Курс лекций по "Концепции современного естествознания"

Концепции современного естествознания

 

Тема 1. Основные определения науковедения.

Цели, задачи и  функции КСЕ.

Способы освоения реальности

 

    Концепции  современного естествознания –  дисциплина, которая изучает основные  идеи, законы наук о природе  (естественных наук) и формирует общее представление о современной научной картине мира.

    Концепция – идея, единый замысел, фундаментальный принцип.

    Естественные  науки:

1) физика;

2) химия;

3) биология;

4) геология;

5) астрономия;

    Наука – система знаний, результат деятельности определенной группы людей, именуемой научным сообществом.

    Наука включает в себя три составляющие:

1. Система знаний (что?);
2. Организация (ученые, здания, лаборатории, оборудование) (кто?);
3. Методология (каким образом?)

 

Элементы  научного исследования

1. Объект;
2. Субъект;
3. Предмет;
4. Методы и средства измерения исследования;
5. Условия измерения исследования.

    Субъект –  тот, кто измеряет – исследователь.

    Объект –  то, что исследуется.

    Предмет –  свойства объекта, которые изучают и измеряют.

    Если выбрать  разные методы, будут разные результаты  и погрешности.

    Все элементы  исследования влияют на результат.

 

Этапы научного исследования

1. Научные наблюдения и сбор фактов (эмпирический);
2. Выдвижение гипотез (теоретический);
3. Постановка эксперимента (эмпирический);
4. Построение модели (теоретический).

    Научная парадигма  – совокупность методов, приемов,  законов.

 

Критерии научности.

    Любая частная  теория (учение) может называться  научной, если выполняются следующие  требования:

1. данная теория опирается на фундаментальную теоретическую базу (законы, правила, аксиомы, постулаты, леммы);
2. эта теория должна быть логичной, т.е.не противоречивой. (Например: существовали противоречия между корпускулярной и волновой теорией природы света. (Ньютон и Гюйгенс); в астрологии много противоречий);
3. теория должна подтверждаться практикой (принцип верификации);
4. теория должна давать прогнозы с достаточной долей вероятности.

    Исходя из  этого критерия научности можно  выделить следующие частные учения, которые до сих пор не перешли в разряд наук: астрология, валеология (учение о здоровье души и тела.), евгеника (учение, целью которого является выведение лучшей расы человека), уфология (НЛО).

    Согласно представлениям  эпохи просвещения существует другой критерий научности, следовать которому продолжали вплоть до 20 века – сформулировал Иммануил Кант: «Любое частное учение является наукой настолько, насколько много в нем содержится математики».

    Исходя их  этого, считалось, что психологию  трудно считать наукой, а также философию. Многие науки в то время испытывали затруднения.

 

I. Науки делятся на следующие виды

1. Естественные (биология, химия, геология);
2. Междисциплинарные (математика, статистика, стилистика);
3. Гуманитарные (психология, философия, литература, правоведение);
4. Технические.

 

Чем отличаются гуманитарные и естественные науки?

1. Естественные науки дают строго объективную, однозначную оценку объекта исследования; эта оценка выражается и в количественном, и в качественном отношении.
2. Гуманитарные науки только качественную и не строго объективную оценку.
3. В естественных науках личность ученого не влияет, а в гуманитарных – влияет.
4. Отличается методология.
5. Разные объекты или предмет исследования (в психологии – устойчивость к стрессам, психотип человека, в биологии – концентрация эритроцитов).

 

II. Науки делятся на следующие виды

1. Фундаментальные (занимаются  решением общих вопросов, например, как зарождалась Вселенная).
2. Прикладные (акцентируют внимание на решении конкретных задач, например, нанотехнологии).

 

III. Науки делятся на следующие виды

1. Интегральные (биофизика, геофизика, биохимия).
2. Дифференциальные (физика стекла, физика плазмы, механика, неорганическая химия, генетика).

 

Цели, задачи КСЕ

Цель всех наук КСЕ  – обеспечить устойчивость человечества. Для этой цели решаются следующие задачи: исследования окружающего нас мира, установление причинно-следственных связей (ПСС), интегрирования знаний отдельных наук для построения общей научной картины мира, умение строить прогнозы.

 

Функции КСЕ

1. интегральная (объединяет все естественные, и даже гуманитарные науки);
2. объяснительная;
3. методологическая;
4. предсказательная;
5. идеологическая.

 

Способы освоения реальности

1. Чувственно-образный (чувства, образы, интуиция, опыт, традиции, приметы, суеверия). Пользуются исключительно данным способом дети, малограмотные люди. Способ дает качественную оценку (приблизительная оценка, использующая степени сравнения «холодно – тепло».
2. Рациональный (ratio с греч. – разум) Пользуются исключительно данным способом ученые. Способ дает качественную и количественную оценки (точное измерение силы, температуры – насколько «холодно – тепло»).

Так как все органы чувств нельзя представить в количественном выражении (например, запах, вкус), то в современном естествознании целесообразно пользоваться сразу двумя способами освоения реальности. Нельзя отбрасывать также такое чувство как интуиция.

 

Научные методы

Теоретические	Теоретич. и одновременно  практич. (всеобщие, общенаучные)	Практические
Формализация Аксиоматизация Гипотетико-дедуктивный	Анализ и синтез Дедукция, индукция. Аналогия Классификация Моделирование Абстрагирование Обобщение Идеализация	Наблюдение Описание Измерение Эксперимент

    Формализация  – присвоение объекту исследования символа, обозначения, знака, определения, названия. (используется во всех науках: физика: сила – F, математика: «+», «=» и т. д.);

    Аксиоматизация  – построение теорий на основе  аксиом. Аксиома – утверждение,  не требующее доказательств.

    Гипотетико-дедуктивный  способ  - построение теорий на  основе гипотез и логический рассуждений от общего к частному.

    Анализ и  синтез. Анализ – разделение, расчленение  объекта исследования на составляющие  свойства и сравнение этих  характеристик с хар-ками другого  объекта.

    Синтез –  процесс обратный анализу. Анализ  не бывает без синтеза.

    Дедукция -  процесс логического рассуждения в направлении от общего к частному.

    Индукция –  наоборот.

    Классификация – разделение  по категориям по сходным признакам (деление на виды, классы, семейства…).

    Моделирование  – моделирование в теории – создание моделей, отображение объектов исследования (землетрясение) в виртуальном мире; на практике – моделирование ситуаций с объектом исследования в уменьшенном или увеличенном виде (используется при построении нового здания – как оно впишется в архитектурный ансамбль, для этого используют макеты: при испытаниях разных моделей ракет).

    Абстрагирование  – изоляция объекта исследования  и помещение его в другие  условия (другую среду) мысленно или на самом деле;

    Обобщение  – часть классификации (создание совокупности по сходным признакам) Обобщение знаний выражается, например, в принципе сохранения.

    Идеализация  – наделение объекта исследования  неприсущими ему свойствами или преувеличение / преуменьшение имеющихся характеристик. (идеальный газ);

    Измерение  – процесс получения информации, заключающийся в сравнении опытным  путем измеряемой и известной величины и представлении результатов в числовой форме.

 

Причинно-следственные связи (ПСС)

Причинно-следственные связи (ПСС) делятся на два вида:

а) научно обоснованные (объяснение грозы с точки зрения физики – столкновение холодного и теплого фронтов…);

б) ненаучно обоснованные (объяснение грозы – Зевс).

 

Формы выражения  ПСС

В науке ПСС выражают в виде правил, законов и принципов.

1. Правило – узкая, локальная причинно-следственная связь. Используется в ограниченной области знаний. Например, правило «буравчика» (электромагнетизм) не применяют в оптике, термодинамике, математике, химии и т. д.
2. Закон – более фундаментальная форма, устанавливаемая для одной или нескольких наук (систем знаний). Закон сохранения энергии применяется в нескольких науках, таких как физика, биофизика, физическая химия, геофизика.
3. Принцип – самая фундаментальная форма выражения ПСС, используется повсеместно, характеризуется высоким уровнем обобщения. Принцип сохранения действует и в физике, и в других естественных, а также –  в   технических науках.

 

Принцип сохранения

«Любая сущность в замкнутых системах не может возникать из ничего и не исчезать бесследно, а может только переходить из одной качественной формы в другую в эквивалентных (равных) количествах». (Сущность: энергия, импульс, момент импульса, заряд, масса).

 

 

Глобальные проблемы человечества

1. Сохранение мира (гонка вооружений, терроризм).
2. Экологическая проблема (вырубка лесов, озоновые дыры, сокращение запасов пресной воды…).
3. Проблема мирового океана (мировой океан – большая часть земли, если ее загрязнить, то будет большой ущерб, одновременно – здесь проблема добычи потенциальных энергоресурсов и угроза затопления в результате глобального потепления большой территории  суши).
4. Энергосырьевая проблема (резко сокращаются запасы нефти, угля, газа).
5. Демографическая проблема (перенаселение планеты). Скорость потребления объектов флоры и фауны, энергоресурсов превышает скорость их естественного восстановления.
6. Продовольственная проблема.

 

Для обеспечения устойчивости человечества необходимо в разумных пределах удовлетворять потребности населения. Уровень удовлетворения потребностей определяет критерий цивилизованности страны (Швеция, Финляндия, США – высокий уровень цивилизованности, Афганистан, Эфиопия, Нигерия – низкий уровень цивилизованности).

 

 

 

 

 

 

 

 

Тема 2. Устойчивость и стабильность. Энергетический профиль различных систем, процессов

 

 

Устойчивость – способность объекта (системы) сохранять свое исходное состояние (исходные характеристики) под влиянием внешних воздействий или собственных возмущений.

Собственные возмущения бывают в результате внешних воздействий (Октябрьская революция как результат вмешательства Германии во внутренние дела России), Тюльпановая, оранжевая революции – аналогичные ситуации в бывших союзных республиках – вмешательство США; аморфное вещество испытывает возмущение вследствие своего нестабильного «замороженного» в результате быстрой закалки состояния и это будет продолжаться постоянно до перехода в обычное кристаллическое стабильное, равновесное состояние).

Стабильность – способность объекта (системы) сохранять свое исходное состояние независимо от времени.

 

Факторы внешнего воздействия

1. Физические: изменение давления, изменение температуры, силовое воздействие, Х – излучение,  радиоактивное излучение, ионная имплантация.