М545 №
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Технологический институт
Федерального государственного образовательного
учреждения высшего профессионального образования
«Южный федеральный университет»
Методическое пособие
по курсу
«Физические основы измерений»
по дисциплине
ФИЗИКА
Для студентов всех специальностей
дневной и заочной форм обучения
Таганрог 2009
УДК 538.3(075.5)
Голосов С.П. Методическое пособие по курсу
«Физические основы измерений»
. Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ , 2009. – 100 с.
Методическое пособие представляет краткое изложение физических основ измерения.
Целью дисциплины «Физические основы измерений» является изучение студентами основ физических измерений, методов теории подобия и размерностей, приобретение навыков в использовании средств измерений.
Основными задачами дисциплины являются:
– научить студентов современным методам достижения достоверности и точности различных видов измерений;
– изучить приемы и навыки выбора методики и измерения конкретных масштабов физических величин с минимально возможными погрешностями;
– усвоить основные физические закономерности, наиболее часто привлекаемые для решения задач экспериментального физического исследования требуемой точности.
Ил. 56. Библиогр. 25 назв.
УДК 501 (07.07)+658.512.2.011 (07.07)
Голосов С.П. Физические основы измерений. – Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ , 2009. – 172 с.
Данное пособие предназначено для студентов всех специальностей ТТИ ЮФУ дневной и заочной форм обучения.
Табл. 3. Ил. 32. Библиогр.: 11 назв.
Рецензент доцент кафедры АСНИ и Э Лапшин Владимир Борисович
Оглавление
Содержание
Лекция № 1
1. Вводная лекция. Предмет “Физические основы измерений”. Его содержание. Распределение учебных часов и материала. Рейтинг-контроль. Экзамен. Понятия об измерениях. Прямые и косвенные измерения. Физический смысл записи конечного результата.
Лекция №1. 8
Лекция №2. 8
2. Методы теории подобия и размерностей. Трансдисциплинарные идеи в естествознании. Трансдисциплинарная идея единства объекта и его окружения. Трансдисциплинарная идея пространственно-временных отношений в природе. Трансдисциплинарная идея экспериментальной достоверности. Роль трансдисциплинарных идей в целостном понимании природы. Адиабатические инварианты. 8
2.1. Естествознание как трансдисциплинарная область научного знания 8
2.2. Трансдисциплинарная идея моделирования природы 18
2.3. Трансдисциплинарная идея единства объекта и его окружения 27
2.4. Трансдисциплинарная идея пространственно-временных отношений в природе 34
2.5. Трансдисциплинарная идея целостности природы 38
2.6. Трансдисциплинарная идея экспериментальной достоверности 41
2.7. Роль трансдисциплинарных идей в целостном понимании природы 45
Лекция №3. 51
3.Элементы современной физической картины мира. Ретроспективный взгляд на формирование естественно-научных представлений. Особенности описания природы в классической версии естественно-научной картины мира. Особенности описания природы в неклассической версии естественно-научной картины мира. 51
3.1. Образ природы в классическом естествознании. 51
3.1.1. Концепция измерения в классическом естествознании. 51
3.1.2. Концепция единого пространства-времени. 52
3.1.3. Концепция моделирования объектов 55
3.1.4. Концепция контролируемого воздействия. 60
3.1.5. Специфика классических моделей химии и биологии 61
3.2. Образ природы в неклассическом естествознании 62
3.2.1. Концепция измерения в неклассическом естествознании 62
3.2.2. Концепция моделирования состояний 63
3.2.3. Целостность микросостояний. Особенность микросостояний системы тождественных частиц 68
3.2.4.Концепция макросостояний объектов 70
3.2.5. Концепция флуктуации и их корреляций 81
3.2.6. Флуктуации и альтернативная корреляция между ними в микромире 83
Лекция №4. 86
4. Концепция измерения в классическом естествознании. Классические измерительные системы. Проблема измерения в классическом естествознании. Единицы измерения и системы единиц 86
4.1. Проблема измерения в классическом естествознании 86
4.2. Единицы измерения и системы единиц 90
4.3. Возникновение систем мер. 92
4.4.Возникновение и распространение метрической системы мер. 92
4.5. Эталоны. 94
4.6. Атомные часы. 95
4.7. СГС. 95
Лекция №5. 96
5. Концепция единого пространства – времени. Временные отношения в природе. Пространственные отношения в природе. Движение частицы. Взаимосвязь пространства и времени. Целостное описание пространства – времени. 96
5.1. Временные отношения в природе 96
5.2. Пространственные отношения в природе 99
5.3. Движение частицы. Взаимосвязь Пространства и времени 102
5.4. Целостное описание пространства-времени 105
Лекция №6. 109
6. Концепция моделирования объектов. Традиции атомизма и непрерывности в естествознании. Фундаментальные физические модели объектов. Масса как фундаментальная характеристика инертности и гравитации. Импульс как фундаментальная характеристика объекта. Полная энергия и полный момент как фундаментальные характеристики объекта. Роль фундаментальных законов сохранения в описании природы. 109
6.1. Моделирование 109
6.2. Традиции атомизма и непрерывности в естествознании. 111
6.3. Фундаментальные физические модели объектов 116
6.4. Масса как универсальная характеристика инертности и гравитаци. 120
6.5. Импульс как фундаментальная характеристика объекта 123
6.6. Полная энергия и полный момент как фундаментальные характеристики объекта 126
6.7. Роль фундаментальных законов сохранения в описании природы 130
Лекция №7. 135
7. Концепция контролируемого воздействия. Воздействие и взаимодействие. Характеристики контролируемого воздействия на частицу. Фундаментальные силы. Механическая энергия и динамика частицы. Энергия взаимодействия в системе частиц. 135
7.1. Воздействие и взаимодействие 135
7.2. Характеристики контролируемого воздействия на частицу 138
7.3. Фундаментальные силы 141
7.4. Механическая энергия и динамика частицы 144
7.5. Энергия взаимодействия в системе частиц 149
Лекция №8. 156
8. Концепция измерения в неклассическом естествознании. Концепция моделирования состояний. Неклассические представления о характеристиках объектов и состояний. Фундаментальные модели неклассической физики. 156
8.1. Концепция измерения в неклассическом естествознании 156
8.2. Концепция моделирования состояний 159
8.2.1. Неклассические представления о характеристиках объектов и состояний 159
8.2.2. Фундаментальные модели неклассической физики 162
Лекция №9. 168
9. Концепция микросостояния объекта. Ограничение воздействия на микроуровне как фундаментальный закон природы. Микросостояние одной микрочастицы. Целостность микросостояний. Особенность микросостояний системы тождественных частиц. Концепция микросостояний объекта. 168
9.1. Ограничение воздействия на микроуровне как фундаментальный закон природы 168
9.2. Микросостояние одной микрочастицы. 171
9.3. Целостность микросостояний. Особенность микросостояний системы тождественных частиц 175
Лекция №10. 179
10. Концепция макросостояний объектов. Тепловое равновесие как макросостояние. Детерминированное и стохастическое движения. Ограничение воздействия на макроуровне как фундаментальный закон природы. Макропараметры как характеристики объектов и их макросостояний в тепловом равновесии. Два способа описания природы на макроуровне. 179
10.1. Тепловое равновесие как макросостояние. 179
10.2. Детерминированное и стохастическое движения. Ограничение воздействия на макроуровне как фундаментальный закон природы 183
10.3. Макропараметры как характеристики объектов и их макросостояний в тепловом равновесии 187
10.4. Два способа описания природы на макроуровне. 191
Лекция №11. 195
11. Концепция флуктуаций и их корреляций. Флуктуации и их роль в описании природы. Флуктуации и альтернативная корреляция между ними в микромире. Флуктуации и неальтернативная корреляция между ними в макромире. Универсальные корреляции между флуктуациями в неклассической физике. 195
11.1. Флуктуации и их роль в описании природы 195
11.2. Флуктуации и альтернативная корреляция между ними в микромире 197
11.3. Флуктуации и неальтернативная корреляция между ними в макромире 199
11.4. Универсальные корреляции между флуктуациями в неклассической физике. 202
Лекция №12. 206
12. Физические принципы создания современной эталонной базы. Использование явления сверхпроводимости. 206
12.1. Свойство сверхпроводимости 206
12.2. Изотопический эффект 206
12.3. Функциональные устройства на магнитных вихрях в сверхпроводниках второго рода 213
12.4 Высокотемпературная сверхпроводимость 219
Лекция №13. 232
13. Явление Зеемана. Явление Джозефсона. 232
Лекция №14. 238
14. Явление Мессбауэра. Другие эффекты квантовой физики 238
14.4. Природа эффекта 247
14.5. Мёссбауэровские изотопы 249
14.6. Общие применения метода 249
14.7. Применение эффекта Мессбаура для изучения свойств поверхности и объема кристаллов 251
14.8. Химические применения метода 252
14.9. Выводы 254
Лекция №15. 258
15. Классический и квантовый эффекты Холла. Метод измерения подвижности носителей тока в металлах и полупроводниках, основанный на эффекте Холла. Измерение фазы волновой функции и связанные с ней эффекты. Эффект Ааронова-Бома. 258
15.1.Общие сведения. 258
15.2. Объяснение эффекта Холла с помощью электронной теории 259
B 261
15.3. Эффект Холла в ферромагнетиках. 262
15.4. Эффект Холла в полупроводниках 262
15.5. Эффект Холла на инерционных электронах в полупроводниках 262
15.6. Датчик ЭДС Холла 265
Лекция №16. 267
16. Измерение абсолютного заряда электрона и его удельного заряда. Опыт Милликена. Метод Томсона. Метод магнитной фокусировки Буша. 267
16.1. Инерционный метод измерения заряда. История открытия электрона 267
16.2. Метод магнитной фокусировки Буша 269
16.3. Опыт Милликена 272
Лекция №17. 278
17. Естественные пределы точности измерений. Броуновское движение. Шумы, обусловленные дискретностью вещества. Шумы и помехи. Дробовый эффект. Шумы Найквиста. Фундаментальный источник погрешностей измерений – самодвижение материи. 278
17.1. Шумы, обусловленные дискретностью вещества. Помехи 279
17.2. Дробовый эффект 281
17.3.Критерий устойчивости Найквиста. Формула Найквиста 282
17.4. Естественные пределы точности измерений 284
17.6. Фундаментальный источник погрешностей измерений. Основные понятия и виды погрешностей 287
17.7. Броуновское движение 290
Список используемой литературы: 294
Лекция №1.
1. Вводная лекция. Предмет “Физические основы измерений”. Его содержание. Распределение учебных часов и материала. Рейтинг-контроль. Экзамен. Понятия об измерениях. Прямые и косвенные измерения. Физический смысл записи конечного результата.
Лекция №2.
2. Методы теории подобия и размерностей. Трансдисциплинарные идеи в естествознании. Трансдисциплинарная идея единства объекта и его окружения. Трансдисциплинарная идея пространственно-временных отношений в природе. Трансдисциплинарная идея экспериментальной достоверности. Роль трансдисциплинарных идей в целостном понимании природы. Адиабатические инварианты.
2.1. Естествознание как трансдисциплинарная область научного знания
Познавательный процесс в науке имеет явные или неявные цели: удовлетворение собственного интереса исследователя к проблеме и плановое выполнение определенного заказа. Но в любом случае приобретение нового знания происходит по определенным общим правилам. Для сравнения рассмотрим два примера. Сначала представим себе человека, который попал в незнакомую местность и с помощью путеводителя с интересом знакомится с ее достопримечательностями – это турист. Он познает то, что уже известно местным жителям, собрано ими и описано в специальных изданиях. Другой пример – это первопроходец, целенаправленно идущий по неизведанным дорогам, на которых до него никто еще не бывал. Он исследует белые пятна на карте некоторой территории. Намеченные им цели могут быть достигнуты различными путями. Например, перемещаться наугад, но тогда можно заблудиться, или двигаться по определенному, заранее составленному плану, руководствуясь компасом и картой. В последнем случае достижение цели будет более вероятным, а экспедиция – более результативной.
Во многом научный поиск похож и на экскурсию туриста и на экспедицию упомянутого первопроходца. На просторах науки также нужны и своеобразные путеводители, коими могут выступить и научные книги, и план исследования, играющий роль своеобразного компаса с картой. Исходные методологические установки, направляющие ученого, не давая ему сбиться с пути и помогая скорее придти к цели, всегда явно или неявно отражаются в той стратегии поиска истины, которую выбирает исследователь.
Методология – это система руководящих идей и способов деятельности человека. Она не возникает априорно. В естествознании методология формируется под воздействием накопленного опыта познания природы и его осмысления.
Так появляются обобщения, которые становятся направляющими идеями на новом витке научного поиска. Поэтому между методологией естественно-научного познания и научным знанием существует обратная связь. Она проявляется в том, что, рассматривая достаточно разные, на первый взгляд, научные представления о природе, можно увидеть стержневые идеи, которые их объединяют по глубоким сущностным основаниям. С другой стороны, чтобы обнаружить, что-то новое, сначала следует определить направление поиска. А это без методологии сделать достаточно тяжело. Конечно, в наше время еще бывают случайные открытия. Но их осмысление состоит во включении в общие основы научного знания, чего не бывает без обзора его структуры, чем и занимается методология. Таким образом, методология все время подпитывается развитием науки. Но она, в свою очередь, и определяет это развитие.
Для методологических идей характерен общий характер. Они в одинаковой степени управляют развитием как гуманитарных, так и естественнонаучных знаний. Это своеобразный наддисциплинарный уровень знания (мегауровень), который относится к философии науки в целом. Благодаря этому у нас есть основания говорить о единой системе научного знания, о науке вообще, безотносительно к конкретному предмету исследования. Однако собственно методологический уровень описания природы выходит за рамки естествознания и служит предметом иных учебных дисциплин, таких как логика, философия, история и методология науки и т.д.
В настоящее время еще трудно составить полный перечень методологических ориентиров в современном познании природы. Тем более, трудно составить их иерархию, указать среди них наиболее и наименее значимые. Вместе с тем, само русло, по которому должен течь поток научного знания, также пролегает сквозь толщу наших методологических представлений об окружающей действительности.
Помимо собственно методологических связей, осуществляющих интеграцию различных наук, внутри научного знания существует разветвленная сеть отношений. Прежде всего, следует говорить о связях между разными науками – это так называемые междисциплинарные отношения. Они предполагают как бы парные взаимосвязи, существующие на перекрестках отдельных наук (напр., физики и химии, химии и биологии и т.д.). Как правило, под ними подразумевают проявления закономерностей одной науки в рамках другой науки (напр., второго начала термодинамики как физического закона – в химических реакциях или в процессах жизнедеятельности биологической клетки). Так, например, ведут себя физические законы, которым подвластны неорганический и органический миры, вплоть до человека.
В то же время существуют «неграничные идеи», глобально проявляющие себя во всех естественных науках, которые можно назвать трансдисциплинарными. Трансдисциплинарностъ (от лат. транс – сквозь, через) означает более высокий уровень универсальности по сравнению с междисциплинарной кооперацией, о которой традиционно принято говорить как о признаке единства естественно-научного знания. Особенностью трансдисциплинарных идей является то, что они как бы инвариантны по отношению к стратегиям познавательной деятельности, т.е. они в равной степени справедливы и в классической и в неклассической версиях естественно-научной картины мира.
В настоящее время эти идеи еще не достигли статуса всеобщих философско – методологических принципов (как идеи дополнительности, соответствия, симметрии), но уже имеют столь высокий уровень обобщенности, что являются осями структуры всего естествознания. К ним относятся, прежде всего, представления о неразрывности естественно-научного знания и менталитета исследователя, о характере воздействия окружения на объект исследования, моделировании, когерентности, измерении, эволюции и т.д. Искать «естественно-научные концепции естествознания» следует именно здесь, чтобы не отрываясь от корней и не увлекаясь методологией науки как таковой, выйти на уровень концептуального описания природы.
Особенность трансдисциплинарных концептуальных идей можно пояснить также, обращаясь к общей структуре научного знания.
В информационном массиве науки существует, как известно, знания разного уровня. С одной стороны, это традиционная часть знаний, как совокупность конкретных научных сведений об окружающем мире, человеке и обществе. Это так называемые знания – описания. Они содержат информацию об отдельных исследуемых объектах, полученную в разных науках. Например, это способность тел к тепловому расширению или ряда организмов к фотосинтезу. Они неизбежно специализированы не только по предмету, но и по методам описания. Поэтому, применительно к существующим знаниям-описаниям, как правило, можно установить их происхождение – из физики, химии или биологии. Так, еще из школы всем известно, что закон Архимеда – это физика, а законы Менделя – биология.
Знания-описания по-иному называются эмпирическими знаниями. Они лишь фиксируют некие закономерности, имеющие место в природе, но не объясняют их глубоко. Это достаточно поверхностные, фактологические сведения, имеющие отношение к опыту (от греческого етрета – опыт), не смотря на то, что они могут быть представлены с помощью формул и часто их называют законами, на самом деле это лишь историческая традиция, ибо по большому счету закон закону рознь. Эмпирические законы по своей сути, выражают лишь неукоснительно проявляющиеся и достаточно часто встречающиеся в природе правила.
Настоящих законов (фундаментальных) в природе мало, и они сосредоточены в тех науках, которые имеют высокий теоретический уровень. Среди них, прежде всего, физика, которая лидирует по уровню фундаментальности знания. Это неслучайно, ибо, во-первых, физика изучает всю природу, в ней много математики и глубоких теорий. Сейчас по многим параметрам, к физике начинает приближаться биология, в которой зарождаются теоретические разделы.
К фундаментальным знаниям в физике относят такие, которые объясняют глубинные сущности явлений природы. Это, например, целостная теория электромагнетизма, созданная Ампером, Фарадеем и Максвеллом, или квантовая теория, творцами которой считаются Планк, Бор и Гейзенберг. Но вместе с тем, массив физического знания состоит не только из фундаментальной компоненты. В нем множество эмпирических знаний-описаний, которые прекрасно работают в конкретных явлениях.
Эмпирические знания как бы абсолютны в том смысле, что пользователь этих знаний не нуждается в понимании того, каков менталитет их открывателя. В рамках этого блока идея целостности естествознания фактически сводится к достижению их полноты и взаимосвязи, основанной лишь на внутри- и междисциплинарных, пограничных отношениях.
Вместе с тем помимо эмпирических знаний в естествознании существуют и другие виды знания. Среди теоретических знаний есть особая категория концептуальных знаний. Их особенность состоит в том, что они создают Систему основополагающих представлений о природе в целом. Прежде всего, концептуальные представления как бы априорны при построении теории, а не являются обобщением ее положений. Иными словами, они формулируются как исходные установки и утверждения, которые кладутся в основу теоретического описания природы, однако не венчают его. Конечно, они не противоречат всей совокупности проявлений окружающего мира, т.е. экспериментальным данным. Но вместе с тем, они не требуют непосредственного подтверждения.
Концептуальные идеи служат компасом, как для осмысления, так и для поиска новых фактов. В этом состоит то главное, что не позволяет отдельные научные теории, обладающие прогностическими функциями, отождествлять с естественнонаучными концепциями. Поэтому ни теория относительности и теория электромагнитного поля в физике, ни теория эволюции живого в биологии, как и многие другие в этом ряду не являются концепциями в строгом смысле слова. Существует достаточный произвол в отборе тех утверждений, которые называют концепциями. Иногда даже этим термином обозначают просто некоторые законы природы. Однако здесь необходимо соблюдать осторожность и меру. Не следует заниматься переобозначениями и тем самым «умножать» и без того сложные сущности. Ниже мы поясним, какой специфический смысл вкладывается в слово «концепция» с тем, чтобы в дальнейшем избежать разночтений.
Главная особенность концептуальных знаний состоит в том, что они несут отпечаток той стратегии познавательной деятельности, которую явно или неявно использовал исследователь. Они относительны в том смысле, что отражают взаимосвязь между позицией познающего субъекта и характером получаемого им знания. Дело в том, что эта взаимосвязь проявляется в выборе фундаментальных идей и моделей, на основе которых строится та или иная версия научной картины мира. Очень существенно, что данные модели сами по себе могут иметь широкое использование как конкретный аппарат знаний. Но без предъявления оснований выбора этих идей и моделей знания о них не могут стать частью полноценной научной картины мира. Тем более, без этого не может идти речь о ее адекватном восприятии другими, в чем собственно и состоит одна из важнейших задач образования.
В блоке концептуальных знаний идея целостности реализуется на иной основе. Здесь уже явно недостаточно пограничного, «сшивания» знаний из отдельных наук. Целостность возникает из видения общей структуры, некоего единого дальнего порядка, который состоит в существовании общих направляющих, как бы структурообразующих осей. В этом качестве и выступают трансдисциплинарные идеи, порождающие те или иные концепции. Трансдисциплинарные идеи по-своему проявляются в каждой естественной науке, но имеют универсальный характер для всего естествознания.
Следует иметь в виду, что слишком тонкая грань отделяет трансдисциплинарные естественно-научные идеи от чисто методологических. Вместе с тем, именно они образуют тот плацдарм, на котором возникают естественнонаучные концепции. Поэтому, прежде чем излагать отдельные естественнонаучные концепции, которым посвящается курс «Концепции современного естествознания», мы расскажем о ведущих трансдисциплинарных идеях естествознания. В дальнейшем мы увидим, как они воплощаются в соответствующие концептуальные основания для классической и неклассической версий естественнонаучной картины мира.
В настоящее время изучением природы занимается множество наук – физика, химия, биология, геология, география, астрономия, космология, экология. Они под разными углами зрения видят природу и имеют разные предметы исследования. Так, физика изучает наиболее универсальные и основополагающие явления, характерные как для живой, так и неживой природы на всех ее уровнях, а скажем, география интересуется особенностями земного рельефа и климатом на нашей планете. Соответственно, и методы исследования в этих науках различны.
Сравнивая предметы исследования отдельных естественных наук, можно обнаружить, что некоторые науки изучают сущностные основания природы, а другие – более частные и специфические вопросы. По этому признаку уже сами естественные науки подразделяются на фундаментальные и прикладные. К разряду фундаментальных безоговорочно относятся физика и биология (несмотря на присутствие в них огромного пласта эмпирических знаний). Химия в большей степени имеет технологическую направленность, остальные естественные науки можно отнести к прикладным. Вообще подобное деление в некоторой степени условно. Поэтому отнесение определенной науки к той или иной категории меняется со временем. Так, в прошлом веке химию с большими основаниями можно было считать фундаментальной наукой. Но успехи современной физики отодвинули ее в другой ряд.
Сама дифференциация наук по предметам изучения возникла сравнительно недавно. В древности вообще существовала единая наука о природе. Она называлась натуральной философией (от лат. natura – природа). Эта синкретность( что по-гречески означает нерасчлененность) была вызвана, конечно, невысоким уровнем познания. На первых порах в натурфилософии доминировало собирательство фактов, потом в ней вызревали объяснительные концепции, адекватные наблюдаемым данным, которые считались непреложными. Но в ней заключалась и очень сильная сторона. На природу смотрели как на единую сущность, и потому это была одна наука.
С течением времени в связи с расширением практических потребностей человека и с развитием инструментальной базы исследований появилась возможность подробнее изучать какую-либо одну грань действительности. Это привело к разделению знания – оно превратилось в некий, хотя и неполный спектр отдельных наук о природе. Сначала возникли астрономия и небесная механика, потом – механика земных движений тел, далее – учение о теплоте. Сейчас спектр наук о природе расширяется за счет возникновения междисциплинарных наук, таких как биохимия, физическая химия, химическая физика и т.д. Они изучают пограничные явления и используют методы смежных наук. В них проявляется новая тенденция, заключающаяся в интеграции научного знания.
Но эта интеграция имеет конечные пределы, распространяясь лишь на сопредельные территории. Все вместе фундаментальные, прикладные и междисциплинарные науки лишь работают на создание панорамного изображения природы, но не создают его, потому что каждая из них строит свое собственное изображение природы в виде физической, химической, биологической и др. частных картин мира. Каждая из них по-своему и с той или иной степенью полноты отражают мир природы.
Сумма этих картин не может воссоздать целостную картину единой природы. Между отдельными «изображениями» нет полной стыковки, потому что в них используются разные методы и стратегии мышления. Кроме того, эти изображения часто относятся к разным конкретным природным объектам. В итоге возникает мозаичное полотно, а не единая гармоничная картина, написанная в одном стиле.
Обращаясь к аналогии, вспомним, что в искусстве также существуют направления, различающиеся методом отражения действительности. Это реализм (подразумевающий наиболее подробное воспроизведение деталей), модернизм (превозносящий искусство формы), импрессионизм (культивирующий передачу чувства и настроения) и т.д. Нам трудно было бы оценить достоинства живописного произведения, в котором причудливо сочетались бы разные стили. Эклектика не порождает гармонии.
Необходимо отдавать себе отчет в том, что современное естествознание как наука вовсе не сводится к совокупности знаний, полученных в частных науках. Оно использует эти знания, но особым образом. Здесь подразумевается более высокий уровень интеграции, чем при междисциплинарном синтезе. Дело в том, что естествознание – это трансдисциплинарная научная область знания. Этим термином обозначается его направленность на поиск единых, универсальных закономерностей природы, воплощенных в сквозных идеях и представлениях, признаваемых во всех естественных науках. Поэтому для его становления необходим очень высокий уровень развития частных наук. Сейчас еще нельзя сказать, что он достигнут и поэтому естествознание находится в стадии формирования своих фундаментальных парадигм (системы основополагающих представлений). Однако многое уже сложилось и может быть систематизировано.
Другая важнейшая особенность современного естествознания связана с тем, что осмысление накопленного знания невозможно без исследования процедур его получения. Мы уже говорили о том, что они принципиально влияют на результаты, формируя ту или иную стратегию научного мышления. Более подробно об этом будет сказано ниже. Однако сейчас отметим, что на этом уровне естествознание интегрирует не только знания о природе, но и «вписывает» исследователя в общую картину. Человек не противопоставляется миру природы, а рассматривается как его органическая часть.