Формирование картины мира

    Главная особенность научной картины  мира состоит в том, что она  выстраивается на базе фундаментальных принципов, лежащих в основе той научной теории и в той области науки, которая занимает в данную эпоху лидирующее положение.

• Философская картина мира (ФКМ) возникла в середине первого тысячелетия до нашей эры вместе с возникновением философских учений классической поры. Мир и человек в философии изначально рассматривались в связи с идеей Разума. В философской картине мира человек принципиально отличен от всего сущего, в частности от других живых существ, ибо ему присуще особое деятельностное начало - ratio, ЛОГОС,  разум. Благодаря разуму человек способен познать мир и самого себя. Такое постижение рассматривается как назначение человека и смысл его бытия.

     Пространство  и время в философской картине  мира выступают как категории  порядка и, следовательно, условия умопостигаемости мира. Пространство - как способ упорядочения внешних восприятий, время - как способ упорядочения внутренних переживаний. Человек в философской картине мира есть, прежде всего, разумное существо, принципиально отличное от неодушевленных объектов и живых существ. 

     Предельно общую картину мира дает философия. Создаваемая в рамках онтологии  философская картина мира определяет основное содержание мировоззрения  индивида, социальной группы, общества. Будучи рационально-теоретическим способом познания мира, философское мировоззрение носит абстрактный характер и отражает мир в предельно общих понятиях и категориях. Следовательно, философская картина мира есть совокупность обобщенных, системноорганизованных и теоретически обоснованных представлений о мире в целостном его единстве и месте в нем человека.

      В отличие от религиозной картины  мира, которая в XX веке уже достаточно нейтрально относится к данным науки, а иногда использует их для обоснования  бытия Бога,  философская картина  мира всегда опирается на научную картину мира как надежный фундамент. Более того, философская картина мира в своем развитии всегда была органически связана с научной картиной мира конкретной эпохи так, что их изменения обусловливали друг друга. Космоцентристская философская картина мира античности вполне соответствовала натурфилософскому уровню развития античной науки. На формирование натурфилософии и антропоцентризма Возрождения оказал мощное влияние гелиоцентризм Н.Коперника и Дж.Бруно. Механическая модель мира возникла на основе классической механики И.Ньютона и в ее основе лежали философские принципы единства мира, а также закономерности и понятия механики (масса, частица, сила, энергия, инерция). Сменившая ее диалектическая, релятивистская картина мира строилась на научном фундаменте квантовой механики и теории относительности, а теперь в ее фундамент легли принципы глобального эволюционизма и синергетики.

     Религиозная, научная и философская картины  мира на протяжении истории находились в сложных взаимоотношениях. Так, в средние века не стихали споры между богословами о совместимости философии и христианского вероучения. Противники философии полагали ее неотделимой от языческих религиозных культов. Сторонники же христианизировали древние учения, исходя из принципа приоритета Писания над Разумом. Один из авторов научной картины мира Ньютон предостерегал своих коллег от увлечения метафизикой.  

6. Современная  научная картина мира

Фундаментальные основы современной картины мира:

1. общая и специальная теория относительности (новая теория пространства и времени привела к тому, что все системы отсчета стали равноправными, поэтому все наши представления имеют смысл только в определенной системе отсчета. Картина мира приобрела релятивный, относительный характер, видоизменились ключевые представления о пространстве, времени, причинности, непрерывности, отвергнуто однозначное противопоставление субъекта и объекта, восприятие оказалось зависимым от системы отсчета, в которую входят и субъект и объект, способа наблюдения и т.д.)
2. квантовая механика (она выявила вероятностный характер законов микромира и неустранимый корпускулярно-волновой дуализм в самых основах материи). Стало ясно, что абсолютно полную и достоверную научную картину мира не удастся создать никогда, любая из них обладает лишь относительной истинностью.

Позднее в рамках новой картины мира произошли  революции в частных науках в  в космологии (концепция не стационарной Вселенной), в биологии (развитие генетики), и т.д. Таким образом, на протяжении XX века естествознание очень сильно изменило свой облик, во всех своих разделах.

В современной  науке в основе представлений  о строении материального мира лежит  системный подход, согласно которому любой объект материального мира, будь то атом, планета и т.д. может  быть рассмотрен как система – сложное образование включающее составные части, элементы и связи между ними. Элемент в данном случае означает минимальную, далее неделимую часть данной системы.

Совокупность  связей между элементами образует структуру  системы, устойчивые связи определяют упорядоченность системы. Связи по горизонтали – координирующие, обеспечивают корреляцию системы, ни одна часть системы не может измениться без изменения других. Связи по вертикали – связи субординации, одни элементы системы являются более значимыми чем другие, и подчиняются им. Система обладает признаком целостности – это означает что все ее составные части, соединяясь в целое образуют нечто обладающее качествами не сводимыми к качествам отдельных элементов. Согласно современным научным взглядам все природные объекты представляют собой упорядоченные, структурированные, иерархически организованные системы. В естественных системах выделяют два больших класса систем: системы неживой и живой природы. Принято так же выделять три уровни строения материи.

Макромир  – мир макрообъектов, размерность  которых соотносима с масштабами человеческого опыта: пространственные величины от долей миллиметра до километров и временные измерения от долей  секунды до лет.

Микромир  – мир предельно малых непосредственно ненаблюдаемых объектов, пространственная размерность от 10-8 см. до 10-16 см, а время жизни – от бесконечности до 10-24 с.

Мегамир – мир огромных космических масштабов  и скоростей, расстояние измеряется световыми годами, а время миллионами и миллиардами лет.

• Макромир: концепция классического естествознания. Релятивистская физика: теория относительности.

Представление о макромире составляют наиболее старый компонент естествознания. Еще  в донаучный период сложились  определенные представления об этом уровне организации материи, они носили характер натурфилософии, т.е. наблюдаемые природные явления объяснялись на основе умозрительных философских принципов, при отсутствии методов экспериментального исследования. Самый большой вклад в исследование макромира сделали представители классического естествознания. Начало формирования научных взглядов на природу относится к XVI веку когда Г. Галилей, обосновал гелеоцентрическую систему Н. Коперника, открыл закон инерции, разработал методику нвого описания мира – научно-теоретического (выделение некоторых физических и геометрических характеристик исследуемых объектов). Таким образом, он заложил основы механистической картины мира. Ньютон, опираясь на труды Галилея, разработал теорию механики, описывающую одинаковыми закономерностями и движение небесных тел и земных объектов. В рамках механистической картины мира сложилась дискретная (корпускулярная) модель реальности. Материя рассматривалась как вещественная субстанция, состоящая из отдельных частиц – корпускул или атомов. Абсолютно прочных неделимых обладающих массой. Время рассматривалось как величина независящая от пространства и материи. Движение рассматривалось как перемещение в пространстве по непрерывным траекториям в соответствии с законами механики.

К корпускулярной модели были сведены все процессы во вселенной, в том числе и  распространение света. Ньютон считал, что святящиеся тела испускают мельчайшие частицы, движущиеся в соответствии с законами механики. Но наряду с  корпускулярной теорией света в  это же время начинает распространиться и волновая концепция автором, которой был Х. Гюйгенс. Волновая теория устанавливала аналогию между распространением свет и распространение волн в различных средах (в воде в воздухе). Средой распространения свет считался в то время эфир. Главным аргументом в пользу своей концепции Гюйгенс считал тот факт, что два луча света проходят сквозь друг друга, не рассеиваясь. Некоторые противоречия волновой концепции света были устранены опытами Гримальди, луч света способен, как и любая волна, огибать препятствия, если обычно этого не заметно, то это потому что у света очень маленькая длинна волны, но если рассмотреть границу очень резкой тени при некотором увеличении, можно увидеть слабые участки освещенности в форме перемежающихся светлых и темных участков и ореолов. Это явление получило название дифракции. Подтверждением волновой концепции является так же интерференция (световые волны находящиеся в противофазе как бы гасят друг друга). В области электромагнитных явленией корпускулярная модель так же оказалась несостоятельной. Эксперименты М. Фарадея и теоретические работы Дж. Максвелла показали неадекватность механистической модели и в области электромагнитных явлений. М. Фарадей ввел понятие силовых линий, как направление действия электрических сил в магнитном поле. Дж. Максвелл создал уравнения, описывающие выводы М. Фарадея о магнетизме и электричестве. Благодаря этому силовое поле, первоначально являвшееся вспомогательным понятием, обрело собственную физическую реальность. Обобщив установленные ранее экспериментальным путем законы электромагнитных явлений и открытое М. Фарадеем явление магнитной индукции, Дж. Максвелл математическим путем нашел систему дифференциальных уравнений, описывающих электромагнитное поле. Из уравнений Максвелла следовала возможность самостоятельного существования поля, которое, не будучи привязанным к заряду, распространяется в пространстве. Вычисленная им скорость распространения электромагнитного поля оказалась равна скорости света. Исходя из этого, Максвелл сделал вывод, что световые волны представляют собой электромагнитные волны. Это положение было экспериментально подтверждено немецким физиком Г. Герцем в 1888 г.

После экспериментов Герца в физике утвердилось понятие поля как  объективно существующей физической реальности. Таким образом, к концу XIX в. физика пришла к выводу, что материя существует в двух видах: дискретного вещества и непрерывного поля. Вещество и поле различаются по физическим характеристикам: частицы вещества обладают массой покоя, а частицы поля – нет. Вещество и поле различаются по степени проницаемости: вещество малопроницаемо, а поле проницаемо полностью. Скорость распространения поля равна скорости света, а скорость движения частиц на несколько порядков меньше.

Позднее в ходе исследования микромира положение о веществе и поле как самостоятельных независимых друг от друга видах материи было поставлено под сомнение.

• Мегамир: современные астрофизические и космологические концепции. Модель расширяющейся Вселенной. Строение и эволюция звезд и планет.

Вселенную в  целом изучает наука, называемая космологией. Это изучение основывается на нескольких предпосылках.

1. Формулируемые физикой универсальные законы функционирования мира считаются действующими во всей Вселенной.
2. Производимые астрономами наблюдения тоже признаются распространяемыми на всю Вселенную.
3. Истинными признаются только те выводы, которые не противоречат возможности существования самого наблюдателя, то есть человека.

Поскольку данные космологии не могут быть подтверждены экспериментально, результаты космологических исследований являются моделями происхождения и развития Вселенной, а не законами. Наиболее общепринятой в космологии является модель однородной изотропной нестационарной расширяющейся Вселенной. В основе этой модели лежат следующие предположения.

1. Свойства Вселенной одинаковы во всех ее точках (однородность) и направлениях (изотропность).
2. Описанием гравитационного поля Вселенной являются уравнения Энштейна.
3. Нестационарность Вселенной определяется двумя постулатами теории относительности: а) принципом относительности, гласящим, что во всех инерциальных системах все законы сохраняются вне зависимости от того, с какими скоростями равномерно и прямолинейно движутся эти системы относительно друг друга; б) экспериментально подтвержденным постоянством скорости света.

Из принятия теории относительности вытекало в  качестве следствия, что искривленное пространство не может быть стационарным, оно должно расширяться или сжиматься. Следствием этого является так называемое красное смещение (понижение частот электромагнитного излучения: в видимой части спектра линии смещаются к его красному концу). Для всех далеких источников света было зафиксировано красное смещение, пропорциональное расстоянию до них. Это явление было отождествлено с эффектом Доплера, что стало одним из аргументов в пользу расширения Вселенной.

Составной частью модели расширяющейся Вселенной  является представление о Большом  Взрыве, произошедшем 12-18 млрд. лет назад. Начальное состояние Вселенной  – это так называемая сингулярная точка. Она характеризуется следующим образом: бесконечная плотность массы, бесконечная кривизна пространства и взрывное, замедляющееся со временем расширение при высокой температуре, при которой могла существовать только смесь элементарных частиц, включая фотоны и нейтрино. Эта концепция была подтверждена открытием в1965 г. реликтового излучения фотонов и нейтрино, образовавшихся на ранней стадии образования Вселенной. Современная квантовая механика допускает, что источником возникновения Вселенной мог быть вакуум. До недавнего времени считалось, что вакуум – это пустота. По современным научным представлениям это особая форма материи, в которой может образовываться поле, а из него – вещественные частицы. Это подтверждается современными физическими экспериментами. После Большого Взрыва образовался сгусток плазмы, в котором находятся элементарные частицы. Этот сгусток плазмы начал расширяться под действием взрывной волны. Первыми возникли ядра легких элементов – водорода и гелия. Водород, атом которого состоит из одного протона в ядре и одного электрона на его орбите, является самым простым составляющим элементом, из которого в недрах звезд образуются в процессе атомных реакций более сложные атомы. Чем больше масса звезды, тем более сложные атомы синтезируются в ее недрах. Звезды класса Солнца могут производить только гелий.

Вопрос  об образовании и строении галактик. Галактика представляет собой гигантские скопления звезд и их систем, имеющие  свой центр (ядро) и различную сферическую, спиральную, эллиптическую, сплюснутую или неправильную форму. Галактик миллиарды и в каждой из них насчитываются миллиарды звезд. Наша галактика называется Млечный Путь. Она состоит из ядра и нескольких спиральных ветвей. Ее размеры – 100 тыс. световых лет. Солнце расположено на расстоянии 30 тыс. световых лет от ее центра. Ближайшая к нашей галактика расположена на расстоянии 2 млн. световых лет и называется Туманность Андромеды (открыта в 1923 г. американским астрономом Эдвином Хабблом). В 1963 г. были открыты квазары (сокращение английских слов «квази стар»). Это самые мощные источники радиоизлучения во Вселенной, они в десятки раз меньше галактик, но в сотни раз превышают их по светимости.

Существует  две основные концепции происхождения  небесных тел.

1. Небулярная модель образования Солнечной системы. Выдвинута французским физиком и математиком Пьером Лапласом и развита немецким философом Иммануилом Кантом. В соответствии с ней звезды и планеты образовались из рассеянного диффузного вещества (космической пыли) путем постепенного сжатия первоначальной туманности.
2. На основании модели Большого Взрыва была сформулирована гипотеза о возникновении галактик, звезд и планетных систем из сверхплотного дозвездного вещества, находящегося в ядрах галактик (автор гипотезы Виктор Амбарцумян).