Контрольная работа по дисциплине концепции современного естествознания

Интересные и  оригинальные идеи об отличиях научного мышления от других духовных "исканий человечества" развивал В.И. Вернадский. Он, в частности, считал, что только в истории научных идей четко и ясно проявляется прогресс, чего нет в других сторонах культурной жизни (в искусстве, литературе, музыке) и даже в истории человечества, которую "едва ли можно принимать за нечто единое и целое". По мнению русского мыслителя, характерными особенностями исторического процесса научного творчества являются, во-первых, единство процесса развития научной мысли; во-вторых, общеобязательность научных результатов; в-третьих, большая и своеобразная независимость науки (по сравнению с другими духовными образованиями - философией, религией, искусством и др.) от исторической обстановки; в-четвертых, очень глубокое (подобно религии), но совершенно своеобразное влияние научного познания на понимание человеком смысла и цели своего существования; в-пятых, научное творчество является основным элементом "научной веры" (противоположной религиозной), которая является могущественным созидательным фактором в науке.

Научное познание есть целостная развивающаяся система, имеющая довольно сложную структуру. Последняя выражает собой единство устойчивых взаимосвязей между элементами данной системы. Структура научного познания может быть представлена в различных ее срезах и соответственно - в совокупности специфических своих элементов.

Предварительно  отметим, что в структуре всякого  научного знания существуют элементы, не укладывающиеся в традиционное понятие  научности: философские, религиозные, магические представления; интеллектуальные и сенсорные навыки, не поддающиеся вербализации и рефлексии; социально-психологические стереотипы, интересы и потребности; определенные конвенции, метафоры, противоречия и парадоксы; следы личных пристрастий и антипатий, привычек, ошибок и т.д. Имея в виду подобные элементы, В.И. Вернадский указывал, что "есть одно коренное явление, которое определяет научную мысль и отличает научные результаты и научные заключения ясно и просто от утверждений философии и религии, - это общеобязательность и бесспорность правильно сделанных научных выводов, научных утверждений, понятий, заключений". Этим наука отличается и от всякого другого знания и духовного проявления человечества.

По одному из оснований деления в составе науки различают: а) науку переднего края, которая наряду с истинным включает неистинные, но полученные научными средствами результаты; б) твердое ядро науки - достоверный, истинный пласт знания, кристаллизируемый по ходу развития знания; в) история науки; г) социология науки.

Рассматривая  основную структуру научного знания, В.И. Вернадский считал, что "основной неоспоримый вечный остов науки" (т.е. ее твердое ядро) включает в  себя следующие главные элементы (стороны):  

1) Математические науки во всем их объеме.  

2) Логические  науки почти всецело.  

3) Научные факты  в их системе, классификации  и сделанные из них эмпирические  обобщения - научный аппарат, взятый  в целом.  

Все эти стороны  научного знания - единой науки - находятся  в бурном развитии, и область, ими охватываемая, всё увеличивается"1. При этом, согласно Вернадскому, во-первых, новые науки всецело проникнуты этими элементами и создаются "в их всеоружии". Во-вторых, научный аппарат фактов и обобщений растет непрерывно в результате научной работы в геометрической прогрессии. В-третьих, живой, динамичный процесс такого бытия науки, связывающий прошлое с настоящим, стихийно отражается в среде жизни человечества, является все растущей геологической силой, превращающей биосферу в ноосферу - сферу разума.

С точки зрения взаимодействия объекта и субъекта научного познания, последнее включает в себя четыре необходимых компонента в их единстве:

а. Субъект науки - ключевой ее элемент: отдельный исследователь, научное сообщество, научный коллектив и т.п., в конечном счете - общество в целом. Они-то, т.е. субъекты науки, и исследуют свойства, стороны и отношения объектов и их классов (материальных или духовных) в данных условиях и в определенное время. Научная деятельность требует специфической подготовки познающего субъекта, в ходе которой он осваивает предшествующий и современный ему концептуальный материал, сложившиеся средства и методы его постижения, делает их своим достоянием, учится грамотно им оперировать, усваивает определенную систему ценностных, мировоззренческих и нравственных ориентации и целевых установок, специфичных именно для научного познания.

б. Объект (предмет, предметная область), т.е. то, что именно изучает данная наука или научная  дисциплина. Иначе говоря, это все  то, на что направлена мысль исследователя, все, что может быть описано, воспринято, названо, выражено в мышлении и т.п. В широком смысле понятие "предмет", во-первых, обозначает некоторую ограниченную целостность, выделенную из мира объектов в процессе человеческой деятельности и познания; во-вторых, - объект (вещь) в совокупности своих сторон, свойств и отношений, противостоящий субъекту познания.

Понятие "предмет" может быть использовано для выражения  системы законов, свойственных данному  объекту (например, предмет диалектики - всеобщие законы развития). По мере развития знаний об объекте открываются новые его стороны и связи, которые становятся предметом познания. Различные науки об одном и том же объекте имеют различные предметы познания (например, анатомия изучает строение организма, физиология - функции его органов, медицина - болезни и т.п.). Предмет познания может быть материальным (атом, живые организмы, электромагнитное поле, галактика и др.) или идеальным (сам познавательный процесс, концепции, теории, понятия и т.п.). Тем самым в гносеологическом плане различие предмета и объекта относительно и состоит в том, что в предмет входят лишь главные, наиболее существенные (с точки зрения данного исследования) свойства и признаки объекта.

в. Система методов  и приемов, характерных для данной науки или научной дисциплины и обусловленных своеобразием их предметов.

г. Свой специфический, именно для них язык - как естественный, так и искусственный (знаки, символы, математические уравнения, химические формулы и т.п.).

При ином "срезе" научного познания в нем следует  различать такие элементы его  структуры: фактический материал, почерпнутый  из эмпирического опыта; результаты первоначального концептуального  его обобщения в понятиях и  других абстракциях; основанные на фактах проблемы и научные предположения (гипотезы); "вырастающие" из них законы, принципы и теории, картины мира; философские установки (основания); социокультурные, ценностные и мировоззренческие основы; методы, идеалы и нормы научного познания, его эталоны, регулятивы и императивы; стиль мышления и некоторые другие элементы (например, внерациональные).

Идеалы и нормы  научного познания - совокупность определенных концептуальных, ценностных, методологических и иных установок, свойственных науке  на каждом конкретно-историческом этапе ее развития. Их основная функция - организация и регуляция процесса научного исследования, ориентация на более эффективные пути, способы и формы достижения истинных результатов. При переходе на новый этап научного исследования (например, от классической к неклассической науке) кардинально меняются его идеалы и нормы. Их характер определяется в первую очередь предметом познания, спецификой изучаемых объектов, а их содержание всегда формируется в конкретном социокультурном контексте.

Целостное единство норм и идеалов научного познания, господствующих на определенном этапе  развития науки, выражает понятие "стиль  мышления". Он выполняет в научном  познании регулятивную функцию, носит  многослойный, вариативный и ценностный характер. Выражая общепринятые стереотипы интеллектуальной деятельности, присущие данному этапу, стиль мышления всегда воплощается в определенной конкретно-исторической форме. Чаще всего различают классический, неклассический и постнеклассический (современный) стили научного мышления.

Понятие "философские  основания науки" выражает философские  идеи и принципы, которые содержатся в данной науке (научной дисциплине, концепций и т.п.) и дают самые  общие ориентиры для познавательной деятельности. Философские основания  науки наряду с функцией обоснования уже добытых знании выполняют также эвристическую (участвуют в построении новых теорий) и методологическую функции. Являясь средством (орудием) приращения нового знания, они способствуют формированию новых методов научного исследования. Философские основания науки разнородны и историчны: при переходе от одного этапа развития науки к другому в ходе научных революций один их "набор" сменяется другим, но определенная преемственность при этом сохраняется. Научная картина мира - целостная система представлений об общих свойствах и закономерностях действительности, построенная в результате обобщения и синтеза фундаментальных научных понятий и принципов. В зависимости от оснований деления различают общенаучную картину мира, которая включает представления о всей действительности (т.е. о природе, обществе и самом познании) и естественнонаучную картину мира. Последняя - в зависимости от предмета познания - может быть физической, астрономической, химической, биологической и т.п. В общенаучной картине мира определяющим элементом выступает картина мира той области научного знания, которая занимает лидирующее положение на конкретном этапе развития науки. Каждая картина мира строится на основе определенных фундаментальных научных теорий и по мере развития практики и познания одни научные картины мира сменяются другими. Так, естественнонаучная (и прежде всего физическая) картина строилась сначала (с XVII в) на базе классической механики, затем электродинамики, потом - квантовой механики и теории относительности (с начала XX в), а сегодня - на основе синергетики.

Научные картины  мира выполняют эвристическую роль в процессе построения фундаментальных  научных теорий. Они тесно связаны  с мировоззрением, являясь одним  из важных питательных источников его формирования.  
 
 

II. Концепция корпускулярно - волнового дуализма де Бройля. 

     Долгое время в физике главенствовала волновая теория света, а микроскопическим частицам вещества, атомам например, приписывали исключительно корпускулярные свойства. Но с этих позиций не удалось создать стройную и непротиворечивую теорию строения атома. Опыты Резерфорда показали «ажурное» строение атома, где основная масса содержится в ядре диаметром порядка , а электроны заполняют весь остальной объем. Но было доказано, что такая система не может быть устойчивой без движения электронов. Этот факт и многие другие привели к разумению того, что к микроскопическим частицам нельзя подходить с уравнениями классической механики.

     Открытие явления фотоэффекта также не вписывалось в рамки классической физики. Это привело к созданию квантовой механики, в которой микрочастицам приписывают особые свойства невозможные с точки зрения классической физики. 

     Целью данной работы будет рассмотреть понятие корпускулярно – волнового дуализма для микрочастиц и излучения, рассмотреть основные формулы и законы, что описывают эти явления и проанализировать как дуализм свойств микрочастиц и излучения применяется в науке, технике, насколько широко распространились приборы и устройства, применяющие эти свойства вещества.

      1.Сущность фотоэффекта состоит в испускании веществом быстрых электронов под воздействием достаточно коротковолнового излучения, падающего на это вещество. При этом оказывается, и это очень существенно, что энергия испускаемых электронов совершенно не зависит от интенсивности поглощаемого излучения, а определяется только его частотой и свойствами самого вещества. От интенсивности излучения зависит только число испускаемых электронов.

     Этим  простым эмпирическим законам, оказалось, очень трудно дать удовлетворительное теоретическое объяснение, о частности, большие трудности встретили на своем пути попытки объяснить элементарный механизм высвобождения фотоэлектрического электрона, или, как сейчас принято говорить, фотоэлектрона.

     Действительно, волновая теория света, которая к 1900 году казалась совершенно безупречной  и неоспоримой, приводила к представлению  о равномерном распределении  энергии излучения в световой волне. Падая на электрон, световая волна непрерывно передает ему энергию, причем количество энергии, полученной электроном в единицу времени, например в секунду, согласно волновой теории должно быть пропорционально интенсивности падающей на него волны. Поэтому объяснить законы фотоэффекта казалось очень трудно.

     В 1905 году Альберт Эйнштейн высказал мысль о том, что фотоэлектрический эффект указывает на дискретное строение света, связанное с существованием квантов. Первоначально гипотеза Планка в ее наиболее смелой форме состояла в предположении, что вещество может, поглощать энергию излучения только конечными порциями, пропорциональными частоте. Успех планковой теории черного излучения подтвердил справедливость этой гипотезы. Но если эта гипотеза верна, то представляется вполне вероятным, что дискретная природа света, проявляющаяся в моменты поглощения и испускания, должна сохраняться также и в остальные промежуточные моменты времени, т. е. тогда, когда излучение свободно распространяется в пространстве. Эйнштейн допустил, что любое монохроматическое излучение состоит из совокупности квантов, причем энергия каждого кванта пропорциональна частоте, а коэффициент пропорциональности равен, разумеется, постоянной Планка. Это позволило легко объяснить законы фотоэффекта. В самом деле, электрон, находящийся внутри вещества, поглощая квант света, либо покинет вещество, либо останется внутри него. Все зависит от того, превышает ли энергия светового кванта работу, которую надо совершить электрону, чтобы покинуть вещество, т. е., как говорят, работу выхода. Следовательно, кинетическая энергия выбитого электрона будет равна энергии поглощенного светового кванта минус работа выхода.