Реферат: Естествознание
Введение
1. Структура естественно научных знаний
Естественные и гуманитарные науки. Наука занимается изучением объективно существующих ( т.е.существующих независимо от чьего-либо сознания) объектов и явлений природы.Вопрос о том, существует ли окружающий нас мир сам по себе или он является продуктомдеятельности разума (принадлежащегонекому высшему существу или каждому конкретному индивиду) составляет суть т.н. основного вопроса философии,классически формулируемом в виде дилеммы о первичности материи или сознания. Взависимости от ответа на основной вопрос философы подразделяются на материалистов (признаютобъективное существование окружающего нас мира, возникшего в результатесаморазвития материи), объективныхидеалистов (признают объективное существование мира, возникшего какрезультат деятельности высшего разума) и субъективныхидеалистов (считают, что окружающий нас мир не существует реально, аесть плод воображения отдельного индивида). По-видимому невозможно датьэкспериментально обоснованного ответа на основной вопрос философии, хотя большинство естествоиспытателей являютсяприверженцами материалистических концепций.
Все существующие научные дисциплиныусловно (любая классификация носит приближенный характер и неполно отражаетистинную суть вещей!) разделены на две основные группы: естественнонаучные (занимаются изучением объектов природы иявлений, не являющихся продуктом деятельности человека или человечества) и гуманитарные (изучают явленияобъекты, возникшие как результат деятельности человека).
Настоящий курс посвящен обзоруважнейших концепций современного естествознания.
Уровниорганизации материи и иерархия естественно научных знаний. Окружающие насобъекты природы имеют внутреннюю структуру,т.е. в свою очередь сами состоят из других объектов (яблоко состоит из клеток растительной ткани, котораясложена из молекул, являющихся объединениями атомов и т.д.). При этом естественным образом возникаютразличные по сложности уровниорганизации материи: космический, планетарный, геологический,биологический, химический, физический. Представители естественных наук,занимающиеся изучением объектов какого-либо уровня могут достичь их полногоописания лишь основываясь на знаниях более “низкого” (элементарного) уровня(невозможно понять законы жизнедеятельности клетки, не изучив химизмпротекающих в ней реакций). Однако реальные возможности каждого отдельногоисследователя весьма ограничены (человеческой жизни недостаточно не только длятого, чтобы плодотворно заниматься изучением сразу нескольких уровней, но дажезаведомо не хватает на сколько-нибудь полное освоение уже накопленных знаний окаком-то одном). Из-за этого возникло деление естественно научных знаний наотдельные дисциплины, примерно соответствующие вышеперечисленным уровняморганизации материи: астрономию, экологию, геологию, биологию, химию ифизику. Специалисты, работающие на своемуровне, опираются на знания смежных наук, находящихся ниже по иерархическойлестнице. Исключение составляет физика, находящаяся на “самом нижнем этаже”человеческих знаний (“составляющая ихфундамент”): исторически сложилось так, что в ходе развития этой науки обнаруживались все более “элементарные”уровни организации материи (молекулярный, атомный, элементарных частиц...),изучением которых по-прежнему занимались физики.
Естественные науки различных уровней необособлены друг от друга. При изучении высокоорганизованных систем возникаетестественная потребность в информации о составляющих их элементах,предоставляемой дисциплинами “более низких” уровней. При изучении же “элементарных”объектов весьма полезны знания о их поведении в сложных системах, где привзаимодействиях с другими элементами проявляются свойства изучаемых. Примеромвзаимодействия наук разных уровней может служить разработка Ньютономклассической теории тяготения (физический уровень), возникшей на основе законовдвижения планет Кеплера (астрономический уровень), и современные концепцииэволюции Вселенной, немыслимые без учета законов гравитации.
Естественные науки, находящиеся на нижнихэтажах иерархической лестницы, несомненно проще вышестоящих, посколькузанимаются более простыми объектами (строение электронного облака атомауглерода, несомненно “проще пареной репы”, содержащей множество атомов с такимиоблаками!). Однако, именно из-за простоты изучаемых объектов науки нижнихуровней сумели накопить гораздо большефактической информации и создать более законченные теории.
Местоматематики среди естественных наук. Обсуждавшаяся выше структура естествознания несодержит математики, безкоторой невозможна ни одна из современных точных наук. Это связано с тем, чтосама математика не является естественной наукой в полном смысле этого понятия,поскольку не занимается изучением каких-либо объектов или явлений реальногомира. В основе математики лежат аксиомы,придуманные человеком. Для математика не имеет решающего значения вопрос, выполняются ли эти аксиомы в реальности илинет (напр. в настоящее время благополучно сосуществует несколько геометрий,основанных на несовместных друг с другом системах аксиом).
Еслиматематика заботит лишь логическая строгость его выводов, делаемых на основеаксиом и предшествующих теорем, естествоиспытателю важно, соответствует ли еготеоретическое построение реальности. При этом в качестве критерия истинностиестественнонаучных знаний выступает эксперимент,в ходе которого осуществляется проверка теоретических выводов.
В ходе изучения свойств реальных объектовчасто оказывается так, что они приближенносоответствуют аксиоматике того или иного раздела математики (напр. положениенебольшого тела можно приближенно описать, задав три его координаты,совокупность которых можно рассматривать как вектор в трехмерном пространстве).При этом ранее доказанные в математике утверждения (теоремы) оказываютсяприменимыми к таким объектам.
Кроме сказанного, математика играет рольочень лаконичного, экономного и емкого языка, термины которого применимы квнешне совершенно разнородным объектам окружающего мира (вектором можно назватьи совокупность координат точки, и характеристику силового поля, и компонентныйсостав химической смести, и характеристику экономико-географического положенияместности).
Очевидно, что более простые объекты нашегомира удовлетворяют более простым системам аксиом, следствия из которыхматематиками изучены более полно. Поэтому естественные науки “низших” уровнейоказываются более математизированными.
Опытразвития современного естествознания показывает, что на определенном этаперазвития естественно научных дисциплин неизбежно происходит их математизация,результатом которой является создание логически стройных формализованных теорийи дальнейшее ускоренное развитие дисциплины.
Приближенныйхарактер естественнонаучных знаний. Несмотря на то, что естественные науки частоназывают точными, практически любое конкретное утверждение в них носит приближенный характер. Причинойэтого является не только несовершенствоизмерительных приборов, но и ряд принципиальныхограничений на точность измерений, установленных современной физикой.Кроме того, практически все реально наблюдаемые явления столь сложны и содержаттакое множество процессов между взаимодействующими объектами, что ихисчерпывающее описание оказывается не только технически невозможным, но ипрактически бессмысленным (человеческое сознание способно воспринять лишьвесьма ограниченный объем информации). На практике исследуемая системасознательно упрощается путем ее замены моделью,учитывающей только самые важные элементы и процессы. По мере развития теориимодели усложняются, постепенно приближаясь к реальности.
Основныеэтапы развития естествознания могут быть выделены, исходя из различныхсоображений. По мнению автора, в качестве основного критерия следуетрассматривать доминирующий среди естествоиспытателей подход к построению ихтеорий. При этом оказывается возможным выделение трех основных этапов.
Естествознаниедревнего мира. Завершенного деления на дисциплины не существовало,создаваемые концепции в своем большинстве носили мировоззренческий характер.Экспериментальный метод познания в принципе допускался, но роль решающегокритерия истинности эксперименту не отводилась. Верные наблюдения и гениальныеобобщающие догадки сосуществовали с умозрительными и часто ошибочнымипостроениями.
Классическийпериод развития естествознания берет свое начало с экспериментальныхработ Галилея (18 век) и длится до начала нашего столетия. Характеризуетсячетким разделением наук на традиционные области и даже несколькогипертрофированной ролью эксперимента в их развитии (“понять- значит измерить”).Эксперимент рассматривается не только как критерий истинности, но и какосновной инструмент познания. Вера в истинность экспериментально добытыхрезультатов столь велика, что их начинают распространять на новые области ипроблемы, где соответствующей проверки не производилось. При обнаружениирасхождений так создаваемых концепций с реально наблюдаемыми явленияминеизбежно возникало недоумение, граничащее с попытками отрицания самойвозможности познания окружающего мира.
Современноеестествознание характеризуется лавинообразным накоплением новогофактического материала и возникновением множества новых дисциплин на стыкахтрадиционных. Резкое удорожание науки, особенно экспериментальной. Какследствие — возрастание роли теоретических исследований, направляющих работуэкспериментаторов в области, где обнаружение новых явлений более вероятно.формулировка новых эвристическихтребований к создаваемым теориям: красоты, простоты, внутреннейнепротиворечивости, экспериментальной проверяемости, соответствия(преемственности). Роль эксперимента, как критерия истинности знания,сохраняется, но признается, что само понятие истинности не имеет абсолютногохарактера: утверждения, истинные при определенных условиях, при выходе заграницы, в рамках которых проводилась экспериментальная проверка, могутоказаться приближенными и даже ложными. Современное естествознание утратилоприсущую классическим знаниям простоту и наглядность. Это произошло главнымобразом из-за того, что интересы современных исследователей из традиционных дляклассической науки областей переместились туда, где обычный “житейский” опыт изнания об объектах и происходящих с ними явлениях в большинстве случаевотсутствуют.
Настоящий курс посвященсовременным концепциям естествознания, неотделимым от знаний, накопленных вклассический период развития наук. Его структура не отражает традиционногоразделения знаний на отдельные дисциплины, а скорее следует историческому ходуразвития основных мировоззренческих идей, берущих свое начало в наиболее фундаментальнойиз естественных наук — физике.