КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ

МОДУЛЬ 1

Естествознание: эволюция представлений

Основное содержание модуля посвящено изложению закономерностей развития системы естественных наук, сложившейся как результат количественного накопления и качественного изменения представлений о причинах и формах движения материи. Показано, что развитие представлений о природе излучения и вещества неоднократно сталкивалось с критическими ситуациями, выход из которых требовал кардинального видоизменения принятых моделей и приводил к становлению новых научных парадигм.

СОДЕРЖАНИЕ

БАЗОВОЕ СОДЕРЖАНИЕ МОДУЛЯ

НАУЧНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

СОДЕРЖАНИЯ МОДУЛЯ

1. Естествознание и материальный мир

1.1. Система естественно-научных знаний

1.2. Наука как феномен человеческой культуры

1.3. Естественно-научная и гуманитарная традиции понимания и объяснения мира

2. Философская база и методология естествознания

2.1. Логика науки и закономерности ее развития

2.2. Наука как процесс познания

2.3. Структура научного познания

2.4. Основные критерии научности знания

2.5. Научные революции и становление научных парадигм

2.6. Возможности и границы научного метода

3. Основные этапы развития естествознания

3.1. Зарождение науки

3.2. Античная естественно-научная картина мира

3.3. Естествознание Средневековья

3.4. Научная революция Нового времени. Механистическая картина мира

4. Концепции классического естествознания

4.1. Классическая механика. Принцип относительности

4.2. Развитие концепций пространства и времени

4.3. Пространство-время и законы сохранения

4.4. Классическая термодинамика. Понятие энтропии

4.5. Электромагнетизм. Корпускулярная и волновая традиции объяснения природы излучения

5. Концепции естествознания XX века

5.1. Концепция относительности пространства-времени

5.2. Концепция атомизма и корпускулярно-волнового дуализма материи

5.3. Развитие концепции корпускулярно-волнового дуализма

5.4. Развитие представлений о строении атомов

5.5. Концепция квантовой механики

5.6. Фундаментальные принципы квантовой механики

5.7. Строение атомного ядра

5.8. Элементарные частицы

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ

ЛИТЕРАТУРА

ТЕРМИНОЛОГИЧЕСКИЙ СЛОВАРЬ

БАЗОВОЕ СОДЕРЖАНИЕ МОДУЛЯ

В данном модуле рассматривается развитие представлений о структуре материального мира и закономерностях движения материи. Возникновение и становление естественно-научной методологии привело научное сообщество к пониманию общих закономерностей развития науки, которые отражаются в частных законах, устанавливаемых и обобщаемых различными естественными науками. Расширение границ познания в области мегамира и микромира, развитие концепций относительности и квантовой природы материи породило в системе классических естественно-научных представлений фундаментальные противоречия, преодоление которых на основе современных концепций выявило эволюционный характер развития как Вселенной, так и самого естествознания.

НАУЧНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

СОДЕРЖАНИЯ МОДУЛЯ

1. Естествознание и материальный мир

1.1. Система естественно-научных знаний

Естествознание, как совокупность наук о природе, является одной из составляющих системы современного научного знания, включающей также комплексы технических и гуманитарных наук. Существует множество формулировок объекта исследования естествознания, в которых фигурируют такие понятия, как Вселенная, окружающий мир, природа и т. д., объединяемые философской категорией материя, которой внутренне (имманентно) присуще свойстводвижения.

В рамках современного научного подхода к познанию действительности, ключевыми понятиями которого являются эволюционизм,системность и информация, достаточно полной представляется следующая формулировка:

Естествознание представляет собой эволюционирующую систему упорядоченных сведений о закономерностях движения материи.

Здесь следует особо подчеркнуть, что познавательный процесс, возможный исключительно благодаря феномену человеческого разума, в первую очередь состоит именно в придании системной упорядоченности множеству поступающих из окружающего мира сведений, которые могут играть роль как сигналов, так и информационного шума. В этой связи понятие информации рассматривается ниже в более узком смысле, чем это обычно принято, а именно в смысле упорядоченных сведений о материальных объектах. Поскольку наука вообще и естествознание в частности представляют собой социальное явление, то получаемый ими продукт есть не что иное, как результат взаимодействия сознанияиматерии.

Объектами исследования отдельных естественных наук, совокупность которых еще в начале XX в. носила название естественной истории, со времени их зарождения и до наших дней были и остаются: материя, жизнь, человек, Земля, Вселенная. Соответственно современное естествознание группирует основные естественные науки следующим образом:

– физика, химия, физическая химия;

– биология, ботаника, зоология;

– анатомия, физиология, генетика (учение о наследственности);

– геология, минералогия, палеонтология, метеорология, физическая география;

– астрономия, космология, астрофизика, астрохимия.

Конечно же, здесь перечислены лишь основные естественные науки, на самом же деле современное естествознание представляет собой сложный и разветвленный комплекс, включающий сотни научных дисциплин. Одна только физика объединяет целое семейство наук (механика, термодинамика, оптика, электродинамика и т. д.). По мере роста объема научного знания отдельные разделы наук приобрели статус научных дисциплин со своим понятийным аппаратом, специфическими методами исследования, что зачастую делает их трудно доступными для специалистов, занимающихся другими разделами той же, скажем, физики.

Подобная дифференциацияв естественных науках (как, впрочем, и в науке вообще) является естественным и неизбежным следствием всё более сужающейся специализации.

Вместе с тем также естественным образом в развитии науки происходят встречные процессы, в частности складываются и оформляются естественно-научные дисциплины, как часто говорят, «на стыках» наук: химическая физика, биохимия, биофизика, биогеохимия и многие другие. В результате границы, некогда определившиеся между отдельными научными дисциплинами и их разделами, становятся весьма условными, подвижными и, можно сказать, прозрачными.

Эти процессы, приводящие, с одной стороны, к дальнейшему росту количества научных дисциплин, но с другой – к их сближению и взаимопроникновению, являются одним из свидетельств интеграцииестественных наук, отражающей общую тенденцию в современной науке.

Именно здесь, пожалуй, уместно обратиться к такой занимающей, безусловно, особое место научной дисциплине, как математика, которая является инструментом исследования и универсальным языком не только естественных наук, но и многих других – тех, в которых можно усмотреть количественные закономерности.

В зависимости от методов, лежащих в основе исследований, можно говорить о естественных науках:

– описательных (исследующих фактические данные и связи между ними);

– точных (строящих математические модели для выражения установленных фактов и связей, т. е. закономерностей);

– прикладных (использующих систематику и модели описательных и точных естественных наук для освоения и преобразования природы).

Тем не менее, общим родовым признаком всех наук, изучающих природу и технику, является сознательная деятельность профессиональных работников науки, направленная на описание,объяснениеипредсказание поведения исследуемых объектов и характера изучаемых явлений. Гуманитарные же науки отличаются тем, что объяснение и предсказание явлений (событий) опирается, как правило, не на объяснение, а напониманиереальности.

В этом состоит принципиальное различие между науками, имеющими объекты исследования, допускающие систематическое наблюдение, многократную опытную проверку и воспроизводимые эксперименты, и науками, изучающими по сути уникальные, неповторяющиеся ситуации, не допускающие, как правило, точного повторения опыта, проведения более одного раза какого-либо эксперимента.

Современная культура стремится преодолеть дифференциацию познания на множество самостоятельных направлений и дисциплин, в первую очередь раскол между естественными и гуманитарными науками, явно обозначившийся в конце ХIХ в. Ведь мир един во всем своем бесконечном многообразии, поэтому относительно самостоятельные области единой системы человеческого знания органически взаимосвязаны; различие здесь преходяще, единство абсолютно.

В наши дни явно наметилась интеграция естественнонаучного знания, которая проявляется во многих формах и становится наиболее выраженной тенденцией его развития. Всё в большей степени эта тенденция проявляется и во взаимодействии естественных наук с науками гуманитарными. Свидетельством этому является выдвижение на передний фронт современной науки принципов системности,самоорганизациииглобального эволюционизма, открывающих возможность объединения самых разнообразных научных знаний в цельную и последовательную систему, объединяемую общими закономерностями эволюции объектов различной природы.

Есть все основания полагать, что мы являемся свидетелями всё большего сближения и взаимной интеграции естественных и гуманитарных наук. Подтверждением тому служит широкое использование в гуманитарных исследованиях не только технических средств и информационных технологий, применяемых в естественных и технических науках, но и общенаучных методов исследования, выработанных в процессе развития естествознания.

Предметом настоящего курса являются концепции, относящиеся к формам существования и движения живой и неживой материи, в то время как законы, определяющие ход социальных явлений, являются предметом гуманитарных наук. Следует, однако, иметь в виду, что, как бы ни различались между собой естественные и гуманитарные науки, они обладают общеродовым единством, каковым является логика науки. Именно подчинение этой логике делает науку сферой человеческой деятельности, направленной на выявление и теоретическую систематизацию объективных знаний о действительности.

Естественно-научная картина мира создается и видоизменяется учеными разных национальностей, среди которых и убежденные атеисты, и верующие различных вероисповеданий и конфессий. Однако в своей профессиональной деятельности все они исходят из того, что мир материален, т. е. существует объективно вне зависимости от изучающих его людей. Заметим, однако, что сам процесс познания может оказывать влияние на изучаемые объекты материального мира и на то, как представляет их себе человек в зависимости от уровня развития средств исследования. Кроме того, каждый ученый исходит из того, что мир принципиально познаваем.

Процесс научного познания – это поиск истины. Однако абсолютная истина в науке непостижима, и с каждым шагом по пути познания она отодвигается дальше и глубже. Таким образом, на каждом этапе познания ученые устанавливают относительную истину, понимая, что на следующем этапе будет достигнуто знание более точное, в большей степени адекватное реальности. И это еще одно свидетельство того, что процесс познания объективен и неисчерпаем.