Основи природознавства

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Основи природознавства

1. Предмет і структура природознавства. Поняття природознавства
Прагнення людини до пізнання навколишнього світу виражається в різних формах, способах і напрямах дослідницької діяльності. Кожна з основних частин об'єктивного світу - природа, суспільство і людина - вивчається своїми окремими науками. Сукупність наукових знань про природу формується природознавством. Етимологічно слово «природознавство» походить від з'єднання двох слів: «єство», що означає природа, і «знання», тобто знання про природу.
У сучасному вживанні термін «природознавство» у самому загальному вигляді означає сукупність наук про природу, що мають предметом своїх досліджень різні природні явища і процеси, а також закономірності їх еволюції. Крім того, природознавство є самостійною наукою про природу як єдине ціле і в цій якості дозволяє вивчити будь-який об'єкт навколишнього світу більш глибоко, ніж це може зробити одна яка-небудь з природних наук окремо. Тому природознавство поряд з науками про суспільство і мисленні є найважливішою частиною людського знання. Воно включає в себе як діяльність по одержанню знання, так і її результати, тобто систему наукових знань про природні процеси та явища.
Роль природознавства в житті людини важко переоцінити. Воно є основою всіх видів життєзабезпечення - фізіологічного, технічного, енергетичного. Крім того, природознавство є теоретичною основою промисловості та сільського господарства, всіх технологій, різних видів виробництва. Тим самим воно виступає найважливішим елементом культури людства, одним з суттєвих показників рівня цивілізації.
Зазначені характеристики природознавства дозволяють зробити висновок, що воно є підсистемою науки і в цій якості пов'язано з усіма елементами культури - релігією, філософією, етикою та ін З іншого боку, природознавство - самостійна галузь знання, що володіє власною структурою, предметом і методами.
Поняття «природознавство» з'явилося в Новий час у Західній Європі і стало позначати всю сукупність наук про природу. Коріння цього подання йдуть до Стародавньої Греції, за часів Аристотеля, який першим систематизував наявні тоді знання про природу в своїй «Фізиці». Однак ці уявлення були досить аморфними, і тому сьогодні під природознавством розуміється так зване точне природознавство - знання, відповідне не тільки першим чотирьом, але й останньому, п'ятому критерієм науковості. Найважливішою характеристикою точного природознавства є експериментальний метод, який дає можливість емпіричної перевірки гіпотез і теорій, а також оформлення отриманого знання в математичних формулах.
Предмет природознавства
Існують два широко поширених уявлення про предмет природознавства:
1) природознавство - це наука про Природу як єдиної цілісності;
2) природознавство - сукупність наук про Природу, що розглядається як ціле.
На перший погляд, ці визначення відмінні один від одного. Одне говорить про єдину науці про Природу, а інше - про сукупність окремих наук. Тим не менш насправді відмінності не настільки великі, так як під сукупністю наук про Природу мається на увазі не просто сума розрізнених наук, а єдиний комплекс тісно взаємопов'язаних природничих наук, що доповнюють один одного.
Будучи самостійною наукою, природознавство має свій предмет дослідження, відмінний від предмета спеціальних (приватних) природних наук. Специфікою природознавства є те, що воно досліджує одні й ті ж природні явища відразу з позицій декількох наук, виявляючи найбільш загальні закономірності і тенденції. Тільки так можна уявити Природу як єдину цілісну систему, виявити ті підстави, на яких будується усе розмаїття предметів і явищ навколишнього світу. Підсумком таких досліджень стає формулювання основних законів, що зв'язують мікро-, макро-і мегасвіті, Землю і Космос, фізичні і хімічні явища з життям і розумом у Всесвіті.
У школі вивчаються окремі природні науки - фізика, хімія, біологія, географія, астрономія. Це є першою сходинкою пізнання Природи, без якої неможливо перейти до усвідомлення її як єдиної цілісності, до пошуку більш глибоких зв'язків між фізичними, хімічними та біологічними явищами. Це і є головне завдання цього курсу. З його допомогою ми повинні більш глибоко і точно пізнати окремі фізичні, хімічні і біологічні явища, які займають важливе місце в природно-наукову картину світу, а також виявити приховані зв'язки, що створюють органічну єдність цих явищ, що неможливо в рамках спеціальних природних наук.
Структура природознавства
Ми вже говорили про структуру науки, що є складну розгалужену систему знань. Природознавство - не менш складна система, всі частини якої знаходяться у відносинах ієрархічної співпідпорядкованості. Це означає, що систему природних наук можна представити у вигляді своєрідної драбини, кожна сходинка якої є фундаментом для наступної за нею науки, і в свою чергу, грунтується на даних попередньої науки.
Основою, фундаментом всіх природничих наук, безперечно, є фізика, предметом якої є тіла, їх руху, перетворення і форми прояву на різних рівнях. Сьогодні неможливо займатися жодної природною наукою, не знаючи фізики. Усередині фізики виділяється велика кількість підрозділів, що розрізняються специфічним предметом і методами дослідження. Найважливішим серед них є механіка - вчення про рівновагу та рух тіл (або їх частин) у просторі та часі. Механічне рух являє собою найпростішу і разом з тим найбільш поширену форму руху матерії. Механіка стала історично першою фізичної наукою і довгий час служила зразком для всіх природничих наук. Розділами механіки є:
1) статика, що вивчає умови рівноваги тіл;
2) кінематика, що займається рухом тіл з геометричної точки зору;
3) динаміка, яка розглядає рух тіл під дією
прикладених сил.
Також в механіку входять гідростатика, пневмо-і гідродинаміка.
Механіка - фізика макросвіту. У Новий час зародилася фізика мікросвіту. В її основі лежить статистична механіка, чи молекулярно-кінетична теорія, що вивчає рух молекул рідини і газу. Пізніше з'явилися атомна фізика та фізика елементарних частинок. Розділами фізики є термодинаміка, вивчає теплові процеси; фізика коливань (хвиль), тісно пов'язана з оптикою, електрикою, акустикою. Названими розділами фізика не вичерпується, в ній постійно з'являються нові фізичні дисципліни.
Наступною сходинкою є хімія, вивчає хімічні елементи, їх властивості, перетворення і з'єднання. Те, що в її основі лежить фізика, доводиться дуже легко. Для цього достатньо згадати шкільні уроки з хімії, на яких йшлося про будову хімічних елементів і їх електронних оболонках. Це приклад використання фізичного знання в хімії. У хімії вьщеляют неорганічну і органічну хімію, хімію матеріалів та інші розділи.
У свою чергу, хімія лежить в основі біології - науки про живу, що вивчає клітку і все від неї похідне. В основі біологічних знань - знання про речовину, хімічних елементах. Серед біологічних наук слід виділити ботаніку (предмет - рослинне царство), зоологію (предмет - світ тварин). Анатомія, фізіологія і ембріологія вивчають будову, функції і розвиток організму. Цитологія досліджує живу клітину, гістологія - властивості тканин, палеонтологія - викопні останки життя, генетика - проблеми спадковості і мінливості.
Науки про Землю є наступним елементом структури природознавства. У цю групу входять геологія, географія, екологія та ін Всі вони розглядають будову і розвиток нашої планети, що представляє собою складне поєднання фізичних, хімічних і біологічних явищ і процесів.
Завершує цю грандіозну піраміду знань про Природу космологія, що вивчає Всесвіт як ціле. Частиною цих знань є астрономія і космогонія, які досліджують будову і походження планет, зірок, галактик і т.д. На цьому рівні відбувається нове повернення до фізики. Це дозволяє говорити про циклічний, замкнутому характер природознавства, що, очевидно, відображає один з найважливіших властивостей самої Природи.
Структура природознавства не обмежується названими вище науками. Справа в тому, що в науці йдуть складні процеси диференціації та інтеграції наукового знання. Диференціація науки - це виділення всередині якої-небудь науки більш вузьких, приватних областей дослідження, перетворення їх у самостійні науки. Так, усередині фізики виділилися фізика твердого тіла, фізика плазми.
Інтеграція науки - це поява нових наук на стиках старих, процес об'єднання наукового знання. Прикладами такого роду наук є: фізична хімія, хімічна фізика, біофізика, біохімія, геохімія, біогеохімія, астробіологія та ін
Таким чином, побудована нами піраміда природних наук значно ускладнюється, включаючи в себе велику кількість додаткових і проміжних елементів.
Необхідно також відзначити, що система природознавства аж ніяк не є непорушною, в ній не лише постійно з'являються нові науки, а й змінюється їхня роль, періодично відбувається зміна лідера в природознавстві. Так, з XVII ст. до середини XX ст. таким лідером, безперечно, була фізика. Але зараз ця наука майже повністю освоїла свою область дійсності, і велика частина фізиків займається дослідженнями, що носять прикладний характер (те ж стосується хімії). Сьогодні бум переживають біологічні дослідження (особливо в прикордонних областях - біофізиці, біохімії, молекулярної біології). За деякими даними, в середині 1980-х р. в біологічних науках було зайнято до 50% вчених США, 34% - у нашій країні. США, Великобританія без заперечень фінансують самі різні біологічні дослідження. Так що XXI ст., Очевидно, стане століттям біології.
2. Історія природознавства
Будучи складовою частиною науки і культури, природознавство має таку ж тривалу і складну історію. Природознавство можна зрозуміти, не простеживши історію його розвитку в цілому. Відповідно до думки істориків науки, розвиток природознавства пройшло три стадії і в кінці XX ст. вступило в четверту. Цими стадіями є давньогрецька натурфілософія, середньовічне природознавство, класичне природознавство Нового і Новітнього часу і сучасне природознавство XX ст.
Розвиток природознавства підпорядковується даної періодизації. На першій стадії відбувалося накопичення прикладної інформації про природу і способи використання її сил і тіл. Це так званий натурфілософський етап розвитку науки, характеризується безпосереднім спогляданням природи як нерозчленованого цілого. При цьому йде вірний охоплення загальної картини природи при нехтуванні подробицями, що характерно для грецької натурфілософії.
Пізніше до процесу накопичення знань додається теоретичне осмислення причин, способів і особливостей змін у природі, з'являються перші концепції раціонального пояснення змін природи. Настає так званий аналітичний етап у розвитку науки, коли йдуть аналіз природи, виділення і вивчення окремих речей і явищ, пошуки окремих причин і наслідків. Такий підхід характерний для початкового етапу розвитку будь-якої науки, а в плані історичного розвитку науки - для пізнього Середньовіччя та Нового часу. У цей час методики та теорії об'єднуються в природознавство як цілісну науку про природу, відбувається низка наукових революцій, кожен раз кардинально змінюють практику суспільного розвитку.
Підсумком розвитку науки стає синтетична стадія, коли вчені створюють цілісну картину світу на основі вже пізнаних частковостей.
3. Початок науки
Давньогрецька натурфілософія
Найперші знання людини про природу склалися в глибокій старовині. Вже первісні люди в боротьбі з природою, добуваючи собі їжу і захищаючись від диких звірів, поступово накопичували знання про природу, її явища і властивості оточували їх матеріальних речей. Однак знання первісних людей не були науковими, оскільки не були ні систематизовано, ні об'єднані будь-якої теорією. Породжені матеріальної діяльністю людини і добуванням засобів до існування, ці знання мали форму практичного досвіду.
Наука - це складне багатогранне суспільне явище, яке поза суспільством не могло виникнути і розвиватися. Тому наука з'являється лише тоді, коли для цього створюються особливі об'єктивні умови, що відповідають введеним нами критеріям науки. Цим умовам відповідає давньогрецьке знання VI-IV ст. до н.е. У той час давньогрецька культура знайшла принципово нові риси, якими не мала культура Стародавнього Сходу, загальновизнаного центру народження людської цивілізації.
Появі таких критеріїв науки, як системність і раціональність, в кінцевому рахунку сприяла єдина у своєму роді революція, яка відбулася в епоху архаїки, - поява приватної власності. Весь інший світ, зокрема цивілізації Сходу, демонстрували так званий «азіатський спосіб виробництва» і відповідний йому тип держави - східну деспотію. У такому суспільстві владні відносини є первинними, а відносини власності - вторинними. Власністю в такому суспільстві розпоряджається той, у чиїх руках знаходиться влада, - чиновники різних рангів і, звичайно, верховний правитель держави. Вони створюють добре налагоджену систему обліку та контролю, в якій будь-яка людина займає відведене йому місце і знаходиться в повній волі правителя і чиновників, спілкування з якими неможливо будувати на суто логічних і раціональних засадах. Випадок чи примха чиновника можуть назавжди змінити життя людини. Це призводить до фаталізму, характерному для східних цивілізацій, а також до відсутності пріоритету особистості, відмови від раціонального способу пізнання світу та іншим специфічних рис цих цивілізацій.
Поява приватної власності і товарного виробництва в Стародавній Греції викликало до життя властиві їм політичні, правові та інші інститути, зокрема демократичне самоврядування і право, що захищає інтереси громадян. Тепер кожен громадянин особисто обговорював і приймав закони. Таким чином, суспільне життя звільнялася від влади релігійних та містичних уявлень, закон переставав бути сліпою силою, продиктованою понад, а ставав демократичною нормою, прийнятою більшістю голосів у процесі всенародного обговорення. Обговорення цих законів грунтувалося на риториці, мистецтві переконання і логічної аргументації. Так поступово сформувався апарат логічного, раціонального обгрунтування, став універсальним алгоритмом виробництва знань, з'явилася наука як доказове і систематизоване пізнання.
Поява відпрацьованих способів отримання нового знання було пов'язано з відсутністю у греків касти жерців, які на Сході монополізували інтелектуально-духовну діяльність. Там знання були доступні тільки присвяченим, вони дбайливо зберігалися і передавалися, оскільки вважалися даними богами, але ніякі зміни до них не допускалися. У Древній Греції в силу специфіки природних умов традиційні поліси (невеликі самостійні міста-держави) були настільки бідні, що не могли собі дозволити утримувати непрацюючих людей. Тому не тільки жерці, а й правителі на ранніх етапах розвитку полісів повинні були працювати 1. А багато посади були виборними. Тому ні про які таємних знаннях не було й мови, вони були доступні для будь-якого громадянина і вільної людини.
Формування теоретичності знання, відрив його від повсякденних практичних інтересів пов'язані з такою рисою грецької цивілізації, як класичне рабство. Воно було економічною основою античної цивілізації. Так, в період розквіту Афін у V-IV ст. до н.е. там було до 400 тис. рабів, які працювали на полях, в майстернях, а також виконували майже всі домашні роботи. Поступово розвиток рабовласництва зумовило формування зневажливого ставлення вільних греків до фізичної праці, а потім і до всієї гарматно-практичної діяльності. Заняттями, гідними вільної людини, вважалися політика, війна, мистецтво, філософія. Це і сформувало ідеологію споглядальності, абстрактно-умоглядного ставлення до дійсності. Заняття вільної людини (у їх числі була і наука) розмежовувалась з ремеслом - заняттям рабів.
Це був дуже важливий крок для становлення науки, так як саме відмова від матеріально-практичного відношення до дійсності породив ідеалізацію - неодмінна умова науки (узагальнення принципів гарматно-трудової діяльності породжує лише абстрагування, на що здатні і вищі тварини). Уміння мислити в поняттях, утворювати їх, рухатися у площині «чистої» думки - велике завоювання давньогрецької філософії, найважливіше основу і передумова будь-якої науки. Без чіткого розмежування сфери «теоретичного» і сфери «практичного застосування» теорії це було б неможливо. Тому досягнення античної науки і філософії - планіметрія Гіппарха, геометрія Евкліда, апорії еліатів, діогеновскій пошук сутності людини - все це не має якихось очевидних зв'язків з матеріальним виробництвом. Практика, обумовлюючи абстрагування, перешкоджає виникненню ідеалізації як його логічного продовження. Ніякому практику ніколи не прийде в голову займатися питаннями сутності світу, пізнання, істини, людини, прекрасного. Всі ці суто «непрактично» питання дуже далекі як від сфери масового виробництва, так і від свідомості виробників. Але без них справжньої науки виникнути не може, саме про це говорить приклад Стародавнього Сходу.
Але рішуча відмова від практичної діяльності мав і зворотний бік: зокрема, неприйняття експерименту як методу пізнання закривало дорогу становленню експериментального природознавства, що виник лише в Новий час.
Антична наука з'явилася у формі наукових програм (парадигм). У них була визначена мета наукового пізнання - вивчення процесу перетворення початкового Хаосу в Космос - розумно організований і влаштований світ через пошуки космічного (порядкообразующего) начала. Не випадково перші великі представники натурфілософії - Фалес, Анаксимандр, Геракліт, Діоген у своїх твердженнях керувалися ідеєю про єдність сущого, походження речей з будь-якого природного першооснови (води, повітря, вогню), а також про загальну натхненність матерії.
Також наукові програми використовували ідею єдності мікро-і макрокосмосу, подоби світу і людини для обгрунтування можливості пізнання світу. Стверджуючи, що подібне пізнається подібним, стародавні греки вважали, що єдиним інструментом пізнання може бути людський розум, відкидаючи експеримент як метод пізнання світу. Так була чітко сформульована раціоналістична позиція, пізніше стала панівною в європейській культурі.
Давньогрецькі філософи, не вдаючись до систематичного дослідження та експерименту, на основі переважно власних спостережень намагалися єдиним поглядом охопити і пояснити всю навколишню дійсність. Виникаючі в цей час природно-наукові ідеї носили гранично широкий філософський характер і існували як натурфілософія (філософія природи), яка відрізнялася безпосереднім спогляданням навколишнього світу як єдиного цілого і умоглядними висновками, цього бачення.
Першою науковою програмою античності стала математична програма, представлена ​​Піфагором і пізніше розвинена Платоном. У її основі, як і в основі інших античних програм, лежало уявлення, що світ (Космос) - це упорядкований вираз цілого ряду первинних сутностей. Піфагор ці сутності знайшов в числах і представив їх як першооснови світу. Таким чином, в математичній програмі в основі світу лежать кількісні відношення дійсності. Цей підхід дозволив побачити за світом різноманітних якісно різних предметів їх кількісне єдність. Самим яскравим втіленням математичної програми стала геометрія Евкліда, знаменита книга якого «Начала» з'явилася близько 300 р. до н.е. Крім того, піфагорійцями вперше була висунута ідея про кулястої форму Землі.
Подальший розвиток природознавство отримало в античній атомістиці Демокріта - навчанні про дискретно будову матерії, згідно з яким весь світ складається з порожнечі і різняться між собою атомів, що знаходяться у вічному русі і взаємодії. Ці ідеї склали другу наукову програму античності - атомістичну програму Левкіппа-Демокріта. У рамках атомістичної програми було зроблено кілька дуже важливих припущень. Серед них - ідея порожнечі, що лежить в основі концепції нескінченного простору. Саме так народжується уявлення Демокріта, хоча і не підтримане іншими мислителями, що світ в цілому - це безмежна порожнеча з безліччю самостійних замкнутих світів-сфер. Ці світи утворилися в результаті вихрового колоподібного зіткнення атомів. У цих вихорах великі і важкі атоми накопичувалися в центрі, а маленькі і легкі витіснялися на околиці. З перших виникла земля, з других - небо. У кожному замкнутому світі в центрі знаходиться земля, на околиці - зірки. Число світів нескінченно, багато з них можуть бути населені. Ці світи виникають і гинуть. Коли одні перебувають у розквіті, інші тільки народжуються або вже гинуть.
Сучасник Демокріта Емпедокл, першим який висловив ідею про несотворімості і незнищенності матерії, пояснив причину затемнень Сонця, здогадався, що світло поширюється з великою швидкістю, яку ми не в змозі помічати. Він спробував пояснити походження тварин. На його думку, спочатку з'явилися окремі органи тварин, які в процесі випадкових поєднань стали породжувати різноманітні живі істоти. Невідповідні один одному об'єднання органів неминуче гинули, а виживали тільки ті, в яких об'єдналися органи випадково опинилися взаємно відповідними.
Своє вища розвиток давньогрецька натурфілософія отримала у вченні Аристотеля, об'єднати і систематизувати всі сучасні йому знання про навколишній світ. Воно стало основою третьої, континуальної програми античної науки. Основними трактатами, складовими вчення Аристотеля про природу, є «Фізика», «Про небо», «Метеорологіка», «Про походження тварин» та ін У цих трактатах були поставлені і розглянуті найважливіші наукові проблеми, які пізніше стали основою для виникнення окремих наук . Особливу увагу Арістотель приділив питанню руху фізичних тіл, поклавши тим самим початок вивченню механічного руху і формування понять механіки (швидкість, сила і т.д.). Правда, уявлення Аристотеля про рух кардинально відрізняються від сучасних. Він вважав, що існують вчинені кругові рухи небесних тіл і недосконалі руху земних предметів. Якщо небесні рухи вічні і незмінні, не мають початку і кінця, то земні руху їх мають і діляться на природні і насильницькі. Аристотель вважав, що у кожного тіла є призначене йому відповідно до його природою місце, яке це тіло і прагне зайняти. Рух тіл до свого місця - це природний рух, воно відбувається само собою, без докладання сили. Прикладом може служити падіння важкого тіла вниз, прагнення вогню вгору. Всі інші рухи на Землі вимагають програми сили, спрямовані проти природи тіл і є насильницькими. Аристотель доводив вічність руху, але не визнавав можливості саморуху матерії. Усе, що плазує приводиться в рух іншими тілами. Першоджерелом руху в світі є перводвигатель - Бог. Як і модель Космосу, ці уявлення завдяки незаперечному авторитету Арістотеля настільки вкоренилися в умах європейських мислителів, що були спростовані лише в Новий час після відкриття Г. Галілеєм ідеї інерції.
Подання про фізичну взаємодії Аристотеля тісно пов'язане з його концепцією руху. Тому взаємодія розуміється їм як дія рушійного на рухоме, тобто однобічний вплив одного тіла на інше. Це прямо суперечить добре відомому сьогодні третім законом Ньютона, що стверджує, що дія завжди дорівнює протидії.
Вчення Арістотеля про простір і час виходить з поняття безперервності. Тому простір для нього - це протяжність тіл, а час - їх тривалість. Простір і час Аристотеля існують тільки разом з матерією, тому його концепція простору і часу може бути названа відносною. Він заперечує існування порожнечі, весь Космос заповнений матерією, він не однорідний, оскільки в ньому є центр і периферія, верх і низ. Саме по відношенню до них ми поділяємо руху на природні і насильницькі.
Концепція причинно-наслідкових зв'язків Аристотеля будується на поняттях доцільності та кінцевої причини. Для нього хід будь-якого процесу визначається його результатом. Мислитель сприймає природу як єдиний живий організм, усі частини якого взаємозв'язані, і одне відбувається заради іншого. Так, дощ іде не тому, що склалися відповідні метеорологічні умови, а для того, що міг рости хліб. Такий підхід називається телеологізм. Він не заперечує існування випадковостей, але вони носять другорядний характер, відбуваються через недогляд природи.
Космологія Аристотеля носила геоцентричний характер, оскільки грунтувалася на ідеї, що в центрі світу знаходиться наша планета Земля, що має сферичну форму і оточена водою, повітрям і вогнем, за якими знаходяться сфери великих небесних світил, що обертаються навколо Землі разом з іншими маленькими світилами.
Безперечним досягненням Арістотеля стало створення формальної логіки, викладеної в його трактаті «Органон» і поставила науку на міцний фундамент логічно обгрунтованого мислення з використанням понятійно-категоріального апарату. Йому ж належить затвердження порядку наукового дослідження, яке включає вивчення історії питання, постановку проблеми, внесення аргументів «за» і «проти», а також обгрунтування рішення. Після його робіт наукове знання остаточно відокремилося від метафізики (філософії), також відбулася диференціація самого наукового знання. У ньому виділилися математика, фізика, географія, основи біології та медичної науки.
Завершуючи розповідь про античну науці, не можна не сказати про роботи інших видатних учених цього часу. Активно розвивалася астрономія, якій треба було привести у відповідність спостережуваний рух планет (вони рухаються по дуже складних траєкторіях, здійснюючи коливальні, петлеподібні руху) з передбачуваним їх рухом по кругових орбітах, як цього вимагала геоцентрична модель світу. Рішенням цієї проблеми стала система епіциклів і деферентів олександрійського астронома Клавдія Птолемея (I-II ст. Н.е.). Щоб врятувати геоцентричну модель світу, він припустив, що навколо нерухомої Землі знаходиться коло з центром, зміщеним щодо центру Землі. З цієї окружності, яка називається деферентом, рухається центр меншою окружності, яка називається епіциклом.
Не можна не сказати ще про одне античному вченій, заклала основи математичної фізики. Це - Архімед, який жив у III ст. до н.е. Його праці з фізики і механіки були винятком із загальних правил античної науки, так як він використовував свої знання для побудови різних машин і механізмів. Тим не менш, головним для нього, як і для інших античних вчених, була сама наука. І механіка для нього стає важливим засобом розв'язання математичних задач. Хоча для Архімеда техніка була лише грою наукового розуму, результатом виходу науки за свої рамки (те ж ставлення до техніки і машинам як до іграшок було характерно для всієї елліністичної науки), його роботи зіграли основну роль у виникненні таких розділів фізики, як статика і гідростатика . У статиці Архімед ввів у науку поняття центра ваги тіл, сформулював закон важеля. У гідростатики він відкрив закон, що носить його ім'я: на тіло, занурене в рідину, діє виштовхуюча сила, рівна вазі рідини, витісненої тілом.
Як видно з наведеного та далеко не повного переліку ідей і напрямів натурфілософії, на цій стадії були закладені основи багатьох сучасних теорій і галузей природознавства. У той же час не менш важливим є формування в цей період стилю наукового мислення, що включає прагнення до нововведень, критику, прагнення до впорядкованості і скептичне ставлення до загальноприйнятих істин, пошук універсалій, що дають раціональне розуміння навколишнього світу.
Розвиток науки в Середні століття
Розвиток природно-наукового пізнання в Середні століття було безпосередньо пов'язане з твердженням двох світових релігій: християнства та ісламу, які претендували на абсолютне знання природи. Ці релігії пояснювали походження природи у формі креаціонізму, тобто вчення про створення природа Богом. Всі інші спроби пояснити світ і природу з самих себе, без допущення надприродних божественних сил, засуджувалися і нещадно припинялися. Багато досягнення античної науки були забуті.
На відміну від античності, середньовічна наука не запропонувала нових фундаментальних програм, але вона в той же час не обмежувалася лише пасивним засвоєнням досягнень античної науки. Її внесок у розвиток наукового знання полягав у тому, що був запропонований цілий ряд нових інтерпретацій і уточнень понять і методів дослідження, які руйнували античні наукові програми, готуючи грунт для механіки Нового часу.
З точки зору християнського світогляду людина вважалася створеним за образом і подобою Божою, щоб він був паном земного світу. Так у свідомість людини проникає дуже важлива ідея, яка ніколи не виникала і не могла виникнути в античності: раз людина є паном цього світу, значить, він має право переробляти цей світ так, як це потрібно йому. Новий, діяльний підхід до природи був також пов'язаний із зміною ставлення до праці, який стає обов'язком кожного християнина. Так поступово фізична праця став користуватися в середньовічному суспільстві все великою повагою. Тоді ж виникло бажання полегшити цю працю, що викликало нове ставлення до техніки. Тепер винахід машин і механізмів переставало бути порожньою забавою, як в античності, а ставало справою корисним і шанованим. Все це не могло не підкріпити нового, діяльнісно-практичного відношення до світу.
Таким чином, саме християнський світогляд посіяла зерна нового ставлення до природи, яке дозволило піти від споглядального ставлення, властивого античності, і прийти до експериментальної науці Нового часу, що поставила на меті практичне перетворення світу для блага людини.
Християнське віровчення, поєднане з вихолощеної філософією Аристотеля, з'явилося в Середні століття панівним філософським напрямком і отримало назву схоластики. Для цього напрямку думки було характерно спрощення натурфілософії Аристотеля і пристосування її до догм християнства як офіційної релігійної доктрини. Схоластика була відірвана від реальної дійсності, заняття природознавством розглядалося як пуста справа. Тим не менш, схоластика зіграла дуже важливу роль у розвитку здібностей до пізнання світу європейським людиною. Вона повинна була служити завданням теології і вивчати питання безсмертя душі, кінцівки і нескінченності світу, існування добра, зла та істини у світі. При вирішенні цих проблем, не даних людині в області чуттєвої реальності і можуть вивчатися лише за допомогою розуму, і були отримані найважливіші результати. Це, перш за все, розвиток логіко-дискурсивного мислення і мистецтва логічної аргументації. Результатом став високий рівень розумової дисципліни в епоху пізнього Середньовіччя. Без цього був би неможливий подальший прогрес інтелектуальних засобів наукового пізнання.
У надрах середньовічної культури успішно розвивалися такі специфічні області знання, як астрологія, алхімія, ятрохі-мія, натуральна магія. Часто їх називали герметичними (таємними) науками. Вони представляли собою проміжну ланку між технічним ремеслом і натурфілософією, містили в собі зародок майбутньої експериментальної науки в силу своєї практичної спрямованості. Наприклад, протягом тисячоліття алхіміки намагалися за допомогою хімічних реакцій отримати філософський камінь, що сприяє перетворенню будь-якої речовини в золото, приготувати еліксир довголіття. Побічними продуктами цих пошуків і досліджень стали технології отримання фарб, скла, ліків, різноманітних хімічних речовин і т.д. Таким чином, алхімічні дослідження, неспроможні теоретично, підготували можливість появи сучасної науки.
Дуже важливими для становлення класичної науки Нового часу були нові уявлення про світ, що спростовували деякі положення античної наукової картини світу. Вони лягли в основу механістичного пояснення світу. Без таких уявлень просто не змогло б з'явитися класичне природознавство.
Так, з'явилися поняття порожнечі, нескінченного простору і руху по прямій лінії. Також з'являються поняття «середня швидкість», «рівноприскореному русі», визріває поняття прискорення. Звичайно, ці поняття ще не можна вважати чітко сформульованими і усвідомленими. Але без них, проте, не змогла б з'явитися фізика Нового часу.
Також закладається нове розуміння механіки, яка в античності була прикладною наукою. Античність і раннє Середньовіччя розглядали всі створені людиною інструменти як штучні, чужі природі. У силу цього вони не мали ніякого відношення до пізнання світу, тому що діяв принцип: «подібне пізнається подібним». Саме тому тільки людський розум в силу принципу подібності людини космосу (єдності мікро-і макрокосмосу) міг пізнавати світ. Тепер же інструменти стали вважатися частиною природи, лише обробленої людиною, і в силу свого тотожності з нею їх можна було використовувати для пізнання світу. Таким чином, відкривалася можливість використання експериментального методу пізнання.
Ще однією новацією стала відмова від античної ідеї про моделі досконалості - крузі. Ця модель була замінена моделлю нескінченної лінії, що сприяло формуванню уявлень про нескінченність Всесвіту, а також лежало в основі обчислення нескінченно малих величин, без якого неможливо диференціальне та інтегральне числення. На ньому будується вся математика Нового часу, а значить, і вся класична наука.
Розвиток науки в епоху Відродження
Розвиток науки в епоху Відродження нерозривно пов'язане з ім'ям Леонардо да Вінчі, який розвинув свій метод пізнання природи. Він був переконаний, що пізнання йде від приватних дослідів і конкретних результатів до наукового узагальнення. На його думку, досвід є не тільки джерелом, але і критерієм пізнання. Будучи прихильником експериментального методу дослідження, він вивчав падіння тіл, траєкторію польоту снарядів, коефіцієнти тертя, опору матеріалів і т.д. У ході своїх досліджень да Вінчі заклав фундамент експериментального природознавства. Наприклад, займаючись практичною анатомією, він залишив замальовки внутрішніх органів людини, забезпечені описом їх функцій. У результаті багаторічних спостережень він розкрив явище геліотропізму (зміни напрямку росту органів рослини залежно від джерела світла) і пояснив причини появи жилок на листках. Леонардо да Вінчі вважається першим дослідником, який позначив проблему зв'язку між живими істотами і навколишнього природного середовищем.
Глобальна наукова революція XVI-XVII ст.
У XVI-XVII ст. натурфілософські і схоластичне пізнання природи перетворилося на сучасне природознавство, систематичне наукове пізнання на базі експериментів і математичного викладу. У цей період в Європі сформувався новий світогляд і почався новий етап у розвитку науки, пов'язаний з першої глобальної природно-науковою революцією. Її відправною точкою став вихід у 1543 р. знаменитої книги Миколи Коперника «Про обертання небесних сфер». З цього моменту почався перехід від геоцентричної до геліоцентричної моделі Всесвіту.
У схемі Коперника Всесвіт як і раніше залишалася сферою, хоча розміри її різко зростали (тільки так можна було пояснити видиму нерухомість зірок). У центрі Космосу знаходилося Сонце, навколо якого оберталися всі відомі на той час планети, у тому числі Земля зі своїм супутником Місяцем. Нова модель світу відразу пояснила багато незрозумілі раніше ефекти, перш за все, петлеподібні руху планет, які згідно з новими уявленнями були обумовлені рухом Землі навколо своєї осі і навколо Сонця. Вперше знайшла своє пояснення зміна пір року.
Наступний крок у становленні геліоцентричної картини світу був зроблений Джордано Бруно, який відкинув уявлення про космос як про замкнутої сфері, обмеженою сферою нерухомих зірок. Бруно вперше заявив про те, що зірки - це не світильники, створені Богом для освітлення нічного неба, а такі ж сонця, як і наше, і навколо них можуть обертатися планети, на яких, можливо, живуть люди. Таким чином, Бруно запропонував начерк нової поліцентричної картини світобудови, остаточно затвердилася через століття: Всесвіт вічна у часі, нескінченна в просторі, навколо нескінченного числа зірок обертається безліч планет, населених розумними істотами.
Проте не дивлячись на всю грандіозність цієї картини, вона продовжувала залишатися ескізом, начерком, які потребують в фундаментальному обгрунтуванні. Потрібно було відкрити закони, що діють у світі і доводять правильність припущень Коперника і Бруно. Доказ їхніх ідей стало однією з найважливіших завдань першої глобальної наукової революції, яка почалася з відкриттів Галілео Галілея. Його праці в області методології наукового пізнання визначили вигляд класичної, а багато в чому і сучасної науки. Він надав природознавства експериментальний і математичний характер, сформулював гіпотетико-дедуктивну модель наукового пізнання. Але особливе значення для розвитку природознавства мають роботи Галілея в галузі астрономії та фізики.
Справа в тому, що з часів Аристотеля вчені вважали, що між земними і небесними явищами і тілами існує принципова різниця, так як небеса - місце знаходження ідеальних тіл, що складаються з ефіру. У силу цього вважалося неможливим вивчати небесні тіла, перебуваючи на Землі. Це затримувало розвиток науки. Після того, як в 1608 р. була винайдена зорова труба, Галілей удосконалив її і перетворив на телескоп з 30-кратним збільшенням. З його допомогою він здійснив цілу низку видатних астрономічних відкриттів. Серед них - гори на Місяці, плями на Сонці, фази Венери, чотири найбільших супутника Юпітера. Він же перший побачив, що Чумацький Шлях являє собою скупчення величезної кількості зірок. Всі ці факти доводили, що небесні тіла - це не ефірні створення, а цілком матеріальні предмети і явища. Адже не може бути на ідеальне тіло гір, як на Місяці, або плям, як на Сонці.
За допомогою своїх відкриттів в механіці Галілей зруйнував догматичні побудови панувала майже протягом двох тисяч років арістотелівської фізики. Він вперше перевірив багато тверджень Арістотеля досвідченим шляхом, заклавши тим самим основи нового розділу фізики - динаміки, науки про рух тіл під дією прикладених сил. Саме Галілей сформулював поняття фізичного закону, швидкості, прискорення. Але найбільшими відкриттями вченого стали ідея інерції і класичний принцип відносності.
Галілей вважав, що рухається тіло прагне перебувати в постійному рівномірному прямолінійному русі або в спокої, якщо тільки яка-небудь зовнішня сила не зупинить його або не відхилить від напрямку його руху. Таким чином, рух за інерцією - це рух за відсутності на нього дії інших тіл.
Згідно з класичним принципом відносності, ніякими механічними дослідами, проведеними усередині системи, неможливо установити, спочиває чи система рухається рівномірно і прямолінійно. Також класичний принцип відносності стверджує, що між спокоєм і рівномірним прямолінійним рухом немає ніякої різниці, вони описуються одними і тими ж законами. Рівноправність руху і спокою, тобто інерціальних систем (покояться або рухомих один щодо одного рівномірно і прямолінійно), Галілей доводив міркуваннями і численними прикладами. Наприклад, мандрівник в каюті корабля з повною підставою вважає, що книга, що лежить на його столі, спочиває. Але людина на березі бачить, що корабель пливе, і він має всі підстави стверджувати, що книга рухається і притому з тією ж швидкістю, що й корабель. Так рухається насправді книга чи спочиває? На це питання, очевидно, не можна відповісти просто «так» чи «ні». Суперечка між мандрівником і людиною на березі був би марною тратою часу, якщо б кожен з них відстоював лише свою точку зору і заперечував точку зору партнера. Вони обидва мають рацію, і щоб узгодити позиції, їм потрібно тільки визнати, що в один і той же час книга спочиває щодо корабля і рухається відносно берега разом з кораблем.
Таким чином, слово «відносність» у назві принципу Галілея не приховує в собі нічого особливого. Воно не має ніякого іншого сенсу, крім того, який ми вкладаємо в твердження про те, що рух або спокій - завжди рух або спокій щодо чогось, що служить нам системою відліку.
У ході подальшого розвитку природознавства Йоганн Кеплер встановив справжні орбіти руху планет. У своїх трьох законах він показав, що планети рухаються по еліптичних орбітах, причому їх рух відбувається нерівномірно.
Величезну роль у розвитку науки відіграли дослідження Рене Декарта з фізики, космології, біології, математики. Вчення Декарта представляє собою єдину природничо-наукову і філософську систему, що грунтується на постулатах про існування безперервної матерії, що заповнює весь простір, і її механічному русі. Вчений поставив завдання, виходячи із встановлених ним принципів устрою світу та уявлень про матерію, користуючись лише «вічними істинами» математики, пояснити всі відомі і невідомі явища природи. Вирішуючи це завдання, він відродив ідеї античного атомізму і побудував грандіозну картину Всесвіту, охопивши в ній всі елементи природного світу: від небесних світил до фізіології тварин і людини. При цьому свою модель природи Декарт будував тільки на основі механіки, яка в той час досягла найбільших успіхів. Уявлення про природу як про складному механізмі, яке Декарт розвинув у своєму вченні, сформувалося пізніше в самостійний напрям розвитку фізики, що отримало назву картезіанства. Декартовское (картезіанської) природознавство закладало основи механічного розуміння природи, процеси якої розглядалися як руху тіл по геометрично описуваних траєкторіями. Однак картезіанської вчення не було вичерпним. Зокрема, рух планет повинно було підкорятися закону інерції, тобто бути прямолінійним і рівномірним. Але оскільки орбіти планет залишаються суцільними замкнутими кривими і подібного руху не відбувається, то стає очевидним, що якась сила відхиляє рух планет від прямолінійної траєкторії і змушує їх постійно «падати» у напрямку до Сонця. Відтепер найважливішою проблемою нової космології ставало з'ясування природи і характеру цієї сили.
Природа цієї сили була відкрита Ісааком Ньютоном, роботи якого завершили першу глобальну природничо-наукову революцію. Він довів існування тяжіння як універсальної сили і сформулював закон всесвітнього тяжіння.
Ньютонівська фізика стала вершиною розвитку поглядів в розумінні світу природи в класичній науці. Ньютон обгрунтував фізико-математичне розуміння природи, що стало основою для всього подальшого розвитку природознавства і формування класичного природознавства. У ході своїх досліджень Ньютон створив методи диференціального й інтегрального числення для вирішення проблем механіки. Завдяки цьому йому вдалося сформулювати основні закони динаміки і закон всесвітнього тяжіння. Механіка Ньютона заснована на поняттях кількості матерії (маси тіла), кількості руху, сили і трьох законів руху: закону інерції, закону пропорційності сили і прискорення та закону рівності дії і протидії.
У своїй механіці Ньютон відмовився від побудови всеосяжної картини Всесвіту і створив власний метод фізичного дослідження, який спирається на досвід, що обмежується фактами, і не претендує на пізнання всіх кінцевих причин. Згідно ньютонівської концепції, фізична реальність характеризується поняттями простору, часу, матеріальної точки і сили (взаємодії матеріальних точок). Будь-яка фізична дія являє собою рух матеріальних точок у просторі, кероване незмінними законами механіки.
Хоча Ньютон голосно проголосив: «Гіпотез не вигадую!», Тим не менш деяку кількість гіпотез було їм запропоновано і вони зіграли дуже важливу роль у розвитку природознавства. Ці гіпотези були пов'язані з подальшою розробкою ідеї всесвітнього тяжіння, яке залишалося досить загадковим і незрозумілим. Зокрема, необхідно було відповісти на запитання: «Який механізм дії цієї сили?», «З якою швидкістю вона поширюється?», «Чи є у неї матеріальний носій?».
Намагаючись вирішити цю проблему, Ньютон запропонував підтверджується, як тоді здавалося, незліченною кількістю фактів принцип дальнодії - миттєве дію тіл один на одного на будь-якій відстані без яких-небудь посередніх ланок, через порожнечу. Принцип дальнодії неможливий без залучення понять абсолютного простору і абсолютного часу, також запропонованих Ньютоном.
Абсолютна простір розумілося як вмістилище світової матерії. Його можна порівняти з великим чорним ящиком, у який можна помістити матеріальне тіло, але можна і прибрати, тоді матерії не буде, а простір залишиться. Також повинна існувати і абсолютний час як універсальна тривалість, постійна космічна шкала для вимірювання усіх незліченних конкретних рухів, воно може текти самостійно без участі матеріальних тіл. Саме в такому абсолютному просторі та часі миттєво поширювалася сила тяжіння. Сприймати абсолютний простір і час у чуттєвому досвіді неможливо. Простір, час і матерія в цій концепції - це три незалежні один від одного сутності.
Концепція дальнодії панувала в науці до середини XIX ст., Концепція абсолютного простору і часу - до початку XX ст.
Роботи Ньютона завершили першу глобальну наукову революцію, сформувавши класичну поліцентричну наукову картину світу і заклавши фундамент класичної науки Нового часу.
Класичне природознавство Нового часу
Закономірно, що на основі зазначених досягнень подальший розвиток природознавства набувало все більшого масштабу і глибину. Ідуть процеси диференціації наукового знання, пов'язані з істотним прогресом вже сформованих і появою нових самостійних наук. Тим не менш, природознавство цього часу розвивалося в рамках класичної науки, яка має свої специфічні риси, які наклали незгладимий відбиток на роботу вчених та її результати.
Найважливішою характеристикою класичної науки є механістичність - уявлення світу як машина, гігантського механізму, чітко функціонує на основі вічних і незмінних законів механіки. Не випадково найбільш поширеною моделлю Всесвіту був величезний часовий механізм. Тому механіка була еталоном будь-якої науки, і будь-яку науку намагалися побудувати за її зразком. Також вона розглядалася і як універсальний метод вивчення навколишніх явищ. Це виражалося у прагненні звести будь-які процеси у світі (не тільки фізичні і хімічні, а й біологічні та соціальні процеси) до простих механічних переміщень. Таке зведення вищого до нижчого, пояснення складного через більш просте називається редукціонізму.
Наслідками механістичності стало переважання кількісних методів аналізу природи, прагнення розкласти досліджуваний процес або явище до його найдрібніших складових, доходячи до кінцевого межі подільності матерії. З картини світу повністю виключалася випадковість, учені прагнули до повного завершення знання про світ - абсолютної істини.
Ще однією рисою класичної науки була метафізичність - розгляд природи як із століття в століття незмінного, завжди збігається з самим собі не розвивається цілого. Кожен предмет або явище розглядався окремо від інших, ігнорувалися його зв'язки з іншими об'єктами, а зміни, які відбувалися з цими предметами і явищами, були лише кількісними. Так виникла сильна антіеволюціоністская установка класичної науки.
Механістичність і метафізичність класичної науки чітко проявилися не тільки у фізиці, але і в хімії та біології. Це призвело до відмови від визнання якісної специфіки Життя і живого. Вони стали такими ж елементами в світі-механізмі, як предмети і явища неживої природи.
Ці риси класичної науки найбільш чітко проявилися в природознавстві XVIII ст., Коли було створено безліч теорій, майже забутих сучасною наукою. Чітко виявлялася редукціоністской тенденція, прагнення звести всі розділи фізики, хімії та біології до методів і підходів механіки. Прагнучи дійти до кінцевого межі подільності матерії, вчені XVIII ст. створюють «вчення про невагомих» електричної та магнітної рідинах, теплорода, флогістон як особливих речовинах, що забезпечують у тіл електричні, магнітні та теплові властивості, а також здатність до горіння, відповідно. Серед найбільш значущих досягнень природознавства XVIII ст. слід відзначити розвиток атомно-молекулярних уявлень про будову речовини та формування засад експериментальної науки про електрику.
З середини XVIII ст. природознавство стало все більше перейматися ідеями еволюційного розвитку природи. Значну роль у цьому зіграли праці М.В. Ломоносова, І. Канта, П.С. Лапласа, в яких розвивалася гіпотеза природного походження Сонячної системи. Вплив ідей загального зв'язку і розвитку, що руйнують метафізичність класичної науки, стало ще помітніше в XIX ст. Класична наука, залишаючись у цілому метафізичної і механістичної, готувала поступове крах механічної картини світу.
Якщо в XVII і XVIII ст. розвиток природознавства співіснувало з релігією, і Бог був присутній у картинах світу в якості початкового Творця, то розвиток природознавства в XIX і XX ст. супроводжувалося остаточним розривом науки з релігією, розвитком технічних наук, який забезпечив швидкий прогрес західних цивілізацій.
Революційними відкриттями природознавства стали принципи неевклідової геометрії К.Ф. Гаусса, концепція ентропії і другий закон термодинаміки Р.Ю.Е. Клаузіуса, періодичний закон хімічних елементів Д.І. Менделєєва, теорія природного добору Ч. Дарвіна і А. Р. Уоллеса, теорія генетичної спадковості Г.І. Менделя, електромагнітна теорія Дж. Максвелла.
Ці та багато інших не названі нами відкриття XIX ст. підняли природознавство на якісно новий щабель, перетворили його в дисциплінарно організовану науку. З науки, яка збирала факти і вивчала закінчені, завершені, окремі предмети, природознавство в XIX ст. перетворилося в систематизовану науку про предмети і процеси, їх походження та розвитку. Це відбулося в ході комплексної наукової революції середини XIX ст. Але всі ці відкриття залишалися в рамках методологічних настанов класичної науки. Не пішла в минуле, а була лише скориговано ідея світу-машини, залишилися незмінними всі положення про пізнаванності світу та можливості отримання абсолютної істини, прагнення до редукціонізму. Механістичні і метафізичні риси класичної науки були лише похитнулися, але не відкинуті. У силу цього наука XIX ст. несла в собі зерна майбутньої кризи, вирішити який повинна була друга глобальна наукова революція кінця XIX - початку XX ст.
4. Глобальна наукова революція кінця XIX - початку XX ст.
Глобальна наукова революція починається з цілого ряду чудових відкриттів, що зруйнували всю класичну наукову картину світу. У 1888 р. Г. Герц відкрив електромагнітні хвилі, блискуче підтвердив пророцтво Дж. Максвелла. У 1895 р. В. Рентген виявив промені, які отримали пізніше назву рентгенівських, які представляли собою короткохвильове електромагнітне випромінювання. Вивчення природи цих загадкових променів, здатних проникати через світлонепроникні тіла, призвело Дж.Дж. Томс-на до відкриття першої елементарної частки - електрона.
Найважливішим відкриттям 1896 стало виявлення радіоактивності А. Беккерелем. Вивчення цього феномену почалося з дослідження загадкового почорніння фотопластинки, що лежала поруч з кристалами солі урану. Е. Резерфорд в своїх дослідах показав неоднорідність радіоактивного випромінювання, що складався з променів. Пізніше, в 1911 р. він зміг побудувати планетарну модель атома.
До великих відкриттів кінця XIX ст. також слід віднести роботи А.Г. Столєтова з вивчення фотоефекту, П.М. Лебедєва про тиск світла. У 1901 р. М. Планк, намагаючись вирішити проблеми класичної теорії випромінювання нагрітих тіл, припустив, що енергія випромінюється малими порціями - квантами, причому енергія кожного кванта пропорційна частоті випускається випромінювання. Зв'язує ці величини коефіцієнт пропорційності нині називається постійної Планка (h). Вона є однією з небагатьох універсальних фізичних констант нашого світу і входить у всі рівняння фізики мікросвіту. Також було виявлено, що маса електрона залежить від його швидкості.
Всі ці відкриття буквально за кілька років зруйнували те струнке будинок класичної науки, яке ще на початку 80-х рр..
XIX ст. здавалося практично закінченим. Всі колишні уявлення про матерію і її будову, рух та його властивості та типи, формі фізичних законів, просторі та часі були спростовані. Це призвело до кризи фізики і всього природознавства, а ромі того, стало ознакою більш глибокої кризи і всієї класичної науки.
Криза фізики став першим етапом другою глобальною наукової революції в науці й переживався більшістю учених дуже важко. Вченим здавалося, що невірним було все те, чого вони вчилися.
У кращий бік ситуація почала мінятися тільки в 20-і рр..
XX ст., З настанням другого етапу наукової революції. Він пов'язаний зі створенням квантової механіки і поєднанням її з теорією тносітельності, створеної в 1906-1916 рр.. Тоді почала складатися нова квантово-релятивістська картина світу, в якій відкриття, що призвели до кризи у фізиці, були пояснені.
Початком третього етапу наукової революції було оволодіння атомною енергією в 40-і рр.. XX ст. і подальші дослідження, з якими пов'язане зародження електронно-обчислювальних машин і кібернетики. Також у цей період фізика передає естафету хімії, біології та циклу наук про Землю, початківців створювати свої власні наукові картини світу. Слід також зазначити, що з середини XX ст. наука остаточно злилася з технікою, що, у свою чергу, призвело до сучасної науково-технічної революції.
Головним концептуальним зміною природознавства XX ст. була відмова від ньютонівської моделі отримання наукового знання через експеримент до пояснення. А. Ейнштейн запропонував іншу модель, в якій гіпотеза і відмова від здорового глузду як способу перевірки висловлювання, ставали первинними в поясненні явищ природи, а експеримент - вторинним.
Розвиток ейнштейнівського підходу призводить до заперечення ньютонівської космології і формує нову картину світу, в якій логіка і здоровий глузд перестають діяти. Виявляється, що тверді атоми Ньютона майже цілком заповнені порожнечею. Матерія і енергія переходять один в одного. Тривимірний простір і одномірне час перетворилися на чотиривимірний просторово-часовий континуум. Згідно цій картині світу планети рухаються по своїх орбітах не тому, що їх притягує до Сонця якась сила, а тому, що сам простір, в якому вони рухаються, викривлено. Субатомні явища одночасно проявляють себе і як частки, і як хвилі. Не можна одночасно обчислити місце розташування частки і виміряти її прискорення. Принцип невизначеності в корені підірвав ньютоновский детермінізм. Порушилися поняття причинності, субстанції, тверді дискретні тіла поступилися місцем формальним відносинам і динамічних процесів.
Такі основні положення сучасної квантово-релятиви-стской наукової картини світу, що стає головним підсумком другою глобальною наукової революції. З нею пов'язано створення сучасної (некласичної) науки, яка за всіма своїми параметрами відрізняється від науки класичної.

5. Основні риси сучасного природознавства як науки
Механістичність і метафізичність класичної науки змінилися новими діалектичними установками загального зв'язку і розвитку. Механіка більше не є провідною наукою і універсальним методом вивчення навколишніх явищ. Класична модель світу - годинникового механізму змінилася моделлю світу-думки, для вивчення якого найкраще підходять системний підхід і метод глобального еволюціонізму. Метафізичні підстави класичної науки, котрі розглядали кожен предмет в ізоляції, поза його зв'язками з іншими предметами, як щось особливе і завершене, також пішли в минуле.
Тепер світ визнається сукупністю різнорівневих систем, що знаходяться в стані ієрархічної співпідпорядкованості. При цьому на кожному рівні організації матерії діють свої закономірності. Аналітична діяльність, що була основною в класичній науці, поступається місцем синтетичним тенденціям, системно-цілісного розгляду предметів і явищ об'єктивного світу. Впевненість в існуванні кінцевого межі подільності матерії, прагнення знайти кінцеву матеріальну першооснову світу змінилися переконанням у принциповій неможливості цього і уявленнями про невичерпність матерії вглиб. Вважається неможливим отримання абсолютної істини. Істина вважається відносною, існуючої в безлічі теорій, кожна з яких вивчає свій зріз реальності.
Якщо класична наука не бачила якісної специфіки Життя і Розуму у Всесвіті, то сучасна наука доводить їх невипадковість появи у світі. Це на новому рівні повертає нас до проблеми мети й сенсу Всесвіту, каже про заплановане появі розуму, який повністю проявить себе в майбутньому.
Названі нами риси сучасної науки знайшли своє втілення у нових теоріях і концепціях, що з'явилися у всіх областях природознавства. Серед найважливіших відкриттів XX ст. - Теорія відносності, квантова механіка, ядерна фізика, теорія фізичного взаємодії; нова космологія, заснована на теорії Великого вибуху; еволюційна хімія, яка прагне до оволодіння досвідом живої природи; генетика, розшифрування генетичного коду та інше Але справжнім тріумфом некласичної науки, безперечно, стали кібернетика, яка втілила ідеї системного підходу, а також синергетика і нерівноважна термодинаміка, засновані на методі глобального еволюціонізму.
Прискорення науково-технічного прогресу, пов'язане зі зростанням темпів суспільного розвитку, призвело до того, що потенціал сучасної науки, закладений в ході другої глобальної наукової революції, багато в чому виявився вичерпаним. Тому сучасна наука знову переживає стан кризи, що є симптомом нової глобальної наукової революції.
Починаючи з другої половини XX ст. дослідники фіксують вступ природознавства в новий етап розвитку - постнекласичний, який характеризується цілим рядом фундаментальних принципів і форм організації. В якості таких принципів виділяють найчастіше еволюціонізм, космізм, екологізм, антропниі принцип, холізм та гуманізм. Ці принципи орієнтують сучасне природознавство не стільки на пошуки абстрактної істини, скільки на корисність для суспільства і кожної людини. Головним показником при цьому стає не економічна доцільність, а поліпшення середовища проживання людей, зростання їх матеріального і духовного добробуту. Природознавство таким чином реально повертається обличчям до людини, долаючи одвічний нігілізм по відношенню до злободенних потреб людей.
Сучасне природознавство має переважно проблемну, міждисциплінарну спрямованість замість домінувала раніше узкодісціплінарной орієнтованості природно-наукових досліджень. Сьогодні принципово важливо при вирішенні складних комплексних проблем використовувати можливості різних природничих наук у їх поєднанні стосовно кожного конкретного випадку дослідження. Звідси стає зрозумілою й така особливість постнекласичної науки, як наростаюча інтеграція природничих, технічних і гуманітарних наук. Історично вони диференціювалися, відбруньковувалися від якоїсь єдиної основи, розвиваючись тривалий час автономно. Характерно, що провідним елементом наростаючою інтеграції стають науки гуманітарні.
Аналіз особливостей сучасного природознавства дозволяє відзначити таку його принципову особливість, як неможливість вільного експериментування з основними об'єктами. Іншими словами, реальний природничо-науковий експеримент виявляється небезпечним для життя і здоров'я людей. Справа в тому, що пробуджує сучасною наукою і технікою потужні природні сили при невмілому поводженні з ними здатні призвести до найтяжчих локальним, регіональним і навіть глобальних криз і катастроф.
Дослідники науки відзначають, що сучасне природознавство органічно зростається з виробництвом, технікою та побутом людей, перетворюючись на найважливіший чинник прогресу всієї нашої цивілізації. Воно вже не обмежується дослідженнями окремих кабінетних вчених, а включає у свою орбіту комплексні колективи дослідників самих різних наукових напрямків. У процесі своєї дослідницької діяльності представники різних природничих дисциплін все більш виразно починають усвідомлювати той факт, що Всесвіт являє собою системну цілісність з недостатньо зрозумілими законами розвитку та глобальними парадоксами, в якій життя кожної людини пов'язана з космічними закономірностями і ритмами. Універсальна зв'язок процесів і явищ у Всесвіті вимагає комплексного, адекватного їх природі вивчення і, зокрема, глобального моделювання на основі методу системного аналізу. Відповідно до цих завдань в сучасному природознавстві все більш широке застосування отримують методи системної динаміки, синергетики, теорії ігор, програмно-цільового управління, на основі яких складаються прогнози розвитку складних природних процесів.
Сучасні уявлення про глобальне еволюціонізм і синергетики дозволяють описати розвиток природи як послідовну зміну народжуються з хаосу структур, тимчасово знаходять стабільність, а потім знову прагнуть до хаотичних станів. Крім того, багато природні комплекси постають як складноорганізовані, багатофункціональні, відкриті, нерівноважні системи, розвиток яких носить малопередбачуваних характер. У цих умовах подальша еволюція складних природних об'єктів виявляється принципово непередбачуваною і пов'язана з багатьма випадковими факторами, що можуть стати підставами для нових форм еволюції.

Список використаної літератури
1. Садохін, Олександр Петрович Концепції сучасного природознавства: підручник для студентів вузів, які навчаються за гуманітарними спеціальностями та спеціальностями економіки і управління / А.П. Садохін. - 2-е вид., Перераб. і доп. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2006.
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Біологія | Реферат
128.7кб. | скачати


Схожі роботи:
Основи природознавства 2
Основи концепцій сучасного природознавства
Основи концепції сучасного природознавства
Теоретичні основи і технології початкової освіти з природознавства
Виникнення природознавства
Шпаргалки з природознавства
Історія природознавства
Питання з природознавства
Шпаргалка з курсу природознавства
© Усі права захищені
написати до нас