Научная революция в естествознании к xix н xx в и становление неклассического типа науки реферат

Обновлено: 05.07.2024

К началу ХIХ века классическая механика господствовала в науке уже два столетия, идя от одного достижения к другому. Казалось, что ничто не предвещало заминок и неудач. Была создана кинетическая теория газов на основе статистического описания поведения большого числа движущихся частиц атомов или молекул. Были открыты законы термодинамики, создана теория электричества и магнетизма, получены знаменитые уравнения электродинамики Максвелла, объединившие эти теории. Однако оказалось, что, прекрасно описывая явления электромагнетизма, эти уравнения не подчиняются принципам относительности Галилея. Покоящийся и движущийся наблюдатель будут получать разные результаты при рассмотрении процессов взаимодействия движущихся и неподвижных зарядов. Принцип относительности Галилея стал несовместимым с уравнениями Максвелла, и к концу XIX века это противоречие затронуло основания физики. Его необходимо было разрешить. В конце концов, естествознание вынуждено было отказаться от признания особой, универсальной роли механики. На смену ей постепенно приходило новое понимание физической реальности.

Содержание

Введение
Физика на рубеже XIX-XX веков, ее открытия и достижения.
I. Открытия на рубеже XIX - XX веков.
II. Ядро революции в естествознании на рубеже XIX - XX веков.
Заключение
Список используемой литературы

Работа содержит 1 файл

Революция в естествознании на рубеже ХIХ-ХХ веков..doc

Реферат по дисциплине концепции современного естествознания:

Революция в естествознании на рубеже ХIХ-ХХ веков.

Физика на рубеже XIX-XX веков, ее открытия и достижения.

I. Открытия на рубеже XIX - XX веков.

II. Ядро революции в естествознании на рубеже XIX - XX веков.

Список используемой литературы

Введение

Физика на рубеже XIX-XX веков, ее открытия и достижения.

Вторая половина ХIХ века в развитии естествознания занимает особое место. Это - период, который представляет собой одновременно и завершение старого, классического естествознания и зарождение нового, неклассического. С одной стороны, великое научное достижение, заложенное гением Ньютона, - классическая механика - получает в это время возможность в полной мере развернуть свои потенциальные возможности. А, с другой стороны, в недрах классического естествознания уже зреют предпосылки новой научной революции; механистическая (метафизическая) методология оказывается совершенно недостаточной для объяснения сложных объектов, которые попали в поле зрения науки второй половины ХIХ века. Лидером естествознания по-прежнему является физика.

В 1895 году началась научная революция, ознаменовавшая переход к новому способу познания, отражающему глубинные связи и отношения в природе. Она включала в себя как неожиданные открытия (открытия рентгеновских лучей, радиоактивности, и т.д.), так и великие теоретические достижения:

 квантовая теория М. Планка (1900 г.),

 специальная и общая теория относительности А. Эйнштейна (1905 - 1906 гг.),

 атомная теория Резерфорда - Бора в 1913 г.

Английский физик и общественный деятель Дж. Бернал назвал этот период в развитии физики героическим. В это время исследуются новые миры главным образом с помощью технических и теоретических средств старой науки XIX века. Это был период в основном индивидуальных достижений:

o супругов Кюри,

I. Открытия на рубеже XIX - XX веков.

Эволюция в науке на рубеже XIX - XX веков принесла немало сенсационных открытий, разрушивших прежние представления о неделимости атома, о постоянстве массы, о неизменности химических элементов и т.д.

В 1895 году В. Рентген открыл невидимые глазом электромагнитные излучения, проникающие через некоторые непрозрачные для видимого света материалы. Эти лучи были названы рентгеновскими.

В 1896 году французский физик А. Беккерель открыл явление естественной радиоактивности. Радиоактивное излучение свидетельствовало о наличии внутри атома колоссальных источников энергии и о превращаемости элементов.

В 1897 году английский физик Дж. Томсон открыл первую элементарную частицу - электрон. Открытия радиоактивности и электрона выдвинули проблему внутреннего строения атома. Уяснив, что электрон является составной частью атомов, Дж. Томсон предложил в 1903 году первую (электромагнитную) модель атома. Согласно этой модели, отрицательно заряженные электроны располагаются определенным образом внутри положительно заряженной сферы. При устойчивом состоянии атома электроны располагаются концентрическими слоями. Несмотря на наивность этой модели, представление о слоистом расположении электронов оказалось перспективным.

В 1904 году японский физик Нагаоке пришел к выводу, что атом по своему строению напоминает Солнечную систему, где вокруг положительного ядра вращается кольцо, состоящее из большого числа электронов. Эта модель сначала не привлекла внимания физиков, так как противоречила очевидным фактам.

Однако в 1909 - 1910 гг. английский физик Э. Резерфорд обнаружил, что в атомах существуют ядра - положительно заряженные микрочастицы, размер которых чрезвычайно мал по сравнению с размерами атомов. Но масса атома почти полностью сосредоточена в его ядре. Резерфорд разработал новый вариант планетарной модели. В центре атома расположено ядро с размером порядка 10-13 см. Вокруг него вращаются электроны, число которых таково, что общий заряд атома равен нулю. Однако эта модель атома оказалась несовместимой с электродинамикой Максвелла, согласно которой вращающиеся электроны должны непрерывно излучать электромагнитные волны, терять энергию и падать на ядро, что ведет к неустойчивости атома. Однако это в природе не наблюдается. Электроны, двигающиеся по круговым орбитам вокруг ядра, не только не падали на ядро, но и излучали не непрерывную энергию, а лишь определенными порциями - квантами. Это явление объяснил немецкий физик М. Планк в своей теории, получившей название квантовой.

В 1913 году датский физик Н. Бор, опираясь на теорию М. Планка, разработал квантовую модель атома. В ее основу он положил следующие постулаты: в любом атоме существуют дискетные (стационарные) состояния, находясь в которых атом энергию не излучает; при переходе атома из одного стационарного состояния в другое он излучает или поглощает порцию энергии.

II. Ядро революции в естествознании на рубеже XIX - XX веков.

Ядром революции в естествознании на рубеже XIX - XX веков явилось создание новой механики. Размышляя над тем, как примирить электромагнитную теорию Максвелла с классической механикой, А. Эйнштейн в 1905 году пришел к выводу, что принцип относительности справедлив не только в механике, но и в оптике и электродинамике, а видоизменять надо законы и принципы классической механики. Подвергнув глубокому критическому анализу концепцию абсолютного пространства и времени, он создал специальную теорию относительности (ее часто называют релятивистской). В ней рассматриваются явления, для которых силы тяготения слабы или вообще не существуют. Специальная теория относительности представляет собой современную теорию пространства и времени при движении со скоростями, близкими к скорости света. В 1916 году была создана общая теория относительности. Это уже теория не только пространства и времени, но и тяготения. Она открыла реальность нашего искривленного четырехмерного мира пространства-времени. Гравитационное поле может интерпретироваться как следствие искривленного пространства.

Поскольку мы живем в четырехмерном мире, то поведение материальных точек описывается четырьмя координатами и наглядно представить четырехмерное искривленное пространство просто невозможно.

Кривизна реального четырехмерного физического мира меняется от одной области к другой. Она велика вблизи больших масс и выпрямляется вдали от них. Одно из следующих следствий теории относительности - замедление хода времени тяготением, то есть все часы в поле силы тяжести должны замедлять ход и тем больше, чем больше сила тяжести, то есть больше кривизна пространства в данной точке. Это было проверено с необходимой точностью только в 1960 году в 70 футовой башне Гарвардского университета.

Таким образом, научная революция на рубеже XIX - XX веков характеризовалась не только возникновением новых идей, открытием новых неожиданных фактов и явлении, но и преобразованием духа естествознания в целом, возникновением нового способа мышления, глубоким изменением методологических принципов естествознания.

Открытия конца XIX начала XX вв. выходили за рамки существовавшей в то время научной картины мира. Появление принципиально новых научных теорий, обоснованных экспериментальными данными привели к кризису классических представлений в естествознании. Этому способствовали революционные теории середины XIX в. Ч. Дарвина, Дж. Максвелла и Л. Больцмана, Г. Лоренца, А. Пуанкаре и Г. Минковского, которые в итоге привели к кризису естествознания и подталкивали к пересмотру основных устоявшихся представлений классической науки. Сложившаяся ситуация в науке и мировоззрении требовала своего разрешения, что по сути дела стало научной революцией. Она началась в физике, затем проникла в другие естественные науки, кардинально изменила философские, методологические, гносеологические, логические основания науки в целом, создав феномен современной науки. Буквально в течение нескольких десятилетий был полностью перестроен весь фундамент естествознания, который в целом остается достаточно прочным и в настоящее время. Это стало началом становления новой неклассической науки (хронологические рамки: конец XIX в. середина XX вв.).

Основополагающими концепциями неклассической науки являются: теория эволюции Дарвина, теория относительности Эйнштейна, принцип неопределенности Гейзенберга, гипотеза Большого Взрыва, теория катастроф Рене Тома, фрактальная геометрия Мандельброта. Ключевыми фигурами этого периода стали М. Планк, Э. Резерфорд, Н Бор, Луи де Бройль, В. Паули, Э. Шредингер, В. Гейзенберг, А. Эйнштейн, П. Дирак, А. Фриман и другие.

Научная революция, ознаменовавшая переход к неклассическому этапу в истории естествознания, в первую очередь, связана с именами двух великих ученых XX века М. Планком и А. Эйнштейном. Первый ввел в науку представление о квантах электромагнитного поля, второй совершил революционный переворот в физической картине мира. Физик-теоретик А. Эйнштейн (1879-1955) создал специальную (1905) и общую (1916) теорию относительности. Он отвергал две абсолютные величины Ньютона пространство и время, считая, что пространство и время органически связаны с материей и между собой. Тем самым задачей теории относительности становится определение законов четырехмерного пространства, где четвертая координата время. Главное в принципе относительности разрушение идеи о единственности истины.

Становление нeклaccичecкoго естествознания тесно связано с квантово-релятивистской революцией: квантовая механика Бор, Гейзенберг 20-30-е годы XX в. Переход к релятивистской и квантовой механике связан с увеличением исследуемых скоростей и изучением элементарных частиц. В 1913-1921 гг. на основе представлений об атомном ядре, электронах и квантах Н. Бор создает модель атома, разработка которой ведется в соответствии с периодической системой элементов Д. И. Менделеева.

Первоначальный этап становления неклассической науки сопровождался крушением прежних представлений о материи и ее строении, свойствах, формах движения и типах закономерностей, о пространстве и времени. Это привело к кризису физики и всего естествознания, являвшегося симптомом более глубокого кризиса метафизических философских оснований классической науки.

Предшествующие научные представления были оспорены буквально со всех сторон. Ньютоновские твердые атомы, оказались почти целиком заполнены пустотой, твердое вещество перестало быть важнейшей природной субстанцией. Трехмерное пространство и одномерное время превратились в относительные проявления четырехмерного пространственно-временного континуума, а законы Евклидовой геометрии не являются обязательными для природоустройства в масштабах Вселенной. Научные наблюдения и объяснения не могли двигаться дальше, не затронув природы наблюдаемого объекта. Физический мир, увиденный глазами физика XX в., напоминал не столько огромную машину, сколько необъятную мысль.

Расцвет неклассической науки связан с овладением атомной энергией в 40-е годы XX в. и последующими исследованиями, с которыми связано зарождение электронно-вычислительных машин и кибернетики. Также в этот период наряду с физикой стали лидировать химия, биология и цикл наук о Земле. Следует также отметить, что с середины XX в. наука окончательно слилась с техникой, приведя к современной научно-технической революции.

Среди главных характерных черт неклассической науки был процесс дифференциации наук, дробление крупных разделов науки на более мелкие (например, выделение в физике разделов термодинамика, физика твердого тела, электромагнетизм и т.д.) или образование самостоятельных (например, из биологических дисциплин выделились цитология, эмбриология, генетика и т.д.). Вместе с тем потребностью новой науки становится синтез знания, поиск путей единства наук, проблема соотношения разнообразных методов познания. Начинается интеграция наук, (этот процесс станет особенно характерен для науки XX в.) появляются новые научные дисциплины на стыке наук, охватывающих междисциплинарные исследования (например, биохимия, геохимия, биогеохимия, физическая химия).

Огромное количество новых открытий, сделанных в это время, объясняется не только созданием сети институтов и академий, организованно проводивших специальные исследования различного рода, но и общим подъемом веры в науку, можно сказать, что наука стала религией XX в. Менялось научное мышление, цели и ориентиры.

На основе соединения науки с техникой особенно быстро расцвели прикладные области. В этих областях были особенно высокие темпы развития, так как, интегрируя достижения различных отраслей науки, они открывали принципиально новые перспективы решения крупных комплексных проблем (создание новых источников энергии и материалов, оптимизация отношений человека с природой, космические исследования).

Основными результатами периода неклассической науки были: утверждение нового стиля мышления: замена созерцательного стиля мышления деятельностным, усиление математизации науки, сращивание фундаментальных и прикладных исследований, изучение крайне абстрактных, абсолютно неведомых ранее науке типов реальностей реальностей потенциальных (квантовая механика) и виртуальных (физика высоких энергий), что привело к взаимопроникновению факта и теории, к невозможности отделения эмпирического от теоретического.

Еще одним итогом новаций в науке стало развитие биосферного класса наук и новое отношение к феномену жизни. Науки биосферного класса, к которым относятся почвоведение, биогеохимия, биоценология, биогеография, изучают природные системы, где идет взаимопроникновение живой и неживой природы, то есть происходит взаимосвязь разнокачественных природных явлений.

В неклассической науке наметилась тенденция на сближение естественных и гуманитарных направлений, что стало характерной чертой следующего, современного этапа развития науки, который получил название – постнеклассической науки.

Естествознание как система научных знаний о природе, обществе и мышлении взятых в их взаимной связи, как единое целое, представляет собой весьма сложное явление, обладающее различными сторонами и связями, чем обусловлено его место в общественной жизни, как неотъемлемой части духовной культуры человечества.

Революции в естествознании – одна из самых актуальных философских проблем. Задача исследования этой проблемы состоит в реконструкции истории науки, выявление роли и механизмов революционных фаз в научном прогрессе. Понимание этих механизмов позволяет в какой-то мере прогнозировать возможные пути революционных научных преобразований и, тем самым, содействовать нахождению обоснованных стратегий научного поиска, выбору наиболее эффективных средств и методов исследования, более эффективному подходу к оценке принципиально новых результатов, получаемых при революционных переворотах в естествознании или отдельных его областях.

В середине 90-х гг. 19 века началась новейшая революция в естествознании, главным образом в физике:

- Открытие электромагнитных волн Г. Герцем.

- Коротковолнового электромагнитного излучения К. Рентгеном.

- Радиоактивности А. Беккерелем.

- Электрона Дж. Томсоном.

- Светового давления П.Н. Лебедевым.

- Введение идеи квантования энергии М. Планком.

- Создание теории относительности А. Эйнштейном.

- Радиоактивного распада Э. Резерфордом и Ф. Содди,

- Модель атома по Н. Бору.

а так же открытия в химии и биологии (основы генетике на базе законов Г. Менделя) определяют 1-й этап революции в физики и Естествознании. Он сопровождается, прежде всего, нарушением прежних метафизических представлений о материи и её строении, свойствах, формах движения и типах закономерностей, о пространстве и времени. Нарушение метафизических взглядов на мир, вызвало реакционные поползновения идеалистов и привело к кризису в физике и всем Естествознании.

2-й этап революции в Естествознании начался в связи с созданием квантовой механики и сочетанием её с теорией относительности в общую квантово-релятивистскую концепцию. Происходит дальнейшее бурное развитие Естествознания и в связи с этим продолжается коренная ломка старых понятий, главным образом тех, которые связаны со старой классической картиной мира.

Началом 3 – го этапа революции в Естествознании было первое овладение атомной энергией в результате деления ядра и последующих исследований, с которыми связано зарождение электронно-вычислительных машин и кибернетики.

Современный этап научного Естествознания, характеризуется не только лидирующей ролью физической науки, но и целой группы отраслей Естествознания: биология (генетика, молекулярная биология), химия (макрохимия, химия полимеров), науки смежные с Естествознанием (космонавтика, кибернетика) и т.д.

Если в начале 20 века физические открытия развивались самостоятельно, то с середины 20 века 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.

Бурное развитие всех отраслей Естествознания в конце 20 века породило создание не только современной физической картины мира, но и биологической картины мира и др. В связи с чем, все больше на первый план выходит новое междисциплинарное направление исследований, именуемое синергетикой, порожденное переходом науки к познанию сложно организованных эволюционирующих систем.

В рамках новой картины мира произошли революции в частных науках в космологии (концепция не стационарной Вселенной), в биологии (развитие генетики), и т.д. Таким образом, на протяжении XX века естествознание очень сильно изменило свой облик, во всех своих разделах.

В начале XX века сложились все условия для мощного прорыва, скачка, революции в естествознании, а особенно в физике. Однако в той или иной степени это отразилось и на других естественных науках, например на химии.

Особую роль среди естественных наук играет космология. Она связана практически со всеми естественными науками. Космология выросла непосредственно из натурфилософии, а ее древние корни лежат в религиозно-мифологическом миропонимании. На всех этапах своего развития она отражала эволюцию представлений человечества о мире в целом. Так революция, связанная с трудами Н.Коперника придала космологии огромное значение для осознания человека своего места в мире.

К концу XVIII — началу XIX столетий наука окончательно становится бесспорной ценностью цивилизации. Она все активнее участвует в формировании мировоззрения, претендуя на достижение объективно истинного знания о мире, и вместе с тем все отчетливее обнаруживает прагматическую ценность, возможность постоянного и систематического внедрения в производство своих результатов, которые реализуются в виде новой техники и технологии. Примеры использования научных знаний в практике можно обнаружить и в предшествующие исторические периоды, что давало импульсы к осмыслению практической значимости науки. И все же использование результатов науки в производстве в доиндустриальные эпохи носило скорее эпизодический, чем систематический характер.

В конце XVIII — первой половине XIX вв. ситуация радикально меняется. Именно в этот исторический период начинается процесс интенсивного взаимодействия науки и техники и возникает особый тип социального развития, который принято именовать научно-техническим прогрессом. Потребности практики все отчетливее обозначали тенденции к постепенному превращению науки в непосредственную производительную силу. Внедрение научных результатов в производство в расширяющихся масштабах становилось основной характеристикой социальной динамики, а идея социального прогресса все отчетливее связывалась с эффективным технологическим применением науки.

Важную роль в развитии науки, в частности в формировании новых отраслей знания, сыграло развитие крупной машинной индустрии, пришедшей на смену мануфактурному производству. Не случайно в тех странах, где капитализм приобретал более развитые формы, наука получала преимущества в развитии. Внедрение ее результатов в производство все чаще рассматривалось как условие получения прибыли производителями, как свидетельство силы и престижа государства. Ценность науки, ее практическая полезность, связанная с извлечением дивидендов, отчетливо начинала осознаваться теми, кто вкладывал средства в проведение исследований.

Расширяющееся применение научных знаний в производстве сформировало общественную потребность в появлении особого слоя исследований, который бы систематически обеспечивал приложение фундаментальных естественнонаучных теорий к области техники и технологии. Как выражение этой потребности между естественнонаучными дисциплинами и производством возникает своеобразный посредник — научно-теоретические исследования технических наук.

Их становление в культуре было обусловлено по меньшей мере двумя группами факторов:

 С одной стороны, они утверждались на базе экспериментальной науки, когда для формирования технической теории оказывалось необходимым наличие своей “базовой” естественнонаучной теории (во временном отношении это был период XVIII—XIX вв.).

 С другой стороны, потребность в научно-теоретическом техническом знании была инициирована практической необходимостью, когда при решении конкретных задач инженеры уже не могли опираться только на приобретенный опыт, а нуждались в научно-теоретическом обосновании, которое невозможно осуществить, не имея соответствующей технической теории, разрабатываемой в рамках технических наук.

Технические науки не являются простым продолжением естествознания, прикладными исследованиями, реализующими концептуальные разработки фундаментальных естественных наук. В развитой системе технических наук имеется свой слой как фундаментальных, так и прикладных знаний, и эта система имеет специфический предмет исследования. Таким предметом выступает техника и технология как особая сфера искусственного, создаваемого человеком и существующего только благодаря его деятельности.

Первые образцы научных технических знаний, связанных с применением открытых естествознанием законов при создании новых технологий и технических устройств, возникли уже на ранних стадиях развития естественных наук. Классическим примером может служить конструирование Х.Гюйгенсом механических часов. Х.Гюйгенс опирается на открытые Галилеем законы падения тел, создает теорию колебания маятника, а затем воплощает эту теорию в созданном техническом устройстве. Что же касается систематической разработки технических теорий, то она началась позднее, в эпоху становления и развития индустриального машинного производства. Его потребности, связанные с тиражированием и модификацией различных технических устройств, конструированием их новых видов и типов стимулировали формирование и превращение инженерной деятельности в особую профессию, обслуживающую производство. В отличие от технического творчества в рамках ремесленного труда, эта деятельность ориентировала на систематическое применение научных знаний при решении технических задач. Развитие инженерной деятельности вXIX и XX вв. привело к дифференциации ее функций, выделению в относительно самостоятельные специализации проектирования, конструирования и обслуживания технических устройств и технологических процессов. С развитием инженерной деятельности усложнялось научное техническое знание. В нем сформировались эмпирический и теоретический уровни; наряду с прикладными техническими теориями возникли фундаментальные. Их становление было стимулировано не только прогрессом естествознания, но, прежде всего, потребностями инженерной практики. Характерным примером в этом отношении может служить формирование теории машин и механизмов.

Возникая на стыке естествознания и производства, технические науки все яснее обозначали свои специфические черты, отличающие их от естественнонаучного знания. Они обретали свое предметное поле, формировали собственные средства и методы исследования, свою особую картину исследуемой реальности, т.е. все то, что позволяет говорить о становлении определенной научной дисциплины.

Сформировавшись, технические науки заняли прочное место в системе развивающегося научного знания, а технико-технологические инновации в производстве все в большей мере стали основываться на применении результатов научно-технических исследований. И если раньше наука мало что давала промышленности, то с утверждением технических наук ситуация изменилась. Они не только стали обеспечивать потребности развивающейся техники, но и опережать ее развитие, формируя схемы возможных будущих технологий и технических систем.

Технические науки, вместе с техническим проектированием, начиная с середины XIX столетия стали выступать связующим звеном между естественнонаучными дисциплинами, с одной стороны, и производственными технологиями - с другой.

Суммируя, выделим основные периоды в развитии технических наук. Их четыре:

1) Донаучный этап (с первобытнообщинного строя до эпохи Возрождения) – технические знания существуют как эмпирическое описание предмета, средств трудовой деятельности человека и способов их применения. Технические знания развиваются и усложняются одновременно с прогрессом техники. Естественнонаучные и технические знания развиваются параллельно, взаимодействуя лишь изредка, без непосредственной и постоянной связи между ними.

2) Зарождение технических наук (вторая половина XV – 70 годы XIX) – для решения практических задач начинает привлекаться научное знание. На стыке производства и естествознания возникает научное техническое знание, призванное непосредственно обслуживать производство. Формируются принципы и методы получения и построения научного теоретического знания. Одновременно продолжается становление естествознания, которое связано с производством опосредованно, через технические науки и технику. Выделяются два подэтапа:

a. Первый подэтап (вторая половина XV – начало XVII) – становление экспериментального метода на основе соединения науки и практики. техническое знание еще не приобретает статуса научной теории.

b. Второй подэтап (начало XVII – 70-ые XIX) – появление новых научных теорий в естествознании создало необходимые предпосылки для появления технической теории. Технические знания начинают приобретать теоретический характер.

3) Третий период (70-ые XIX – середина XX) – теоретические науки выглядят сформировавшейся и развитой областью научных знаний со своим предметом, средствами и методами и ясно очерченной объектной областью исследования. В этот период сложились довольно устойчивые, четкие формы взаимосвязи естествознания и технических наук.

4) Четвертый этап продолжается и в настоящее время, среди его особенностей можно выделить интеграцию технического и естественнонаучного знания.
24. Структура научного познания. Особенности эмпирического и теоретического познания.

В истории познания сложились две крайние позиции по вопросу о соотношении эмпирического и теоретического уровней научного познания: эмпиризм и схоластическое теоретизирование.

Схоластика — отвлеченно-догматический способ мышления, опирающийся не на реалии жизни, а на авторитет канонизированных текстов и на формально-логическую правильность односторонних, чисто словесных рассуждений. Она не совместима с творчеством, с критическим духом подлинно научного исследования, поскольку навязывает мышлению уже готовый результат, подгоняя доводы под желаемые выводы.

Особенности эмпирического познания. Научное познание есть процесс, т. е. развивающаяся система знания, которая включает в себя два основных уровня — эмпирический и теоретический.

На эмпирическом уровне преобладает живое созерцание (чувственное познание), рациональный момент и его формы (суждения, понятия и др.) здесь присутствуют, но имеют подчиненное значение. Поэтому исследуемый объект отражается преимущественно со стороны своих внешних связей и проявлений, доступных живому созерцанию и выражающих внутренние отношения. Сбор фактов, их первичное обобщение, описание наблюдаемых и экспериментальных данных, их систематизация, классификация — характерные признаки эмпирического познания.

Эмпирическое, опытное исследование направлено непосредственно на свой объект. Оно осваивает его с помощью таких приемов и средств, как описание, сравнение, измерение, наблюдение, эксперимент, анализ, индукция, а его важнейшим элементом является факт (от лат. factum — сделанное, свершившееся).

Любое научное исследование начинается со сбора, систематизации и обобщения фактов. Понятие «научный факт имеет следующие основные значения 1. Знание о каком-либо событии, явлении, достоверность которого доказана. 2. Предложение, фиксирующее эмпирическое знание, т. е. полученное в ходе наблюдений и экспериментов.

В научном познании факты играют двоякую роль: во-первых, совокупность фактов образует эмпирическую основу для выдвижения гипотез и построения теорий; во-вторых, факты имеют решающее значение в подтверждении теорий или их опровержении.

Специфика теоретического познания и его формы.

На теоретической стадии науки преобладающим (по сравнению с живым созерцанием) является рациональное познание, которое наиболее полно и адекватно выражено в мышлении. Мышление — осуществляющийся в ходе практики активный процесс обобщенного и опосредованного отражения действительности, обеспечивающий раскрытие ее закономерных связей и их выражение в системе абстракций (понятий, категорий и др.). Человеческое мышление осуществляется в теснейшей связи с речью, а его результаты фиксируются в языке как определенной знаковой системе, которая может быть естественной или искусственной (язык математики, химические формулы).

Формы мышления (логические формы) — способы отражения действительности посредством взаимосвязанных абстракций, среди которых исходными являются понятия, суждения и умозаключения.

Понятие — форма мышления, отражающая общие закономерные связи, существенные стороны, признаки явлений, которые закрепляются в их определениях (дефинициях). Понятия должны быть гибки и подвижны, взаимосвязаны, едины в противоположностях, чтобы верно отразить реальную диалектику (развитие) объективного мира. Наиболее общие понятия — это философские категории (качество, количество, материя, противоречие и др.

Суждение - форма мышления, отражающая отдельные вещи, явления, процессы действительности, их свойства, связи и отношения. В форме суждения выражаются любые свойства и признаки предмета.

Умозаключение — форма мышления (мыслительный процесс), посредством которой из ранее установленного знания (обычно из одного или нескольких суждений) вводится новое знание (также обычно в виде суждения).

Рациональное (мышление) взаимосвязано не только с чувственным, но и с другими — внерациональными — формами познания. Большое значение в процессе познания имеют такие факторы, как воображение, фантазия, эмоции и др. Среди них особенно важную роль играет интуиция — способность прямого, непосредственного постижения истины без предварительных логических рассуждений и без доказательств. Интуиция требует напряжения всех познавательных способностей человека, в нее вкладывается весь опыт предшествующего социокультурного и индивидуального развития человека — его чувственно-эмоциональной сферы (чувственная интуиция) или его разума, мышления (интеллектуальная интуиция).

Рассматривая теоретическое познание как высшую и наиболее развитую его форму, следует прежде всего определить его структурные компоненты. К числу основных из них относятся проблема, гипотеза, теория и закон, выступающие вместе с тем как формы построения и развития знания на теоретическом уровне.

Проблема — форма теоретического знания, содержанием которой является то, что еще не познано человеком, но что нужно познать. Проблема не есть застывшая форма знания, а процесс, включающий два основных момента (этапа движения познания) — ее постановку и решение. Правильное выведение проблемного знания из предшествующих фактов и обобщений, умение верно поставить проблему — необходимая предпосылка ее успешного решения.

Теория — наиболее сложная и развитая форма научного знания, дающая целостное отображение закономерных и существенных связей определенной области действительности. Примерами этой формы знания являются классическая механика Ньютона, эволюционная теория Ч. Дарвина, теория относительности А. Эйнштейна.

Любая теоретическая система, как показал К. Поппер, должна удовлетворять двум основным требованиям: а) непротиворечивости, б) опытной экспериментальной проверяемости. Теория, по Попперу, есть инструмент, проверка которого осуществляется в ходе его применения и о пригодности которого судят по результатам таких применений.

Но все же в физике был совершен самый большой скачок. Было открыто, святая святых, строение атома, что долгие столетия было загадкой и делемой для физиков всего цивилизованного мира. Была открыта небезызвестная радиоактивность, открытие которой так повлияло на ход мировой истории. Наконец, была создана новая наука квантовая механика, которая стала результатом работы в будущем нобелевского лауреата по физике Макса Планка. Как раз квантовая механика помогла ученому Нильсу Бору уточнить строение атома, представленное Эрнестом Резерфордом.

Но обо всем по порядку, по хронологическому порядку.

Эра научных открытий, перевернувших мир, началась в 1897 году с открытия электрона (отрицательно заряженной элементарной частицей) Дж. Дж. Томсоном. Однако Томсон не один совершил основополагающее открытие. Ему помогал не кто иной, как Эрнест Резерфорд. В то время Резерфорд, только что окончивший институт, бакалавр естественных наук, занимался исследованием воздействия рентгеновских лучей (открытых годом ранее Вильгельмом Рентгеном) на электрические разряды в газах. Эти исследования и помогли Томсону открыть электрон.

Несмотря на то, что это нехронологично, но следующим событием в истории физики тех лет стало открытие в 1896 году Антуаном Анри Беккерелем радиоактивности.

Мне бы хотелось сказать об этом человеке несколько слов.

20 января 1896 года на заседании Парижской академии наук во время доклада о рентгеновском излучении, открытого недавно, ему пришла в голову мысль, которую он проверил на опытах, приведших к феноменальным результатам.

Создавалось впечатление, будто индуцированная солнечным светом фосфоресценция побуждает препараты испускать Х-лучи, подобно тому как флуоресценция, возникает под действием катодных лучей., побуждает стекло катодной трубки испускать Х-лучи. В конце февраля 1896 года Беккерель задумал еще один эксперимент: на блюдце с солями урана, поставленное на фотопластинку, завернутую в светонепроницаемую бумагу, он поместил медный крестик. Но экспонирование солей пришлось отложить: несколько дней в Париже было пасмурно. И Беккерель в ожидании солнца убрал всю конструкцию в ящик буфета. В воскресение 1 марта 1896 года, так и не дождавшись ясной погоды, он решил на всякий случай проявить пластинку и, к своему изумлению, обнаружил на ней четкие контуры крестика. Это могло означать только одно: урановые соли испускали излучение, проникавшее сквозь слои светонепроницаемой бумаги и оставлявшее отчетливый след на фотопластинке без подзарядки светом.

За свое открытие Беккерель был удостоен Нобелевской премии в 1903 году.

А теперь несколько слов о самом Максе Планке.

В 1930 году Макс Планк, ему тогда исполнилось 72 года, возглавил Институт физики кайзера Вильгельма (в Германии наряду с университетами с 1911 года существовали на средства крупных промышленников негосударственные научно-исследовательские институты кайзера Вильгельма, которые были созданы по предложению кайзера Вильгельма II. После Второй мировой войны их переименовали в институты Макса Планка). В 1937 году Планк демонстративно ушел в отставку с поста президента Института, в знак протеста против изгнания из него евреев. В 1945 году Планк вновь стал президентом Института физики (теперь Института Макса Планка) и занимал этот пост до конца жизни.

Макс Планк был воплощением лучших традиций немецкой научной школы – трудолюбия, тщательности и консерватизма.

Следующим делом в физике были события, связанные со строением атома и связанные с именем Эрнеста Резерфорда.

Опять же не могу не сказать несколько слов о самом ученом.

Английский физик Эрнест Резерфорд родился в Новой Зеландии, неподалеку от г. Нельсона. Он был одним из 12 детей колесного мастера и строительного рабочего Джеймса Резерфорда, шотландца по происхождению, и Марты (Томпсон) Резерфорд, школьной учительницы из Англии. Сначала Резерфорд посещал начальную и среднюю местные школы, а затем стал стипендиатом Нельсон-колледжа, частной высшей школы, где проявил себя талантливым студентом, особенно по математике. Благодаря успехам в учебе Резерфорд получил еще одну стипендию, которая позволила ему поступить в Кентербери-колледж в Крайстчерче, одном из крупнейших городов Новой Зеландии.

В колледже на Резерфорд оказали большое влияние его учителя: преподававший физику и химию Э.У. Бикертон и математик Дж. Х.Х. Кук. После того как в 1892 г. Р. была присуждена степень бакалавра гуманитарных наук, он остался в Кентербери-колледже и продолжил свои занятия благодаря полученной стипендии по математике. На следующий год он стал магистром гуманитарных наук, лучше всех сдав экзамены по математике и физике.

В 1894 г. Р. была присуждена степень бакалавра естественных наук. Затем Резерфорд в течение недолгого времени преподавал в одной из мужских школ Крайстчерча. Благодаря своим необыкновенным способностям к науке Резерфорд был удостоен стипендии Кембриджского университета в Англии, где он занимался в Кавендишской лаборатории, одном из ведущих мировых центров научных исследований.

В Кембридже Р. работал под руководством английского физика Дж. Дж. Томсона. На Томсона произвело глубокое впечатление, проведенное Резерфордом исследование радиоволн, и он в 1896 г. предложил совместно изучать воздействие рентгеновских лучей (открытых годом ранее Вильгельмом Рентгеном) на электрические разряды в газах. Их сотрудничество увенчалось весомыми результатами, включая открытие Томсоном электрона – атомной частицы, несущей отрицательный электрический заряд. Опираясь на свои исследования, Томсон и Резерфорд выдвинули предположение, что, когда рентгеновские лучи проходят через газ, они разрушают атомы этого газа, высвобождая одинаковое число положительно и отрицательно заряженных частиц. Эти частицы они назвали ионами. После этой работы Резерфорд занялся изучением атомной структуры.

Однако главная его заслуга в открытии строения атома. Вот как это произошло.

Резерфорда удивляло, что альфа-частицы, пронизывая мишени (обычно листки металлической фольги), отклонялись на самые разные углы. Очевидно, внутри вещества действуют мощные электрические поля: ведь только они могут искривлять траектории массивных заряженных частиц.

С осмотрительной точностью сказал тогда Резерфорд, что знает только как выглядит атом, а не как он устроен. По законам классической физики, атом не мог иметь подобного строения: вращаясь вокруг ядра, электроны должны излучать, а значит, терять энергию и неизбежно подать на ядро. В общем, Резерфорд увидел обреченный атом.

Наконец, революция закончилась открытиями Пьер Кюри и Марии Склодовской- Кюри.

Несколько слов о них.

Пьер Кюри (1859-1906). Родился в семье врача. Первоначальное образование получил дома, а в 16 лет стал студентом Сорбонны. После присуждения ему в 1877 году магистерской степени он 22 года преподавал в школе физики и химии. Пьер Кюри внес значительный вклад в различные области физики. Вместе с братом Жаком Пьер Кюри открыл прямой пьезоэлектрический эффект (1980 г.) Также они открыли обратный пьезоэлектрический эффект. Жак и Пьер Кюри сконструировали первый пьезоэлектрический датчик для измерения малых электрических зарядов и слабых токов.

Пьер Кюри разработал теорию образования кристаллов, сформулировал общий принцип их роста, ввел понятие поверхностной энергии кристаллических граней (1884-1885 гг.). Изучая симметрию кристаллов, он выдвинул принцип, названный его именем, который позволяет устанавливать симметрию кристалла, находящегося под внешним воздействием.

П. Кюри исследовал влияние температуры на магнитные свойства тел. В 1895 году он обнаружил, что у диамагнетиков магнитная восприимчивость не зависит от температуры, а у парамагнетиков – обратнопропорциональна ей (закон Кюри).

1895 год ознаменовался открытием температуры, выше которой теряют свои свойства и скачкообразно изменяются другие свойства железа.

Мария Склодовская –Кюри (1867-1934). Она появилась на свет в учительской семье в Варшаве (Королевство Польское в то время входило в Российскую империю). Мария прекрасное успевала в школе, но высшее образование для женщин в России тогда было несбыточной мечтой, и Мария 8 лет работала гувернанткой, отсылая почти все заработанные деньги сестре Брониславе в Париж, где та изучала медицину. В 1891 году сестра получила диплом и вышла замуж. В том же году Мария отправилась к ней Париж и поступила в Сорбонну. В 1893 году она заняла первое место на итоговых экзаменах по физике, а 1894 году – второе место на экзаменах по математике

Знаменательная встреча Пьера Кюри и Марии Склодовской произошла в 1894, а 24 июля 1895 года они вступили в брак.

В 1903 году Мария Склодовская-Кюри стала первой женщиной, удостоиной во Франции докторской степени.

После получения Нобелевской премии супругами Кюри, для Пьера в Сорбонне была учреждена кафедра физики и лаборатория (1904 год), позже преобразованная в Радиевый институт. Кюри часто болел. По-видимому, сказывалась работа с радиоактивными материалами. От пожелтевших листков из лабораторный журналов супругов Кюри и поныне исходит сильное радиоактивное излучение, опасное для здоровья .

Пьер Кюри погиб в результате несчастного случая: 19 апреля 1906 года он переходил улицу, поскользнулся и попал под проезжавший мимо экипаж.

На руках Марии Кюри остались две дочери: Ирен и Ева.

Кафедра физики в Сорбонне учрежденная для Пьера, перешла к Марии. В 1910 году мадам Кюри опубликовала фундаментальную книгу о радиоактивности, а через четыре года возглавила Лабораторию радиоактивности в только что открытом Радиевом Институте (Париж). Во время Первой мировой войны на частные пожертвования Мария и Ирен оборудовала передвижные госпиталя рентгеновскими установками и возглавила радиологическую службу Общества Красного Креста.

После окончания войны Мария выступала в разных странах с лекциями о проблемах науки. Благодаря ее усилиям в Радиевом институте удалось собрать большой запас радиоактивных материалов для исследовательских целей (до создания первых ускорителей). Именно эти материалы в немалой степени способствовали открытию Ирен и Фредериком Жолио-Кюри искусственной радиоактивности.

В честь супругов Кюри названы: внесистемная единица измерения активности изотопов – кюри (Ки) и химический элемент с атомным номером 96 – Cm (кюрий), а в честь родины Марии – Полоний 84-ый элемент.

В вышеописанных биографиях обозначены основные открытия Пьера и Марии Кюри. Но главные из них это открытие радия и полония, Написание Марией книги по радиоактивности.

На этом, конечно, не закончилась революция, начавшаяся на рубеже веков, но это были ее основные поворотные моменты. О ценности и значимости этих событий говорит уже то, что все ученые, так или иначе внесшие вклад в дело большой физики, были удостоены Нобелевской премии.

А результаты этой революции мы пожинаем до сих пор.

Однако в нашем рассказе мы упустили не менее важные открытия в физике тех лет – открытие Эйнштейном относительности (Специальная теория относительности (1905 год) и Общая теория относительности (1916 год)). Это уже открытие совсем другой области физики.

И еще одно, последнее. Эта революция обязана своим появлением математике, ведь без сформировавшегося математического аппарата не было бы всех этих открытий, которые требовали сложнейших расчетов. Следовательно, развитие физики спровоцировало и развитие математики, но это уже совсем другая история.

Читайте также: