Эволюция естественнонаучной картины мира

История естествознания и тенденции его развития. Отличие естественнонаучной культуры от гуманитарной. Инструменты познания, способы и формы доказательства достоверности получаемого знания. Анализ степени устойчивости природных объектов исследования.

Рубрика Биология и естествознание
Вид курс лекций
Язык русский
Дата добавления 04.09.2017
Размер файла 453,8 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Как же из «ничего» может возникать материя в виде конкретных частиц вещества (кварков и лептонов, см. выше), имеющих массу покоя - это же нарушение закона сохранения материи! Чтобы «спасти» концепцию физического вакуума от подобной ереси, физики приписывают ему свойство давать сбои в ходе взаимосвязанных процессов рождения и исчезновения частиц и античастиц. Причины таких сбоев, называемых в физике нарушениями симметрии (см. тему 2), неизвестны, но теоретически возможно, что их результатом могут быть уцелевшие после «неправильно» прошедшей аннигиляции кварки или лептоны. Ситуация с практическим подтверждением таких пред-положений примерно такая же, что и с кварковой моделью - пока, в рамках уже следующего, четвертого этапа истории естествознания, т.е., в наше время, экспериментально удалось реализовать только процессы рождения и ан-нигиляции частиц и античастиц на современных ускорителях.

В качестве последних по времени результатов развития представлений о материи следует упомянуть теорию струн (суперструн) и гипотезу о существовании «темной материи». Первая возникла, как средство преодоления противоречий, накопившихся к рубежу 20-21 веков в физике элементарных частиц, т.е. в полном соответствии с четвертой тенденцией развития науки (см. раздел 3). Она исходит из предположения, что коль скоро число кварков оказывается довольно большим, они могут состоять из ещё более мелких частиц (струн), представляющих собой не точечные образования, как элементарные частицы, а некие объемные фигуры - торы (петли). В качестве очередного факта иллюстрации усложнения наших представлений о реальности в результате появления данной теории (реализации главного принципа познания, там же) скажем только, что длина струны составляет 10-35 м, т.е. она в сто миллиардов миллиардов раз меньше размера атомного ядра.

Еще более сложные представления связаны с «темной материей». В отличие от теории струн, её существование экспериментально доказано наблюдениями за звездами, которые в 1998 году показали, что эволюция Вселен-ной идет совсем не так, как предписывает ей существующая космологическая модель (см. тему 5) - процесс расширения Вселенной не замедляется со временем, а, напротив, только ускоряется (американские физики С. Перлмуттер, А. Рисс и Б. Шмидт, Нобелевская премия 2011 года). Для объяснения полученных данных пришлось предположить, что обнаруживаемая нашими приборами наблюдения материя Вселенной - звезды, планеты, кометы и др. - составляет не более 4 % её массово-энергетического объема.

Остальное приходится на две неких неизвестных субстанции - «темную энергию» (75 %) и «темную материю» (21 %). Неизвестных потому, что видеть и исследовать их мы не можем, поскольку они никакого излучения - единственного для нас источника информации о космосе - не поглощают, не излучают, не отражают и не рассеивают. В силу такого обстоятельства мы практически ничего об этих двух последних разновидностях материи не знаем. Используя известную метафору, можно сказать, что «темнее», чем эти две «лошадки» природа нам ещё не демонстрировала.

5. Развитие представлений о движении

С подачи философов-материалистов милетской школы (см. раздел 4) движение считается главным и неотъемлемым свойством материи - «в мире нет ничего, кроме движущейся материи» (мысль, приписываемая В.И. Ленину) - очень кратко и точно дает философское понимание движения как способа существования материи. В естественнонаучном плане этот способ, точнее, способы (поскольку их, как будет показано ниже, более одного) или формы движения материи представляют собой конкретные природные процессы, имеющие результатом изменение состояния материальных объектов. Развитие представлений о формах движения материи, как это было и с представлениями о формах (видах) самой материи (см. раздел 4), шло по тому же принципу «от простого (доступного) к сложному (трудно обнаруживаемому или наблюдаемому)».

Так, в динамике Аристотеля - это равномерное круговое движение небесных тел и неравномерное прямолинейное движение тел земных (см. раздел 3). Расчету эти виды механического движения, как и положено в натурфилософской картине мира, не поддавались, а вот в рамках классического естествознания механика Галилея - Ньютона позволяла точно и однозначно определять любые параметры всех видов механического движения как небесных, так и земных вещественных объектов (там же). В течение этого же второго этапа истории естествознания получили развитие представления о других, более сложных, чем механическое движение, разновидностях физической (тепловые явления, изменение агрегатного состояния вещества) и химической форм движения материи.

В следующий, неклассического естествознания, период в соответствии с этой же тенденцией сформировались представления о движении полевой формы материи в виде электромагнитных волн, о новых видах физической (радиоактивность, ядерные реакции) и биологической (жизнедеятельность живых организмов и эволюция биосферы) форм движения материи.

Составляющей проблемы движения материи является вопрос об измерении меры этого движения - энергии, как наиболее представительной характеристики состояния системы. Постановка и решение проблемы состояния, т.е. оценки энергии системы как потенциала её функционирования (движения), менялись вместе с изменением представлений о последнем. Так, первое точное математическое решение данной проблемы - это определение энергии механического движения системы, как суммы её кинетической (движения) и потенциальной (положения) энергий.

Подобное детерминистское решение было реализовано с позиций классической механики, но только для искусственных (машины и механизмы) или естественных (Солнечная система) сложных образований с конечным числом элементов, поскольку искомый критерий точно и однозначно мог быть рассчитан только по известным (поддающимся измерению) параметрам движения (координатам, массе, скорости и др.) каждого из них. Понятно, что для большинства реальных материальных систем с бесконечно большим числом элементов (например, молекул в теле или звезд в галактике) подобный детерминистский подход не применим. Однако он оказался плодотворным ещё раз - на следующем этапе истории естествознания при расчете энергии другого вида - энергии электро-магнитной волны. Она находится как суммируемая более сложным образом (формула Умова - Пойнтинга) энергия (напряженность) создающих эту вол-ну напряженностей электрического и магнитного полей.

Уже на этапе классического естествознания стало ясно, что определение величины энергии какого-то одного вида, пусть даже сколь угодно точное - это очень узкое решение проблемы состояния, поскольку в реальных материальных системах «циркулирует», как кровь по жилам организма (системы), обеспечивая его (её) жизнедеятельность (движение, существование) энергия разных (см. выше) видов.

Таковой является, например, тепловая энергия (процессы нагревания и остывания тел, а также процессы теплообмена), энергия фазовых переходов, т.е. изменения агрегатного состояния вещества, энергия химических реакций и др. Поэтому уже в конце периода классического естествознания с позиций другой науки, представителя данного этапа - классической термодинамики (см. раздел 3) - был предложен иной подход к решению проблемы состояния. По имени теории-прародительницы его называют термодинамическим методом, но более точно отражающим суть данного нового варианта решения проблемы состояния является синоним «феноменологический подход», поскольку он предполагает оценку состояния системы на основе учета только внешних проявлений изменения её энергетического состояния (тогда, во времена классической термодинамики - только изменения температуры системы в целом, или совершения системой механической работы), как природных явлений или феноменов. Отсюда - принципиально иная, противоположная детерминистскому подходу, суть термодинамического метода - он не учитывает сложность внутренней структуры системы, в данном случае (периода классического естествознания, см. выше), молекулярное строение тел. Согласно феноменологическому подходу, состояние сложной системы оценивается её внутренней энергией - показателем, априорно являющимся суммой энергий всех видов, которыми она обладает. Этих разных энергий так много, что точно вычислить внутреннюю энергию системы, как их сумму, принципиально нельзя, но можно фиксировать и численно определять её изменение в результате каких-либо внешних воздействий на систему. «Продвинутость» термодинамического метода по отношению к детерминизму образно можно пояснить пословицей «лучше синица в руках, чем журавль в небе». Недосягаемый «журавль» - это детерминистский подход, абсолютно логичный (правильный) и столь же абсолютно неприменимый на практике (см. выше). «Синица» - пусть огрубленное, но все же практически возможное решение проблемы состояния. Подтверждение тому - теория и схема работы теплового двигателя как итог коммерциализации знаний, полученных с помощью именно феноменологического под-хода (см. раздел 3).

Кроме данного положительного экономического результата из идеи термодинамического метода следовал очень важный научный вывод прогностического (см. раздел 2) характера - несмотря на то, что мы уже знаем достаточно много видов энергии (механической, тепловой, химической и др., см. выше), могут существовать пока что неизвестные человечеству другие, более сложные по своей сути и организации виды энергии как меры движения материи. Данное научное предвидение блестяще подтвердилось в процессе развития представлений об этом движении на следующем, третьем этапе истории естествознания открытием энергии радиоактивного распада и ядерных реакций (см. раздел 3). Сюда же можно отнести и энергию биологических процессов, хотя известно, что она, как источник жизнедеятельности живых организмов и эволюции биосферы по сути представляет собой совокупность энергий, обеспечивающих движение в неживой природе - химической, физической (электромагнитной и механической) и др.

Развитием представлений о движении в этот же период была констатация факта единой (электромагнитной) сущности всех известных на данный момент времени видов энергии (кроме механической) в виде спектра электромагнитного излучения. По степени возрастания его энергии, прямо пропорциональной частоте этого излучения, измеряемой в герцах (Гц), данный спектр выглядит следующим образом:

§ атмосферные явления (гром и молния), переменный электрический ток (101 - 104 Гц);

§ радиоволны, Интернет, телевидение, сотовая связь, микроволновые печи (104 - 1012 Гц);

§ инфракрасное (тепловое) излучение (1012 - 3,7•1014 Гц);

§ видимый свет (3,7•1014 - 7,5•1014 Гц);

§ ультрафиолетовое (солнечное) излучение (7,5•1014 - 3•1017 Гц);

§ рентгеновское излучение (3•1017 - 3•1020 Гц);

§ гамма-излучение (3•1020 - 1023 Гц).

Свое развитие в рамках уже третьего этапа истории естествознания имела проблема состояния. Поскольку, как было сказано выше, термодинамический метод при определении параметров состояния системы абстрагируется от учета сложности её внутреннего строения, получаемые с его помощью результаты не могут быть точными и достоверными. Поэтому новой естественнонаучной теорией - молекулярно-кинетической теорией или статистической физикой, созданной трудами М.В. Ломоносова, Дж. К. Максвелла, Л. Больцмана и других - был предложен другой вариант решения проблемы состояния, получивший название статистического метода или микроскопического подхода. Согласно ему состояние системы (тела) определяется по усредненным (статистическим, обобщенным) значениям различных параметров состояния совокупности образующих её (его) частиц - молекул. Так, например, температура тела - это мера средней кинетической энергии молекул, из которых оно состоит (Ломоносов, см. раздел 2). Данная энергия, в свою очередь, определяется гауссовским (вероятностным) распределением молекул по их скоростям, т.е. усредненной скоростью и т.д. В чем тут прогресс, по аналогии с тем, как это было при переходе от детерминизма к термодинамическому методу на предыдущем этапе истории естествознания (см. выше)? В том, что точность определения параметров состояния сложной системы возрастает за счет учета её микроструктуры, пусть даже вероятностного. Сопоставляя усредненные теоретические результаты с опытом, можно снизить погрешность этого вероятностного учета внутренней структуры газов, жидкостей и твердых тел, и тем самым повысить качество и достоверность оценки их конкретных свойств как параметров состояния.

На этом же, третьем этапе истории естествознания эволюция подходов к решению данной проблемы с подачи квантовой механики, как более совершенной научной теории (см. раздел 3), завершилась дополнением статистического метода положением о неустранимости неопределенности и о вероятностном характере любых параметров состояния сложной системы. С точки зрения эффективности реализации уже не раз упоминавшегося принципа познания - от простого к сложному - этот шаг трудно переоценить. С одной стороны, наука признавала факт бесконечной сложности окружающего нас мира и, как следствие, невозможности его познания до конца, т.е. подтверждала правоту двух главнейших положений философии - о неисчерпаемости материи (см. раздел 2) и о недосягаемости для человека абсолютной истины (там же). С другой стороны, коль скоро двигаться по пути познания природы нам суждено вечно (см. выше), единственно правильным принципом этого познания может быть только как можно более полный учет неопределенности и случайности в определении параметров состояния сложных систем, потому что это более реальное и правильное понимание нашего мира, чем, например, сознательное игнорирование его истиной сложности с целью упростить это понимание и тем самым облегчить себе жизнь. Мир наш сложен, сложен бесконечно, и пытаться объяснять его просто - это значит трусить, бояться трудностей, прятать, как страус, голову в песок, подтверждая всем этим правоту величайшей народной мудрости - «простота хуже воровства».

6. Развитие представлений о взаимодействии

Если движение, как было сказано в разделе 5 - это способ существования материи, то взаимодействие - это основная причина данного движения, т.е. условие существования материи. Взаимодействие присуще всем материальным объектам независимо от их происхождения и системной организации, и представляет собой активность и направленность действия одного элемента системы на другой. Необходимой стороной и результатом взаимодействия является связь - такое отношение между элементами, при котором изменение свойств одного вызывает изменение соответствующих свойств другого. Особенности различных взаимодействий и обусловленных ими связей определяют условия существования и специфику свойств материальных объектов в целом, поэтому известные к настоящему моменту времени (см. ниже) виды взаимодействий называют ещё фундаментальными взаимодействиями в природе, обеспечивающими целостность и устойчивость образующих её материальных систем.

Исторически первым предметом исследования ученых стало гравитационное взаимодействие. Оно проявляется во взаимном притяжении любых материальных объектов, имеющих массу, подчиняется принципу дальнодействия (см. раздел 3) и определяется законом всемирного тяготения Ньютона. Согласно данному закону гравитация отвечает за динамическую устойчивость планетных и звездных систем космоса. Ньютон это доказал строго математически, рассчитав ускорения двух противоположных по направлению своего действия сил - центростремительной, с которой Луна притягивается к Земле, и центробежной, с которой, благодаря своему «разгону» по околоземной орбите, она пытается «преодолеть» земную гравитацию. Расчеты показали совпадение противоположных по направлению, но одинаковых по величине ускорений с высокой точностью (0,0027 м/с2). Сейчас эти выкладки Ньютона в виде задачи по небесной механике приводятся в школьном учебнике физики за 9 класс, но когда он их впервые изложил на заседании Лондонского королевского научного общества, этот день, 28 апреля 1686 года, в истории науки получил название «триумфа теории всемирного тяготения». Получила объяснение загадка тысячелетий - миллионы лет тела менее тяжелые свободно падают, не чувствуя, благодаря своему движению по круговым орбитам, веса, в поле тяготения тел более массивных, как центров этого тяготения, обеспечивая стабильность существования основных материальных систем космоса - галактик. Но только более чем через сто лет после этого английский физик и химик Г. Кавендиш осуществил лабораторную, т.е. в земных условиях, демонстрацию и измерение силы гравитационного притяжения тел.

После обнаружения полевой формы материи было открыто сначала электростатическое взаимодействие, проявляющееся во взаимном притяжении разноименных и во взаимном отталкивании одноименных постоянных электрических зарядов.

Неподвижные электрические заряды создают именно такое, постоянное по напряженности электростатическое поле, но когда данные заряды движутся, возникают уже переменные по своей напряженности два других поля - электрическое и магнитное. Их синхронное наложение друг на друга создает непрерывное, подчиняющееся другому принципу передачи энергии - принципу близкодействия (см. раздел 3) - электромагнитное поле - переносчик одноименного взаимодействия. Благодаря ему возникают молекулы и происходят химические реакции. Электромагнитным взаимодействием определяются изменения агрегатного состояния вещества, величины сил трения, упругости, поверхностного натяжения и других, оно отвечает за прочность межмолекулярных связей, а, следовательно, ответственно за устойчивость структуры состоящего из молекул вещества (тел). Электромагнитное взаимодействие является основным в химии и биологии.

Развитие представлений о взаимодействии на этапе неклассического естествознания было связано, прежде всего, с проникновением науки в глубины атома (см. раздел 4). Сначала выяснилось, что устойчивость его структуры обеспечивается тем же электромагнитным взаимодействием между положительно заряженным ядром атома и его отрицательно заряженной электронной оболочкой. Далее оказалось, что внутри атомных ядер проявляются два новых фундаментальных взаимодействия - сильное и слабое. Пер-вое отвечает за стабильность ядер атомов, обеспечивая связь протонов и нейтронов между собой, имеет радиус действия, ограниченный размерами атомного ядра (10-15 м), и подчиняется принципу близкодействия (см. выше).

В стабильном веществе, находящемся, например, в земных условиях, сильное взаимодействие себя не проявляет, оно просто обеспечивает высокую устойчивость ядер атомов. Но если происходит столкновение ядер или их частей - нуклонов (см. выше), обладающих высокой энергией, как это имеет место в недрах звезд за счет колоссальной температуры, происходит реакция термоядерного синтеза, сопровождающаяся выделением этими звездами огромной энергии.

Слабое взаимодействие вызывает медленно протекающие естественные процессы распада элементарных частиц, в результате которых одни химические элементы превращаются в другие. Одним из главных таких процессов является, к примеру, происходящее внутри атомного ядра превращение нейтрона в протон (именно поэтому слабое взаимодействие было обнаружено только после открытия явления естественной радиоактивности). Ра-диус его действия ещё меньше (10-18 м) и оно также подчиняется принципу близкодействия.

Следует отдельно уточнить, что данные четыре фундаментальных взаимодействия присутствуют в любых материальных системах, но в разных, отграниченных друг от друга областях существования таких систем (уровнях организации материи, как будет показано в теме 3 данного лекционного курса) соотношение этих взаимодействий тоже разное. Так, за стабильность материальных систем космоса, как уже говорилось, отвечает доминирующее там гравитационное взаимодействие. В земных условиях всё определяется электромагнитным и, в меньшей мере, тем же гравитационным взаимодействиями. Устойчивость структуры атома, как тоже было только что сказано, обеспечивают целых три фундаментальных взаимодействия из четырех. Без сильного и слабого взаимодействий не были бы возможны ядерные реакции, идущие в недрах звезд. В силу этого соотношение по силе всех взаимодействий между собой корректно можно показать на примере только конкретной материальной системы, например, атома. Если взять за единицу силу наиболее мощного из них - сильного - то электромагнитное взаимодействие слабее его в 100 раз (это объясняет, кстати, почему протоны ядра атома не разлетаются под воздействием электромагнитных сил отталкивания), слабое - в 10-14 раз, а гравитационное - в 10-38 раз.

Установленный факт ответственности конкретного числа взаимодействий, как сил, определяющих устойчивость и стабильность всех природных объектов, потребовал уточнения уже имевшихся научных представлений об их сущности. Так, для исчерпывающего доказательства единства двух форм существования материи - вещества и поля (см. раздел 4) - необходимо было произвести квантование сильного, слабого и гравитационного фундаментальных взаимодействий, т.е. найти кванты, которые, подобно тому, как фотон переносит электромагнитное взаимодействие, являются их частицами-переносчиками. Тогда, в полном соответствии с научным методом (см. раздел 2), гипотеза корпускулярно-волнового дуализма, как прошедшая верификацию более поздними эмпирическими фактами, приобретала бы статус закона природы (там же).

Данная задача решалась уже на современном, четвертом этапе истории естествознания. Было установлено, что переносчиками сильного взаимодействия, связывающего кварки в адроны (см. раздел 4), являются его кванты - глюоны (от англ.glue - клей). Существует 8 разновидностей глюонов, реализующих данное фундаментальное взаимодействие не только между кварками, но также между протонами, нейтронами и нуклонами (см. выше). Подобно кваркам, глюоны не существуют в свободном состоянии (см. раздел 4), поэтому их существование тоже доказано только косвенно (там же). Уточняя, как только что было показано, представления о материи (см. раз-дел 4), добавим к сказанному там, что глюоны «рождаются» физическим вакуумом вместе с парой «кварк + антикварк», и когда при её аннигиляции нарушается симметрия, «уцелевшие» кварки (или антикварки?) глюоны превращают в адроны (см. выше), или, опять же, в антиадроны (?).

С одной стороны более причудливо, а с другой - более успешно в этот же период времени сложились представления о квантовой природе другого фундаментального взаимодействия - слабого. Сначала в 60-х годах появилась теория, объединяющая два известных взаимодействия - уже доказав-шее эту свою природу электромагнитное и ещё не проквантованное слабое - в одно новое, а именно, в электрослабое. Данная теория практически одновременно была создана двумя независимо работавшими физиками - американцем С. Вайнбергом и пакистанцем А. Саламом. Согласно ей, слабое взаимодействие переносится тремя видами своих квантов, получивших название бозонов (в честь индийского физика Ш. Бозе). Радиус его действия чрезвычайно мал - если сильное взаимодействие происходит, как было сказано выше, в пределах ядра атома (10-15 м), то слабое взаимодействие простирается на расстояние порядка 10-17 - 10-24 м. На основании этого факта из теории Вайнберга - Салама следовало, что переносчики такого взаимодействия - бозоны (см. выше) - должны иметь массу, и когда данное предположение в 1983 году было экспериментально проверено на известном Большом адронном коллайдере, физики обнаружили все три бозона, обладающие именно теми свойствами, которые ранее приписывала им теория. Однако та-кой триумф теории электрослабого взаимодействия (С. Вайнберг, А. Салам, Ш. Глэшоу, Нобелевская премия 1979 г.) в который уже раз, в соответствии с сущностью научного метода (см. раздел 2), инициировал противоречие между новой и старой теориями в интерпретации одного и того же факта.

Эта «старая», т.е. более ранняя по отношению к теории электрослабого взаимодействия, интерпретация, в лице так называемой Стандартной модели физики частиц утверждала, что все частицы - переносчики фундаментальных взаимодействий в природе - должны быть безмассовыми, т.е. не иметь массы покоя. И два из четырех этих квантов - фотон (переносчик электромагнитного взаимодействия) и глюон (переносчик сильного взаимодействия) - согласно многочисленным экспериментальным данным, действительно имеют нулевую массу, чего нельзя сказать о квантах слабого взаимодействия - бозонах (см. выше).

«Спасение» ситуации происходило по сценарию, схожему с разрешением «ультрафиолетовой катастрофы» (см. раздел 4).

Подобно Планку (там же) английский физик П. Хиггс и его бельгийский коллега Ф. Энглер предположили существование особого вида имеющих массу элементарных частиц, с которыми безмассовые фотоны и бозоны взаимодействуют, а, точнее говоря, сливаются по-разному, и в зависимости от условий этого слияния они, оставаясь квантами общего - электрослабого - взаимодействия, реализуют раз-ные его частные случаи - электромагнитное или слабое взаимодействие со-ответственно. Таким образом, предложенная Хиггсом и Энглером гипотеза, инкорпорировала (включала) «старую» Стандартную модель (см. выше) в новую теорию электрослабого взаимодействия, т.е. демонстрировала очередное подтверждение правоты принципа соответствия - второй тенденции развития естествознания (см. раздел 3).

Продолжая аналогию с судьбой квантовой гипотезы, частицу, предсказанную именно Хиггсом и получившую в его честь название «бозона Хиггса», искали более полувека - гипотеза, обосновывающая её существование, была выдвинута в 1964 году, а экспериментально бозон Хиггса был «пойман» на том же Большом адронном коллайдере только летом 2012 года. Поэтому свою заслуженную награду весьма пожилые теоретики (Питеру Хиггсу было 84 года, а Франсуа Энглеру - 81) получили лишь недавно (Нобелевская премия 2013 года). То ли потому, что бозон Хиггса столь долго искали, то ли потому, что некоторые физики считают его последним недостающим «кирпичиком» в Стандартной модели, бозон Хиггса в научно-популярной литературе получил название «частицы Бога». Сам Питер Хиггс - атеист, но не любит, когда его частицу называют божественной - это, по его мнению, оскорбляет чувства верующих. Существует легенда, что сам он, может быть как раз в силу трудности экспериментального подтверждения существования бозона Хиггса, склонен был называть его, наоборот, «чертовой частицей».

Остается добавить, что квант последнего фундаментального взаимодействия - гравитационного - не только до сих пор не найден, но даже теория квантовой гравитации на настоящий момент времени не создана. Известно лишь, что в соответствии с вышеупомянутой Стандартной моделью физики частиц, он должен быть безмассовым, и иметь название «гравитон». В силу данного обстоятельства гипотеза единства материи (см. выше) не может считаться прошедшей верификацию (см. раздел 2). Трудность будущего решения данной задачи колоссально увеличивается в силу того нового (буквально последних десятилетий) обстоятельства, что упоминавшаяся в разделе 4 «темная энергия» из-за вызываемого ею ускоряющегося расширения Вселенной (там же) по своей природе должна быть энергией отрицательной гравитации, т.е. силы отталкивания, а не притяжения. Следствие такого фа-кта - это ни больше, ни меньше, как пересмотр теории всемирного тяготения Ньютона! Поэтому развитие представлений о взаимодействии, равно как и о двух других, тесно связанных с этой научной категорией понятиях - материи и энергии (см. соответственно разделы 4 и 5) - как это, в соответствии с научным методом (см. раздел 2), и должно быть, завершенным считаться не может, и, похоже, не сможет в течение довольно долгого периода времени в будущем. Данная связь, точнее диалектическое единство всех этих трех главных научных терминов естествознания, иллюстрируется таблицей 3, представляющей собою общий «скелет» посвященных им трех последних разделов темы

Таблица 3

Развитие представлений о материи, движении и взаимодействии

Научная категория

Её интерпретация по этапам (периодам) истории естествознания

античный (натурфилософский)

классического естествознания

неклассического естествознания

постнеклассического естествознания

Материя

Материалистическая (милетская школа) и идеалистическая (программа Пифагора-Платона) трактовки реальности. Дискретные (атомизм Левкиппа-Демокрита-Эпикура-Лукреция) и непрерывные (Аристотель) философские (неколичественные) представления о материи.

Корпускулярная (основа - механика Ньютона) концепция описания природы.

Континуальная (основа - электродинамика Максвелла) концепция описания природы. Развитие представлений о строении атома (модели Томсона, Резерфорда-Бора, Иваненко). Разрешение противоречия между корпускулярной и континуальной концепциями описания природы (гипотеза корпускулярно-волнового дуализма). Концепция физического вакуума.

Многообразие элементарных частиц и их классификация. Кварковая модель вещества. Теория струн (суперструн). «Тёмная материя».

Движение

Философская (неколичественная) динамика Аристотеля.

Кинетическая и потенциальная энергия - меры механического движения. Детерминистский подход к решению проблемы состояния. Новые формы движения материи - процессы нагревания и остывания тел, изменение агрегатного состояния вещества, химические реакции. Внутренняя энергия как параметр состояния любой сложной системы (феноменологический подход).

Энергия электромагнитной волны. Новые формы движения материи - процессы радиоактивного распада, ядерные реакции, жизнедеятельность живых организмов, эволюция биосферы. Спектр электромагнитного излучения. Микроскопический подход к решению проблемы состояния и его уточнение с позиций квантовой механики.

«Тёмная энергия» (отрицательная гравитация?).

Взаимодействие

Насильственное и одностороннее воздействие движущего на движимое в земном (подлунном) мире (Аристотель).

Гравитационное взаимодействие, отвечающее за динамическую устойчивость систем космоса.

Электромагнитное взаимодействие, отвечающее за устойчивость атомов, молекул и вещественных тел. Сильное и слабое взаимодействия, отвечающие за стабильность ядер атомов и за их превращения друг в друга соответственно.

Электрослабое взаимодействие. Бозон Хиггса. Где гравитон?

Литература

1. Горелов А.А. Концепции современного естествознания: учебное пособие для бакалавров. - М.: Издательство Юрайт; ИД Юрайт, 2012. - 347 с.

2. Дубнищева Т.Я. Концепции современного естествознания. Учебник под ред. акад. РАН М.Ф. Жукова. - Новосибирск: ООО «Издательство ЮКЭА», 1997. - 832 с.

3. Канке В.А. Концепции современного естествознания: Учебник для вузов. - М.: Ло-гос, 2007. - 368 с.

4. Концепции современного естествознания / под общей ред. проф. С.И. Самыгина: Учебное пособие. - М.: ИКЦ «МарТ», Ростов н/Д: издательский центр «МарТ», 2007. - 240 с.

5. Концепции современного естествознания: учебник для студентов вузов / под ред. В.Н. Лавриненко, В.П. Ратникова. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2007. - 319 с.

6. Найдыш В.М. Концепции современного естествознания: Учебник. - М.: Альфа-М; ИНФРА-М, 2009. - 704 с.

7. Перевощиков Ю.С., Макарова Л.Л. Концепции современного естествознания. - М: Издательство ВЦУЖ, 1998. - 300 с.

8. Романов В.П. Концепции современного естествознания: Учебное пособие для студентов вузов. - М.: Вузовский учебник: ИНФРА-М, 201 - 286 с.

9. Савченко В.Н. Начала современного естествознания: концепции и принципы: учебное пособие / В.Н. Савченко, В.П. Смагин - Ростов н/Д.: Феникс, 2006. - 608 с.

10. Соломатин В.А. История и концепции современного естествознания: Учебник для вузов. - М.: ПЕР СЭ, 2002. - 464 с.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Способы построения естественнонаучной теории: зарождение эмпирического научного знания, развитие естествознания в эпоху античности и средневековья. Взаимодействие естественных наук. Вклад естественнонаучной и гуманитарной культур в развитие цивилизации.

    контрольная работа [34,6 K], добавлен 26.04.2009

  • Естественнонаучная картина мира как целостная система представлений об общих принципах и законах устройства мироздания. Эволюция естественнонаучной картины мира в истории человечества. Предпосылки, влияющие на развитие новых научных представлений.

    реферат [21,5 K], добавлен 17.04.2011

  • Особенности зарождения научного мышления в Древней Греции, видение естественнонаучной картины мира древнегреческими философами. Основные этапы развития неклассического естествознания в эпоху Возрождения, идеи Коперника, Бруно, Галилея и Кеплера.

    реферат [144,5 K], добавлен 28.11.2010

  • Научный метод познания. Принципы симметрии и законы сохранения. Специальная и общая теория относительности. Структурные уровни и системная организация материи. Порядок и беспорядок в природе. Панорама современного естествознания. Биосфера и человек.

    тест [32,4 K], добавлен 17.10.2010

  • Эволюция научного метода и естественнонаучной картины мира. Развитие научных исследовательских программ. Пространство, время и симметрия. Системные уровни организации материи. Порядок и беспорядок в природе. Панорама современного естествознания.

    курс лекций [47,6 K], добавлен 15.01.2011

  • Научное знание - основа современной естественнонаучной и гуманитарной разновидностей культуры. Взаимосвязь естественно-научной и гуманитарной культур. Корпускулярно-волновой дуализм. Строение Земли.

    контрольная работа [232,7 K], добавлен 25.08.2007

  • Понятие и структура научной картины мира, ее отличие от ненаучных картин мира. Функциональность и взаимосвязь общей научной и естественнонаучной картин мира. Корпускулярно–волновой дуализм, свойства микрообъектов и доказательство гипотезы де Бройля.

    реферат [37,9 K], добавлен 17.12.2009

  • Основные стадии познания Природы. Эволюция гуманитарной культуры, ее роль в становлении личности человека. Научно-техническая революция. Основные гипотезы об образовании Солнечной системы, происхождение Земли. Эволюция человека, здоровье среды обитания.

    шпаргалка [148,6 K], добавлен 08.03.2012

  • Характеристика современной естественно-научной картины мира. Междисциплинарные концепции как важнейшие элементы структуры научной картины мира. Принципы построения и организации современного научного знания. Открытия XX века в области естествознания.

    контрольная работа [21,9 K], добавлен 18.08.2009

  • Классическая механика как фундамент естественнонаучной теории. Возникновение и развитие классического естествознания. Система Коперника. Галлилео Галлилей. Исаак Ньютон. Формирование основ классической механики. Метод флюксий.

    контрольная работа [99,8 K], добавлен 10.06.2007

  • Единство и взаимосвязь естественнонаучной и гуманитарной культур и соответствующих типов наук. Две традиции в объяснении, понимании и предсказании явлений. Структурные уровни организации материй: микро, маго и мега миры. Развитие жизни на Земле.

    контрольная работа [27,9 K], добавлен 13.03.2011

  • Наука как часть культуры, ее критерии и структура. Методы и подходы научного познания. Сущность современных концепций физики, химии и космологии. Земля как предмет естествознания. Теории происхождения жизни, эволюции органического мира. Феномен человека.

    учебное пособие [3,2 M], добавлен 21.09.2010

  • Научные картины мира и научные революции в истории естествознания. Изучение физической картины мира в ее развитии. Явления электричества и магнетизма. Квантово-релятивистская физическая картина мира, законы электродинамики. Общая теория относительности.

    реферат [30,1 K], добавлен 11.02.2011

  • Значение естествознания в формировании профессиональных знаний. Фундаментальные и прикладные проблемы естествознания. Развитие естествознания и антинаучные тенденции. Рациональная и реальная картина мира. Естественно-научные и религиозные знания.

    реферат [68,7 K], добавлен 13.12.2009

  • Естественнонаучная и гуманитарная культуры. Предмет и метод естествознания. Динамика естествознания и тенденции его развития. История естествознания. Структурные уровни организации материи. Макромир. Открытые системы и неклассическая термодинамика.

    книга [353,5 K], добавлен 21.03.2009

  • Особенности формирования научной картины мира в эпоху становления классического естествознания. Развитие физики как науки. Исследование роли внутренних и внешних факторов в формировании физической картины мира. Новая гелиоцентрическая парадигма Коперника.

    реферат [36,3 K], добавлен 27.12.2016

  • Наука — это способ познания мира, основанный на эмпирической проверке или математическом доказательстве. Характерные черты науки. Общие и частные методы и формы научного познания. Антинаучные тенденции в развитии науки и современные картины мира.

    реферат [27,3 K], добавлен 12.07.2008

  • Состояние естествознания в мировоззренческом плане. Классификация познаний по отраслям: естественные, технические, социальные, гуманитарные. Рассмотрение современной картины мира. Возможность использования на практике законов, сил и веществ природы.

    реферат [60,7 K], добавлен 14.07.2013

  • История естествознания: древнегреческий период. Черты научного знания на эллинистическом этапе. Древнеримский период античной натурфилософии. Вклад арабского мира в ее формирование. Развитие знаний в средневековой Европе. Сущность научной революции.

    презентация [1,4 M], добавлен 10.11.2014

  • Сущность процесса естественнонаучного познания. Особые формы (стороны) научного познания: эмпирическая, теоретическая и производственно–техническая. Роль научного эксперимента и математического аппарата исследования в системе современного естествознания.

    доклад [21,7 K], добавлен 11.02.2011

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.