- •Федеральное агентство по образованию
- •Брянский государственный технический университет
- •В.И.Попков
- •Концепции современного естествознания
- •Введение
- •Часть 1. Логика и методология естественных наук
- •1.1.Предмет естествознания
- •1.2. Культура и наука
- •1.3. Научная картина мира
- •1.4. Связь науки с другими компонентами культуры
- •1.5. Виды научного знания
- •1.6. Проблема культур в науке
- •1.7. Материя и движение
- •1.8. Пространство и время
- •1.9. Материальное единство мира
- •1.10. Характерные черты науки
- •1.11. Мышление
- •1.12. Структура научного познания
- •1.13. Методы научного познания
- •1.13.1. Философские методы
- •1.13.2. Общенаучные методы
- •1.13.2.1.Эмпирические методы исследования
- •1.13.2.2. Методы теоретического познания
- •1.13.2.3. Общелогические методы и приемы
- •1.13.2.4. Математика – универсальный язык естествознания
- •1.13.3 .Прочие методы
- •1.14. Гипотеза и теория
- •1.15. Критерии научного знания
- •1.16. Модели развития науки
- •1.17. Дифференциация и интеграция в науке
- •1.18. Принципы организации современного естествознания. Системный метод в современном естествознании
- •1.19. Особенности современной научной картины мира
- •Часть 2. Основные физические концепции
- •2.1. Концепция детерминизма в классическом естествознании
- •2.1.1. Триумф небесной механики и детерминизм Лапласа
- •2.1.2. Идеализированные представления о пространстве, времени и состоянии в классической механике
- •2.1.3. Связь законов сохранения с фундаментальной симметрией пространства и времени.
- •2.2.2. Континуальный подход в механике сплошных сред
- •2.2.3. Концепция близкодействия и материальные физические поля
- •2.2.4. Классические представления о природе света
- •2.2.5. Апофеоз классического естествознания
- •2.3. Развитие представлений о пространстве и времени в естествознании
- •2.3.1. Пространство и время в античной натурфилософии
- •2.3.2. Абсолютное пространство и абсолютное время в классическом естествознании
- •2.3.3. Уравнения Максвелла и концепция абсолютно неподвижного эфира
- •2.3.4. Элементы специальной и общей теории относительности
- •2.3.4.1.Постулаты Эйнштейна
- •2.3.4.2. Преобразования Лоренца
- •2.3.4.3. Следствия из преобразований Лоренца
- •1.Одновременность событий в разных системах отсчета
- •2. Длина тел в разных системах отсчета
- •3. Длительность событий в разных системах отсчета
- •4. Закон сложения скоростей в релятивистской механике
- •2.3.4.4. Интервал
- •2.3.4.5. Основы релятивистской динамики
- •1. Релятивистский импульс
- •2.Зависимость массы от скорости
- •3. Взаимосвязь массы и энергии
- •4. Энергия связи
- •5. Частицы с нулевой массой покоя
- •2.3.4.6. Четырехмерное пространство-время в общей теории относительности
- •2.3.4.7. Релятивизм как концептуальный принцип неклассического естествознания
- •2.4. Статистические закономерности в приРоде
- •2.4.1. «Стрела времени» и проблема необратимости в естествознании
- •2.4.2. Возникновение статистической механики.
- •2.4.3. Особенности описания состояний в статистических теориях.
- •2.4. 4. Увеличение энтропии при переходе из упорядоченного в неупорядоченное состояние
- •2.4.5. Гипотеза Томсона и «тепловая смерть» Вселенной.
- •2.5. Микромир и основные концепции неклассического естествознания
- •2.5.1. Зарождение квантовых представлений в физике
- •2.5.2. Особенности неклассического подхода к описанию динамики микрочастиц
- •2.5.3. Квантовая природа агрегатных состояний макроскопических объектов
- •2.6. На пути к единой фундаментальной теории материи
- •2.6.1. Становление субатомной физики
- •2.6.2. Фундаментальные взаимодействия в природе
- •2.6.3. Стандартная модель элементарных частиц
- •2.6.4. На переднем крае физики микромира
- •Часть 3. Мегамир: современные астрофизические и космологические концепции
- •3.1. Звездная форма бытия космической материи
- •3.2. Эволюция звезд
- •3.3. Современные космологические модели вселенной
- •3.4. Происхождение и развитие вселенной
- •3.5. Солнечная система
- •3.5.1. Солнце
- •3.5.2. Планеты солнечной системы
- •3.5.2.1. Земля
- •3.5.2.2. Луна
- •3.5.2.3. Меркурий
- •3.5.2.4.Венера
- •3.5.2.5. Марс
- •3.5.2.6. Юпитер
- •Часть 4. Основные химические концепции
- •4.1. Учение о составе
- •4.2.Структура вещества и химические системы
- •4.3. Учение о химических процессах
- •4.4. Эволюционная химия – высший уровень развития химических знаний
- •Часть 5. Биологический уровень организации материи
- •5.1. Предмет биологии и ее структура
- •5.2. Основные признаки живого
- •5.3. Структурные уровни живого
- •5.4. Клетка, ее строение и функционирование
- •5.5. Химические основы жизни. Генетика
- •5.6. Принципы биологической эволюции
- •5.7. Концепции возникновения жизни на земле
- •5.8. Исторические этапы развития жизни на земле
- •Енисей (1,5 млрд. Лет – 1,2 млрд. Лет) Появляются многоклеточные водоросли.
- •Часть 6. Человек как феномен природы
- •6.1. Происхождение человека
- •6. 2. Биологическое и социальное в развитии человека
- •6.3. Превращение биосферы в ноосферу
- •6.4. Глобальные проблемы человечества
- •Часть 7. Самоорганизация в живой и неживой природе
- •7.1. Кибернетика и общие проблемы управления
- •В сложных динамических системах
- •В создании кибернетики принимали участие многие ученые: д. Биглоу, к. Шеннон, и.М. Сеченов, и.П. Павлов, а.М. Ляпунов, а.А. Марков, а.Н. Колмогоров и др.
- •Энергия
- •7.2. Синергетика – новое направление междисциплинарных исследований
- •7.3 Характеристики самоорганизующихся систем
- •7.4. Закономерности самоорганизации
- •7.5. Физические модели самоорганизации в экономике
- •Персоналии
- •Цитатник
- •Список использованной и рекомендуемой литературы
- •Часть 1. Логика и методология естественных
- •Часть 2. Основные физические концепции...104
- •Часть 3. Мегамир: современные астрофизи-ческие и космологические концепции……..180
1.17. Дифференциация и интеграция в науке
В логике развития науки отражается единство процессов дифференциации и интеграции научного знания. Процесс дифференциации знаний есть объективная форма развития науки. Дифференциация научного знания объясняется несколькими причинами. Во-первых, в основе современной науки лежит аналитический подход к изучению действительности, т.е. расчленение изучаемого предмета на простейшие составляющие. Во-вторых, по мере развития науки резко возрастает число объектов, доступных для научного изучения. В-третьих, дифференциация является следствием бесконечной сложности самой материи, неисчерпаемости ее свойств, форм и видов, следствием бесконечности и сложности человеческого познания. Дифференциация научного знания проявляется:
- в выделении отдельных разделов науки в самостоятельные дисциплины со своими специфическими задачами и методами исследования;
- детализации научных понятий;
- установлении новых научных принципов, законов, закономерностей развития природы и общества;
- детализации научных проблем изучения действительности.
Быстрый рост объема знаний, увеличение потоков информации приводит к тому, что в наше время стали невозможными ученые-энциклопедисты, т.е. люди, знакомые практически со всей наукой. В прошлом, например, одни и те же физики могли заниматься и электричеством, и теплотой, и оптикой. Теперь даже специалисты, работающие в близких областях физики, не всегда понимают друг друга. И физика, и другие науки глубоко дифференцировались, специализировались, и этот процесс продолжается. Наука стала тоньше, ювелирнее, изощреннее. Современные исследования стали уже, чем прежде. Так, генетика – сравнительно молодая наука, но в ней уже произошло деление на целый ряд научных дисциплин: эволюционная, популяционная, молекулярная, радиационная и др.
Объект нынешней науки расчленен и разложен на составляющие части, раздроблен. Такое дробление – неминуемый этап познания: сначала изучаются части, потом судят о целом. В то же время дифференциация научного знания несет в себе опасность разложения единой научной картины мира. В результате дифференциации наука из целостной системы знания превращалась в сумму различных научных дисциплин, изолированных друг от друга, с нарушенными связями между ними. Как писал Станислав Лем:
“Известно, что на открытия наиболее плодотворно влияет скрещивание информации из различных областей науки, поэтому очень может быть, что уже сейчас в научных книгохранилищах всех континентов находится множество сведений, которые при простом сопоставлении друг с другом компетентным специалистом дали бы начало новым ценным обобщениям. Но именно это и затормаживается ростом специализации, внутренней постоянно растущей дифференциацией наук... Ходячим афоризмом стало выражение, что открытие совершается ныне дважды: один раз - когда оно публикуется, и второй раз - когда это уже (и, может быть, давно) опубликованное сообщение открывает для себя популяция специалистов”.
Взаимное размежевание наук было характерно для науки XIX века, что в итоге привело к кризису единства науки. По поводу дифференциации науки А.Эйнштейн образно заметил [68]:
«Круг охватываемых наукой вопросов чрезвычайно расширился, теоретическое познание во всех областях естествознания непредвиденно углубилось. Но познавательная способность человека ограничена узкими рамками и не изменяется. Поэтому деятельность отдельных исследователей неизбежно стягивается ко все более ограниченному участку всеобщего знания. Эта специализация, что еще хуже, приводит к тому, что единое общее понимание всей науки, без чего истинная глубина исследовательского духа обязательно уменьшается, все с большим трудом поспевает за развитием науки. Создается ситуация, подобная той, которая символически изложена в библейской истории о Вавилонской башне. Каждому серьезному ученому знакомо это болезненное чувство невольной ограниченности сужающимся кругом представлений; она угрожает отнять у исследователя широкую перспективу, принижая его до уровня ремесленника».
Чем глубже проникает наука в суть деталей, тем она лучше вскрывает связи между различными областями действительности, а отсюда возникает необходимость в интеграции научного знания. Уже в рамках классического естествознания постепенно утверждается идея принципиального единства всех явлений природы, а следовательно, и отражающих их научных дисциплин. Тенденция, обратная дифференциации, существовала всегда. В основе интеграции научного знания лежит философский принцип единства мира. Интеграция научного знания проявляется:
- в организации комплексных междисциплинарных исследований;
- разработке:
• научных дисциплин, выполняющих общеметодологические функции (общая теория систем, синергетика);
• научных методов, применяемых в ряде отраслей научного знания (спектральный анализ, компьютерное моде-лирование и др.);
• теории и принципов исследования общих связей на стыках смежных научных дисциплин.
Чем больше наука вскрывает общие связи, тем лучше она уясняет суть деталей, а отсюда следует дифференциация научного знания. Процессы дифференциации и интеграции находятся в постоянном единстве, но они не равнозначны на различных этапах развития науки. Длительное время, пока в науке происходит накопление материала, преобладает дифференциация. Переход на новую качественную ступень, что обычно связано с созданием более совершенной научной картины мира, сопровождается интеграцией научного знания.
Сейчас в науке наблюдается период интенсивной интеграции. В объединении усилий специалистов разных отраслей знаний кроется путь к решению проблем, которые долго не могут решить усилиями одной науки. Практически до сегодняшних дней научная картина мира, по существу, распадалась на три картины мира (неорганическую, органическую, социальную), в которых процессы самоорганизации, саморазвития материи не были объединены единым системным подходом. Это стало возможным в рамках синергетического подхода, объединяющего в особый класс динамические, физические, химические, биологические и социальные структуры, которые ранее принципиально не сводились вместе. Синергетический подход в современной научной картине мира позволяет выявить инвариантные характеристики эволюционных процессов разного типа и выразить их в форме, пригодной для математико-информационной обработки.
Наука объективно не может развиваться лишь отдельными частями: она является целостной и может развиваться только как таковая. Выдающийся физик М.Планк писал [39]:
«Наука представляет собой внутренне единое целое. Ее разделение на отдельные части обусловлено не столько природой вещей, сколько ограниченностью способностей человеческого познания. В действительности существует непрерывная цепь от физики к химии, через биологию и антропологию к социальным наукам, цепь, которая ни в одном месте не может быть разорвана, разве лишь по произволу».
Современное естествознание с помощью синергетического подхода снимает противоречие между миром живого и неживого, доказывая единство и преемственность механизмов эволюции и развития.