Преподаватель который помогает студентам и школьникам в учёбе.

Реферат на тему: Научная картина мира и ее эволюция

Содержание:

Введение

Представления о свойствах и законах окружающей нас природы возникают на основе знаний, которые в каждый исторический период дают конкретные науки, изучающие определенные области явлений и процессов природы. Поскольку природа есть нечто целостное, постольку знания о ней должны иметь целостный характер, т.е. представлять определенную систему. Такой общий массив научных знаний о природе долгое время называли учением о природе или естествознанием.

Раньше естествознание включало в себя все сравнительно небольшое количество знаний, которые были известны о природе, но уже с эпохи Возрождения отдельные его отрасли и дисциплины возникли и изолированы, т.е. начинается процесс дифференциации естествознания. Понятно, что не все знания одинаково важны для понимания природы.

Чтобы подчеркнуть фундаментальность основных и важнейших знаний о природе, ученые ввели понятие естественнонаучной картины мира. Сам термин «картина мира» указывает на то, что мы говорим здесь не о части или фрагменте мира, а о целостном представлении о природе. Как правило, при формировании такой картины природы фундаментальные концепции и законы наиболее развитых отраслей естествознания, которые в определенный исторический период выдвигаются в качестве фундаментальной науки или лидера естествознания, приобретают наибольшее значение. Несомненно, фундаментальные науки оказывают влияние на представления о мире других наук и ученых определенной эпохи. Но это не значит, что другие науки не участвуют в формировании картины природы. Фактически такая картина возникает в результате синтеза фундаментальных открытий и закономерностей различных отраслей и дисциплин естествознания.

Со временем ученые открывают различные явления и устанавливают законы этих явлений, после чего выводят теорию и подтверждают ее на практике эмпирическим путем. В этой работе, в третьем разделе, мы рассмотрим одно из таких явлений, впервые обнаруженное гипотетически французским ученым де Бройлем и впоследствии подтвержденное эмпирически американскими физиками К. Дэвиссоном и Л. Гермером . Мы поговорим о корпускулярно-волновом дуализме микротел.

Научная картина мира

Понятие и структура научной картины мира

Научная картина мира - это целостная система представлений об общих свойствах и законах природы, возникающая в результате обобщения и синтеза основных естественнонаучных понятий, принципов, методических указаний или - особой формы систематизации знаний, качественное обобщение и идеологический синтез различных научных теорий.

Как целостная система представлений об общих свойствах и законах объективного мира, научная картина мира существует как сложная структура, включающая общенаучную картину мира и картину мира отдельных наук (физических, биологических). , геологические и др.) в качестве компонентов. Картины мира отдельных наук, в свою очередь, включают в себя соответствующие многочисленные концепции - определенные способы понимания и интерпретации любых объектов, явлений и процессов объективного мира, которые существуют в каждой отдельной науке.

В структуре научной картины мира можно выделить два основных компонента - концептуальный и чувственно-образный. Концептуальное представлено философскими категориями (материя, движение, пространство, время и др.) И принципами (материальное единство мира, всеобщая связь и взаимозависимость явлений, детерминизм и др.), Общенаучными концепциями и законами (например, закон сохранения и преобразования энергии), а также фундаментальные концепции отдельных наук (поле, материя, вселенная, виды, популяция и т. д.).

Сенсорно-образная составляющая научной картины мира - это совокупность визуальных представлений определенных объектов и их свойств (например, планетная модель атома, изображение Метагалактики в виде расширяющейся сферы и т. д.).

Современная научная картина мира и ее отличие от ненаучных картин мира

В основе современной научной картины мира лежат фундаментальные знания, полученные, прежде всего, в области физики. Однако в последние десятилетия прошлого века все больше утверждается мнение о том, что биология занимает лидирующее положение в современной научной картине мира. Это выражается в усилении влияния биологических знаний на содержание научной картины мира. Идеи биологии постепенно приобретают универсальный характер и становятся основополагающими принципами других наук. В частности, в современной науке такой универсальной идеей является идея развития, проникновение которой в космологию, физику, химию, антропологию, социологию и т. д. привело к существенному изменению взглядов человека на мир.

Основное отличие научной картины мира от ненаучной картины мира (например, религиозной) состоит в том, что научная картина мира строится на основе определенной проверенной и обоснованной фундаментальной научной теории. В то же время научная картина мира как форма систематизации знаний отличается от научной теории. Если научная картина мира отражает объект, отвлекая от процесса получения знаний, то научная теория содержит не только знания об объекте, но и логические средства проверки их истинности. Научная картина мира играет эвристическую роль в процессе построения частных научных теорий.

Связь между общенаучной и естественнонаучной картинами мира

Важнейшие понятия естествознания служат основой научных представлений об общей картине природы, так как они формулируют фундаментальные понятия, принципы и законы естествознания в каждую историческую эпоху его развития. Они составляют научную основу картины природы в целом и поэтому во многом определяют научный климат той эпохи. В тесном взаимодействии с развитием наук о природе, начиная с 17 века, развивалась математика, которая создала для тогдашнего естествознания такие мощные математические методы, как дифференциальное и интегральное исчисление, а также их дальнейшие отрасли.

Мировоззрение и философские представления об устройстве мироздания, законах его изменения и развития послужили основой для картины природы и мира в целом. Человек всегда стремился понять окружающий мир и свое место в нем. Поэтому уже на ранних этапах развития цивилизации возникают мифологические и религиозные представления о мире, которые со временем сменяются научными взглядами на него.

Однако без учета результатов исследований в области экономических, социальных и гуманитарных наук наши знания о мире в целом будут явно неполными и ограниченными. Человек не только естественное существо, он тесно связан с обществом, в котором происходит вся его деятельность. Фундаментальные концепции и принципы жизни общества составляют вторую, дополнительную часть целостной научной картины мира. Следовательно, следует различать естественнонаучную картину природы, которая является первой частью общей картины мира и формируется из результатов исследований, и достижений наук о природе. Общенаучная картина мира представляет собой синтез фундаментальных понятий, принципов и законов естествознания и социальных наук.

Достоинства и функциональность научной картины мира

Достоинством научной картины мира, благодаря которому она вытеснит все предыдущие картины, является ее «единство - единство по отношению ко всем исследователям, всем национальностям, всем культурам». Следовательно, он носит объективный характер, и поэтому его цель «не в полном приспособлении наших мыслей к нашим ощущениям, а в полном освобождении физической картины мира от индивидуальности творческого разума».

Конечно, без творческой активности ученого, его воображения и интуиции невозможно создать картину мира, но в окончательном виде эта картина не должна содержать никаких ссылок на индивидуальные особенности исследователя. Поэтому его могут использовать ученые разных народов и культур.

У любого человека картина мира слишком индивидуальна, поскольку основана на его собственном опыте, личных впечатлениях и ощущениях. Наука стремится найти объективные законы природы, не зависящие от отдельного субъекта. Следовательно, в науке необходимо абстрагироваться от личных чувств и идей и построить систему знаний о природе, с которой мог бы согласиться каждый исследователь. Понятно, что не всякая система знаний является картиной природы. Для этого необходимо, во-первых, чтобы эта система отражала самые фундаментальные свойства и законы природы; во-вторых, все такие свойства следует рассматривать в рамках единой целостной картины, поскольку ни один отдельный фундаментальный закон естествознания еще не составляет картину природы; в-третьих, естественно-научная картина мира должна быть такой общетеоретической моделью окружающей природы, которая допускает дополнения, исправления и уточнения в связи с развитием научных представлений о мире; в-четвертых, научная картина мира должна постоянно соотноситься и проверяться как с самой природой, так и с изменениями фундаментальных знаний о ней.

В процессе эволюции и прогресса научного знания старые концепции заменяются новыми, менее общие теории - более общими и фундаментальными. И это со временем неизбежно приводит к изменению научных картин мира, но при этом продолжает действовать принцип преемственности, общий для развития всех научных знаний. Старая картина мира не отбрасывается полностью, но продолжает сохранять свой смысл, лишь уточняются границы ее применимости. Электромагнитная картина мира не отвергала механистическую картину мира, но уточняла сферу ее применения. Точно так же квантовая релятивистская картина не отбрасывала электромагнитную картину, но указывала на пределы ее применимости.

По мере развития науки и практики в научную картину мира будут вноситься изменения, исправления и улучшения, но эта картина никогда не приобретет характера абсолютной истины.

Корпускулярно- волновой дуализм. Его сущность

Необычные свойства микротел. Гипотеза де Бройля

В природе микрообъекты обладают необычными свойствами, которые проявляются в экспериментах. Итак, ученые обнаружили, что микрообъекты в одних экспериментах проявляют себя как материальные частицы или тельца, в других - как волны.

Новый радикальный шаг в развитии физики был связан именно с распространением дуальности волна-частица на мельчайшие частицы материи - электроны, протоны, нейтроны и другие микрообъекты. В классической физике всегда считалось, что материя состоит из частиц, и поэтому волновые свойства казались ей явно чуждыми. Тем более удивительным было открытие существования волновых свойств у микрочастиц.

Первую гипотезу о наличии волновых свойств у микрочастиц вещества высказал в 1924 году известный французский ученый Л. де Бройль. По-видимому, он руководствовался в этом интуитивным представлением о симметрии между веществом и полем и особенно новыми взглядами на свет, элементарные объекты которого - фотоны - обладают как волновыми, так и корпускулярными свойствами. Несмотря на фундаментальное различие между материей и полем, такая глубокая аналогия оказалась верной и послужила отправной точкой для развития новой квантовой физики.

Доказательство гипотезы де Бройля, сущность явления

Эта гипотеза была экспериментально подтверждена в 1927 г. американскими физиками К. Дэвиссоном и Л. Гермером , первыми открывшими явление дифракции электронов на кристалле никеля. Как мы уже знаем, явление дифракции свидетельствует о типичной волновой природе явления. Впоследствии такая же дифракционная картина была обнаружена для протонов, нейтронов и других элементарных частиц, когда они проходят через дифракционную решетку.

Таким образом, было обнаружено, что оба фотона, т.е. кванты света, и материальные частицы, такие как электрон, протон, нейтрон и другие, обладают не только корпускулярными, но и волновыми свойствами. Это принципиально новое явление, впоследствии названное дуализмом волны и частицы, совершенно не укладывалось в рамки классической физики. Действительно, раньше считалось, что объекты его изучения могут иметь корпускулярные или волновые свойства. В отличие от этого, микрообъекты квантовой природы обладают одновременно корпускулярными и волновыми свойствами. Например, в одних экспериментальных условиях электрон проявляет типично корпускулярные свойства, а в других - волновые, так что его можно назвать и частицей, и волной. Тот факт, что поток электронов представляет собой поток мельчайших частиц материи, был известен и раньше, но тот факт, что этот поток проявляет волновые свойства, формируя типичные явления интерференции и дифракции, такие как волны света, звука или жидкости, был полным сюрприз для физиков.

Для лучшего понимания всех дальнейших вопросов мы проведем такой мысленный эксперимент. Предположим, у нас есть устройство, которое выдает поток электронов, например электронная пушка. Мы помещаем перед ним тонкую металлическую пластину с двумя отверстиями для штифтов, через которые могут летать электроны. Прохождение электронов через эти отверстия регистрируется специальным устройством, например счетчиком Гейгера или электронным умножителем, подключенным к динамику.

Это неравенство указывает на наличие интерференции при прохождении электронов через обе дырки. Интересно отметить, что если электроны, проходящие за экраном, подвергаются воздействию света, интерференция исчезнет. Следовательно, фотоны, составляющие свет, влияют на характер движения электронов и изменяют его. Здесь мы имеем дело с совершенно новым явлением, заключающимся в том, что любая попытка наблюдать микрообъекты сопровождается изменением характера их движения. Поэтому любое наблюдение микрообъектов с помощью приборов и средств измерений исследователя в мире мельчайших частиц материи сопровождается изменением их состояния. Конечно, ученые в области классической физики знали о влиянии средств наблюдения на наблюдаемые объекты. Но в классических теориях это никак не учитывалось. В квантовой физике этим влиянием больше нельзя было пренебрегать. Именно это обстоятельство обычно вызывает возражение у тех, кто не видит разницы между микро- и макрообъектами. В макромире, в котором мы живем, мы не замечаем влияния приборов наблюдения и измерения на макроскопические тела, которые мы изучаем, поскольку на практике такое влияние чрезвычайно мало, и поэтому им можно пренебречь. В этом мире и устройства, и инструменты, и сами исследуемые тела характеризуются одним и тем же порядком величины. Совершенно иная ситуация в микромире, где макроустройство не может не воздействовать на микротела.

Еще одно принципиальное различие между микрообъектами и макрообъектами состоит в том, что первые обладают корпускулярно-волновыми свойствами, но наличие таких взаимоисключающих, противоречивых свойств у макрообъектов полностью отвергается сторонниками классической физики. Хотя классическая физика признает раздельное существование корпускулярных свойств материи и волновых свойств поля, она отрицает существование объектов, которые одновременно обладают такими свойствами. Она приписывает корпускулярные свойства только материи, а волновые свойства - исключительно физическим полям (акустическим, гидродинамическим, оптическим или электромагнитным).

Заключение

Как видите, научная картина мира менялась на протяжении веков и, вероятно, будет меняться дальше, например, как синергетическая система.

Изучив эволюцию научной картины мира, легче понять эволюцию систем в синергетике. Содержание синергетической парадигмы расширяет кругозор и подготавливает студента к пониманию процессов самоорганизации.

Состояние равновесия, законы перехода энергии (термодинамика) открывают целый мир нового и неизведанного, что вызывает у студента интерес к изучению не только профессиональных предметов, но и естествознания. Методология концепции современного естествознания, содержащая такие инструменты, как индукция, дедукция, абстракция, логика и другие, позволяет применять ее применительно к другим задачам.

Список литературы

«Концепции современного естествознания» - Москва 2003.
Рузавин Г.И . «Концепции современного естествознания» - Москва 2005 г .
Садохин AP . «Концепции современного естествознания» - Москва 2005г.
Князева EH ., Курдюмов С.П. . Законы эволюции и самоорганизации сложных систем. - М .: Наука, 1995.
Кузнецов В.И. ., Идлис Г.М. , Гутин В.Н. . Естественные науки. - М .: Агар , 1997.
Кун Т. Структура научных революций / Пер. с англ. - М .: Прогресс, 1976.
Лакатос И. Методология научно-исследовательских программ // Вопр . философия. - 1996. - №4.
Ровинский R.E . Развивающаяся Вселенная. - М. 1996.
Современная философия науки. - М .: Логос, 1995.
Степин BC . Философская антропология и философия науки. - М .: Высшая школа, 1993.
Философия и методология науки. - М .: Аспект Пресс, 1997.