Контрольная работа по "Концепции современного естествознания"

Оглавление

1.Эволюционные и революционные  периоды развития естествознания.

Первой в истории человечества формой естествознания была так называемая натурфилософия или философия природы. Последняя характеризовалась чисто умозрительным истолкованием природного мира, рассматриваемого в его целостности. Считалось, что философии – в её натурфилософической форме -  отведена роль "науки наук", "царицы наук", ибо она является вместилищем всех человеческих знаний об окружающем мире, а естественные науки являются лишь её составными частями.

Натурфилософское понимание природы  содержало много вымышленного, фантастического, далекого от действительного понимания мира.

Когда в 19 веке естествознание достигло достаточно высокого уровня развития, и был накоплен и систематизирован большой фактический материал, существование натурфилософии потеряло всякое историческое оправдание. Впервые наука в истории человечества возникает в Древней Греции в 6 веке до н.э. Под наукой понимается не просто совокупность каких- то отрывочных сведений, а определенная система знаний, являющаяся результатом деятельности особой группы людей по получению новых знаний.

В ранней древнегреческой натурфилософии господствовала идея о некоторых  исходных первоначалах, лежащих в основе мироздания. К таким первоначалам, из которых якобы создается весь окружающий мир, относили либо так называемые четыре "стихии" 9воду, воздух, огонь, землю), либо какое  то мифическое первовещество. Подобное первовещество, придуманное древнегреческим натурфилософом Анаксимандром и названное им "апейрон" (в переводе "беспредельное", "неопределенное"). Но уже в этот период на смену подобным представлением о мире приходит стройное по тому времени атомистическое учение о природе. Выдающимся представителем новой натурфилософской идеологии атомизма был Демокрит. Одним из величайших ученых и философов античности, чья деятельность совпала с афинским периодом развития др. греч. натурфилософии, был Аристотель.

В круг естественнонаучных интересов Аристотеля входили математика, физика, астрономия, биология. Среди естественных наук ему удалось достичь наибольших успехов изучении живой природы. в истории науки Аристотель известен также как автор космологического учения, которое оказало огромное влияние на миропонимание многих последующих столетий. Космология Аристотеля – геоцентрическое воззрение: Земля, имеющая форму шара, неподвижно пребывает в центре Вселенной.

Эпоха средних веков характеризовалась  в Европе закатом классической греко–   римской культуры и резким усилением влияния церкви на всю духовную жизнь общества.

В эту эпоху философия тесно  сближается с теологией, фактически становится её "служанкой". Возникает непреодолимое противоречие между наукой, делающей свои выводы из результатов наблюдения опытов, включая и обобщение этих результатов, и схоластическим богословием, для которого истина заключается в религиозных догмах.

Научные знания эпохи средневековья  ограничивались в основном познанием  отдельных явлений и легко  укладывались в умозрительные натурфилософские схемы мироздания, выдвинутые еще в период античности. В таких условиях наука еще не могла подняться до раскрытия объективных законов природы. Естествознание – в его нынешнем понимании – еще не сформировалось. Оно находилось в стадии своеобразной "преднауки".

Научные революции.

Развитие естествознания не является лишь монотонным процессом количественного  накопления знания об окружающем природном мире. В развитии науки появляются переломные этапы, кризисы, выход на качественно новый уровень знаний, радикально меняющий прежнее видение мира. Эти переломные этапы в генезисе научного знания получили наименование научных революций.

Первая научная  революция произошла в эпоху, оставившую глубокий след в культурной истории человечества. Это был период конца 15-16 веков, ознаменовавший переход от средневековья к Новому времени и получивший название эпохи Возрождения. Эпоха Возрождения характеризовалась возрождением культурных ценностей античности, расцветом искусства, утверждением идей гуманизма. Вместе с тем эта эпоха отличалась существенным прогрессом науки и радикальным изменением миропонимания, которое явилось следствием появления гелиоцентрического явления великого польского астронома Николая Коперника (1473-1542).

В своем труде "Об обращениях небесных сфер" Коперник утверждал, что Земляне является центром мироздания и что "Солнце, как бы восседая на царском  престоле, управляет вращающимися около него семейством светил". Это был конец старой аристотелевской геоцентрической системы мира. На основе большого числа астрономических наблюдений и расчетов Коперник создал новую, гелиоцентрическую систему мира, что явилось первой в истории человечества научной революцией.

Возникло принципиально новое  миропонимание, которое исходило из того, что Земля – одна из планет, движущихся вокруг Солнца по круговым орбитам. Одновременно Земля вращается вокруг своей оси чем и объясняется смена дня и ночи, видимое движение звездного неба.

Одним из сторонников учения Коперника, поплатившихся за свои убеждения, был знаменитый итальянский мыслитель Джордано Бруно. Но он пошел дальше Коперника, отрицая наличие центра Вселенной вообще и отстаивая тезис о бесконечности Вселенной. Причем многие из бесчисленного количества миров, считал он, обитаемы и, по сравнению с Землей, "если не больше и не лучше, то во всяком случае не меньше и не хуже.

Вторая научная революция  приходится на 16-18 века. Её принципиальные отличия от созданной античной:

1.Классическое естествознание  заговорило языком математики. Новое  естествознание сумело выделить  строго объективные количественные характеристики земных тел (форма, величина, масса, движение) и выразить их в строгих математических закономерностях.

2. Новоевропейская наука нашла  также мощную опору в методах  экспериментального исследования явлений со строго контролируемыми условиями. Это подразумевало активное, наступательное отношение к изучаемой природе, а не просто её созерцание и умозрительное воспроизведение.

3.Классическое естествознание  безжалостно разрушило античные  представления о космосе как вполне завершенном и гармоничном мире, который обладает совершенством, целесообразностью и пр. На смену им пришла скучная концепция бесконечной, без цели и смысла существующей Вселенной, объединяемой лишь идентичностью законов.

4. Доминантой классического естествознания, да и всей науки Нового времени, стала механика. Возникла мощная тенденция сведения всех знаний о природе к фундаментальным принципам и представлениям  механики.

5. Сформировался также четкий  идеал научного знания: раз и  на всегда установленная абсолютная истинная картина природы, которую можно подправлять в деталях, но радикально переделывать уже нельзя.

"Потрясение основ" – третья научная революция – случилась на рубеже 19-20 века.

В это время последовала целая  серия блестящих открытий в физике (открытие сложной структуры атома, явление радиоактивности, дискретного характера электромагнитного излучения и т.д.). Их общим мировоззренческим итогом явился сокрушительный удар по базовой предпосылке механической картины мира – убежденности в том, что с помощью простых сил, действующих между неизменными объектами, можно описать все явления природы и что универсальный ключ к пониманию происходящего дает в конечном счете механика Ньютона. Наиболее значимыми теориями составившими основу новой парадигмы научного знания, стали теория относительности (специальная и общая) и квантовая механика.

Таким образом, три глобальные научные  революции предопределили три длительных стадии развития науки, каждой из которых  соответствует своя  общенаучная картина мира.

2. Основные идеи, понятия и принципы специальной теории относительности.

Специальная теория относительности  созданная в 1905 г. А.Эйнштеном, стала  результатом обобщения и синтеза классической механики Галилея – Ньютона и электродинамики Максвелла – Лоренца. "Она описывает законы всех физических процессов при скоростях движения, близких к скорости света, но без учета поля тяготения. При уменьшении скоростей движения она сводится к классической механике, которая, таким образом, оказывается её частным случаем"¹

Создатель теории относительности  сформулировал обобщенный принцип  относительности, который теперь распространяется и на электромагнитные явления, в том числе и на движение света.

1. Принцип относительности: все законы природы одинаковы во всех инерциальных системах отсчета
2. Принцип постоянства скорости света: скорость свете в пустоте одинакова во всех инерциальных системах отсчета и не зависит от движения источников и приемников света.

Из этих двух принципов – постоянства  скорости света и расширенного принципа относительности Галилея – математически следуют все положения специальной теории относительности (СТО).

Еще раз подчеркнем, что эффекты  специальной теории относительности  будут обнаруживаться при скоростях близких к световым. При скоростях значительно меньше скорости света формулы СТО переходят в формулы классической механики.

Эйнштейн попытался наглядно показать, как происходит замедление течения  времени в движущейся системе  по отношению к неподвижной.

Необходимо подчеркнуть, что именно в отношении определенных пространственных координат изменяются отрезки длин и промежутки времени. Если , например, длина космического корабля в полете уменьшается в два раза с точки зрения наблюдателя на Земле, то при возвращении на Землю корабль сбавляет скорость и его длина становится такой, как и была при отлете.

Время же необратимо. Отсюда известный  парадокс близнецов. После путешествия  одного из близнецов на ракете, летевшего близко к скорости света, он с удивлением увидит, что его брат стал значительно старше его. Можно даже рассчитать такой полет.

Физиологические процессы здесь совершенно ни при чем. Нельзя спрашивать, почему за один год сын космонавта состарился на 50 лет. Теория относительности доказала, что не существует ни абсолютного времени, ни абсолютного пространства. Сын постарел на 50 лет за годы, прожитые на Земле в системе отсчета корабля время по отношению к земле другое.

Говоря об относительности пространственных и временных величин в разных системах отсчета, следует помнить, что в теории относительности мы наблюдаем неразрывную связь относительного и абсолютного как одного из проявлений физической симметрии. Поскольку скорость света является абсолютной величиной, то и связь пространства и времени обнаруживается как некоторая абсолютная величина. Она выражается в так называемом пространственно-временном интервале по формуле S= t – C t . В каждой системе отсчета длина тела и временной промежуток будут различны, а эта величина останется неизменной. Увеличение длины будет соответствовать уменьшение промежутка времени в данной системе и наоборот.

3. Жизнь и разум во Вселенной:  проблемы внеземных цивилизаций.

Благодаря взаимосвязи всего существующего  космос оказывает активное влияние  на самые различные процессы жизни на Земле.

На существенную роль космоса в появлении жизни на Земле указывал шведский ученый, Нобелевский лауреат С.Аррениус. По его мнению, занос жизни на Землю из космоса был возможен в виде бактерий благодаря космической пыли и энергии. Не исключал возможности появления жизни на Земле из космоса и В.И.Вернадский.

В 20 столетии знания о влиянии космоса  на Земля значительно пополнились. И в этом есть заслуга и российских ученых, в первую очередь представителей русского космизма – А.Л.Чижевского, К.Э.Циалковского, Л.Н.Гумилева, В.И.Вернадского и др.

Весьма оригинальны были идеи первого  представителя русского космизма Н.Ф.Федорова. Он возлагал большие надежды на будущее  развитие науки. Именно она, по мнению Н.Ф.Федорова, поможет человеку продлить его жизнь, а в перспективе  сделать бессмертным. Расселение людей на другие планеты из-за большого скопления станет необходимой реальностью. Космос для Федорова – активное поприще человеческой деятельности. В середине 19 века он предлагал свой вариант перемещения людей в космическом пространстве. По мнению мыслителя, для этого надо будет овладеть электромагнитной энергией земного шара, что позволит регулировать его движение в мировом пространстве и  превратит Землю в космический корабль для полетов в космос. В перспективе, по замыслам Федорова, человек объединит все миры и станет "планетоводом". В этом тесно проявиться единство человека и космоса .

Идеи Н.Ф.Федорова о расселении людей на другие планеты развивал гениальный ученый в области ракетостроения К.Э.Циолковский. Ученый полагал, что жизнь и разум на Земле не являются единственными во Вселенной. Правда, в качестве доказательства он использовал лишь утверждение о том, Что Вселенная безгранична, и считал это вполне достаточным. Иначе, "какой бы смысл имела Вселенная, если бы не была заполнена органическим, разумным, чувствующим миром?". Н а основании сравнительной молодости Земли им делается вывод о том, что на других "старших планетах жизнь гораздо более совершенна"². Более того, она активно влияет на другие уровни жизни, включая земную.

Циолковский видит этот процесс следующим образом. Не имеющее границ космическое пространство населено разумными существами различного уровня развития. Есть планеты, которые по развитию разума и могущества достигли высшей степени и опередили другие. Эти "совершенные" планеты, пройдя все муки эволюции и зная свое печальное прошедшее и былое несовершенство, обладают моральным правом регулировать жизнь на других, примитивных пока планетах, избавлять их население от мук развития.