Современная естественнонаучная картина мира

Современная естественнонаучная картина мира

Рязанская Государственная Радиотехническая Академия

 

Кафедра Общей и  Экспериментальной физики

 

Дисциплина  синергетика

 

Реферат на тему:

 

«Современная  естественнонаучная картина мира»

 

Выполнила: ст. гр. 070

Болтукова А.А.

Проверила:

Русакова Ж.П.

 

Рязань, 2003г.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение……………………………………………………….………….3

1. Естественнонаучное  миропонимание………………….………….4

2. Строение вещества, энергия……………………….………………6

3. Теория относительности…..………………………………………8

4. Учение о самоорганизации……………………………..…………10

5. Революция в  естествознании…………………………...………...13

Заключение……………………………………………………………….16

Список литературы……….………………………...……………………18

 

В В Е  Д Е Н И Е

Познание единичных  вещей и процессов невозможно без одновременного познания всеобщего, а последнее в свою очередь  познается только через первое. Сегодня  это должно быть ясно каждому образованному  уму. Точно также и целое постижимо  лишь в органическом единстве с его  частями, а часть может быть понята лишь в рамках целого. И любой  открытый нами "частный" закон - если он действительно закон, а не эмпирическое правило - есть конкретное проявление всеобщности. Нет такой науки, предметом  которой было бы исключительно всеобщее без познания единичного, как невозможна и наука, ограничивающая себя лишь познанием  особенного.

Всеобщая связь  явлений - наиболее общая закономерность существования мира, представляющая собой результат и проявление универсального взаимодействия всех предметов  и явлений и воплощающаяся  в качестве научного отражения в  единстве и взаимосвязи наук. Она  выражает внутреннее единство всех элементов  структуры и свойств любой  целостной системы, а также бесконечное  разнообразие отношений данной системы  с другими окружающими ее системами  или явлениями. Без понимания  принципа всеобщей связи не может  быть истинного знания. Осознание  универсальной идеи единства всего  живого со всем мирозданием входит в науку, хотя уже более полувека назад в своих лекциях, читанных в Сорбонне, В.И.Вернадский отмечал, что ни один живой организм в свободном  состоянии на Земле не находится, но неразрывно связан с материальноэнергетической  средой. "В нашем столетии биосфера получает совершенно новое понимание. Она выявляется как планетное  явление космического характера".

 

1. Естественнонаучное  миропонимание

Естественнонаучное  миропонимание (ЕНМП) - система знаний о природе, образующаяся в сознании учащихся в процессе изучения естественнонаучных предметов, и мыслительная деятельность по созданию этой системы.

Понятие "картина  мира" является одним из фундаментальных  понятий философии и естествознания и выражает общие научные представления  об окружающей действительности в их целостности. Понятие "картина мира" отражает мир в целом как единую систему, то есть "связное целое", познание которого предполагает "познание всей природы и истории..." (Маркс  К., Энгельс Ф., собр. соч., 2-е изд. том 20, с.630).

В основе построения научной картины мира лежит принцип  единства природы и принцип единства знания. Общий смысл последнего заключается  в том, что знание не только бесконечно многообразно, но оно вместе с тем  обладает чертами общности и целостности. Если принцип единства природы выступает в качестве общей философской основы построения картины мира, то принцип единства знаний, реализованный в системности представлений о мире, является методологическим инструментом, способом выражения целостности природы.

Система знаний в  научной картине мира не строится как система равноправных партнеров. В результате неравномерного развития отдельных отраслей знания одна из них всегда выдвигается в качестве ведущей, стимулирующей развитие других. В классической научной картине  мира такой ведущей дисциплиной  являлась физика с ее совершенным  теоретическим аппаратом, математической насыщенностью, четкостью принципов  и научной строгостью представлений. Эти обстоятельства сделали ее лидером  классического естествознания, а  методология сведения придала всей научной картине мира явственную физическую окраску. Однако острота  этих проблем несколько сгладилась в связи с глубоким органическим взаимодействием методов этих наук и пониманию соотнесённости установления того или иного их соотношения.

В соответствии с  современным процессом "гуманизации" биологии возрастает ее роль в формировании научной картины мира. Обнаруживаются две "горячие точки" в ее развитии: стык биологии и наук о неживой  природе и стык биологии и общественных наук.

Представляется, что  с решением вопроса о соотношении  социального и биологического научная  картина мира отразит мир в  виде целостной системы знаний о  неживой природе, живой природе  и мире социальных отношений. Если речь идет о ЕНКМ, то должны иметься в  виду наиболее общие закономерности природы, объясняющие отдельные  явления и частные законы.

ЕНКМ - это интегрированный  образ природы, созданный путем  синтеза естественнонаучных знаний на основе системы фундаментальных  закономерностей природы и включающий представления о материи и  движении, взаимодействиях, пространстве и времени.

2. Строение  вещества, энергия

В конце прошлого и начале нынешнего века в естествознании были сделаны крупнейшие открытия, которые коренным образом изменили наши представления о картине мира. Прежде всего, это открытия, связанные со строением вещества, и открытия взаимосвязи вещества и энергии. Если раньше последними неделимыми частицами материи, своеобразными кирпичиками, из которых состоит природа, считались атомы, то в конце прошлого века были открыты электроны, входящие в состав атомов. Позднее было установлено строение ядер атомов, состоящих из протонов(положительно заряженных частиц) и нейтронов (лишенных заряда частиц).

Согласно первой модели атома, построенной английским ученым Эрнестом Резерфордом (1871—1937), атом уподоблялся миниатюрной солнечной системе, в которой вокруг ядра вращаются электроны. Такая система была, однако, неустойчивой: вращающиеся электроны, теряя свою энергию, в конце концов должны были упасть на ядро. Но опыт показывает, что атомы являются весьма устойчивыми образованиями и для их разрушения требуются огромные силы. В связи с этим прежняя модель строения атома была значительно усовершенствована выдающимся датским физиком Нильсом Бором (1885—1962), который предположил, что при вращении по так называемым стационарным орбитам электроны не излучают энергию.Такая энергия излучается или поглощается в виде кванта, или порции энергии, только при переходе электрона с одной орбиты на другую.

Значительно изменились также взгляды на энергию. Если раньше предполагалось, что энергия излучается непрерывно, то тщательно поставленные эксперименты убедили физиков, что  она может испускаться отдельными квантами. Об этом свидетельствует, например, явление фотоэффекта, когда кванты энергии видимого света вызывают электрический ток. Это явление, как известно, используется в фотоэкспонометрах, которыми пользуются в фотографии для определения выдержки при экспозиции.

В 30-е годы XX в. было сделано другое важнейшее открытие, которое показало, что элементарные частицы вещества, например, электроны  обладают не только корпускулярными, но и волновыми свойствами. Таким  путем было доказано экспериментально, что между веществом и полем не существует непроходимой границы: в определенных условиях элементарные частицы вещества обнаруживают волновые свойства, а частицы поля — свойства корпускул. Это явление получило название дуализма волны и частицы — представление, которое никак не укладывалось в рамки обычного здравого смысла. До этого физики придерживались убеждения, что вещество, состоящее из разнообразных материальных частиц, может обладать лишь корпускулярными свойствами, а энергия поля— волновыми свойствами. Соединение в одном объекте корпускулярных и волновых свойств совершенно исключалось. Но под давлением неопровержимых экспериментальных результатов ученые вынуждены были признать, что микрочастицы одновременно обладают как свойствами корпускул, так и волн.

В 1925—1927 г. для объяснения процессов, происходящих в мире мельчайших частиц материи — микромире, была создана новая волновая, или квантовая механика. Последнее название и утвердилось за новой наукой. Впоследствии возникли и разнообразные другие квантовые теории:квантовая электродинамика, теория элементарных частиц и другие, которые исследуют закономерности движения микромира.

 

3. Теория  относительности

Другая фундаментальная  теория современной физики — теория относительности, в корне изменившая научные представления о пространстве и времени. В специальной теории относительности получил дальнейшее применение установленный еще Галилеем принцип относительности в механическом движении. Согласно этому принципу, во всех инерциальных системах, т.е. системах отсчета, движущихся друг относительно друга равномерно и прямолинейно, все механические процессы происходят одинаковым образом, и поэтому их законы имеют ковариантную, или ту же самую математическую форму. Наблюдатели в таких системах не заметят никакой разницы в протекании механических явлений. В дальнейшем принцип относительности был использован и для описания электромагнитных процессов. Точнее говоря, сама специальная теория относительности появилась в связи с преодолением трудностей, возникших в этой теории.

Важный методологический урок, который был получен из специальной  теории относительности, состоит в  том, что она впервые ясно показала, что все движения, происходящие в природе, имеют относительный характер. Это означает, что в природе не существует никакой абсолютной системы отсчета и, следовательно, абсолютного движения, которые допускала ньютоновская механика.

Еще более радикальные  изменения в учении о пространстве и времени произошли в связи с созданием общей теории относительности, которую нередко называют новой теорией тяготения, принципиально отличной от классической ньютоновской теории. Эта теория впервые ясно и четко установила связь между свойствами движущихся материальных тел и их пространственно-временной метрикой. Теоретические выводы из нее были экспериментально подтверждены во время наблюдения солнечного затмения. Согласно предсказаниям теории, луч света, идущий от далекой звезды и проходящий вблизи Солнца, должен отклониться от своего прямолинейного пути и искривиться, что и было подтверждено наблюдениями. Нужно отметить, что общая теория относительности показала глубокую связь между движением материальных тел, а именно тяготеющих масс и структурой физического пространства — времени.

 

4. Учение  о самоорганизации

Научно-техническая  революция, развернувшаяся в последние  десятилетия, внесла много нового в  наши представления о естественнонаучной картине мира. Возникновение системного подхода позволило взглянуть на окружающий нас мир как единое, целостное образование, состоящее из огромного множества взаимодействующих друг с другом систем. С другой стороны, появление такого междисциплинарного направления исследований, как синергетика, или учение о самоорганизации, дало возможность, не только раскрыть внутренние механизмы всех эволюционныхпроцессов, которые происходят в природе, но и представить весь мир как мир самоорганизующихся процессов. Заслуга синергетики состоит прежде всего в том, что она впервые показала, что процессы самоорганизации могут происходить в простейших системах неорганической природы, если для этого имеются определенные условия (открытость системы и ее неравновесность, достаточное удаление от точки равновесия и некоторые другие). Чем сложнее система, тем более высокий уровень имеют в них процессы самоорганизации. Так, уже на предбиологическом уровне возникают автопоэтические процессы, т.е. процессы самообновления, которые в живых системах выступают в виде взаимосвязанных процессов ассимиляции и диссимиляции. Главное достижение синергетики и возникшей на ее основе новой концепции самоорганизации состоит в том, что они помогают взглянуть на природу как на мир, находящийся в процессе непрестанной эволюции и развития.

В каком отношении  синергетический подход находится к общесистемному?

Прежде всего  подчеркнем, что два этих подхода  не исключают, а наоборот, предполагают и дополняют друг друга. Действительно, когда рассматривают множество  каких-либо объектов как систему, то обращают внимание на их взаимосвязь, взаимодействие и целостность.

Синергетический подход ориентируется на исследование процессов изменения и развития систем. Он изучает процессы возникновения и формирования новых систем в процессе самоорганизации. Чем сложнее протекают эти процессы в различных системах, тем выше находятся такие системы на эволюционной лестнице. Таким образом, эволюция систем напрямую связана с механизмами самоорганизации. Исследование конкретных механизмов самоорганизации и основанной на ней эволюции составляет задачу конкретных наук. Синергетика же выявляет и формулирует общие принципы самоорганизации любых систем и в этом отношении она аналогична системному методу, который рассматривает общие принципы функционирования, развития и строения любых систем. В целом же системный подход имеет более общий и широкий характер, поскольку наряду с динамическими, развивающимися системами рассматривает также системы статические.