1. Эволюция научного метода и естественнонаучной картины мира

Задание N 1.

Метод познания, заключающийся в сознательном отвлечении от индивидуальных, несущественных свойств и сторон изучаемого объекта или явления с одновременным выделением интересующих исследователя свойств и связей, называется …

Варианты ответа:

• моделированием

• идеализацией

• абстрагированием

• формализацией

Решение:

В результате абстрагирования – отвлечения от частных, индивидуальных характеристик реальных предметов – возникают абстракции, являющиеся основным объектом теоретического знания.

Задание N 2.

В ходе процесса дифференциации естественных наук возникла …

Варианты ответа:

• гидродинамика

• биохимия

• астрофизика

• экономическая география

Решение:

Гидродинамика изучает механическое движение жидкостей. Она возникла из механики (физической дисциплины о механическом движении вообще) путем выделения механики сплошных сред, а из нее – механики течения жидкостей, то есть собственно гидродинамики.

Задание N 3.

Согласно принципу причинности в науке, …

Варианты ответа:

• события могут быть беспричинными или иметь сверхъестественную причину

• причина может наступить как раньше, так и позже своего следствия в зависимости от выбранной системы отсчета

• каждое событие имеет естественную причину, а беспричинных событий не бывает

• причиной изменения состояния любой системы является внешнее воздействие на нее

Решение:

Согласно любой научной картине мира, каждое событие должно иметь естественную причину. Предположение о возможности осуществления беспричинных событий означает отказ от рационального объяснения мира.

Задание N 4.

Представление о том, что материя имеет исключительно дискретную структуру, характерно для …

Варианты ответа:

Укажите не менее двух вариантов ответа

• механической научной картины мира

• современной научной картины мира

• электромагнитной научной картины мира

• учений древнегреческих атомистов

Решение:

Идея о том, что материя имеет дискретную структуру, была выдвинута древнегреческими атомистами. Они учили, что все в мире состоит из мельчайших неделимых частиц – атомов, а все, что происходит, сводится в конечном счете к перемещению атомов, их соединению и разделению между собой.

В механической картине мира под материей понималось вещество, состоящее из частиц, вечных и неизменных. Основная абстракция ньютоновской механики, материальная точка, это как раз абстракция дискретной неделимой частицы.

В электромагнитной картине мира появилось представление об еще одной форме материи – физическом поле, непрерывном в пространстве, не имеющем определенных границ и тем самым принципиально отличающемся от вещества.

В современной научной картине мира непреодолимая граница между полем и веществом исчезает. Согласно концепции корпускулярно-волнового дуализма, все поля квантуются, то есть могут рассматриваться как совокупность частиц; с другой стороны, каждая элементарная частица может рассматриваться как квант некоторого поля.

Задание N 5.

Представление о том, что все происходящее в мире сводится к перемещению тел или частиц по своим траекториям, характерно для … (несколько вариантов)

Варианты ответа:

Укажите не менее двух вариантов ответа

• современной научной картины мира

• механической научной картины мира

• учений древнегреческих атомистов

• электромагнитной научной картины мира

Решение:

Первичное механическое мировоззрение было свойственно древнегреческим атомистам. Они учили, что все в мире состоит из мельчайших неделимых частиц – атомов, а все, что происходит, сводится в конечном счете к механическому перемещению атомов. В противоположность атомистам, Аристотель понимал движение как рождение и гибель, рост и упадок, как любое изменение любого качества, то есть предельно широко.

Механическая картина мира во многом воспроизводила взгляды атомистов. В частности, согласно этой картины, все формы движения в конечном счете могут быть сведены к перемещению частиц материи по своим траекториям в соответствии с законами механики. Однако в более поздних научных картинах мира (электромагнитной и современной) происходит возврат к широкому, аристотелеву пониманию движения.

Задание N 6.

Из всех известных фундаментальных взаимодействий в XX веке были открыты …

Варианты ответа:

• слабое

• гравитационное

• электромагнитное

• сильное

Решение:

Сильное взаимодействие существенно лишь для объектов, не превышающих своими размерами атомного ядра; радиус слабого взаимодействия еще меньше. Поэтому они могли быть открыты лишь тогда, когда начались исследования ядра и субъядерных частиц, то есть не ранее начала XX века. Гравитационное же взаимодействие было известно еще И. Ньютону, электромагнитное – Дж. Максвеллу и его предшественникам.

Задание N 3.

Согласно натурфилософской картине мира, созданной Аристотелем в IV веке до н.э., …

Варианты ответа:

• любое движение есть изменение положения тела в пространстве с течением времени

• каждое действие встречает равное и противоположно направленное противодействие

• все состоит из мельчайших неделимых частиц – атомов, движущихся в пустоте

• Вселенная имеет форму шара, в центре которого покоится шарообразная Земля

Решение:

Натурфилософская картина мира легла в основу геоцентрической «системы мира» Птолемея, согласно которой Вселенная имеет форму шара, а в центре ее покоится шарообразная Земля. Геоцентрическую систему устройства мира Коперник поставил под сомнение лишь в XV веке.

Задание N 4.

К химическому учению о составе вещества относятся положения о том, что …

Варианты ответа:

Укажите не менее двух вариантов ответа

• каждое химическое соединение, независимо от способа его получения, состоит из одних и тех же элементов с одним и тем же отношением их масс

• если два элемента образуют несколько соединений, то массы одного из них, приходящиеся на единицу массы другого, относятся как небольшие целые числа

• повышение температуры на 10 градусов увеличивает скорость химической реакции в 2–4 раза

• строение молекулы можно установить, исследуя химические свойства вещества, и, наоборот, зная строение молекулы, можно предвидеть многие свойства соединения

Решение:

М.В. Ломоносов в работе «Элементы математической химии» (1741) сформулировал основные положения атомно-молекулярного учения:

1) все вещества состоят из «корпускул» (= молекул), которые строятся из «элементов» (= атомов);

2) молекулы простых веществ состоят из одинаковых атомов, молекулы сложных веществ – из разных;

3) молекулы и атомы находятся в безостановочном и беспорядочном тепловом движении.

В 1803 г. Д. Дальтон формулирует закон кратных отношений как эмпирическое обобщение результатов своих опытов: если два элемента образуют несколько соединений, то массы одного из них, приходящиеся на единицу массы другого, относятся как небольшие целые числа. В 1808 г. Ж.Л. Пруст открыл закон постоянства состава, который гласит: каждое химическое соединение, независимо от способа его получения, состоит из одних и тех же элементов с одним и тем же отношением их масс.

Задание N 5.

Не может быть описано как механическое перемещение или результат механического перемещения каких-то тел или частиц …

Варианты ответа:

Укажите не менее двух вариантов ответа

• обращение планет вокруг Солнца

• движение электронов в кинескопе телевизора

• возникновение радужных разводов на луже, в которую попала капелька масла из стоявшего над ней автомобиля

• движение электронов в атоме

Решение:

Механическое описание процессов как перемещения каких-то тел или частиц невозможно или неверно, например, в случаях, когда:

1) речь идет о качественных превращениях; например, рассмотрение геологической эволюции планеты требует рассматривать не только механическое перемещение вещества в ее недрах и на поверхности, но и происходящие при этом химические реакции, изменение физического состояния вещества (плавление или кристаллизация), ядерные реакции и так далее;

2) рассматриваются колебания электромагнитного или иных физических полей в условиях, благоприятствующих проявлению волновой стороны этих колебаний; например, радужная пленка на поверхности лужи, в которую попало масло из автомобиля, объясняется интерференцией света (электромагнитной волны, проявляющей в данном случае именно волновую сторону своей природы), отражающегося от верхней и нижней поверхности масляной пленки;

3) рассматривается движение микрочастиц в условиях, требующих учитывать законы квантовой механики; например, движение электрона в атоме ограничено микроскопической областью с размерами порядка его длины волны (волны де Бройля); в этих условиях электрон ведет себя уже не как частица, а как волна, и представление о траектории его движения неверно в принципе.

Задание N 6.

Электромагнитное взаимодействие обеспечивает стабильность …

Варианты ответа:

Укажите не менее двух вариантов ответа

• молекул

• атомов

• галактики

• атомных ядер

Решение:

Атомы стабильны благодаря электромагнитной силе притяжения отрицательно заряженных электронов к положительно заряженному ядру. Силы электромагнитного происхождения удерживают и атомы в составе молекул, однако описание этих сил более сложно, чем для атома, поскольку в состав любой молекулы входит не одно, а несколько атомных ядер и, чаще всего, множество электронов. Однако те же силы электромагнитного происхождения стремятся разрушить атомное ядро, поскольку входящие в его состав протоны заряжены одноименно и потому отталкиваются друг от друга. На космических же расстояниях из всех фундаментальных взаимодействий эффективно только гравитационное, которое и обеспечивает стабильность Солнечной системы, как и более масштабных объектов (галактик и их скоплений).

Задание N 2.

В гуманитарных науках, в отличие от естественных, …

Варианты ответа:

• осуществляется преимущественно количественная оценка явлений

• изучаются только типичные, универсальные процессы

• ученый стремится к получению «чистого знания» о мире, без учета этических, эстетических и других ценностей

• важно не только само знание, но и его индивидуальная оценка

Решение:

Гуманитарное знание отличается от естественнонаучного субъективностью, нестрогим образным языком, интересом к индивидуальным свойствам изучаемых предметов, ограниченностью применения принципов верификации и фальсификации. Субъективность знания связана с его индивидуальной оценкой, когда на знание накладывают отпечаток общественные интересы, убеждения ученого, ценностные ориентиры (отношение к человеческим ценностям – красоте, добру, злу, справедливости).

Задание N 3.

Все естественнонаучные картины мира отвечают на вопрос о (-об) …

Варианты ответа:

• механизмах взаимодействия материальных тел

• множественности форм движения материи

• взаимосвязи корпускулярных и континуальных свойств материи

Решение:

Во всех научных картинах мира рассматривается вопрос о механизмах взаимодействия материальных тел наряду с вопросами о материи, движении, пространстве и времени, причинности, закономерности, случайности, об общем устройстве и происхождении мира.

Задание N 4.

Электромагнитным излучением являются …

Варианты ответа:

Укажите не менее двух вариантов ответа

• радиоволны, испускаемые сотовыми телефонами

• звук, испускаемый динамиками акустических систем

• луч света, испускаемый лазером

• ионизирующее излучение, испускаемое радиоактивными веществами

Решение:

Электромагнитное излучение – это распространяющиеся колебания электромагнитного поля. В зависимости от длины электромагнитной волны они воспринимаются как радиоволны, инфракрасное излучение, видимый свет, ультрафиолетовое излучение, рентгеновские лучи и гамма-излучение.

Задание N 5.

В число положений учения о химическом процессе входят положения о том, что …

Варианты ответа:

Укажите не менее двух вариантов ответа

• строение молекулы можно установить, исследуя химические свойства вещества, и, наоборот, зная строение молекулы, можно предвидеть многие свойства соединения

• состояние химической системы задается концентрациями присутствующих в ней и взаимодействующих между собой веществ

• повышение температуры всего на 10 градусов увеличивает скорость химической реакции в несколько раз

• каждое химическое соединение, независимо от способа его получения, состоит из одних и тех же элементов с одним и тем же отношением их масс

Решение:

В конце XIX века начались исследования специфических законов химической формы движения, основной формой которой выступает химический процесс. Развитие химических знаний выходит на свой третий уровень – учение о химическом процессе. В соответствии с общим подходом, химический процесс есть изменение состояния химической системы с течением времени. А состояние химической системы очень часто задается концентрациями присутствующих в ней и взаимодействующих веществ. Таким образом, химический процесс представляет собой изменение веществ вследствие химических реакций или, реже, других процессов. Скорость химического процесса (химической реакции) зависит, прежде всего, от концентрации реагентов, температуры и присутствия катализаторов.

Задание N 6.

Представление о физическом поле как материальном агенте, осуществляющем передачу взаимодействий, характерно для …

Варианты ответа:

Укажите не менее двух вариантов ответа

• взглядов Аристотеля

• современной научной картины мира

• механической научной картины мира

• электромагнитной научной картины мира

Решение:

Полевой механизм передачи взаимодействий впервые возникает в электромагнитной научной картине мира. Передача взаимодействия в ее рамках представляется как процесс, осуществляемый особой формой материи – тем или иным физическим полем. Изменение состояния одного из взаимодействующих тел вызывает возмущение создаваемого им поля, которое (изменение), распространяясь с конечной скоростью, достигает второго тела, и лишь тогда состояние последнего начинает меняться. В современной научной картине мира полевой механизм передачи взаимодействий был расширен с учетом корпускулярно-волнового дуализма. Взаимодействие теперь можно рассматривать и как результат порождения полей, и как результат обмена виртуальными частицами – квантами соответствующего поля.

Задание N 1.

Под достоверностью научного знания понимают …

Варианты ответа:

• независимость научного знания от познающего субъекта

• необходимость обоснования знания путем экспериментального контроля и выводимости одних знаний из других, истинность которых доказана

• преемственность знаний, когда новые знания определенным образом и по определенным правилам соотносятся со старыми

• однозначность языка, четко фиксирующего смысл и значение понятий

Решение:

Под достоверностью научного знания понимают то, что оно обязательно обосновывается каким-либо способом, например экспериментом или логическим доказательством.

Задание N 3.

Согласно принципу причинности в науке, …

Варианты ответа:

• причина может наступить как раньше, так и позже своего следствия в зависимости от выбранной системы отсчета

• каждое событие имеет естественную причину, а беспричинных событий не бывает

• причиной изменения состояния любой системы является внешнее воздействие на нее

• события могут быть беспричинными или иметь сверхъестественную причину

Решение:

Согласно любой научной картине мира, каждое событие должно иметь естественную причину. Предположение о возможности осуществления беспричинных событий означает отказ от рационального объяснения мира.

Задание N 3.

По ходу развития естествознания в конкурентной борьбе корпускулярной и континуальной исследовательских программ в конечном итоге …

Варианты ответа:

• обе исследовательские программы были отброшены, как неверные

• выяснилось, что эти две программы не исключают, а дополняют друг друга

• победила корпускулярная (атомистическая) исследовательская программа

• победила континуальная исследовательская программа

Решение:

В XX веке был открыт корпускулярно-волновой дуализм – всеобщее свойство материи, заключающееся в том, что каждый материальный объект, в зависимости от ситуации, может вести себя и как дискретная частица (или поток частиц), и как волна, то есть колебание непрерывной среды. Соответственно, обе научные программы оказались полезными при объяснении явлений материального мира, они не исключают, а дополняют друг друга.

Задание N 4.

К химическому учению о составе вещества относятся положения о том, что …

Варианты ответа:

Укажите не менее двух вариантов ответа

• повышение температуры на 10 градусов увеличивает скорость химической реакции в 2–4 раза

• если два элемента образуют несколько соединений, то массы одного из них, приходящиеся на единицу массы другого, относятся как небольшие целые числа

• строение молекулы можно установить, исследуя химические свойства вещества, и, наоборот, зная строение молекулы, можно предвидеть многие свойства соединения

• каждое химическое соединение, независимо от способа его получения, состоит из одних и тех же элементов с одним и тем же отношением их масс

Решение:

М.В. Ломоносов в работе «Элементы математической химии» (1741) сформулировал основные положения атомно-молекулярного учения:

1) все вещества состоят из «корпускул» (= молекул), которые строятся из «элементов» (= атомов);

2) молекулы простых веществ состоят из одинаковых атомов, молекулы сложных веществ – из разных;

3) молекулы и атомы находятся в безостановочном и беспорядочном тепловом движении.

В 1803 г. Д. Дальтон формулирует закон кратных отношений как эмпирическое обобщение результатов своих опытов: если два элемента образуют несколько соединений, то массы одного из них, приходящиеся на единицу массы другого, относятся как небольшие целые числа. В 1808 г. Ж.Л. Пруст открыл закон постоянства состава, который гласит: каждое химическое соединение, независимо от способа его получения, состоит из одних и тех же элементов с одним и тем же отношением их масс.

Задание N 1.

На эмпирическом уровне научного познания происходит …

Варианты ответа:

• предсказание новых явлений в рамках существующих теорий

• выдвижение гипотез

• объяснение и обобщение фактов

• сбор фактов и информации

Решение:

На эмпирическом уровне научного познания происходит сбор фактов, информации, их описание и систематизация. При этом получают фактологические знания. Теоретический уровень связан с обобщением, объяснением, когда выдвигаются гипотезы, формулируются законы, создаются теории.

Задание N 6.

И для Аристотеля, и для современной научной картины мира характерны …

Варианты ответа:

Укажите не менее двух вариантов ответа

• идея о неравноправности взаимодействующих тел, среди которых всегда можно выделить активное (движущее) и пассивное (движимое)

• описание механизма передачи взаимодействий в рамках концепции близкодействия

• описание механизма передачи взаимодействий в рамках концепции дальнодействия

• представление о необходимости материальных посредников для передачи воздействия от одного тела к другому

Решение:

Согласно концепции дальнодействия, взаимодействие передается мгновенно на любые расстояния, не требуя для этого какого-либо посредника. Из всех научных картин мира эта концепция была присуща только механической, все более поздние научные картины опираются на концепцию близкодействия, согласно которой передача взаимодействия осуществляется тем или иным материальным посредником с конечной скоростью. В первоначальном виде концепция близкодействия описана еще Аристотелем, который учил, что воздействие передается либо при непосредственном соприкосновении взаимодействующих тел, либо по цепочке расположенных между ними тел-посредников. Правда Аристотель, в отличие от любой научной картины мира, считал взаимодействующие тела неравноправными, выделяя среди них движущее (активное) и движимое (пассивное). Движущее, согласно Аристотелю, действует на движимое, но встречного воздействия со стороны движимого не испытывает.

Задание N 1.

Согласно принципу фальсификации, который используется для проверки научности знания, …

Варианты ответа:

• истинность гипотезы необходимо подтвердить на опыте

• научное знание нельзя опровергнуть

• ученый не должен пытаться опровергнуть свою гипотезу

• научным может быть только принципиально опровергаемое знание

Решение:

Согласно принципу фальсификации (фальсифицируемости) (от лат. falsificare – подделываю, фальшь), научным может быть только принципиально опровергаемое знание. Фальсификация – это преднамеренное искажение каких-либо данных. Сам ученый и его оппоненты пытаются опровергнуть гипотезу или утверждение, и если это не удается, то она считается верной.