Теоретические и эмпирические уровни естественнонаучного познания.

Существует 2 уровня познания действительности: теоретический и эмпирический уровень, которые связаны между собой благодаря действию парадигмы. Уровни различаются по предмету исследования. Эмпирическое исследование ориентировано на явления, теоретическое - на сущность; по средствам и инструментам познания; по методам исследования. Математическое пространство и чувственные данные в эмпирическом уровне принимают форму факта.

Методы эмпирического уровня (опытного познания):

1) наблюдение — целенаправленное восприятие явлений объективной действительности;

2) описание — фиксация средствами естественного или искусственного языка сведений об объектах;

3) измерение — сравнение объектов по каким-либо сходным свойствам или сторонам;

4) эксперимент — наблюдение в специально создаваемых и контролируемых условиях, что позволяет восстановить ход явления при повторении условий.

5) сравнение - одновременное выявление соотношения и оценка общих для двух или более объектов свойств или признаков.

Методы теоретического (система логических высказываний, включающих в себя математические формулы, схемы, графики и др., образованные для установления законов природных, технических и социальных явлений)

1) формализация — построение абстрактно-математических моделей, раскрывающих сущность изучаемых процессов действительности;

2) аксиоматизация — построение теорий на основе аксиом — утверждений, доказательства истинности которых не требуется;

3) гипотетико-дедуктивный метод — создание системы дедуктивно связанных между собой гипотез, из которых выводятся утверждения об эмпирических фактах.

4) системный подход – (синергетика, кибернетика) – за совок-тью фактов сущ закономерность – общая и необходимая связь между ними

5) идеализация - представляет операцию мысленного выделения какого-то одного важного для данной теории свойства или отношения, мысленного конструирования объекта, наделенного этим свойством (отношением).

6) Абстрагирование – мысленное отвлечение от всех свойств, связей и отношений изучаемого объекта, которые считают несущественными. (Землю при движении вокруг Солнца можно считать материальной точкой, но нельзя при движении по ее поверхности).

7) структурный – иссл-е уровней орг-и

Эмпирические. Научное наблюдение не является простым созерцанием. Наблюдение предполагает наличие замысла, цели, средства наблюдения и фиксации. Наблюдение опирается не только на работу органов чувств и приборы, но и на выработанные наукой средства и методы истолкования чувственных данных. Для научного наблюдения необходимы: 1) четкая постановка цели наблюдения; 2) выбор методики и разработка плана; 3) систематичность; 4) контроль над корректностью и надежностью результатов наблюдения; 5) обработка и истолкование полученных данных. Эксперимент отличается от наблюдения более активным характером воздействия исследователя на объект. Эксперимент отличается от наблюдения более активным характером воздействия исследователя на объект. Эксперимент чаще всего проводится в специальных лабораторных условиях и его, в принципе, можно воспроизводить многократно.

К постановке эксперимента прибегают в тех случаях, когда необходимо изучить состояние предмета, которое в обычных условиях либо не всегда присуще объекту, либо всегда 16

доступно наблюдению субъекта. Воздействуя на объект в специально подобранных условиях, исследователь целенаправленно вызывает к жизни нужное ему состояние объекта, а затем изучает его. Поэтому можно сказать, что по сравнению с наблюдением структура эксперимента как бы удваивается: первый этап представляет собой деятельность, цель которой – достижение нужного состояния предмета, второй этап связан с непосредственным наблюдением. Теоретические. Идеализация – важнейший метод теоретического познания. Он заключается в создании идеальных, типичных (формальных) объектов для объяснения эмпирических вещей. Основное значение и содержание метода можно свести к следующему. Эмпирические объекты немного отличаются друг от друга, и при их измерении неизбежно возникают погрешности. Чтобы не учитывать эти погрешности, ученые создают идеализированный объект и строят объяснение свойств и закономерностей реального объекта, заменяя его объектом идеализированным. Подавляющее большинство законов физики в полной мере применимы лишь к таким идеальным объектам. Формализация – представляет собой совокупность познавательных операций, обеспечивающих отвлечение от значения понятий теории с целью исследования ее логических особенностей. Она позволяет превратить содержательно построенную теорию в систему символов, а развертывание теории свести к манипулированию этими символами по правилам, принимающим во внимание только вид и порядок символов, тем самым абстрагируясь от познавательного содержания теории. Можно сказать, что формализация теории сводит ее развитие к форме и правилу. Математическое моделирование. Моделирование вообще – есть изучение объекта путем создания и исследования его копии (модели), замещающей оригинал, с определенных сторон, интересующего исследователя. Модели можно поделить на материальные и идеальные. Математические модели – это идеальные модели, зафиксированные в символьнознаковой форме. Такая модель позволяет переходить от эмпирически полученных значений одних параметров объекта к значениям других параметров без непосредственных измерений и экспериментов. Экстраполяция – это экстенсивное приращение знания путем распространения (переноса) объяснительных моделей (закономерностей) или следствий какой-либо теории с одной сферы описываемых явлений на другие сферы.

10.? Первые три общенаучные картины мира формировались и развивались на основе фундаментальных физических теорий, так как именно развитие физики долгое время определяло развитие науки в целом и естествознания в частности. Центральным понятием указанных картин мира является понятие материи, поэтому смена НКМ всегда связана со сменой представлений о видах материи, формах и способах ее существования.

1) Механическая — (XVI-XVII вв.) Она возникла благодаря исследованиям Г.Галлилея, П.Гассендиди, Р. Декарта, И. Ньютона и др., в ходе которых была создана первая фундаментальная естественнонаучная теория — механика.

• мироздание представлено как бесконечное число атомов, перемещающихся в пространстве и во времени по неизменным законам движения.

• универсальным средством материальных тел выступает тяготение (гравитация) которое проявляется в их взаимном притяжении

• пространство и время мыслятся как две сущности, независящие ни от материи, ни друг от друга

• взаимодействие тел, обладающих рассматривается с позиций принципа дальнодействия: взаимо¬действие передается на любое расстояние мгновенно без участия какого-либо материального агента в абсолютной пространственно-временной среде

• любое событие в этой картине мира жестко детерминировано, предопределено, свершается с "железной" необходимостью. Любая случайность исключена, она трактуется как недостаток знания, его ограниченность. В механической картине мира природа предстает как монолит, внутри которого исчезает различие между живым и неживым, механическим и телесным.

Такое представление о жизни и разуме стало возможным в результате утверждения в механической картине мира редукционизма — сведения всех многообразных явлений универсума к про¬стым и неизменным частицам материи - атомам и законам их движения.

2) Электромагнитная картина мира (вт.пол. XIX в.) Ее фундамент образуют созданная Дж. К. Мак¬свеллом и Ф. Фарадеем теория электромагнитного поля и классическая тер¬модинамика, создание и развитие которой связано с именами С. Карно, Дж. Джоуля, Г. Гельмгольца, Р. Клаузиуса, У. Томпсона, В. Нернста и др. В электромагнитной картине мира общие научные представления о мире расширились и углубились в нескольких аспектах:

• материю стали рассматривать как единство двух взаимодополняющих друг друга видов вещества (совокупности атомов), характеризующегося прерывностью, и поля, которому свойственная непрерывность

• обогатилось понимание движения: первичным по отношению к механическому движению постулировалось колебательное движение в поле

• механистическая концепция абсолютного пространства и времени уступила место реляционному их пониманию

• ньютоновский принцип дальнодействия был заменен фарадеевским принципом близкодействия, согласно которому всевзаимодействия в материальных телах передаются полем от одной точки к другой непрерывно и с конечной скоростью

• появляется пред¬ставление о вероятности материальных процессов, осознается действие ста¬тистических законов в некоторых классах физических явлений (например, движение огромного множества молекул в газах)

• сформулированы новые фундаментальные законы природы (закон сохранения и превраще¬ния энергии законов возрастания энтропии и др.), открытие которых позволило более глубоко постичь систему законов мироздания.

В новой картине мира стало возможным объяснение большего круга явлений, чем в старой, в ней достигнуто более глубокое понимание единства мира, законов существования многообразных мировых явлений. Тем не ме¬нее, сохранили свое место и значение ряд положений и установок, унаследо¬ванных из механической картины: лапласовское понимание детерминизма, ограниченное понимание качественной специфики жизни и разума, места и роли человека во Вселенной, стремление свести качественное многообразие универсума к одному виду реальности — физическому.

Первоначально теория относительности А. Эйнштейна создавалась с це¬лью разрешить трудности, возникшие в электромагнитной картине мира (не-достаточность объяснения фотоэффекта, линейного спектра атомов, теплово¬го излучения и т. д.). Эпохальные открытия на рубеже XIX - XX веков стали основой неразрешимых противоречий между фундаментальными постулата¬ми и представлениями электромагнитной картины мира и новыми фактами и идеями, например М. Планка, высказанными по поводу этих фактов.

3) Квантово-полевая картина мира на основе теории относительности (ОТО) Эйнштейна и квантовой теории, творцами которой являются М. Планк, Н. Бор, В. Гейзенберг, Э. Шредингер, М.. Борн, П. Дирак и др.. В этой картине мира нашли свое разрешение противоречия и парадоксы первых двух научных картин мира, что стало возможным на основе открытия нового уровня организации материального мира — микромира

• квантово-полевые представления о материи позволили свести воедино противоположные свой¬ства материальных объектов — непрерывность (волна) и прерывность (дис¬кретность)

• установление единства противоположностей в строении материи позволило отказаться от постулата о неизменности материи (переход кванто¬вого поля из одного состояния в другое сопровождается взаимопревращени¬ем частиц друг в друга, аннигиляцией одних частиц и порождением других).

• кардинально меняются представления о пространстве и времени (представление о едином пространственно-временном континууме)

• трансформируется понимание о за¬кономерности и причинности, их вероятностной природе, фундаментальны¬ми признаны статистические законы, частной формой которых выступают динамические

• постулат о закономерной взаимосвязи свойств изучаемых объектов и наблюдателя (человека)

• утверждается фундаментальная согласованность основных законов и свойств Вселенной с существованием в ней жизни и разума.

Современная научная картина мира. Основные черты современной науки.

В последней четверти XX века в науке начала формироваться новая кар¬тина мира — эволюционно-синергетическая. Ее фундамент составляют ставшие общенаучными принципы развития и системности. Теоретический каркас этой картины мира определяют теории самоорганизации (синергетика) и систем (системология), а также информационный подход, в рамках которого информация понимается как атрибут материи наряду с движением, простран¬ством и временем. Пока еще рано судить о всем содержании эволюционно-синергетической картины мира, но некоторые ее сущностные черты можно указать

• развитие рассматривается как универсальный (осуществляющийся везде и всегда) и глобальный (охватывающий все и вся) процесс; (концепция универсального эволюционизма).

• само развитие трактуется как самодетерминированный нелинейный процесс само¬организации нестационарных открытых систем.

Эти черты эволюционно-синергетической картины мира позволяют по-новому решать проблему единства мира, понять взаимосвязи между различ¬ными уровнями организации материального мира (мега-, макро- и микроми¬рами), живой и неживой материей, увидеть в новом ракурсе место и роль ра¬зума во Вселенной. Начинается новый этап развития самой науки — постнеклассический.

Современная научная картина мира состоит из трех относительно самостоятельных блоков - естественнонаучного, техни¬ческого и социально-гуманитарного, единство которых обеспечивают фун¬даментальные философские принципы и категории. Они позволяют видеть мир как единое целое, отдельные фрагменты которого изучаются конкрет¬ными науками.

11. ? Мир, будучи единым, выступает как неисчерпаемое многообразие материальных систем, он представляет собой единство в многообразии. Многообразие материи есть не только результат ее движения, но и результат ее пространственной и временной определенности. Это многообразие выражается в атрибутах пространства и времени.

Согласно современной материалистической философии, пространство как атрибут материи характеризует ее многообразие со стороны сосуществования, рядоположен-ности и выступает как форма статического многообразия.

Время характеризует многообразие мира со стороны следования и длительности и выступает как форма динамического многообразия.

Будучи атрибутами, способами существования материи, пространство и время обла-дает специфическими свойствами. К основным свойствам пространства относятся про-тяжённость, изотропность и трехмерность. Время характеризуется длительностью, одномерностью и необратимостью. К наиболее характерным свойствам пространства относится его трехмерность, которая выражается в том, что положение любого объекта может быть определено с помощью трех независимых величин. В этом отношении время одномерно, ибо для фиксации события во времени достаточно одной величины. Одномерность времени связано с его однонаправленностью и необратимостью, оно течет только в одном направлении от прошлого к настоящему и будущему. Пространство же, в отличие от времени, изотропно, то есть все направления в пространстве сами по себе равноценны, одинаковы.

Согласно геометрии Евклида пространство везде одно и то же. Геометрия Евклида исходила из пяти постулатов. Многих математиков не удовлетворял пятый постулат, который гласил, что из точки на плоскости можно провести только одну прямую, которая не будет пересекаться с данной, сколько бы ее не продолжали. Этот постулат не очевиден, так как никто не мог бы его экспериментально подтвердить даже в воображении – нельзя же линию продолжить в бесконечность.

Ряд известных математиков пытались доказать, что постулат на самом деле является теорией, то есть его можно вывести из четырех других. Но все их попытки оказались неудачными. И только К. Гаусс поставил под сомнение возможность такого доказательства, то есть признал, что постулат является аксиомой и, следовательно, его можно заменить другими аксиомами, построив новую геометрию.

Отбросив пятый постулат и заменив его на другие Н.И. Лобачевский в России, Б. Риман в Германии и Я. Больяй в Венгрии построили новые геометрии. Риман заменил его на аксиому, что через точку, лежащую вне данной прямой на плоскости, нельзя провести ни одной параллельной прямой, все они будут пересекаться с данной. Лобачевский и Больяй допустили, что существует множество прямых, которые не пересекаются с данной. Евклидова геометрия реализуется на плоскости, геометрия Римана – на поверхности сферы. Геометрия Лобачевского осуществляется на так называемой псевдосфере. Так как пространство имеет три измерения, то для каждой геометрии вводится понятие кривизны пространства. В евклидовой геометрии кривизна нулевая, у Римана – положительная, у Лобачевского – Больяя – отрицательная.

Поскольку постулат параллельности эквивалентен положению о сумме углов треугольника, то различие этих геометрий наглядно изображается на рисунке. В геометрии Евклида сумма углов треугольника равна 180º , у Римана – она больше , у Лобачевского – меньше.

Риман впоследствии показал единство и непротиворечивость всех неевклидовых геометрий, частным случаем которых является геометрия Евклида. Риман и Лобачевский считали, что только физические эксперименты могут показать нам, какова геометрия нашего мира.

Принципиальное значение для раскрытия природы пространства и времени имеет ответ на вопрос об отношении пространства и времени к материи. По этому вопросу в истории философии и естествознания существовали две точки зрения: субстанциальная и реляционная. Согласно субстанциальной концепции, пространство и время рассма-триваются как самостоятельные сущности, существующие наряду с материей и независимо от нее. Родоначальником этой концепции является Демокрит, который полагал, что ''в действительности существуют только атомы и пустота'', то есть пространство у него наделялось самостоятельностью и мыслилось существующим наряду с атомами. Свое всестороннее развитие и завершение субстанциальная концепция пространства и времени нашла в теории Ньютона. ''Пространство, - по Ньютону, - это беспредельная пустота, протяженность, в которой размещена движущаяся материя, а время – длительность, равномерное течение, независимое от материальных процессов, которые в нем происходят''.

Реляционная концепция пространства и времени сложилась в философии. Соглас-но этой концепции, пространство и время не особые субстанциальные сущности, а формы существования материальных объектов. Соответственно в рамках этой концеп-ции предполагалась и зависимость пространства и времени от характера взаимодействия материальных систем. Зачатки этой концепции можно обнаружить уже у Аристотеля, но наиболее четко реляционная концепция была сформулирована у Лейбница. Он считал, что пространство и время есть внутренний порядок, соотношение тел друг с другом. Пространство – это порядок сосуществования, а время – порядок последовательностей. По Лейбницу выходит, что пространство и время вне вещей и процессов не существуют.

Свыше 200 лет в науке безраздельно господствовала классическая механика Ньютона и связанные с ней представления об абсолютности пространства и времени. В то же время

Специа́льная тео́рия относи́тельности (СТО), ча́стная тео́рия относи́тельности — теория, заменившая механику Ньютона при описании движения тел со скоростями, близкими к скорости света. При малых скоростях различия между результатами СТО и ньютоновской механикой становятся незначительными.

Специальная теория относительности была разработана в начале XX века усилиями Г. А. Лоренца, А. Пуанкаре и А. Эйнштейна.