Концепции современного естествознания




НазваниеКонцепции современного естествознания
страница1/68
Дата14.12.2012
Размер9.22 Mb.
ТипДокументы
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   68
ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Т.Я.ДУБНИЩЕВА

КОНЦЕПЦИИ

СОВРЕМЕННОГО

ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ

Допущено

Министерством образования Российской Федерации

в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений,

обучающихся по социально-экономическим специальностям

6-е издание, исправленное и дополненное



УДК 50(075.8)

ББК 20я73

Д 79

Рецензенты:

акад. В.М. Титов (Институт гидродинамики им. М.А.Лаврентьева

Сибирского отделения РАН);

проф. С. М. Репинский (Институт физики полупроводников

Сибирского отделения РАН);

проф. П. Е. Твердохлеб (Институт автоматики и электрометрии

Сибирского отделения РАН)

Дубнищева Т.Я.

Д79 Концепции современного естествознания: учеб. пособие для студ. вузов / Татьяна Яковлевна Дубнищева. — 6-е изд., испр. и доп. — М.: Издательский центр «Академия», 2006. — 608 с.

ISBN 5-7695-2416-2

В пособии через научные картины мира и программы гармонично согласованы вопросы истории науки и культуры с вопросами развития естественных наук. При изложении материала использованы системный подход, идеи синергетики и глобального эволюционизма, что способствует формированию целостного мировоззрения. Основные понятия, концепции и законы даны в развитии, показана независимость процесса познания, дающая навыки самостоятельных суждений и способствующая развитию ассоциативного мышления и формированию творческой личности.

Для студентов высших учебных заведений.

УДК 50(075.8)

ББК 20я73

Оригинал-макет данного издания является собственностью

Издательского центра «Академия», воспроизведение его любым способом

без согласия правообладателя запрещается

© Дубнищева Т.Я., 2003

© Дубнищева Т.Я., 2006, с изменениями

и дополнениями
© Издательский центр «Академия», 2003
ISBN 5-7695-2416-2 © Издательский центр «Академия», 2006


OCR: Ихтик (г.Уфа)

ihtik.lib.ru


ВВЕДЕНИЕ

Естествознание — неотъемлемый компонент культуры, определяющий мировоззрение человека. Научное мировоззрение обеспечивает восприятие достижений науки обществом и устойчивость к манипуляциям общественным сознанием. Рациональный метод, сформировавшийся в рамках естественных наук, проникает и в гуманитарную сферу, и в общественную жизнь. Он существенно дополняет художественный метод познания действительности.

В 70-е годы XX в. шли философские споры о системном подходе наук к своим объектам. Такой подход требовался в общественных науках, которые перешли к рассмотрению сложных, многоуровневых систем. Облик естествознания менялся в общекультурном и историческом контекстах.

Современная научная картина мира отличается сложностью рассматриваемых систем. Так, с помощью ЭВМ решаются задачи, которые не могли быть решены четверть века назад. Оказалось, что в сложных системах вдали от равновесия могут возникать из хаоса упорядоченные состояния. Хаос стал выступать созидательным началом, конструктивным и обязательным механизмом эволюции. В настоящее время обществу необходимо решать сложные задачи выхода из многочисленных кризисов, причем пути выхода не должны быть катастрофическими, фактически — это задачи балансировки между рисками и безопасностью. Проблемы выбора стратегии связывают с нелинейной динамикой, разработавшей различные пути перехода от хаоса к порядку. Явления самоорганизации начали изучаться в естествознании, экологии, экономике. Будущие специалисты во многих областях должны получить представление о современной научной картине мира.

Актуальность курса «Концепции современного естествознания» созвучна потребностям в целостном взгляде на окружающий мир. Данная дисциплина введена в учебные планы более чем сорока социально-экономических и гуманитарных специальностей вузов. Она является продуктом междисциплинарного синтеза, основанного на эволюционно-синергетическом подходе. К настоящему времени в основном определились цели, содержание и структура курса.

Предлагаемое учебное пособие написано в соответствии с Государственным образовательным стандартом. Методологические установки и релятивистское миропонимание включены в главы,

3

посвященные формированию научных программ и картин мира, понятий времени, пространства, движения и, конечно, космологии. Курс построен без традиционного деления на отдельные дисциплины и направлен на создание единой картины мира, которая включает терминологию, язык, сложившиеся понятия и современные достижения. Для удобства пользования пособием выделено 14 глав по основным темам.

Сначала в главе 1 рассматриваются вопросы логики познания, научного метода, процессов формирования картин мира и научных программ. Показано, как человек сумел расширить границы непосредственного восприятия мира, создавая методы, приборы, проникая и в микромир, и в космос; как он сумел узнать и, сопоставляя, измерить этот огромный мир. Рассмотрены изменения представлений о пространстве, времени и движении от Декарта, Галилея и Ньютона до Эйнштейна и его последователей. В главе 2 обсуждаются масштабы Вселенной и ее объектов в пространстве и во времени, иерархическое строение материи и фундаментальные взаимодействия. В главе 3 вводятся простейшие модели для описания движений изолированных систем. С помощью этих моделей описываются движения в макро- и мегамире; обсуждаются концепции детерминизма и причинности классической физики. Отмечено, что единство природы и универсальность ее законов наиболее ярко проявляются в колебательных и волновых процессах. Показано, как законы сохранения и принципы симметрии приобретают столь значимый статус в описании и восприятии природы человеком, как успехи точного естествознания повлияли на формирование понятий экономической теории. Выделена роль закона тяготения в становлении идеи единства материального мира.

Глава 4 посвящена динамическим и статистическим закономерностям окружающего мира. Фактически это — переход от использования простейших классических моделей к сложным системам, когда необходимо сопоставлять микроскопическое описание систем с макроскопическим, когда модельные параметры на микроуровне сопоставляются с характеристиками сложной системы. Обсуждены начала термодинамики и основные понятия: теплота, равновесие, внутренняя энергия, энтропия. Глава 5 посвящена концепции атомизма и ее приложению к организации материи в микро- и макромире. На примере корпускулярно-волнового дуализма света и вещества продемонстрирован переход от наглядного моделирования объектов мира к их объединению. В главе 6 рассмотрены особенности взаимодействий и структур в микромире. Уделено особое внимание мировоззренческим установкам так называемого неклассического описания мира, когда понятие вероятности становится основным. В главе 7 дается описание строения вещества от микрочастиц до объектов макромира, а в главе 8 — концепции взаимодействий и структур

4

объектов микро- и макромира, связанных с изменениями состояний и процессами.

В главе 9 детально рассмотрены процессы в мегамире — звезды, галактики, Вселенная. Обсуждаются концепции эволюции во Вселенной. В главе 10 представлена космогония тел Солнечной системы, геологическая и геохимическая история нашей планеты и ее спутника — Луны.

Затем (глава 11) рассмотрены основные формы, свойства и уровни организации жизни на Земле, более подробно представлены развитие биологии как науки о живой материи и традиционной и физико-химической биологии. Обсуждается самый глубинный уровень организации живого — молекулярно-генетический. Глава 12 посвящена онтогенетическому уровню организации жизни. Обсуждаются различные подуровни (клеточный, тканевый, органный, организменный, популяционный, видовой), а также концепции эволюции в науке о живом и биохимические процессы, приведшие к зарождению жизни. Выделены аналогии при изучении природных систем как систем сложных. В соответствии с общей направленностью курса после описания объектов природы, их строения и функций рассмотрены особенности их эволюции.

В главе 13 изложены основы концепции самоорганизации и построения теории описания неравновесных процессов в сложных системах. Показана роль обратных связей в организации процессов, происходящих в сложных системах, далеких от равновесия. Рассмотрены примеры возникновения самоорганизации материи в разных предметных областях. Дано представление о междисциплинарном подходе к изучению сложных систем — синергетике, теории диссипатичных процессов и теории катастроф.

В заключительной главе представлены концепции эволюционных процессов в сложной системе — биосфере Земли. Рассмотрены явления самоорганизации и инертности человеческого общества и концепция коэволюции, взаимодействия внутри сложных систем, соотношения в сообществах и возможности компьютерного моделирования. Дана характеристика антропному принципу и космическому значению возникновения жизни на Земле.

Общепризнано, что образование, культура, наука — краеугольные камни развития общества. По отношению государства к этим трем сферам легко представить себе его будущее. Страна, недооценивающая роль указанных сфер, обречена на прозябание в постиндустриальном мире.

В 1992 г. состоялась беспрецедентная по масштабу и уровню Международная конференция по устойчивому развитию, на которой было признано, что существующая парадигма развития цивилизации должна быть кардинально изменена. В принятом участниками конференции (в том числе главами правительств и государств) документе «Повестка дня на XXI век» было признано,

5

что «развитие будет устойчивым», если «удовлетворяются потребности ныне живущих поколений без лишения возможности последующих поколений удовлетворять свои потребности». Но конкретные меры достижения как на этой, так и на последующей (Киото, 1997) конференции были далеки от практической реализации. Пропаганде концепции устойчивого развития много внимания уделял председатель Сибирского отделения РАН академик В.А. Коптюг. В одном из своих выступлений на Международном конгрессе «Наука и образование на пороге XXI века» он отметил: «Всплеск в последнее время астрологии, парапсихологии и прочей псевдонаучной галиматьи также не может не сказаться на формировании сознания россиян, которым предстоит жить в XXI в. Если мы хотим, чтобы представители общества действительно принадлежали к роду homo sapiens, то система образования должна на всех этапах содействовать развитию самостоятельного мышления, критического анализа и формированию духовного стержня».

Исторический подход и использование аналогий при формировании современной картины мира важны для мировоззрения, оценки «масштаба» теорий, формирования образов, охватывающих естественно-научную картину мира, т. е. усвоения новых идей обществом. Учебное пособие дает не набор догм, а опыт отбора гипотез, развивает творческое мышление, пробуждает тягу к выработке собственного мнения относительно тех или иных несоответствий теории и опытов, к личному активному участию в формировании современной картины явления.

Книга стала призером конкурса учебников и учебных пособий нового поколения по данной дисциплине, проводимого Министерством образования Российской Федерации в 2001 г.

Пятое издание в сочетании с мультимедийным учебником автора было удостоено Большой Золотой медали на конкурсе Международной выставки-ярмарки «Учсиб-2005».

Глава 1

ЛОГИКА ПОЗНАНИЯ И МЕТОДОЛОГИЯ ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК

1.1. Наука — часть культуры

Понятия «наука» и «культура» столь многогранны, что не могут быть выражены каким-то одним определением, состоящим из совокупности признаков. Для термина «культура» существует около 200 смысловых определений и толкований. При деятельном подходе культура — способ регуляции, сохранения и воспроизводства общества, «технология» человеческой деятельности, некий «ген» жизнедеятельности людей. Под культурой понимается все, что создано человеческим трудом в ходе истории. Она не существует вне человека и общества. Процесс труда включает мышление, знания, волю и чувства человека. Осваивая достижения культуры, человек развивает свой внутренний мир, знания, навыки, мировоззрение, а создавая новые элементы культуры, становится ее творцом, его труд — творческим. В зависимости от целей культура может быть духовной, социальной и материальной.

К науке относят особую сферу человеческой деятельности, направленную на выработку, производство и систематизацию объективных знаний об окружающем мире. Наука — это и совокупность самих знаний, отвечающих определенным критериям, и социальный институт, т. е. совокупность организаций, занимающих определенное место в структуре общества и выполняющих общественные функции.

Наука — один из важнейших компонентов духовной культуры, в котором в наибольшей степени представлена познавательная сторона деятельности. В наши дни наука — мощный фактор развития самых различных областей человеческой деятельности. В принятой в 1996 г. «Доктрине развития российской науки» ей была дана следующая оценка: «Российская наука за свою многовековую историю внесла огромный вклад в развитие страны и мирового сообщества. Своим положением великой мировой державы Россия во многом обязана достижениям отечественных ученых». Основополагающая роль науки не может быть подменена организационными и срочными оперативными мероприятиями по обеспечению безопасности страны и человечества. Познание объективных законов мира дает возможность целенаправленного практического освоения и изменения окружающего мира, является неотъемлемым моментом практики материального его преобразо-

7

вания. Познание может быть донаучным, вненаучным и научным. Знания должны отвечать определенным критериям.

Донаучное и вненаучное (обыденное) познания описывают состояния предметов и некоторые факты, хотя повседневное сознание включает много конкретных знаний об окружающем мире.

В практической деятельности человек накапливал знания о местности, животных, растениях и самом себе. Эти отрывочные знания, рецепты и правила отражены на глиняных табличках Месопотамии. Письменность появилась в Вавилонии в середине IV тысячелетия до н.э., а в Египте — на 500 лет раньше. Эти народы давно начали пользоваться водяными и солнечными часами, ввели единицы веса, длины, площади и объема. Они знали 5 видимых планет и целый ряд созвездий, научились предсказывать затмения. Свитки папируса, обнаруженные в долине Нила, относятся ко II тысячелетию до н. э. Египетские жрецы пользовались снадобьями для лечения и умели бальзамировать трупы. Знания частично классифицировались сначала образно, а затем и количественно. В Вавилоне и Древнем Египте были попытки упорядочить данные опытов и наблюдений. Около 5 тыс. лет назад появились определенные приемы счета времени по Луне и Солнцу; при этом ритмики природы, организма и трудовой деятельности связывались между собой. Разработку медных рудников, освоение рудного дела и плавку металла относят к V тысячелетию до н. э. Затем сложилось бронзолитейное производство, а ко второй половине IV тысячелетия до н. э. — производство рудного железа. Использование металлических изделий повысило производительность труда в несколько раз; появились плуг и мелкое ремесленное производство.

Познавательной предпосылкой науки явилось развитие критических функций разума и абстрактного мышления в Древнем Египте и Древнем Вавилоне. Человек стал выделять себя из мира природы, почувствовал себя активной силой, преобразующей ее для своей пользы. Общественное разделение труда поделило жизнь человека на личную, бытовую и производственную, трудовую. Так как последняя ориентировалась на рациональное сознание, она стала предпочтительней в развитии цивилизации, порождая конфликт личного и общественного. Накопление рациональных знаний и рост практических потребностей общества начали противоречить мифологическому сознанию. И хотя умозаключения еще делались на основе наблюдений, созерцания и рассуждений, в Древней Греции VII—VI вв. до н.э. возник интерес к пониманию мира в целом.

Переход к научному познанию предполагал выработку нового отношения к миру и человеку, был противоречивым и долгим. Постепенно формировались идеология и психология разделения общества на классы. Сознание человека разделилось на мораль, искусство, религию, философию и т.д. и было готово подняться до уровня абстракции, позволяющей задаться вопросом о первооснове бытия.

8

На возникновение науки и истоки научного метода существует несколько точек зрения.

В соответствии с одной из концепций освобождение сознания от мифологии — основной признак перехода к научному мышлению. Евклид и Архимед стремились выявить закономерности, строили свои теории согласно логике и обоснованности и только после этого выясняли возможности их практического использования. Обобщенная форма восприятия и объяснения явлений окружающего мира природы, зародившаяся в античности в трудах Гераклита, Демокрита, Аристотеля и послужившая началом формирования науки в целом, получила название натурфилософии. Ее подход соответствовал эмпирическому уровню исследования. Она существовала многие века как единая наука о природе и обществе. Наблюдаемые явления сопоставлялись со здравым смыслом, сформировавшимся на основе других наблюдений и логики. Из обобщений формулировали гипотезу происходящего, затем — новые наблюдения и проверки, которые могли привести к открытию новых закономерностей и предсказанию неизвестных явлений. Формулировка законов выводила науку на теоретический уровень исследования. В период возникновения наука практически не отличалась от философии, ученые называли свои труды «позитивной экспериментальной философией». Существенный вклад в обоснование науки и ее методов внесли такие мыслители, как Ф.Бэкон, Р.Декарт, Дж.Локк, Г.Лейбниц и др. Но с развитием специфических особенностей эксперимента и технологии примерно с XVI—XVII вв. единая наука разделилась.

Другая концепция относит возникновение науки к XVI — XVII вв., когда появились работы И. Кеплера, Г. Галилея, И. Ньютона, Хр. Гюйгенса и др., и связывает рождение науки с естествознанием. Естествознание создает идеалы и критерии научности. Постепенно из натурфилософии выделилась философия, обретя свой предмет среди проблем, которые не могут быть решены объективно: проблемы смысла, души, духа, сознания, бытия. Философская мысль только создает предпосылки для индивидуального поиска ответа на вечные вопросы бытия вообще и собственного — в особенности. Поэтому рассмотрение мироздания в целом, размышление о вечности и бесконечном разнообразии природы связаны в ней с жизненными ценностями исследователя, с его пониманием смысла жизни.

Способность опознавать образ — одно из фундаментальных свойств мозга. Реализуемая так информация — содержательная основа мышления. Окружающий мир отражается в сознании человека во всем многообразии. Сведения о нем поступают через органы чувств, затем передаются в мозг единственным способом — модуляцией нервных импульсов. Импульсы идут по разным волокнам в разные участки мозга. Пространственное и вре-

9

менное суммирование импульсов, связанная с ним мозаика процессов возбуждения и торможения в коре головного мозга — это физиологическая основа человеческого мышления. Но еще необходимо отфильтровать шумы и выделить структурный инвариант, лежащий в основе формирования образа.

Принято разделять мышление образами (конкретное) и понятиями (абстрактное), причем правое полушарие головного мозга специализируется на образах реальных объектов и эмоциональных реакциях, а левое — формирует абстрактное мышление. Из-за асимметрии мозга обычно одна из его частей доминирует, поэтому считают, что «право-полушарное мышление» настраивает на более успешные занятия гуманитарными науками или искусством, а обладатели «левополушарного мышления» должны выбирать научно-технические области деятельности. Но исследования нейрофизиологов показали, что правое полушарие распознает текст целиком, а левое — поэлементно. Поэтому и функции их можно считать синтетической и аналитической соответственно, и обе они должны находиться в гармонии для адекватного познания действительности как отдельным человеком, так и наукой в целом.

Наука стремится к объективности, исключая личностное восприятие мира, и это отличает ее от других компонент духовной культуры. Гуманитарное знание включает этику, историю, философию, юриспруденцию, педагогику, филологию, искусствоведение и т.п. Естествознание направлено на изучение природы, в которой действуют независимые от человека законы, которые он пытается постичь. Выяснение причины явлений еще не означает понимания или получения полного знания о предмете или явлении (у Ньютона сила — причина ускорения, а Аристотель к силе как причине движения относил и цель: «отец — причина ребенка»). В гуманитарных науках часто важнее раскрыть цели, мотивы или намерения в поведении людей. Понимание достигается через истолкование явлений, текстов и событий; такой метод часто называют герменевтическим по имени бога Гермеса, служившего посредником между богами и людьми и способного истолковывать людям волю богов. Поэтому гуманитарное знание не только анализирует объективные причины, приведшие к той или иной ситуации, но и включает субъективные мотивы и мысли исследователя. Общественные науки больше используют гуманитарное знание, так как в обществе ничего не происходит без действий и намерений человека. Кроме того, существует ряд наук о человеке (физиология, психология), которые используют гуманитарные и естественно-научные методы исследования.

Английский писатель Ч.Сноу в Кембридже прочитал лекцию «Две культуры и научная революция» (1959), вызвавшую много споров. Отмечая факт разрыва между «естественно-научной и гуманитарной культурами» в XX в., Сноу указывал на необходимость срочных мер по их сближению. Почти одновременно и в СССР

10

возникла дискуссия о «физиках» и «лириках». Наука и искусство разными способами исследуют окружающий мир и отражают его в сознании; научные понятия и художественные образы по-разному воссоздают его, но их сосуществование даже плодотворно, о чем говорят примеры истории науки (Леонардо да Винчи, М. В. Ломоносов, И.В.Гете, А.П.Бородин).

Именно успехи математики меняют ситуацию «размежевания культур». Постулаты Евклида или закон Архимеда были связаны с эстетическими критериями: круг — идеальная замкнутая кривая, повторяющееся движение должно совершаться равномерно по круговым орбитам; целые числа — чудо, лежащее в основе мироздания, они определяют гармонию прекрасных созвучий и т.д. И такое знание связано с гармонией мира. Эти гармонии подвергались проверке и часто не выдерживали ее (например, круговые орбиты в системе мира Птолемея и Н. Коперника были заменены под давлением результатов тщательных наблюдений эллипсами — искаженными окружностями Кеплера). Но П. Кеплер обнаружил новую гармонию в установленном им по результатам наблюдений законе площадей. И подобное происходило многократно в истории науки. Грандиозные успехи математизированного естествознания и порожденной им техники вызвали стремление к совершенствованию его структуры для достижения идеальной дедуктивной конструкции каждой научной дисциплины. Если в математике идеал самодостаточности ограничен теоремой Геделя*, то ограниченная форма этой структуры сохранила определяющее значение. И данное обстоятельство заслонило важность интуитивных, внелогических элементов теории. В естественных науках внелогический элемент сведен к суждению о достаточности опыта, а все прочие должны быть совместимы с положительным знанием и логикой, тогда как в науках гуманитарных и повседневной практической деятельности внелогические суждения разнообразны и являются основными.

В настоящее время возникает и некий протест против чисто аналитического подхода к природе, отстаивается иная логика. Как подметил французский биохимик Ж. Л. Моно, «наилучшие литературные произведения, написанные в течение последних 30 лет, полностью ненаучны или даже антинаучны. От Кафки до Беккета, через Камю и Сартра можно проследить, что большинство писателей нашего времени... так или иначе принадлежат этой школе». Имена, упомянутые здесь, не играют особой роли, но притягательности внелогичного в форме или содержании раньше не было. «Ненаучность» содержания — преобладание интуитивного, повышение требований к ассоциативной способности у слушателя, зрителя, читателя — становится все более доминирующим в любом виде искусства.

* Эта теорема утверждает, что описание мира природы не исчерпывается математическими построениями, а человек способен сформулировать и не доказанные строго положения, приближающие к описанию.

  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   68

Похожие:

Концепции современного естествознания iconЕ. А. Коломийцева концепции современного естествознания
Учебное пособие предназначено для студентов мгупи, изучающих дисциплину «Концепции современного естествознания»
Концепции современного естествознания iconПрограмма дисциплины Концепции современного естествознания
Подготовка студентов по курсу Концепции современного естествознания в соответствии с требованиями «Государственного образовательного...
Концепции современного естествознания iconПрограмма курса «Концепции современного естествознания»
Курс «Концепции современного естествознания» является одной из дисциплин, преподаваемых на первом курсе факультета Политологии мгимо...
Концепции современного естествознания iconПрограмма курса «концепции современного естествознания» Пояснительная записка Дисциплина «Концепции современного естествознания»
Печатается по решению учебно-методической комиссии Института педагогики, психологии и управления
Концепции современного естествознания icon«Концепции современного естествознания»
Рабочая программа составлена в соответствии с содержанием и требованиями Государственных образовательных стандартов Министерства...
Концепции современного естествознания iconРабочая программа по дисциплине «Концепции современного естествознания»
Учебно-методическая комиссия физического факультета Тюменского государственного университета приняла решение рекомендовать использовать...
Концепции современного естествознания iconПрограмма дисциплины концепции современного естествознания для студентов 3 курса очной формы обучения по специальности «Финансы и кредит» Факультета финансов
Поэтому дисциплина «Концепции современного естествознания» является важным звеном в обучении студентов
Концепции современного естествознания iconРабочая программа дисциплины (модуля) Концепции современного естествознания
Главная цель дисциплины «Концепции современного естествознания» – дать студентам наиболее полное представление о картине Мира в рамках...
Концепции современного естествознания iconУчебно-методический комплекс по дисциплине «Концепции современного естествознания»
«Концепции современного естествознания» составлен в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта высшего...
Концепции современного естествознания iconПрограмма дисциплины Концепции современного естествознания для специальности 080506. 65 -«Логистика и управление цепями поставок»
Изучение курса «Концепции современного естествознания» способствует формированию у студентов научного мировоззрения, основы для понимания...
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib.znate.ru 2014
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница