Особенности современного естествознания кратко

Обновлено: 08.07.2024

Особенностью современного естествознания является то, что в настоящее время все глубже изучаются качественные и количественные переходы между основными формами движения материи. Если раньше такие науки, как физикохимия, биохимия, физколлоидная химия, биогеохимия и другие, только лишь зарождались, то в настоящее время наук, находящихся на грани различных форм движения материи, становится все больше.

Взаимосвязь и взаимодействие многих методов исследования дают весьма положительные результаты, позволяя детально исследовать структурные и генетические основы живого, т. е. молекулярные, клеточные и тканевые структуры в их динамике, движения и развитии.

Морфологические и физиологические науки все больше сближаются, взаимно обогащая друг друга и в то же время становясь эволюционными.

В наше время единственным мировоззрением, адекватным потребностям развития медицинской науки, является диалектический и исторический материализм. То обстоятельство, что многие буржуазные ученые не осознают этого факта, не должно нас удивлять.

И все же объективный анализ истории науки XX века показывает, что все выдающиеся ее открытия обязаны сознательному или стихийному применению методологии диалектического материализма. Влияние диалектического материализма на умы ученых XX века еще в полной мере не исследовано, но уже сейчас можно говорить о его значительности и масштабности.

Высокие темпы развития и огромные масштабы научных исследований в медицине неизбежно приводят к перестройке, а порой и к ломке существующих в ней теорий, сложившихся теоретических схем и систем, к отказу от устаревших взглядов и представлений. Верные философские принципы в этой связи приобретают решающее значение, становятся условием дальнейших успехов всего комплекса медицинских наук.

Все перечисленные изменения протекают в рамках продолжающейся в настоящее время очередной глобальной научной революции, которая завершится, скорее всего, к середине XXI в. Конечно, сейчас нам сложно себе представить облик будущей науки. Очевидно, что она будет отличаться как от классической, так и от современной (неклассической) науки. Однако некоторые перечисленные выше черты науки будущего просматриваются уже сейчас.

Механистичность и метафизичность классической науки сменились новыми диалектическими установками всеобщей связи и развития. Механика больше не является ведущей наукой и универсальным методом изучения окружающих явлений. Классическая модель мира — часового механизма сменилась моделью мира-мысли, для изучения которого лучше всего подходят системный подход и метод глобального эволюционизма. Метафизические основания классической науки, рассматривавшие каждый предмет в изоляции, вне его связей с другими предметами, как нечто особенное и завершенное, также ушли в прошлое.

Теперь мир признается совокупностью разноуровневых систем, находящихся в состоянии иерархической соподчиненности. При этом на каждом уровне организации материи действуют свои зако-

номерности. Аналитическая деятельность, являвшаяся основной в классической науке, уступает место синтетическим тенденциям, системно-целостному рассмотрению предметов и явлений объективного мира. Уверенность в существовании конечного предела делимости материи, стремление найти конечную материальную первооснову мира сменились убеждением в принципиальной невозможности этого и представлениями о неисчерпаемости материи вглубь. Считается невозможным получение абсолютной истины. Истина считается относительной, существующей во множестве теорий, каждая из которых изучает свой срез реальности.

Если классическая наука не видела качественной специфики Жизни и Разума во Вселенной, то современная наука доказывает их неслучайность появления в мире. Это на новом уровне возвращает нас к проблеме цели и смысла Вселенной, говорит о запланированном появлении разума, который полностью проявит себя в будущем.

Названные нами черты современной науки нашли свое воплощение в новых теориях и концепциях, появившихся во всех областях естествознания. Среди важнейших открытий XX в. — теория относительности, квантовая механика, ядерная физика, теория физического взаимодействия; новая космология, основанная на теории Большого взрыва; эволюционная химия, стремящаяся к овладению опытом живой природы; генетика, расшифровка генетического кода и др. Но подлинным триумфом неклассической науки, бесспорно, стали кибернетика, воплотившая идеи системного подхода, а также синергетика и неравновесная термодинамика, основанные на методе глобального эволюционизма.

Ускорение научно-технического прогресса, связанное с возрастанием темпов общественного развития, привело к тому, что потенциал современной науки, заложенный в ходе второй глобальной научной революции, во многом оказался исчерпанным. Поэтому современная наука снова переживает состояние кризиса, являющегося симптомом новой глобальной научной революции.

Начиная со второй половины XX в. исследователи фиксируют вступление естествознания в новый этап развития — постнеклассический, который характеризуется целым рядом фундаментальных принципов и форм организации. В качестве таких принципов выделяют чаще всего эволюционизм, космизм, экологизм, антропныи принцип, холизм и гуманизм. Эти принципы ориентируют современное естествознание не столько на поиски абстрактной истины, сколько на полезность для общества и каждого человека. Главным показателем при этом становится не экономическая целесообразность, а улучшение среды обитания людей, рост их материального и духовного благосостояния. Естествознание таким образом реально поворачивается лицом к человеку, преодолевая извечный нигилизм по отношению к злободневным потребностям людей.

Современное естествознание имеет преимущественно проблемную, междисциплинарную направленность вместо доминировавшей ранее узкодисциплинарной ориентированности естественно-научных исследований. Сегодня принципиально важно при решении сложных комплексных проблем использовать возможности разных естественных наук в их сочетании применительно к каждому конкретному случаю исследования. Отсюда становится понятной и такая особенность постнеклассической науки, как нарастающая интеграция естественных, технических и гуманитарных наук. Исторически они дифференцировались, отпочковывались от некой единой основы, развиваясь длительное время автономно. Характерно, что ведущим элементом нарастающей интеграции становятся науки гуманитарные.

Анализ особенностей современного естествознания позволяет отметить такую его принципиальную особенность, как невозможность свободного экспериментирования с основными объектами. Иными словами, реальный естественно-научный эксперимент оказывается опасным для жизни и здоровья людей. Дело в том, что пробуждаемые современной наукой и техникой мощные природные силы при неумелом обращении с ними способны привести к тяжелейшим локальным, региональным и даже глобальным кризисам и катастрофам.

Исследователи науки отмечают, что современное естествознание органически срастается с производством, техникой и бытом людей, превращаясь в важнейший фактор прогресса всей нашей цивилизации. Оно уже не ограничивается исследованиями отдельных кабинетных ученых, а включает в свою орбиту комплексные коллективы исследователей самых разных научных направлений. В процессе своей исследовательской деятельности представители различных естественных дисциплин все более отчетливо начинают осознавать тот факт, что Вселенная представляет собой системную целостность с недостаточно понятными законами развития и глобальными парадоксами, в которой жизнь каждого человека связана с космическими закономерностями и ритмами. Универсальная связь процессов и явлений во Вселенной требует комплексного, адекватного их природе изучения и, в частности, глобального моделирования на основе метода системного анализа. В соответствии с этими задачами в современном естествознании все более широкое применение получают методы системной динамики, синергетики, теории игр, программно-целевого управления, на основе которых составляются прогнозы развития сложных природных процессов.

Современные представления о глобальном эволюционизме и синергетике позволяют описать развитие природы как последовательную смену рождающихся из хаоса структур, временно обретающих стабильность, а затем вновь стремящихся к хаотическим

состояниям. Кроме того, многие природные комплексы предстают как сложноорганизованные, многофункциональные, открытые, неравновесные системы, развитие которых носит малопредсказуемый характер. В этих условиях дальнейшая эволюция сложных природных объектов оказывается принципиально непредсказуемой и сопряжена со многими случайными факторами, могущими стать основаниями для новых форм эволюции.

Литература для самостоятельного изучения

1. Вернадский В.И. Избранные труды по истории науки М., 1981.

2. Доброе Г.М. Наука о науке. Киев, 1989.

3. Дубнищева Т.Я. Концепции современного естествознания. Новосибирск, 1997.

4. Ильин В.В., Калинкин Л.Т. Природа науки. М., 1985.

5. Косарева Л.М. Рождение науки Нового времени из духа культуры. М., 1997.

6. Кузнецов В.И., Идлис Г.М., Гутина В.Н. Естествознание. М., 1996.

7. Микулинский С.Р. Очерки развития историко-научной мысли. М., 1988.

8. Поликарпов В. С. История науки и техники. Ростов-на-Дону, 1999.

9. Физическое знание: его генезис и развитие. М.. 1993.
10. Философия и методология науки. М., 1996.

Литература для самостоятельного изучения

1. Вернадский В.И. Избранные труды по истории науки М., 1981.

2. Доброе Г.М. Наука о науке. Киев, 1989.

3. Дубнищева Т.Я. Концепции современного естествознания. Новосибирск, 1997.

4. Ильин В.В., Калинкин Л.Т. Природа науки. М., 1985.

5. Косарева Л.М. Рождение науки Нового времени из духа культуры. М., 1997.

6. Кузнецов В.И., Идлис Г.М., Гутина В.Н. Естествознание. М., 1996.

7. Микулинский С.Р. Очерки развития историко-научной мысли. М., 1988.

8. Поликарпов В. С. История науки и техники. Ростов-на-Дону, 1999.

9. Физическое знание: его генезис и развитие. М.. 1993.
10. Философия и методология науки. М., 1996.

Стремление человека к познанию окружающего мира возникает еще в самом раннем возрасте. Стремление к познанию было характерно и древнему человеку, и присуще человеку современному. Неосознанное стремлении к познанию окружающей действительности со временем перерастает в другую форму – в осознанное желание изучить законы, которым подчиняется природа, а также использование этих законов в практической деятельности. законы о природе и возможные способы их использования составляют накопленный тысячелетиями опыт человечества, который является опорой и основой практической деятельности и способный защитить от ошибок и негативных последствий. Концентрированный опыт человечества является фундаментальной основой любого образовательного и познавательного процесса. Человеку необходимо знать, как функционирует самая сложная система – природа Земли, которая является домом и которой человек обязан своим появлением. Кроме этого, человек сам является частью этой системы.

Естествознание – наука, занимающаяся изучением явлений и законов природы. Современное естествознание включает в себя большое количество естественнонаучных отраслей, среди которых химия, физика, биология и смежные отрасли – физическая химия, биохимия, биофизика и т.д.

Естествознание изучает широкий спектр вопросов, касающихся многочисленных и многосторонних проявлений свойств природных объектов, которые можно рассматривать как единое целое.

Характерные особенности современного естествознания

Современное естествознание характеризуется рядом признаков. Одним из таких признаков является широкое распространение идеи синергетики и ее методов.

Синергетика – это теория самообразования и развития свободных открытых сложны систем природы. Для отражения закономерностей сложных систем применяются используемые в синергетике понятия диссипативной структуры, бифуркации, флуктуации, хаотичности, странных аттракторов, нелинейности, неопределенности, необратимости и т.д.

Готовые работы на аналогичную тему

Синергетика тесно взаимодействует с системами, имеющими сложное строение, которые образованы путем хаотичных связей, находящихся на разных уровнях развития. Такие системы можно рассматривать как эволюционное целое.

Следующим признаком, которым характеризуется современное естествознание, является закрепление теории цельности и осознание необходимости всестороннего глобального взгляда на мир.

Парадигма целостности состоит в целом ряде разных явлений, включая цельность, неразрывность явлений природы, человека, биосферы, ноосферы, мировоззрения и т.д.

Ярким проявлением целостности является нахождение человека внутри исследуемого объекта, а не снаружи. Человек является частью, который постоянно познает целое.

Наука не возможна без человека, и наука является тем, что создал человек. Закономерности, которые встречаются в окружающем мире, превращаются человеком в свои слова и свой ум. Так определил целостность человека и природы В. И. Вернадский.

Начиная с последней четверти прошлого века, наблюдается одна закономерность. Эта закономерность заключается в том, что природа объединяет науки, тем самым сближая природно-научные и гуманитарные знания, науку и искусство.

До этого естествознание занималось изучением только природы, а гуманитарные науки – изучением только человека. в современном естествознании нашли развитие идее и принципы, которые стерли границы между методологией естествознания и методологией социального познания. Наблюдается конвергенция научно-технической и гуманитарно-эстетической культуры.

Следующей особенностью современного естествознания является укрепление идеи коэволюции и распространение этой идеи.

Третья особенность, характеризующая современное естествознание, заключается в укреплении в нем идей коэволюции и в постепенном их распространении в более широком масштабе.

Понятие коэволюции связано с понятием самоформирования. Отличие этих двух понятий заключается лишь в том, что понятие самоформирования связано со структурой систем, а понятие коэволюции связано с корреляцией в отношении эволюционных изменений систем.

Для системного исследования механизма процесса коэволюции необходимо достижение единства природно-научных и гуманитарных знаний.

В современном естествознании наблюдается изменение характера объекта исследования и развитие комплексного подхода в процессе его изучения.

Если объектом классического естествознания являлись системы с простой структурой, то в качестве объекта современного неклассического выступают сложные системы, то объектом изучения современного естествознания являются открытые и самоорганизующиеся системы.

Признаками самоформирующихся систем в современном естествознании являются следующие:

эти системы являются открытыми с точки зрения материи, энергии и получения информации
эти системы нелинейны
переход из одного состояния в другое имеет хаотический характер
предсказание результата протекающих процессов невозможно
подвижность и изменчивость структуры
способность перенимать опыт прошлого.

С изменением объекта исследования в современном естествознании изменились и методы исследования. Предыдущие уровни развития естествознания занимались изучением отдельных фрагментов реальности, современное естествознание ставит своей целью применение комплексных исследовательских методов и программ, а также использование межнаучных методов.

Широкое применение философии во всех отраслях естествознания является еще одной чертой современной науки. Философии на современном этапе осуществляет гносеологические, методологические, мировоззренческие, аксеологические, социальные функции, которые имеют активное влияние на современную науку.

Господство методического плюрализма является важной чертой современного естествознания. Этот принцип подразумевает неправильность объявления единственности и истинности какого-либо метода. Современное естествознание не ограничивается только диалектикой, логикой и эпистемологией. В современном естествознании активно применяются и такие методы, как фантазия, интуиция. Воображение и т.д.

Среди множества характерных признаков естествознания на современном этапе выделяется то, что форма мышления на данном этапе принимает мир не только как систему гармонии, закономерности, но и как систему хаоса, нестабильности, транссизма.

План лекции

1. Основы термодинамики

2. Молекулярно-кинетическая теория

3. Электромагнитная теория

4. Квантовая теория

Основная литература

Концепции современного естествознания: учебник / П.А. Голиков, В.В. Зайцев, Е.И. Майорова, Е.Р. Россинская, А.И. Семикаленова; под ред. Е.Р. Россинской. – М.: Норма, 2007. – 448 с.
Найдыш В.М. Концепции современного естествознания. – М.: Альфа-М, 2007. – 704 с.

Основы термодинамики

Тепловые процессы в природе универсальны и проявляют себя через движение, излучение, расширение.

Тепловое движение представляет собой беспорядочное движение микрочастиц, из которых состоят все тела. Это особая форма движения, качественно отличная от обычного механического движения, при котором все части тела движутся упорядоченно. Наиболее убедительным экспериментальным доказательством теплового движения служит броуновское движение. Кинетическая энергия теплового движения прямо пропорциональна абсолютной температуре.

Тепловое излучение является электромагнитным излучением, испускаемым веществом и возникающим за счёт его внутренней энергии. Тепловое излучение имеет сплошной спектр, положение максимума которого зависит от степени нагретости вещества, то есть от температуры. С её повышением - максимум спектра излучения перемещается в область коротких длин волн. Тепловое излучение возникает в условиях детального равновесия в веществе для всех безызлучательных процессов. Это означает, что любой микроскопический процесс в равновесной системе протекает с той же скоростью, что и обратный ему. В равновесной системе микрочастицы меняют своё состояние (столкновение частиц, химические реакции). Чтобы равновесие сохранялось, наряду с таким микропроцессом должен осуществляться и обратный ему (обратимый процесс).

Обратимый процесс в термодинамике, - это процесс, который возможно осуществить в обратном направлении, последовательно повторяя в обратном порядке все промежуточные состояния прямого процесса. Обратимым процессом может быть только равновесный процесс. Реальные процессы, строго говоря, являются необратимыми. Принцип детального равновесия связывает характеристики прямого и обратного процессов. В общем случае системы тел различные точки которой имеют различные температуры тепловое излучение не находится в равновесии с веществом. Горячие тела испускают больше чем поглощают, а холодные - наоборот. Происходит перенос излучения от более горячих тел к более холодным.

Для поддержания стационарного состояния, при котором сохраняется распределение температуры в системе, необходим подвод теплоты к более горячим телам и отвод от более холодных. При полном термодинамическом равновесии все части системы тел имеют одну температуру и энергия теплового излучения, испускаемого каждым телом, компенсируется энергией поглощаемого этим телом излучения других тел. В этом случае тепловое излучение находится в термодинамическом равновесии с веществом и называется равновесным излучением.

Тепловое расширение связано с изменением размеров тела в процессе его нагревания. У газов оно обусловлено увеличением кинетической энергии частиц газа при его нагреве и совершением за счёт этой энергии работы против внешнего давления. У твёрдых тел и жидкостей тепловое расширение связано с несимметричностью тепловых колебаний атомов, благодаря чему межатомные расстояния с ростом температуры увеличиваются.

А. Лавуазье назвал ее теплородом. Попытки взвесить ее оказались неудачными, поэтому теплоту стали рассматривать как особого рода невесомую неуничтожаемую жидкость, способную перетекать от нагретых тел к холодным. Лавуазье считал, что подобная концепция была в полном соответствии с его идеей получения теплоты с помощью химических соединений. Увлечение этой концепцией оказалось столь велико, что кинетическая теория теплоты, в рамках которой теплота представлялась как определенный вид движения частиц, отступила на второй план, несмотря на то, что ее разделяли Ньютон, Гук, Бойль, Бернулли, Ломоносов.

Почему же концепция теплорода все-таки утвердилась? Для физического мышления XVIII века было характерно оперирование различными субстанциями - электрическими, магнитными, световыми, тепловыми. Свет, электричество, магнетизм, теплоту научились измерять. Это позволило уподобить невесомые феномены обычным массам и жидкостям, что способствовало развитию эксперимента и накоплению необходимых фактов. Иначе говоря, концепция невесомых жидкостей оказалась необходимым этапом в развитии физических концепций.

Нагревание тел означало наполнение пространства между атомами теплородом и увеличение его давления. Например, считалось, что между атомами воды, обладающей большой теплоёмкостью имеется много свободного места, а в свинце с его малой теплоёмкостью места для теплорода мало. Чтобы нагреть свинец нужно мало теплорода. Считалось, что теплород невесом, обладает наибольшей по сравнению с другими веществами упругостью, способностью проникать в мельчайшие поры тел и расширять их.

К 1800 г. теория теплорода казалась хорошо экспериментально обоснованной. Она позволяла легко разбираться в нагревании, охлаждении, плавлении, испарении. Но в XIX веке был открыт закон сохранения энергии. Была доказана эквивалентность количества теплоты и работы. Поэтому стало понятно, что теплота не вещество, именуемое теплородом, а форма энергии.

С 1840 г. теория теплорода подверглась ожесточённым нападкам. Появилось убеждение, что теплоту можно создавать за счёт механической энергии, хотя само понятие энергии было крайне неопределённым. В 40 годах Ю. Р. Майер, Д. Джоуль, Г. Гельмгольц независимо открыли закон сохранения и превращения энергии - основной закон теории тепловых явлений, известный как первое начало термодинамики. Исследования С. Карно, Р. Клаузиуса, У. Томсона привели к формированию представления о необратимости тепловых процессов в природе, так называемому второму началу термодинамики (закону энтропии).

В итоге в 1-й пол. XIX в. в связи с развитием теории тепловых машин (С. Карно) и установлением закона сохранения энергии возникла термодинамика: раздел физики, изучающий наиболее общие свойства макроскопических систем, находящихся в состоянии термодинамического равновесия, и процессы перехода между этими состояниями. (Неравновесные процессы изучает термодинамика неравновесных процессов.). Основные этапы развития термодинамики связаны с именами Р. Клаузиуса и У. Томсона (формулировка второго начала термодинамики), Дж. Гиббса (метод термодинамических потенциалов), В. Нернста (третье начало термодинамики). Различают химическую термодинамику, техническую термодинамику и термодинамику различных физических явлений.

Термодинамика рассматривает явления, обусловленные совокупным действием огромного числа непрерывно движущихся молекул и других частиц, из которых состоят окружающие нас тела. Благодаря огромному количеству этих частиц беспорядочное их движение приводит к независимости макроскопических свойств от начального положения этих частиц. Термодинамика изучает тепловую форму движения материи, закономерности которого проявляются не только в атомно-молекулярных совокупностях, но и в таких системах, как электромагнитное излучение. Термодинамика изучает свойства равновесных физических систем, исходя из трех основных законов, называемых законами (началами) термодинамики, и не использует явно информации о молекулярном строении вещества.

Необходимость иметь дело с очень большими совокупностями частиц ставит вопрос об их количественной оценке. Оценить число частиц в них можно с помощью числа Авогадро, равного 6·10 23 ,именно такое число атомов содержится в 12 г. углерода. Кажется странным, что наука научилась описывать свойства столь огромных систем, прежде чем смогла объяснить поведение отдельных атомов. Причина этого кроется в самой основе термодинамики: термодинамические свойства системы - это средние значения, соответствующие очень большим совокупностям частиц. С такими усреднёнными свойствами больших совокупностей частиц проще иметь дело, чем с отдельными частицами.

Второе начало термодинамики устанавливает наличие в природе фундаментальной асимметрии, то есть однонаправленности всех происходящих в ней самопроизвольных процессов. Это означает, что, хотя полное количество энергии должно сохраняться в любом процессе, распределение имеющейся энергии изменяется необратимым образом.

Раскроем смысл второго начала термодинамики, или так называемого закона энтропии. Любой пример, связанный с превращением энергии упорядоченного движения (электрических зарядов, кинетической энергии движения молота или автомобиля и т. д.) в тепло, то есть в энергию беспорядочного движения частиц вещества будет во всех случаях иметь дело с необратимыми процессами. Никто еще не видел, чтобы электрическая печь вдруг начала передавать в электросеть свою энергию, охлаждаясь при этом; охлаждая тормоза автомобиля, мы не приведем его в движение и т. д. Все это подтверждает, что очень легко создать беспорядок и очень трудно (или, во всяком случае, требует определенных затрат) создать порядок.

Существует способ обойти это непрерывное увеличение энтропии, и на нем основана почти вся наша современная техника. Второе начало термодинамики устанавливает общее возрастание энтропии, но вовсе не исключает ее локального уменьшения при еще большем увеличении в другом месте. В тепловой электростанции сжигается топливо и производится теплота, которая превращается затем в электрическую энергию, в высшей степени упорядоченную. На самом деле только третья или четвертая часть энергии горения превращается в электричество, в то время как остальная энергия по обыкновению идет на разогрев воды какой-нибудь реки.

Таким же образом в автомобильном двигателе внутреннего сгорания часть энергии бензина превращается в энергию движения, но гораздо больше ее рассеивается в окружающую среду через радиатор. Итак, общий беспорядок всегда усиливается. Достаточно оглядеться, чтобы понять, насколько активно человек занимается увеличением энтропии. Почти вся наша деятельность приводит к превращению энергии в формы, все менее приспособленные для использования, и к распределению все более низкой температуры среди возрастающего количества атомов.

Третье начало термодинамики характеризует свойства вещества при очень низких температурах. Оно утверждает невозможность охлаждения вещества до температуры абсолютного нуля. Это начало очевидным образом предполагает атомное строение вещества.

Особенностью современного естествознания, в отличие от эпохи, в которую жили К. Маркс и Ф. Энгельс, является то, что в настоящее время все глубже изучаются качественные и количественные переходы между основными формами движения материи. Если раньше такие науки, как физикохимия, биохимия, физколлоидная химия, биогеохимия и другие, только лишь зарождались, то в настоящее время наук, находящихся на грани различных форм движения материи, становится все больше.

Любая философская теория имеет определенное методологическое значение, но лишь марксистско-ленинская философия в целом выступает в роли подлинной научной методологии, в роли важнейшего средства научного познания мира.

Читайте также: