Контрольная работа по "Естествознанию"

В Древнем Египте химия считалась божественной наукой и ее секреты тщательно оберегались  жрецами. Несмотря на это, некоторые  сведения просачивались за пределы  страны и доходили до Европы через  Византию.    

В VIII веке, в завоеванных арабами европейских странах, эта наука распростаняется под названием "алхимия". Следует отметить, что в истории развития химии как науки, алхимия характеризует целую эпоху. Основной задачей алхимиков было найти "философский камень", якобы превращающий любой металл в золото. Несмотря на обширные знания, полученные в результате экспериментов, теоретические воззрения алхимиков отставали на несколько веков. Но поскольку они проводили различные опыты, им удалось сделать несколько важных практических изобретений. Стали использоваться печи, реторы, колбы, аппараты для перегонки жидкостей. Алхимики приготовили важнейшие кислоты, соли и оксиды, описали способы разложения руд и минералов. Как теорию алхимики использовали учение Аристотеля (384- 322 гг до н.э.) о четырех принципах природы (холод, тепло, сухость и влажность) и четырех элементах (земля, огонь, воздух и вода), впоследствии добавив к ним растворимость (соль), горючесть (серу) и металличность (ртуть).    

В начале XVI века в алхимии начинается новая эра. Ее возникновение и развитие связано с учениями Парацельса (1493- 1541) и Агриколы (1494- 1555). Парацельс утверждал, что основной задачей химии является изготовление лекарств, а не золота и серебра. Парацельс имел большой успех, предложив лечить некоторые болезни, используя простые неорганические соединения вместо органических экстрактов. Это побудило многих врачей примкнуть к его школе и заинтересоваться химией, что послужило мощным толчком для ее развития. Агрикола же изучал горное дело и металлургию. Его труд "О металлах" более 200 лет являлся учебником по горному делу.   

 В XVII веке теория алхимии  уже не отвечала требованиям  практики. В 1661 г. Бойль выступил  против господствующих в химии  представлений и подверг жесточайшей  критике теорию алхимиков. Он впервые определил центральный объект исследования химии: попытался дать определение химического элемента. Бойль считал, что элемент-это предел разложения вещества на составные части. Разлагая природные вещества на их составные, исследователи сделали много важных наблюдений, открыли новые элементы и соединения. Химик стали изучать, что из чего состоит.    

В 1700 году Шталем была развита флогистонная теория, согласно которой все тела, способные гореть и окисляться, содержат вещество флогистон. При горении или окислении флогистон покидает тело, в чем и состоит сущность этих процессов. За время почти столетнего господства теории флогистона были открыты многие газы, изучены различные металлы, оксиды, соли. Однако, противоречивость этой теории тормозила дальнейшее развитие химии.     

В 1772- 1777 годах Лавуазье, в результате проведенных им экспериментов, доказал, что процесс горения является реакцией соединения кислорода воздуха  и горящего вещества. Таким образом, теория флогистона была опровергнута.     

В XVIII веке химия начинает развиваться  как точная наука. В начале 19 в. англичанин Дж. Дальтон ввёл понятие атомного веса. Каждый химический элемент получил  свою важнейшую характеристику. Атомно-молекулярное учение стало основой теоретической химии. Благодаря этому учению Д. И. Менделеев открыл периодический закон, названный его именем, и составил периодическую таблицу элементов. В 19 в. чётко определились два основных раздела химии: органическая и неорганическая. В конце столетия в самостоятельную отрасль оформилась физическая химия. Результаты химических исследований всё шире стали использоваться в практике, а это повлекло за собой развитие химической технологии.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6 Методы научного познания

 

По  своей  природе  почти  каждому  человеку свойственно проявление  любопытства, стремление  к  приобретению  новых  знаний. За тысячелетия  своего  развития  человечество  зафиксировало  множество  фактов, открыло огромное количество свойств  и  законов  природы. Теория  познания,  или гносеология,  сформировалась  в ходе развития   философии в качестве  одного  из ее фундаментальных разделов. Фактически, в гносеологии знание понимается как своеобразная связующая нить  между природой,  человеческим  духом и практической  деятельностью человека.

            Познание  невозможно  без   творческого  подхода  к   решению  практически любой  задачи.  Когда  исследователь  пытается узнать,  понять  что-либо  для него новое, он  сталкивается  с  целым рядом  проблем,  определяемых прежде  всего  особенностями его личностью,  а также характером понимания им  задачей и целей проводимых исследований.

            Во всех  научных  дисциплинах   разработано  множество  частных   методик,  следование  которым   является  необходимым  предварительным  условием совершения открытий в рамках данной конкретной дисциплины; помимо этого,  существует  еще  и  ряд  общих  для всех дисциплин одной направленности (естественных, гуманитарных) принципов (предписаний, запретов, ограничений, правил и т.п.). Но  при  этом  необходимо  осознавать, что  признание  творческого  характера  научного  исследования  является  сегодня  общим  тезисом  методологии  науки. Творческая  деятельность  ученого  происходит в  рамках  общих основ методики научных  исследований, среди  которых  видное место  занимают, так  называемые  “методологические  регулятивы”  теории. Сюда  обычно  относят   принцип  проверяемости  (или  фальсифицируемости), принцип  простоты, принцип  инвариантности, принцип  соответствия, и некоторые другие.

            Вообще, говоря  о  методике  научного  познания,  нельзя  не  упомянуть  о  том,  что   в  теории  познания  уже   давно  остается  неразрешимым  вопрос  о  познаваемости   мира. Вот  что по  этому   поводу  пишет  английский  философ,  основоположник   теории   критического  рационализма  Карл  Поппер: “Анализируемый спор ведется  между  критическим  и   смелым  рационализмом - душа  открытия - и  узким,  оборонительным  учением,  согласно которому  нам  не  нужно,  да  мы  и  не  можем  узнать  или  понять  относительно  нашего мира  больше  того, что  нам  уже известно. Это  учение, кроме  того, несовместимо с оценкой  науки  как  одного из  величайших  достижений  человеческого  духа”.

            Ученый-исследователь  в  своей   работе “стремится  к  нахождению  истинной  теории, т. е.  такого  описания мира (в частности, его  регулярностей, или  законов), которое было  бы  также  объяснением  наблюдаемых фактов. (Это означает, что  описание  фактов  должно быть  выводимо  из  теории, соединенной  с  определенными  утверждениями - так  называемыми  “начальными  условиями”. Поппер  защищает  этот тезис,  и  далее  он полагает, что “причина  возможной  недостоверности любой теории  заключается  просто  в том,  что  наши  проверки  никогда  не  могут  быть  исчерпывающими”.

            Здесь с  Поппером  можно  и  не  согласиться, но смелые  теории  всегда  сначала  не  находили  должной  оценки,  хотя  бы  потому, что  людям   трудно  менять  свои  устоявшиеся   представления. “Если  угодно,  основной  парадокс  познания  можно сформулировать так : объектом  познания  может быть то, что как-то дано  мышлению, охарактеризовано  им; но то, что уже дано, что известно  мышлению, делает  познание ненужным, ибо познание чтобы быть таковым, обязано иметь дело с неизвестным.  Или  иначе:  познание, чтобы быть  познанием, обязано  иметь  дело  с неизвестным; но, чтобы с “чем-то” иметь  дело, это  “что-то”  должно  быть известно”. Этот  “парадокс  познания”  решают  философские  категории, давая  предварительную (и  по  самой  сути  дела  неопределенную)  характеристику “сущего”, задавая  познанию  его  объект. Так одной  из  философских  категорий в методике научного познания  является  интуиция.  

Говоря  о  методологии научного  познания,  нельзя   не упомянуть психологическую  сторону процесса познания, и здесь  любопытно обратиться к тому,  что  думают     сами    ученые    по    поводу    своих    научных достижений. Известный  французский  математик   Анри Пуанкаре считал, что  “важно  посмотреть, что  же  происходит в самой душе математика”, и полагал, что “лучшее, что можно для этого сделать, это провести  собственные воспоминания”. В этих воспоминаниях содержится  описание следующего эпизода : “Мы сели в омнибус для какой-то прогулки : в момент,  когда я встал на подножку, мне  пришла  в  голову  идея без всяких казалось бы предшествовавших раздумий с моей стороны”. Анализ А. Пуанкаре  содержит не только описания, но  и интерпретацию,  например утверждение, что  бессознательная  работа “возможна  или, по крайней мере, плодотворна лишь в том случае, когда ей  предшествует  и за ней следует сознательная  работа. А. Пуанкаре  говорил о чувстве абсолютной уверенности, которое сопровождает озарение, но  подчеркивал, что оно может нас обманывать. Вместе с тем А. Пуанкаре подчеркивал, что его взгляды  на природу  творчества “несомненно  нуждаются  в  проверке,  так  как  несмотря  ни  на  что  остаются  гипотетическими”.   

Наука о психологии  научного  познания утверждает, что в мыслительной деятельности имеются  некоторые неосознанные процессы, связанные с вдохновением.

 Конечным продуктом всех  научных исследований являются  научные открытия. Научные открытия  разнообразны  по своему содержанию  и характеру; в широком смысле  слова открытием  является  всякий  новый  научный   результат.

            На  основе  элементарных  форм  концептуальной и эйдетической  интуиции  развертываются  специфические   механизмы интуитивного  мышления,  которые  вовлекают  во взаимодействие  между собой образы и  понятия   из  совершенно, казалось бы, далеких друг  от  друга предметных областей.  Вступая во  взаимодействие  эти образы и понятия видоизменяются  и перестраиваются,  что ведет к возникновению принципиально новых представлений и идей.

            Логика и  математика  способны   даже   блокировать свободный   поток того   полуинтуитивного    мышления, который является  основой основ научных   исследований в  области  медицины.

            Интуитивные компоненты в большей  или меньшей степени присутствуют  практически во всех видах научного творчества. Поэтому, совершенно очевидно, что если интуиция помогает нам в получении нового знания, то, каким бы таинственным и непостижимым не казался этот механизм, им нужно пытаться управлять. Для этого применимы, например, достижения современной психологии – работа над преодолением подсознательных барьеров и стереотипов. Причем лучше не “переделывать” человека, а обращать внимание на эти вопросы на самых ранних этапах воспитания творческой личности. Интересны также методы управления процессом познания, культивируемые на Востоке (медитация, йога и т.п.). Однако, представляется несколько сомнительным применения этих методов именно в научном познании.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7 Электромагнитные взаимодействия

 

Мир состоит из взаимодействующих частиц. Всё, что мы видим, построено из элементарных частиц, есть такие кирпичики мироздания. На макроскопическом уровне много взаимодействий, на самом деле, в основании всего лежит четыре типа фундаментальных взаимодействий. Они называются:

1) сильное,

2) электромагнитное,

3) слабое,

4) гравитационное.

Они перечислены в порядке убывания силы взаимодействия.

Сильное взаимодействие определяет структуру  атомных ядер и более глубокие структуры. Электромагнитное взаимодействие послабее на два порядка сильного. Сильное взаимодействие проявляется на малых расстояниях, электромагнитное взаимодействие проявляется на любых расстояниях. Слабое взаимодействие играет незаметную роль на макроскопическом уровне. И, наконец, самое слабое гравитационное взаимодействие, примерно на сорок порядков слабее электромагнитного. Именно гравитационное взаимодействие мы ощущаем более часто, например, вы хотите подпрыгнуть, а вас тянет вниз. Это происходит за счёт того, что в нём участвуют все частицы.

Эти взаимодействия характерны тем, что в них участвуют определённые частицы, частицы, обладающие определёнными свойствами.

На макроскопическом уровне электромагнитное взаимодействие самое важное, вот  то, что мы видим на Земле - это  всё электромагнитное взаимодействие.

Частицы, участвующие в электромагнитном взаимодействии, обладают специальным свойством - электрическим зарядом. Электрический заряд - неотъемлемое свойство элементарной частицы. Если есть частица, обладающая электрическим зарядом, например, электрон, лишить его этого свойства невозможно. Электрон обладает и другими свойствами: массой, спином, магнитным моментом. Имеются частицы и не обладающие этим свойством. Если частица не участвует в электромагнитном взаимодействии, итак, если частица не участвует в электромагнитном взаимодействии, то она не обладает электрическим зарядом.

Заряды всех тел кратны величине Кл, это заряд электрона. Это означает, что в природе встречается  минимальный заряд, равный е. Можно  было бы принять е=1, но в силу ряда причин, в частности, по исторической причине, е выражается таким числом.

Мир состоит из взаимодействующих частиц, но частицы не взаимодействуют друг с другом. Этот вопрос занимал ещё Ньютона. Он считал, что сама идея взаимодействия через пустое пространство это абсурд. Нынешняя физика так же отвергает взаимодействие через пустое пространство. Например, откуда Земля "знает", что где-то от неё на расстоянии 150 млн. км находится Солнце, к которому она должна притягиваться? Поле является переносчиком взаимодействия, в частности, переносчиком электромагнитных взаимодействий является электромагнитное поле. Имеем частицу заряженную, одну единственную, и то, что создаёт частица в пространстве, это и есть электромагнитное поле. Некоторые формы этого электромагнитного поля мы видим, свет есть проявление электромагнитного поля. Другая заряженная частица погружена в это поле и взаимодействует с этим полем там, где она находится. Таким образом, решена проблема взаимодействия. Электромагнитное поле - это переносчик электромагнитного взаимодействия.

Опять таки, поле мы не можем описать обычными словами. Вот стол, он деревянный, коричневый и т.д., его можно описать бесконечно большим набором свойств. Электромагнитное поле гораздо более простая вещь. Движение частицы, находящейся в электромагнитном поле, описывается следующим уравнением.

Электромагнитное поле создаётся  заряженными частицами, или, иначе  говоря, заряженные частицы являются источниками электромагнитного  поля.