
- •Академия управления при Президенте Республики Беларусь г.И. Касперович
- •Учебное пособие
- •Содержание
- •Тема 6. Основы кибернетики и синергетики. Самоорганизация, порядок и хаос в природе мира 100
- •Тема 7. Современная космологическая картина мира и модели Вселенной 119
- •Тема 8. Современная химия в контексте устойчивого развития общества 140
- •Тема 9. Специфика, структура и проблемное поле современного биологического познания 155
- •Раздел III Социальные и прикладные проблемы естествознания 185
- •Тема 10. Социальное измерение современного естествознания. Естественнонаучные основы современных технологий 185
- •Введение в учебный курс «Основы современного естествознания»
- •Раздел I. Естествознание как феномен культуры и комплекс наук о природе Тема 1. Естествознание в системе науки и культуры
- •Контрольные вопросы к теме №1
- •Тема 2. Исторические этапы познания природы. Особенности современного естествознания
- •Контрольные вопросы к теме №2
- •Тема 3. Методы и принципы естественнонаучного познания. Системный подход как его важнейшая парадигма
- •Математизация и формализация. Язык современного естествознания
- •Системный подход как важнейшая парадигма современного естествознания
- •Контрольные вопросы к теме №3
- •Раздел II. Фундаментальные законы и основы современного естествознания Тема 4. Научные картины мира и научные революции в истории естествознания
- •Контрольные вопросы к теме №4
- •Тема 5. Основы современной физической картины мира
- •Электромагнитная картина мира
- •Современная квантово-релятивистская физическая картина мира
- •Постулаты специальной и общей теории относительности
- •Формирование квантовой физики. Специфика ее понятий и принципов
- •Понятие состояния физической системы. Динамические и статистические закономерности в природе
- •Релятивистская квантовая физика. Мир античастиц. Квантовая теория поля
- •Понятие симметрии и законы сохранения
- •Контрольные вопросы к теме №5
- •Тема 6. Основы кибернетики и синергетики. Самоорганизация, порядок и хаос в природе мира
- •Кибернетика: концептуально-понятийная характеристика
- •Вклад кибернетики в современную научную картину мира
- •От хаоса к порядку. Синергетика как наука
- •Механизм протекания процессов самоорганизации (по и.Пригожину)
- •Синергетические процессы в предбиологических системах (по м.Эйгену)
- •Значение синергетики для науки и культуры
- •Контрольные вопросы к теме №6
- •Тема 7. Современная космологическая картина мира и модели Вселенной
- •Проблема существования и поиска жизни во Вселенной
- •Контрольные вопросы к теме №7
- •Тема 8. Современная химия в контексте устойчивого развития общества
- •Атомно-молекулярное учение
- •Химические основы жизни
- •Перспективные химические материалы и технологии
- •Контрольные вопросы к теме №8
- •Тема 9. Специфика, структура и проблемное поле современного биологического познания
- •Биология XX века: познание молекулярного уровня жизни
- •Сущность и определение жизни
- •Основные концепции происхождения жизни
- •II. Онтогенетический: а) клеточный; б) тканевой; в) организменный.
- •III. Надорганизменный уровень
- •Человек как биосоциальное существо. Его место и роль в социо-природном комплексе
- •Проблема происхождения человека: концепции антропогенеза
- •Контрольные вопросы к теме №9
- •Раздел III Социальные и прикладные проблемы естествознания Тема 10. Социальное измерение современного естествознания. Естественнонаучные основы современных технологий
- •Экологизация естествознания
- •4. Парниковый эффект.
- •5. Сохранение водных ресурсов.
- •6. Захоронение радиоактивных отходов.
- •Естественнонаучные основы современных технологий
- •Контрольные вопросы к теме №10
- •Заключение
- •Античная протонаука. Атомистика. Геоцентрическая космология. Развитие математики и механики
- •Естествознание эпохи средневековья
- •II. Классическая – аналитическая стадия познания природы Естествознание эпохи Возрождения и Нового времени. Научные революции в истории естествознания
- •Первая научная революция. Гелиоцентрическая система мира. Учение о множественности миров
- •Вторая научная революция. Создание классической механики и экспериментального естествознания. Механическая картина мира
- •Химия в механистическом мире
- •Естествознание Нового времени и проблема философского метода
- •Третья научная революция. Диалектизация естествознания
- •Очищение естествознания от натурфилософских представлений
- •Исследования в области электромагнитного поля и начало крушения механистической картины мира
- •III. Неклассическое естествознание XX века Четвертая научная революция. Проникновение в глубь материи. Теория относительности и квантовая механика. Окончательное крушение механистической картины мира
- •Научно-техническая революция, ее естественнонаучная составляющая и исторические этапы
- •IV. Становление постнеклассического – интегрального естествознания
- •Особенности развития науки в хх столетии
- •Физика микромира. Современная атомистика
- •Астрофизика. Релятивистская космология
- •Достижения в основных направлениях современной химии
- •Биология XX века: познание молекулярного уровня жизни. Предпосылки современной биологии
- •Молекулярная биология
- •Расшифровка №генома человека
- •Кибернетика и синергетика
- •Самые выдающиеся ученые хх столетия
- •Открытия и научные концепции (теории), в наибольшей степени повлиявшие на развитие цивилизации в XX веке
- •Наиболее значимые технологии и изобретения
- •Вопросы к зачету
- •Литература
- •Краткий словарь специальных терминов
Исследования в области электромагнитного поля и начало крушения механистической картины мира
В предисловии к своему знаменитому труду «Математические начала натуральной философии» И. Ньютон высказал следующую установку на будущее: «Было бы желательно вывести из начал механики и остальные явления природы...».
Многие естествоиспытатели вслед за Ньютоном старались объяснить, исходя из начал механики, самые различные природные явления. При этом они неправомерно экстраполировали законы, установленные лишь для механической сферы явлений, на все процессы окружающего мира. В торжестве законов Ньютона, считавшихся всеобщими и универсальными, черпали веру в успех ученые, работавшие в астрономии, физике, химии.
Длительное время теории, объяснявшие закономерности соединения химических элементов, опирались на идею тяготения между атомами. Уже упоминавшийся выше французский математик и астроном Пьер Симон Лаплас был убежден, что к закону всемирного тяготения сводятся все явления, известные ученым. Исходя из этого он работал над созданием, в дополнение к механике небесной, созданной Ньютоном, новой, молекулярной механики, которая, по его мнению, была призвана объяснить химические реакции, капиллярные явления, феномен кристаллизации, а также то, почему вещество может быть твердым, жидким или газообразным. Лаплас видел причины всего этого во взаимном притяжении между молекулами, которое, считал он, есть только «видоизменение всемирного тяготения ».
Как очередное подтверждение ньютоновского подхода к вопросу об устройстве мира было первоначально воспринято физиками открытие, которое сделал французский военный инженер, впоследствии член парижской Академии наук Шарль Огюст Кулон (1736–1806). Оказалось, что положительный и отрицательный электрические заряды притягиваются друг к другу прямо пропорционально величине зарядов и обратно пропорционально квадрату расстояния между ними. Создавалось впечатление о новой демонстрации права закона всемирного тяготения служить своего рода образцом, универсальным ответом на любые задачи. Лишь впоследствии стало ясно: впервые появился в науке один из законов электромагнетизма. После Кулона открылась возможность построения математической теории электрических и магнитных явлений.
Механистическая картина мира знала только один вид материи – вещество, состоящее из частиц, имеющих массу. В XIX веке к числу свойств частиц стали прибавлять электрический заряд. И хотя масса, как считалось, была у всех частиц, а заряд – только у некоторых, обладание электрическим зарядом было признано таким же фундаментальным, важнейшим их свойством, как и масса.
Английский химик и физик Майкл Фарадей (1791–1867) ввел в науку понятие электромагнитного поля. Ему удалось показать опытным путем, что между магнетизмом и электричеством существует прямая динамическая связь. Тем самым он впервые объединил электричество и магнетизм, признал их одной и той же силой природы. В результате в естествознании начало утверждаться понимание того, что кроме вещества, в природе существует еще и поле.
Математическую разработку идей Фарадея предпринял выдающийся английский ученый Джеймс Клерк Максвелл (1831–1879). Его основной работой, заключавшей в себе математическую теорию электромагнитного поля, явился «Трактат об электричестве и магнетизме», изданный в 1873 году. Введение Фарадеем понятия электромагнитного поля и математическое определение его законов, данное в уравнениях Максвелла, явились самыми крупными событиями в физике со времен Галилея и Ньютона.
Но потребовались новые результаты, чтобы теория Максвелла стала достоянием физики. Решающую роль в победе максвелловской теории сыграл немецкий физик Генрих Рудольф Герц (1857–1894). Именно ему по поручению Гельмгольца (Герц был его любимым учеником) довелось проверить экспериментально теоретические выводы Максвелла. В 1886 году Герц продемонстрировал «беспроволочное распространение» электромагнитных волн. Он смог также доказать принципиальную тождественность полученных им электромагнитных переменных полей и световых волн.
Работы в области электромагнетизма положили начало крушению механистической картины мира.
С тех пор механистические представления о мире были существенно поколеблены. Ведь любые попытки распространить механические принципы на электрические и магнитные явления оказались несостоятельными. Поэтому естествознание вынуждено было в конце концов отказаться от признания особой, универсальной роли механики. Механистическая картина мира начала сходить с исторической сцены, уступая место новому пониманию физической реальности.