Естествознание и познание мира

Эту взаимосвязь  исторического и логического  подходов в познании особо подчеркивал  Ф. Энгельс. “...Логический метод, —  писал он, — ...в сущности является не чем иным, как тем же историческим методом, только освобожденным от исторической формы и от мешающих случайностей. С чего начинается история, с того же должен начинаться и ход мыслей, и его дальнейшее движение будет представлять собой не что иное, как отражение исторического процесса в абстрактной и теоретически последовательной форме; отражение исправленное, но исправленное соответственно законам, которые дает сам действительный исторический процесс...”

Логико-исторический подход, опирающийся на мощь теоретического мышления, позволяет исследователю  достичь логически реконструированного, обобщенного отражения исторического  развития изучаемого объекта. А это  ведет к получению важных научных  результатов.

Кроме указанных выше принципов диалектический метод включает в себя и другие принципы — объективность, конкретность “раздвоение единого” (принцип противоречия) и др. Эти принципы формулируются на основе соответствующих законов и категорий, в своей совокупности отражающих единство, целостность объективного мира в его беспрерывном развитии. 

2. Историческая  смена картины  мира, научная революция

      Под картиной мира понимается  система важнейших принципов  и законов, лежащих в основе окружающего мира. С развитием науки появляются новые теории, открываются новые законы. Естественно те теории, которые господствуют в определенный исторический период, формируют физическую картину мира.

      До 19 в. существовала физическая  картина мира основанная на классической физике. В основе ее лежали законы движения, которым подчинялись и физические тела вокруг и небесные тела. Известно, что Ньютон создал свой вариант дифференциального и интегрального исчисления для решения этих задач: мгновенная скорость определялась как первая производная пути по времени, ускорение — как первая производная от скорости по времени или вторая производная пути по времени. Благодаря этому были сформулированы законы динамики и закон всемирного тяготения. Эти законы проверялись экспериментально. Таким образом в тот период в основе изучения природы лежали основные законы механики сформулированные Ньютоном: 1. Закон инерции (всякое тело продолжает оставаться в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения, пока под воздействие внешних сил не изменит его). 2. Изменение количества движения пропорционально действующей силе и происходит по прямой по которой действует эта сила. 3. Всякому действию есть равное и противоположно направленное противодействие. Такая картина мира давала представление о действующих на тела силах, но не уточняло причину. Например, — «сила притяжения пропорциональна массам тел и обратно пропорциональна квадрату расстояния», но причины тяготения этим законом не устанавливались. Электродинамика дополнила существующую картину мира, установив зависимость между электрическими и магнитными явлениями. Ученые 19 в. обнаружили, что магнитная стрелка отклоняется над проводником с током, во вращающемся в магнитном поле замкнутом контуре возникает ток. Было показано, что существуют не только тела, но и поля (гравитационные, электромагнитные). После того как объектом изучения стали не только тела, но и поля картина мира приобрела более сложный характер. В конце 19-20 вв. были сделаны крупные открытия, коренным образом изменившие физическую картину мира. Прежде всего это открытия строения вещества, взаимодействия поля и вещества и законов микромира. Оказалось, что атом состоит из элементарных частиц, которые подчиняются законам не классической физики, а квантовой механики и статистической физики. Кроме того было обнаружено, что элементарные частицы обладают не только корпускулярными свойствами, но и волновыми. Так было установлено, что между веществом и полем нет непроходимой границы. Для объяснения процессов микромира была создана квантовая механика. Квантовая механика не дает однозначных ответов, а определяет лишь вероятность того или иного результата. Ее главное открытие — вероятностный характер предсказаний. Например вероятность нахождения электрона в определенном месте равняется квадрату модуля волновой функции, которая описывает волновые свойства частиц. Статистическая физика изучает свойства сложных систем и связь со свойствами отдельных частиц. В ней используются методы рассматривающие распределение частиц по скоростям с помощью функций распределения, которая определяет вероятность определенной скорости для частицы. Таким образом с развитием науки физическая картина мира становится все сложнее и приобретает вероятностный характер.  

3. Общие закономерности развития современного естествознания.

История естествознания стоит в неразрывной  связи с историей всего общества и каждому типу и уровню развития производительных сил техники отвечает своеобразный период в истории естествознания.

Соответственно  выделяются следующие периоды 

Первый  подготовительный — натурфилософский (зарождение элементов будущего естествознания) — характерен для древности В целом техника была ещё слабо развита хотя имелись уже отдельные выдающиеся технические достижения Начали складываться в самостоятельные отрасли знания статика и астрономия и обслуживающая их математика Позднее стала выделяться химия (в форме алхимии) Анатомия медицина физика находились в зачаточном состоянии Все естественно-научные знания и воззрения входили в единую недифференцированную науку находившуюся под эгидой философии Дифференциация наук впервые наметилась в конце этого периода (александрийская наука)

Второй  подготовительный период характеризуется  господством схоластики и теологии в Западной Европе и спорадическими открытиями у арабоязычных народов Наука на Западе стала придатком теологии (астрология алхимия магия кабалистика чисел) Прогресс техники на Западе совершался крайне медленно Техника почти не нуждалась в систематическом изучении природы а потому и не оказывала заметного влияния на развитие естественно-научных знаний Но и в это время хотя и замедленно шло накопление новых фактов подготовивших переход к следующему периоду В целом это была переходная полоса между первой и второй фазами общего хода естествознания

Период  механического и метафизического  естествознания начавшийся с возникновения  естествознания как систематической  экспериментальной науки в эпоху  Возрождения отвечает времени становления  и утверждения капиталистических  отношений в Западной Европе. Естествознание этого периода революционно по своим  тенденциям Здесь выделяется формирование механического естествознания — Г. Галилей завершение этого процесса — И. Ньютон. Так господствующим методом мышления стала метафизика этот период можно назвать метафизическим Но уже тогда в естествознании делались открытия в которых обнаруживалась диалектика

Естествознание  было связано с производством  превращавшимся из ремесла в мануфактуру  энергетической базой которой служило  механическое движение Отсюда вставала задача изучать механическое движение найти его законы Мореплавание нуждалось в небесной механике военное дело — в разработке баллистики. Естествознание было механическим поскольку ко всем процессам природы прилагался исключительно масштаб механики Но уже создание  в математике анализа бесконечно малых (И Ньютон Г Лейбниц) и аналитической геометрии (Р Декарт) космогоническая гипотеза Канта — Лапласа атомно-кинетическое учение М В Ломоносова идея развития в биологии К Вольфа подготовляли крушение метафизического взгляда на природу

Основным  противоречием естествознания всего  этого периода было то что «революционное на первых порах естествознание оказалось  перед насквозь консервативной природой » [1]

Период  открытия всеобщей связи и утверждения  эволюционных идей в естествознании характеризуется стихийным проникновением диалектики в естествознание так что его можно также назвать стихийно-диалектическим

Промышленность  вступает в фазу крупного машинного  производства  в — технический  и промышленный переворот Энергетической базой промышленности становится паровой  двигатель и преимущественное развитие механики перестаёт удовлетворять потребности производства

На первый план выдвигаются физика и химия изучающие взаимопревращения форм энергии и видов вещества (химическая атомистика) В геологии возникает теория медленного развития Земли (Ч Лайель) в биологии зарождается эволюционная теория (Ж Ламарк) палеонтология (Ж Кювье) эмбриология (К М Бэр) Возникла необходимость сочетать анализ с синтезом в целях теоретического охвата накопленного опытного материала

Три великих  открытия — клеточная теория учение о превращении энергии и дарвинизм  — нанесли окончательный удар по старой метафизике Затем последовали открытия раскрывавшие диалектику природы полнее: создание теории химического строения органических соединений (А М Бутлеров) периодической системы элементов (Д И Менделеев) химической термодинамики (Я Х Вант-Гофф Дж Гиббс) основ научной физиологии (И М Сеченов) электромагнитной теории света (Дж К Максвелл)

Но делая  открытия подтверждающие диалектику естествоиспытатели продолжали мыслить метафизически « Этот конфликт между достигнутыми результатами и укоренившимся способом мышления » составил основное противоречие естествознания данного периода — разрыв между объективной и субъективной его сторонами его содержанием (его открытиями) и формой мышления самих учёных

Период  «новейшей революции» в естествознании  форсируется развитием прежде всего  физики (атомная энергия радиолокация радиоэлектроника средства связи автоматика и кибернетика квантовая электроника  — лазеры электронная оптика и  т д )

Физика  как ведущая отрасль всего  естествознания играет роль стимулятора  и трамплина по отношению к  другим отраслям естествознания например изобретение электронного микроскопа и введение метода меченых атомов вызвало переворот во всей биологии физиологии биохимии Физические методы определили успехи химии геологии астрономии способствовали в значительной степени развитию науки о космосе и овладению космосом

Главной задачей химии становится синтез полимеров особенно играющих роль стратегического  сырья (каучук искусственное волокно) получение синтетического топлива  лёгких сплавов и заменителей  металла для авиации и космонавтики Энергетической базой промышленности становятся всё больше электричество (динамо-машина) химическая энергия (двигатели  внутреннего сгорания) а затем  и атомная энергия 

Стимулирующее воздействие на естествознание новых  потребностей техники привело к  тому что  началась « новейшая революция  в естествознании»  главным образом  в физике (открытия электромагнитных волн Г Герцем коротковолнового электромагнитного  излучения К Рентгеном радиоактивности  А Беккерелем электрона Дж Томсоном светового давления П Н Лебедевым  введение идеи кванта М Планком создание теории относительности А Эйнштейном радиоактивного распада Э Резерфордом и Ф Содди изобретение радио А С Поповым) а также в химии биологии (возникновение генетики на базе законов Г Менделя)

На основе представлений об атомном ядре электронах и квантах Н Бор создаёт  модель атома разработка которой  ведётся соответственно периодической  системе элементов Д И Менделеева Это — этап революции в физике и во всём естествознании Он сопровождается нарушением прежних метафизических представлений о материи и её строении свойствах формах движения и типах закономерностей о пространстве и времени что объективно подтверждало диалектический материализм

Началом следующего этапа в естествознании было первое овладение атомной энергией в результате открытия деления ядра  и последующих исследований  с которыми связано зарождение электронно-вычислительных машин и кибернетикию.  Его особенностью является то что наряду с физикой теперь лидирует в естествознании целая группа отраслей естествознания: биология (особенно генетика молекулярная биология) химия (особенно макрохимия химия полимеров) а также науки смежные с естествознанием — космонавтика кибернетика

Так революция  в естествознании органически слилась с революцией в технике приведя к современной научно-технической революции. С точки зрения практики решающую роль приобретают фундаментальные науки без которых не может развиваться современная техника

Перечень  основных научных  открытий сделанных  в ходе естественно-научных революций

В истории  естествознания процесс накопления знаний сменялся периодами научных  революций когда происходила ломка старых представлений и взамен их возникали новые теории

Крупные научные революции связаны с  такими достижения человеческой мысли как:

• учение о гелиоцентрической системе мира Н Коперника;
• создание классической механики И Ньютоном;
• ряд фундаментальных открытий в биологии геологии химии и физике в первой половине XIX столетия подтвердившие процесс эволюционного развития природы и установившие тесную взаимосвязь многих явлений природы;
• крупные открытия в начале XX столетия в области микромира создание квантовой механики и теории относительности

4. Наука как эволюционный процесс

Естествознание  конца XX века характеризуется рядом  специфических черт, которые позволяют  говорить об уже начавшемся повороте к новому этапу его развития. Этот этап, получивший название постнеклассического (или неонеклассического), был вызван не столько проблемами физики "переднего края" (микромир, космос), сколько острой необходимостью понять сложные экономические, социально-политические, общественные процессы, инициированные научно-техническим прогрессом. Ввиду того, что последствия этого прогресса оказались далеко не однозначными, более того, начали угрожать человечеству (ядерная, экологическая катастрофа, деградация культуры и человеческой психики), потребовалась научно обоснованная реакция общества на эти негативные последствия.

Для выполнения этого социального "заказа", наука  должна была перейти к изучению больших  и очень сложных систем, какими являются человек, биосфера, общество и т.п. Для анализа таких систем ученым пришлось отказаться от аналитического подхода к изучаемым объектам, основанного на все большем и большем "погружении" в глубь его структуры. Основными методами исследования становятся синтетические методы, концентрирующие внимание на специфических особенностях поведения сложных саморазвивающихся систем, пронизанных многочисленными нелинейными обратными связями между подсистемами. Именно эти обратные связи обусловливают индивидуальную неповторимость эволюции сложных систем. Одним из первых применил такой синтетический метод основоположник кибернетики Н. Винер. Развития системного подхода и его применение к сложноструктурированным объектам привело, в конце концов, к созданию нового направления в естествознании - синергетике, в основу которой были положены работы Германа Хакена, Ильи Пригожина и других. Синергетика изучает поведение способных к самоорганизации сложных систем, находящихся вдали от состояния теплового равновесия и интенсивно обменивающихся энергией с окружающей средой. При определенных условиях поведение таких систем резко отличается от поведения обычных физических объектов, изучаемых в равновесной термодинамике. В частности, такие сложные системы начинают развиваться в направлении усложнения своей структуры, причем "траектории" такого развития могут раздваиваться (в точках бифуркации), вследствие чего развитие системы становится непредсказуемым, зависящим от собственной предыстории.