Естественнонаучная картина мира

Знания о закономерностях окружающей нас природы возникают на основе обобщения и систематизации тех результатов, которые в каждый исторический период дают отдельные естественные науки, изучающие конкретные явления и процессы природы. Поскольку природа представляет собой единое целое, постольку и знания о ней должны иметь взаимосвязанный, целостный характер, т. е. составлять единую систему. Такую общую систему научных знаний о природе издавна называют естествознанием.

В настоящее время естествознание наряду с обществознанием и науками о мышлении рассматривают как одну из трех основных отраслей научного знания, изучающую закономерности природы. С философской точки зрения объектом его исследования служат различные виды и формы движения материи, существующие в природе. Среди них выделяют анализ закономерностей движения в неорганической природе (физические, химические, геологические, атмосферные и другие явления и процессы). Обширная область живых систем изучается в рамках биологической формы движения материи.

Существует понятие - естественнонаучная картина мира. Под естественно-научной картиной мира подразумевают систему важнейших понятий, принципов и законов, служащих основой для понимания и объяснения окружающей нас природы.

Сам термин «картина мира» указывает, что речь здесь идет не о какой-либо части или фрагменте природы, а природе в целом. Поэтому в формировании такой картины наибольшее значение приобретают важнейшие и фундаментальные принципы и законы естествознания. В настоящее время общая картина природы возникает как результат синтеза достижений разных естественных наук и специальных научных их картин мира.

В специальных картинах мира отдельных естественных наук понятие мира употребляется в узком смысле слова, обозначая мир конкретной науки. Поэтому такая картина мира создается в результате систематизации и обобщения основных понятий, принципов и законов данной конкретной науки.

Во всех видах научных картин мира выделяют концептуальную, или понятийную, составляющую и чувственно-образную. В общенаучной картине мира преобладает концептуальная составляющая, и поэтому в ней преобладают общенаучные понятия, принципы и законы. Образную составляющую естественнонаучной картины мира и специальных картин мира отдельных естественных наук составляют наглядные представления и модели исследуемых областей реального мира. Например, наглядное представление о материальной точке дает образ корпускулы, в которой сосредоточена вся его масса, планетарная модель атома представляет образ понятия атома, созданного Резерфордом.

5. Развитие естественно-научного знания в эпоху античности. Период от зарождения до Сократа определяют как период ранней натурфилософии, т.е. философии природы. Спецификой философии на первом этапе ее развития является стремление понять сущность природы, мира в целом. Философы этого периода (Фалес, Анаксимен, Гераклит, Парменид и др.) интересуются преимущественно проблемой устройства космоса, первопричинами, первоначалами, первосущностями бытия. Они пытаются ответить на вопрос, откуда и каким образом мир начал свое существование, из чего все произошло. На первом этапе своего развития философия выступала преимущественно в форме натурфилософии, была космоцентрической, занималась главным образом внешней природой. Проблемы человеческой жизни, психологии и теории познания, этики, эстетики, политики, если присутствовали в ней, то как побочные вторичные.Представителями Милетской школы была сформулирована исторически первая и наиболее фундаментальная проблема – проблема того первоначала, из которого возникают все вещи и в которое со временем они превращаются. Согласно же Демокриту, в основе мира,, лежат два начала - атомы и пустота. Существует только один вид первоначала – маленькие неделимые частицы. Они движутся в пустоте, и их движения определяются исключительно механическими причинами.Милетская школа - это еще натурфилософское познание мира, естественнонаучное и философское познание здесь еще не разделились в полной мере. Философская и естественнонаучная картины мира здесь формируются в тесном единстве. Основы двух исторически первых естественнонаучных программ познания природы в античной науке закладывают Демокрит и Платон. У Платона все бытие пронизано числами, числа – это путь к постижению идей, сущности мира. Он считал, что только занятия математикой являются реальным средством познания вечных, идеальных, абсолютных истин. Платон не отвергал значения эмпирического знания о мире земных вещей, но считал, что это знание не может быть основой науки, т.к. является приблизительным, неточным и лишь вероятным. Только познание мира идей, прежде всего с помощью математики, является единственной формой научного, достоверного познания. Историческая заслуга Аристотеля перед естествознанием состоит и в том, что он впервые закладывает систему знаний о природе – физику. Центральное понятие аристотелевской физики – понятие движения. Аристотель разрабатывает первую историческую форму учения о движении – механику. Важную роль в космологии Аристотеля играл принцип отсутствия в природе пустоты. Важнейшее различие между современным естествознанием и античной натурфилософией заключается в характере применяемых ими методов. Если в античной философии достаточно было обыденного знания природных явлений, чтобы делать заключения из основополагающего принципа, характерная особенность современной науки состоит в постановке экспериментов, т. е. конкретных вопросов природе, ответы на которые должны дать информацию о закономерностях. Следствием этого различия в методах является также и различие в самом воззрении на природу. Внимание сосредоточивается не столько на основополагающих законах, сколько на частных закономерностях.

Основные понятия, законы и принципы механистической картины мира.

МКМ складывалась под влиянием материалистических представлений о материи и формах ее существования. Основополагающими идеями этой картины Мира являются классических атомизм, восходящий к Демокриту и т.н. механицизм. Само становление механической картины справедливо связывают с именем Галилео Галилея, впервые применившего для исследования природы экспериментальный метод вместе с с измерениями исследуемых величин и последующей математической обработкой результатов. Этот метод принципиально отличался от ранее существовавшего натурфилософского способа, при котором для объяснения явлений природы придумывались априорные (<лат. a priori – букв. до опыта), т.е. не связанные с опытом и наблюдением, умозрительные схемы, для объяснения непонятных явлений вводились дополнительные сущности, например мифическая “жидкость” теплород, определявшая нагретость тела или флогистон – субстанция, обеспечивающая горючесть вещества (чем больше флогистона в веществе, том лучше оно горит).

Законы движения планет, открытые Кеплером, в свою очередь, свидетельствовали о том, что между движениями земных и небесных тел не существует принципиальной разницы (как полагал Аристотель), поскольку все они подчиняются определенным естественным законам.

Ядром МКМ является механика Ньютона (классическая механика).

Формирование классической механики и основанной на ней механической картины мира происходило по 2-м направлениям (см. рис.2):

1) обощения полученных ранее результатов и, прежде всего, законов свободного падения тел, открытых Галилеем, а также законов движения планет, сформулированных Кеплером;

2) создания методов для количественного анализа механического движения в целом.

В первой половине 19 в. наряду с теоретической механикой выделяется и прикладная (техническая) механика, добившаяся больших успехов в решении прикладных задач. Все это приводило к мысли о всесилии механики и к стремлению создать теорию теплоты и электричества так же на основе механических представлений. Наиболее четко эта мысль была выражена в 1847 г. физиком Германом Гельмгольцем в его докладе “О сохранении силы”: “Окончательная задача физических наук заключается в том, чтобы явления природы свести к неизменным притягательным и отталкивающим силам, величина которых зависит от расстояния”

В любой физической теории присутствует довольно много понятий, но среди них есть основные, в которых проявляется специфика этой теории, ее базис, мировоззренческая сущность. К таким понятиям относят т.н. фундаментальные понятия, а именно:

МАТЕРИЯ. Материя, согласно МКМ – это вещество, состоящее из мельчайших, далее неделимых,

абсолютно твердых движущихся 9.2 частиц – атомов, т.е. в МКМ были приняты дискретные (дискретный – “прерывный”), или, другими словами, корпускулярные представления о материи. Вот почему важнейшими понятиями в механике были понятия материальной точки и абсолютно твердого тела (Материальная точка – тело, размерами которого в условиях данной задачи можно пренебречь, абсолютно твердое тело – система материальных точек, расстояние между которыми всегда остается неизменным).

ПРОСТРАНСТВО

• относительное(релятивистская концепция Аристотелся –Лейбница)с которым люди знакомятся путем измерения пространственных отношения между телами;

• абсолютное(субстанционная концепция Дкмокрита-Ньютона), которое по самой своей сущности безотносительно к чему бы то ни было и внешнему и остается всегда одинаковым и неподвижным; т.е. абсолютное пространство – это пустое вместилище тел, оно не связано со временем, и его свойства не зависят от наличия или отсутствия в нем материальных объектов. Пространство в Ньютоновской механике является

Система отсчета, жестко связанная с абсолютным пространством, называется инерциальной.

ВРЕМЯ. Ньютон рассматривал два вида времени, аналогично пространству: относительное и абсолютное. Относительное время люди познают в процессе измерений, а абсолютное (истинное, математическое время) само по себе и по своей сущности, без всякого отношения к чему-либо внешнему, протекает равномерно и иначе называется длительностью. Таким образом, и время у Ньютона, аналогично пространству – пустое вместилище событий, не зависящее ни от чего. Время течет в одном направлении – от прошлого к будущему.

ДВИЖЕНИЕ. В МКМ признавалось только механическое движение, т.е.изменение положения тела в пространстве с течением времени. Считалось, что любое сложное движение можно представить как сумму пространственных перемещений (принцип суперпозиции) 2-й закон Ньютона: m = F/a для данного тела было величиной постоянной и характеризовала инертность тела. Таким образом, количественная мера инертности тела есть его инертная масса.

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ. Современная физика все многообразие взаимодействий сводит к 4-м фундаментальным взаимодействиям: сильному, слабому, электромагнитному и гравитационному. Гравитационное взаимодействие означает наличие сил притяжения между любыми телами. Величина этих сил может быть определена из закона всемирного тяготения. Если же известна масса одного из тел (эталона) и сила гравитации, можно определить и массу второго тела. Масса, найденная из закона всемирного тяготения, получила название гравитационной. Ньютон ничего не говорил о природе гравитационных сил. Интересно, что и в настоящее время их природа все еще 9.3 остается проблематичной.

Следует сказать, что в классической механике вопрос о природе сил, собственно, и не стоял, вернее, не имел принципиального значения. Просто все явления природы сводились к трем законам механики и закону всемирного тяготения, к действию сил притяжения и отталкивания.

4. Основные принципы МКМ

Важнейшими принципами МКМ являются:

Принцип относительности Галилея. Принцип относительности Галилея утверждает, что все инерциальные системы отсчета (ИСО) с точки зрения механики совершенно равноправны (эквивалентны). все механические явления в ИСО протекают одинаково. Поэтому никакими механическими опытами нельзя отличить покой от равномерного прямолинейного движения.

Принцип дальнодействия. В МКМ было принято, что взаимодействие передается мгновенно, и промежуточная среда в передаче взаимодействия участия не принимает. Это положение и было названо принципом дальнодействия.

Принцип причинности. “Всякое имеющее место явление связано с предшествующим на основании того очевидного принципа, что оно не может возникнуть без производящей причины. Противоположное мнение есть иллюзия ума.” Т.е. Лаплас полагал, что все связи между явлениями осуществляется на основе однозначных законов. Это учение обусловленности одного явления другим, об их однозначной закономерной связи вошло в физику как так называемый лапласовский детерминизм (детерминизм – предопределенность). Существенные однозначные связи между явлениями выражаются физическими законами.

8. Уровни строения материи

В современной науке в основе представлений о строении материального мира лежит системный подход, согласно которому любой объект материального мира, будь то атом, планета, организм или галактика, может быть рассмотрен как сложное образование, включающее составные части, организованные в целостность, т.е. представляют собой упорядоченные, структурированные, иерархически организованные системы.

Данный рисунок дает самые первые представления о единстве материального мира.

Вещество и поле, пространство и время оказываются тесно взаимосвязаны законами сохранения симметрии.

Эволюция представлений о материи приводится на рисунке ниже.

Эволюция представлений о материи наглядно свидетельствует, как натурфилософия разворачивается

в классическую механику, отражающую взаимоотношения и взаимосвязь "вещество-вещество". Следующий этап отражает волновую концепцию материи (электродинамика).

И на современном этапе наука уже совершенно отчетливо осознает единство и взаимосвязь вещества и поля.

СТРУКТУРНОСТЬ И СИСТЕМНОСТЬ МАТЕРИИ

В самом общем случае системные уровни организации материи можно представить в виде следующей схемы.

Данный рисунок позволяет осознать единство двух системных уровней организации материи (структурного и функционального).