- •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
1.18. Принципы организации современного естествознания. Системный метод в современном естествознании
Построение современного естествознания исходит из следующих принципов: системности, историчности, эволюционизма, самоорганизации.
Принцип системности – изучение целостного, составленного из упорядоченных определенным образом частей, взаимосвязанных между собой. При этом можно рассматривать как первичные, неделимые элементы системы, их свойства, поведение и взаимодействие, так и систему в целом, ее взаимосвязь с другими системами.
Принцип историчности состоит в поэтапном развитии естествознания, где новые теории могут быть выделены на основе некоторых достижений и исторического опыта. При этом они необязательно дублируют их, а могут отрицать или корректировать.
Принцип эволюционизма связан с постепенным усложнением и повышением степени организации живых существ и явлений. Это принцип необратимости, выражающийся в нарушении симметрии между прошлым и будущим.
Принцип самоорганизации – после выхода системы из положения равновесия в ней реализуется механизм самопроизвольного упорядочивания, возникновение нового устойчивого состояния, т.е. она самоорганизуется и приобретает способность выдерживать внешние влияния, не теряя своих свойств.
В современной науке в основе представлений о строении материи лежит системный подход, согласно которому любой объект материального мира (атом, молекула, планета, организм или галактика) может быть рассмотрен как системное образование, включающее в себя составные части, организованные в целостность. Для обозначения целостности объектов в науке было введено понятие системы.
Система представляет собой совокупность элементов и связей между ними. Понятие элемент означает минимальный, далее уже неделимый компонент в рамках данной системы. Элемент является таковым лишь по отношению к данной системе, в других отношениях он может представлять сложную систему. Элементы могут быть однородными и неоднородными. Совокупность связей между элементами образует структуру системы. Связи между элементами системы могут быть устойчивыми и неустойчивыми. Устойчивые связи определяют упорядоченность системы. Существуют два типа связей – по «горизонтали» и по «вертикали».
Связи по «горизонтали» – это связи координации между однопорядковыми элементами системы. Они носят коррелирующий характер: ни одна часть системы не может измениться без того, чтобы не изменились другие части. Связи по «вертикали» – это связи субординации. Они выражают сложное внутреннее устройство системы, где одни части по своей значимости могут уступать другим и подчиняться им. Вертикальная структура включает в себя уровни организации системы, а также их иерархию.
Целостность системы означает, что все ее составные части, соединяясь вместе, образуют уникальное целое, обладающее новыми интегративными свойствами. Свойства системы – не просто сумма свойств ее элементов, а нечто новое, присущее системе в целом. Наличие свойств, присущих системе в целом, но не ее частям, определяется взаимодействием элементов. Так, свойства атома не являются суммой свойств электронов, протонов и нейтронов, входящих в состав атома.
В науке выделяют системы простые, состоящие из небольшого числа элементов, и сложные, включающие в себя большое количество элементов и связей. Сложные системы исследовать труднее, так как у них больше свойств, которые составляют эффект целостности. Системы делят на однородные и разнородные, открытые (обменивающиеся энергией, веществом и информацией с другими системами или внешней средой) и закрытые.
Существует деление систем на равновесные и неравновесные. Равновесные системы для перехода в новое состояние требуют притока энергии, но когда этот переход осуществлен, они в ней больше не нуждаются. Неравновесные требуют постоянного притока энергии для поддержания собственной сложности, так как часть энергии постоянно рассеивается (например, живые организмы).
Правила выделения системы:
- необходимо указать первичные неделимые элементы системы;
- определить связи между ними:
- установить условия, благодаря которым элементы образуют целостность, а связи реализуются.
При исследовании системы необходимо соблюдение следующих принципов:
- выявление зависимости каждого элемента от его места и функций в системе с учетом того, что свойства целого несводимы к сумме свойств его элементов:
- анализ того, насколько поведение системы обусловлено как особенностями отдельных элементов, так и свойствами ее структуры;
- исследование взаимодействия системы и среды;
- изучение характера иерархичности, присущей данной системе;
- обеспечение всестороннего, многоаспектного описания системы;
- рассмотрение системы как динамичной, развивающейся целостности.
Итак, согласно современным представлениям о природе, все природные объекты представляют собой упорядоченные, структурированные, иерархически организованные системы.