— Содержание
Выдержка из текста
Учебный материал пособия изложен в виде сжатых, логически выстроенных информационных сообщений, с учетом выделения актуальных естественнонаучных проблем и фундаментальных законов, принципов, положений естествознания. При изложении материала использованы некоторые сведения из области физики, астрономии и биологии, с которыми студенты познакомились в средней школе. Весь изучаемый естественнонаучный материал представлен в наглядной (формулы, таблицы) и доступной форме. Учебное пособие снабжено словарем терминов и именным указателем.
Предмет курса «Концепции современного естествознания» и социальные функции естественных наук. Особенности методологии и методов естествознания, естественно-научная и философская методология. Общие особенности, проблемы и парадоксы развития современного естествознания.
Для того чтобы понять соотношение таких категорий, как естествознание, общество и культура, следует обратиться к вопросу о двух типах жизни, выработавшихся на Земле: инстинктивно-биологическом и культурно-целесообразном (социальном).
Однако, несмотря на всю грандиозность этой картины, она про¬должала оставаться эскизом, наброском, нуждавшимся в фундамен¬тальном обосновании. Нужно было открыть законы, действующие в мире и доказывающие правильность предположений Коперника и Бруно. Доказательство их идей стало одной из важнейших задач первой глобальной научной революции, которая началась с откры¬тий Галилео Галилея. Его труды в области методологии научного познания предопределили облик классической, а во многом и со¬временной науки. Он придал естествознанию экспериментальный и математический характер, сформулировал гипотетико-дедуктивную модель научного познания. Но особое значение для развития есте¬ствознания имеют работы Галилея в области астрономии и физики. Дело в том, что со времен Аристотеля ученые считали, что меж¬ду земными и небесными явлениями и телами существует принци¬пиальная разница, так как небеса место нахождения идеальных» тел, состоящих из эфира. В силу этого считалось невозможным изучать небесные тела, находясь на Земле. Это задерживало разви¬тие науки. После того, как в 1608 г. была изобретена зрительная труба, Галилей усовершенствовал ее и превратил в телескоп с 30-крат¬ным увеличением. С его помощью он совершил целый ряд выдаю¬щихся астрономических открытий. Среди них горы на Луне, пятна на Солнце, фазы Венеры, четыре крупнейших спутника Юпитера. Он же первый увидел, что Млечный Путь представляет собой скопление огромного множества звезд. Все эти факты дока¬зывали, что небесные тела это не эфирные создания, а вполне материальные предметы и явления. Ведь не может быть на идеаль¬ном теле гор, как на Луне, или пятен, как на Солнце.
Предложено также другое деление случайностей — на шесть ступеней по степени неупорядоченности (хаотичности): от детерминированного причинно-следственного акта, природа которого известна (в качестве низшей ступени случайности он может выступать для тех, кто не знает закономерной природы данного явления), до «истинного хаоса», не допускающего при наличном развитии науки никакого описания. Стандартная стохастическая случайность занимает здесь среднюю ступень, так как обладает жёсткой характеристикой — вероятностью.
Ч. Дарвин различает два типа изменчивости. К первому типу, кото¬рый называется индивидуальной или неопределенной изменчи¬востью, он относит ту, которая передается по наследству. Второй тип он характеризует как определенную или групповую измен¬чивость, поскольку ей подвержены группы организмов, которые оказываются под воздействием определенного фактора внешней среды. В дальнейшем неопределенные изменения стали назы¬вать мутациями, а определенные модификациями.
Мысленный эксперимент предполагает оперирование идеализированным объектом (замещающим в абстракции объект реальный), которое заключается в мысленном подборе тех или иных положений, ситуаций, позволяющий обнаружить какие-то важные особенности исследуемого объекта.
Синергетика отвечает на вопрос, за счет чего происходит эволюция в природе. Везде, где создаются новые структуры, необходим приток энергии и обмен со средой (эволюция, как и жизнь, требует метаболизма). Если в эволюции небес¬ных тел мы видим результат производства, то в синергети¬ке изучается процесс творчества природы. Синергетика подтверждает вывод теории относительности: энергия творит более высокие уровни организации.
Специфической особенностью человеческой жизнедеятельности является то обстоятельство, что она протекает одновременно в двух взаимосвязанных аспектах: естественно-природном и культурном. Изначально человек представляет собой живое существо, продукт природы, но чтобы существовать в ней удобно и безопасно, человек создает внутри природы искусственный мир культуры, «вторую природу». Таким образом, человек существует в природе, взаимо¬действует с ней как живой организм, но при этом он как бы удваи¬вает внешний мир, вырабатывая знания о нем, создавая образы, модели, оценки, предметы обихода и т.д. Именно такая вещно-познавательная деятельность человека и составляет культурный ас¬пект человеческого бытия.
Хаос не отсутствие структуры, а тоже структура, но определенного типа. Это впер¬вые было отмечено в работах Э. Лоренца, который в 1963 г. по¬пытался математически описать на основе тепловой конвекции в атмосфере и с учетом земного тяготения глобальные метеороло¬гические процессы на нашей планете. Было показано, что хаотический процесс может быть описан математически довольно сложными нелинейными уравнениями, с привлечением числен¬ных компьютерных расчетов, что означает наличие в нем некое¬го внутреннего порядка, пусть и достаточно сложного. В рас¬четах Лоренц применил метод математического моделирования с использованием трех дифференциальных нелинейных уравнений.
Синергетика обратила внимание на процессы самоорганизации и в неживой природе, не отказываясь от ис¬следований биологических, социальных и технических систем. Основоположники этой науки И. Пригожий и Г. Хакен, Последний отмечает, что синергетика изучает процессы «от мор¬фогенеза в биологии, некоторых аспектов функционирования мозга до флаттера крыла самолета, от молекулярной физики до космических масштабов эволюции звезд, от мышечного сокращения до вспучивания конструкций». Синергетика в значи¬тельной мере опирается на идеи, методы и принципы нели¬нейной термодинамики неравновесных процессов, на дости¬жения, полученные при решении задач нелинейной теории колебаний в радиотехнических системах.
Происходящие в системе процессы, ее эволюция как рост разнообразия или увеличение числа функциональных единиц изображаются на бифуркационной диаграмме ветвями. Изменяя управляющий параметр на такой диаграмме, мы меня¬ем состояние системы, причем параметр может быть отличным для разных систем (физических, химических, биологических или социальных) и структур это и время, размер, скорость реак¬ции, рост ткани, стимул поведения и т. д. Когда значение управ¬ляющего параметра достигает критического значения, система попадает в точку бифуркации, наступает «катастрофический» срыв и система переходит в другое, раздвоенное состояние. Точки бифуркации это точки ветвления линий поведения системы. Причем ветвлений может быть много в зависимости от сочетания состояния системы и управляющих параметров. Такое поведение широко распространено в явлени¬ях природы и техники: от полярных сияний и радуги в небе до опрокидывания буровых или нефтяных платформ на морском шельфе, от огромных нашествий саранчи до потери управления летательными аппаратами, в том числе и ракетами и др.
Именно на этом этапе возникли представления о мире как развивающемся из хаоса, эволюционирующем. Но отсутствие эксприментальных методов не по¬зволило тогда получать точные знания. Начало естествознания как точной науки ис¬торически относят к 15 -16 векам, т.е. к тому времени, когда исследование При¬роды вступило во второй этап — аналитический.
Систематичность научного знания означает, что данные разных наук не противоречат; а дополняют друг друга. В научную картину мира нельзя произвольно добавить и из нее нельзя извлечь ни одного кирпичика. В этом плане научную работу можно сравнить с разгады¬ванием бесконечного кроссворда, каждое новое слово в котором про¬веряется пересечением с другими, известными. В научном знании, как и в любой системе, важны не столько свойства его элементов (фактов, законов, гипотез, теорий), сколько взаимоотно¬шения между ними: подтверждают ли факты теорию, согласуется ли новая теория со старой в области ее применимости и т. д.
Человек с давних пор интересовался устройством Вселенной. Звезды притягивали к себе наших предков, заставляли смотреть на них с удивлением и трепетом. Физика добилась больших ус¬пехов в изучении макроскопических и микроскопических свойств природы, однако понимание и объяснение свойств Все¬ленной в целом происходило не так уверенно. Извечные вопро¬сы, которые всегда волновали человечество, во многом не разре¬шены до сих пор. Как возникли звезды, планеты, вся Вселен¬ная? Как развивалась эта Вселенная в, прошлом, куда движется в настоящем и что ее ждет в будущем? На некоторые вопросы мы можем ответить сейчас, другие ждут своего ответа. Но каждый шаг вперед ставит также и новые вопросы, раздвигая области не¬ведомого. Сколько вещества во Вселенной? Существуют ли во Вселенной другие виды материи? Неизвестна природа странных объектов, излучающих фантастическое количество энергии из дальнего Космоса. И так далее…
Концепция современного естествознания неразрывно связана с историей. В концепции современного естествознания изучаются также и учения философов разных времен: от античного Аристотеля до современных философов.
Накапливались дифференцированные знания о практических сферах деятельности людей, таких как ведение сельского хозяйства, строительство, изготовление предметов быта, искусство военных операций и т.д.