Тема 1.2. Естественнонаучная и гуманитарная культуры

Концепции современного естествознания

краткое содержание основных понятий

СОДЕРЖАНИЕ

Раздел I. Эволюция научного метода и естественнонаучной картины мира. 2

Тема 1.1. Научный метод познания. 3

Тема 1.2. Естественнонаучная и гуманитарная культуры.. 7

Тема 1.3. Развитие научных исследовательских программ и картин мира (история естествознания, тенденции развития) 12

Темы 1.4. Развитие представлений о материи. 29

Тема 1.5. Развитие представлений о движении. 42

Тема 1.6. Развитие представлений о взаимодействии. 44

Раздел II. Пространство, время, симметрия. 47

Тема 2.1. Эволюция представлений о пространстве и времени. 47

Тема 2.2. Специальная теория относительности (СТО) 53

Тема 2.3. Общая теория относительности. 56

Тема 2.4. Принципы симметрии, законы сохранения. 57

Раздел III. Структурные уровни и системная организация материи. 63

Тема 3.1. Микро-, макро-, мегамиры.. 63

Тема 3.2. Системные уровни организации материи. 68

Тема 3.3. Структуры микромира. 70

Тема 3.4. Химические системы.. 73

Тема 3.5. Особенности биологического уровня организации материи. 81

Раздел IV. Порядок и беспорядок в природе. 87

Тема 4.1. Динамические и статистические закономерности в природе. 87

Тема 4.2. Концепции квантовой механики. 90

Тема 4.3. Принцип возрастания энтропии. 92

Тема 4.4. Закономерности самоорганизации. Принципы универсального эволюционизма. 97

Раздел V. Панорама современного естествознания. 105

Тема 5.2. Геологическая эволюция. 109

Тема 5.3. Происхождение жизни (эволюция и развитие живых систем) 117

Тема 5.4. Эволюция живых систем.. 122

Тема 5.5. История жизни на Земле и методы исследования эволюции 127

Тема 5.6. Генетика и эволюция. 129

Раздел VI. Биосфера и человек. 131

Тема 6.1. Экосистемы (многообразие живых организмов - основа организации и устойчивости биосферы) 131

Тема 6.2. Биосфера. 132

Тема 6.3. Человек в биосфере. 136

Тема 6.4. Глобальный экологический кризис (экологические функции литосферы, экология и здоровье). 149

Раздел I. Эволюция научного метода и естественнонаучной картины мира

Тема 1.1. Научный метод познания

OОсновные понятия

Научное познание. Свойства научного знания. Принципы верификации и фальсификации. Псевдонаука как имитация научной деятельности. Отличительные признаки псевдонауки.

Методология. Методы научного познания: наблюдение; эксперимент; измерение; моделирование; индукция; дедукция; анализ; синтез; абстрагирование.

Структурные элементы научного знания: научный факт, понятие, постулат, закон, гипотеза, теория, концепция, парадигма, картина мира. Гипотеза. Требования к научным гипотезам. Научная теория. Область применимости теории. Принцип соответствия.

Эмпирическое и теоретическое познание.

& Краткое содержание

Наука — сфера человеческой деятельности, функцией которой является выработка и теоретическая систематизация объективных знаний о действительности, т.е. таких знаний, содержание которых не зависит ни от человека, ни от человечества.

Основные свойства научного знания:

- объективность;

- достоверность;

- точность;

- системность.

Основные функции науки:

- Объяснение – это подведение явлений, факта и события под некоторый общий закон, теорию или концепцию.

- Понимание – способ представления информации, где можно интерпретировать, или истолковывать явления или события индивидуальной, духовной жизни и деятельности, исходя из индивидуального опыта.

- Предвидение (предсказание) – по логической структуре не отличается от объяснения и основывается также на выводе высказываний о фактах из общих утверждений (законов, теорий), но сами факты остаются гипотетическими, неизвестными, их предстоит еще открыть.

Взаимодействие человека, природы и общества всегда происходит в рамках существующей на определенный момент времени культуры. Наука является одним из важнейших и основных компонентов духовной культуры человечества. Научная картина мира всегда была важнейшей составной частью мировоззрения человека. Научное понимание природы, особенно в настоящую эпоху, существенно определяет содержание внутреннего духовного мира человека, сферу его представлений, ощущений, переживаний, динамику его потребностей и интересов.

Кроме того, наука теснейшим образом связана с материальным производством, с практикой преобразования природы, социальных отношений. Большая часть материальной культуры общества создана на базе науки, прежде всего достижений естествознания.

Также, наука есть социальный институт, в котором существует специализацияпо отдельнымотраслям, распределение функций научной деятельности, создается внутринаучная система ценностей, т.е. это также определенная система организованности (академии, институты, лаборатории и т.д.)

Наука в западном ее понимании стала формироваться в 16-17 вв. прежде всего усилиями англичанина Френсиса Бэкона и француза Рене Декарта. Именно они обосновали применение научных методов как основного инструмента познания, а науку – как средство покорения природы.

Стиль мышления в науке со времен Бэкона и Декарта характеризуется:

1) опорой на эксперимент;

2) господством аналитического (математического) подхода.

В этом соединение чувственности и рациональности. А значит можно дать такое определение: наука – это особый рациональный способ познания мира, основанный на эмпирической проверке и математическом доказательстве.

В процессе развития науки происходит постоянное обновление идей и концепций, более ранние представления становятся частными случаями новых теорий. Таким образом, научная картина мира — не догма и не абсолютная истина. В то же время, научные представления приближены к истине, так как основаны на всей совокупности доказанных фактов и установленных причинно-следственных связей. В результате научные знания позволяют делать верные предсказания о свойствах нашего мира и способствуют развитию человеческой цивилизации. Противоречия между научными концепциями преодолеваются путём выявления новых фактов и сравнения их с предсказаниями различных теорий. В таком развитии — суть научного метода.

В широком смысле метод — это способ организации средств (инструментов, приемов, операций и др.) теоретической и практической деятельности.

Научный метод— это способ организации средств познания (приборов, инструментов, приемов, предметных и теоретических операций и др.) для достижения научной истины, система регулятивных принципов познавательной деятельности.Научный метод рационализирует и оптимизирует научное познание.

Ф. Бэкон: научный метод подобен фонарю, освещающему дорогу бредущему в темноте путнику; даже хромой, идущий по дороге, опережает того, кто бежит без дороги.

Методы научного познания по степени их общности (т. е. по широте применимости в процессе научного исследования) подразделяют на:

1) Всеобщие методы: диалектический и метафизический, т.е. это общефилософские методы.

2) Общенаучные методы: эмпирические и теоретические; используются в самых различных областях науки, т. е. имеют весьма широкий междисциплинарный спектр применения.

3) Частнонаучные методы: используются только в рамках исследований какой-то конкретной науки или какого-то конкретного явления. Каждая частная наука (биология, химия, геология и т. д.) имеет свои специфические методы исследования. Но такие методы, как правило, содержат в различных сочетаниях те или иные общенаучные методы познания – могут присутствовать наблюдения, измерения, индуктивные или дедуктивные умозаключения и т. д. Таким образом, частнонаучные методы тесно связаны с общенаучными и включают в себя специфическое применение общенаучных познавательных приемов для изучения конкретной области объективного мира.

В естествознании исторически сложились и в настоящее время применяется много научных методов: наблюдение; эксперимент; индукция; дедукция; анализ; синтез; формализация; измерение; сравнение; идеализация; моделирование; аксиоматизация; гипотетико-дедуктивный метод; метод математической гипотезы; генетический метод и др.

Важными элементами научного метода являются следующие четыре шага:

1. Наблюдения, описания, измерения
2. Гипотеза (гипотетическое объяснение наблюдений и измерений). Требования к научным гипотезам: соответствие эмпирическим фактам; проверяемость.
3. Предсказания (логические следствия из гипотезы)
4. Эксперимент (опыты, проверяющие описанные шаги)

Научное знание, полученное на основе проверенных практикой методов познания, выражается в различных формах: в понятиях, категориях, законах, гипотезах, теориях, научной картине мира и др.

Таким образом,научный метод считается фундаментом научного познания и приобретения новых знаний на основе физических доказательств. Учёные предлагают объяснения природных явлений в виде теорий, основываясь на наблюдениях, гипотезах и дедуктивных предположениях. Предсказания (прогнозы), сделанные на основе теории, проверяются экспериментом. Результаты любой достаточно убедительной теории должны быть проверены воспроизводимыми опытами. Если они оправдываются, то теория принимается. Научный метод предоставляет собой очень осторожный способ построения адекватной и доказанной картины мира. Последовательное применение научного метода отличает науку от лженауки (псевдонауки).

Отличительные признаки псевдонауки как имитации научной деятельности:

- фрагментарность (несистемность);

- некритический подход к исходным данным;

- невосприимчивость к критике;

- отсутствие общих законов;

- неверифицируемость и/или нефальсифицируемость псевдонаучных данных.

В структуре научного познания выделяются уровни или этапы, имеющие различные цели, задачи, методы и характер результатов:

· эмпирический уровень

Его цель – описание явления, изучение связей между различными физическими величинами, характеризующими его.

Основные методы - наблюдение и эксперимент, предметное моделирование, описание полученных результатов, измерение и др.

Основные элементы, слагающие процесс познания на эмпирическом уровне, - научные факты, понятия, законы.

Закон — высшая цель эмпирического уровня познания — является результатом мыслительной деятельности по обобщению, группировке, систематизации фактов, в которой применяются различные приемы мышления (аналитические и синтетические, индуктивные и дедуктивные и пр.). Закон отражает устойчивое, повторяющееся в явлении.

Если на эмпирическом уровне познания законы объекта выделяются и констатируются, то на теоретическом уровне они объясняются. Мало сформулировать законы объекта, надо показать, что именно эти, а не какие-либо другие законы должны характеризовать данный объект. Такая задача и решается на теоретическом уровне познания.

· теоретический уровень

Его цель – объяснение явления.

Основные методы – анализ и синтез, индукция и дедукция, моделирование, идеализация и т.д.

Также как на эмпирическом уровне, на теоретическом этапе формируются понятия и законы. Элементы, характерные только для теоретического уровня, – модели, принципы, постулаты, гипотезы. Это те формы, методы и способы организации знания, которые характеризуются той или иной степенью опосредованности и обеспечивают создание, построение и разработку научной теории (логически организованного знания о законах, необходимых связях и отношениях предметной области данной науки). Сюда относятся также элементы и составные части теории: научные абстракции, идеализации и мысленные модели; научная идея и гипотеза; различные методы оперирования с научными абстракциями и построения теорий, логические средства организации знания и т.д.

Тема 1.2. Естественнонаучная и гуманитарная культуры

OОсновные понятия

Естествознание как комплекс наук о природе (естественных наук). Дифференциация наук. Интеграция наук. Математика как язык естествознания.

Гуманитарные науки. Гуманитарно-художественная культура, её основные отличия от научно-технической.

& Краткое содержание

Естествознание в современном понимании - это совокупность наук о природе «материальных реальностей», находящихся во взаимной связи, взаимодействии, в движении.

Толкование слова «естествознание»: заимствовано из старославянского языка и образовано из слова «естьство» – бытие, сущность и слова «знание», а значит буквально – это знание о бытии, о сущности. В философии – онтология.

Этимология русского слова «природа»: главным божеством древнерусских и древнеславянских богов был Род – бог Вселенной, родоначальник богов, прародитель мира и человека. Он олицетворял Космическую жизнь. Человек ведет свою родословную от верховного божества – Рода. Слово «род» стало основой для многих русских слов, таких как Родина, народ, родник, урожай, рожать, Природа («при» - около, вблизи).

В XIX веке было принято естествознание разделять на две большие группы (или опытное познание природы). Первая группа по традиции охватывает наукио явлениях природы (физика, химия, физиология), а вторая– о предметах природы. Но предметы природы – это не только весь окружающий материальный мир с небесными телами и землей, но и неорганические составные части земли, и находящиеся на ней органические существа, и, наконец, человек.

- Рассмотрение небесных тел составляет предмет астрономических наук

- Земля составляет предмет ряда наук, из которых наиболее разработаны геология, география и физика земли.

- Познание предметов, входящих в состав земной коры и на ней находящихся, составляет предмет естественной истории с ее тремя главными отделами: минералогией, ботаникой и зоологией.

- Человек же служит предметом антропологии, наиболее важными составными частями которой являются анатомия и физиология. В свою очередь, на анатомии и физиологии базируются медицина и экспериментальная психология.

В наше время самым широким делением является деление на науки о живой и так называемой неживой природе.

Естествознание – это также комплекс наук о природе (естественных наук).

5 фундаментальных естественных наук: физика, астрономия, химия, биология, геология

В современном естествознании органически переплетаются два противоположных процесса: непрерывнойдифференциации естествознания и все более узкие области науки иинтеграции этих обособленных наук. В процессе познания Природы формировались отдельные естественные науки. Это необходимый этап познания – этап дифференциации знаний, дифференциации наук. Но Природа (Вселенная, Жизнь, Разум) – это единый, сложный, самоуправляющийся организм. Если Природа едина, то единым должно быть и представление о ней с точки зрения естественной науки, поэтому дифференциация знаний о Природе должна смениться их интеграцией.

Естественные науки основываются на проведенных наблюдениях и на логических выводах из наблюдаемого.

Все ближе наука подходит к пониманию того, что само существование человека обусловлено основными закономерностями развития Вселенной в целом. Если верна концепция антропоцентризма и человек является целью всех совершаемых в мире событий, то возникает очень важный мировоззренческий вопрос: не было ли существование человека потенциально заложено в зародыше Вселенной?

Для всех естественных наук общим является цель, методы и критерии.

ü Цели:

- выявление скрытых взаимосвязей, создающих органическое единство всех физических, химических, биологических, психологических и социально-экологических явлений;

- более глубокое и полное познание сущности (понятие) законов самих этих явлений и создание современной естественно-научной картины мира;

- познание образа Мира и места человека в нем.

ü Критерии научности – непротиворечивость утверждений и их эмпирическая проверяемость (практика – критерий истины).

ü Методы – см. тему 1.1

Естествознание возникает в результате обобщения наблюдений, получаемых и накапливаемых в процессе практической деятельности людей, и само является теоретической основой этой практической деятельности.

Таким образом,задачейестествознания является познание объективных законов природы и содействие их практическому использованию в интересах человека.

Естествознание общезначимо, т.е. дает истину пригодную и принимаемую всеми людьми. Поэтому оно всегда рассматривалось в качестве эталона объективности. От технических наук отличается направленностью на познание, а не на преобразование мира. От математики отличается тем, что исследует природные, естественно существующие, а не мыслимые, абстрактные, знаковые системы.

Науки о природе, несмотря на некоторую неоднородность их развития, достигли сейчас таких высот, что способны оказывать колоссальное воздействие на нормы мышления и духовный мир человека. Поэтому в наше время их следует включить в общее культурное пространство. Отсюда следует, что естествознание можно считатьфеноменом мировой культуры, следовательно, полезно разобраться, в чем состоит его идейный вклад в общий культурный фонд человечества.

Совокупность систем ценностей, идеалов, методологических установок, стилей мышления, присущих отдельным наукам и их комплексамназываютнаучной культурой. Человеческая деятельность и человеческая культура разделена на две сферы:

Основные отличия гуманитарно-художественная культуры от научно-технической:

- субъективность знания

- нестрогий образный язык

- выделение индивидуальных свойств изучаемых предметов

- сложность (или невозможность) верификации и фальсификации

В общей / глобальной картине мира гуманитарные идеи в широком смысле сочетаются с философскими и естественнонаучными.

Наука в целом – это многогранное и системное образование, все отдельные компоненты которого (конкретные науки) теснейшим образом взаимосвязаны. Только в наши дни была выработана и сформулирована единая глобальная общенаучная идея – это единство эволюции человека и эволюции Вселенной. Ученые поняли, что проблемы устройства Мира и проблемы духовной сущности человека по многим позициям перекрываются. Поэтому в плане решения конфронтации двух культур и обеспечения интеграции знаний необходима фундаментализация гуманитарного образования и гуманитаризация естественнонаучного.

Широкий мировой резонанс вызвала лекция «Две культуры и научная революция», прочитанная английским писателем Чарльзом Сноу в 1959 году в Кембридже, затем его книга «Две культуры», в которых рассматривались вопросы взаимодействия гуманитарной и естественнонаучной культур.

Естественнонаучные методы познания все в большей мере используются в гуманитарных науках. Сейчас науки о природе, несмотря на некоторую неоднородность их развития, достигли таких высот, что способны оказывать колоссальное воздействие на нормы мышления и духовный мир человека. Поэтому в наше время их следует включить в общее культурное пространство, чтобы было правомерно говорить о естественнонаучной культуре как о другой полноправной (наравне с гуманитарной) ее форме.

Человечество, вступая в III тысячелетие, реализует путь к единой культуре, направленной на слияние знаний естественнонаучного и гуманитарного направлений, пронизанные различными системными связями. Однако, нельзя допустить полного слияния этих знаний, так как каждое из указанных направлений имеет свою специфику.

Конструктивный подход – представление о единой, но двуликой культуре, заключающееся в существовании гуманитарной и естественнонаучной форм, их разнообразии и дополнительности. Между ними устанавливается взаимодействие по типу сообщающихся сосудов, когда прибавление содержания в одном сосуде рано или поздно повышает уровень оного в другом. Два лика культуры — это образы человека и природы. Их единство рождается в понимании, что человек — это часть природы, а природа — его естественное окружение. Единство наук определяется в конечном счете материальным единством мира.

Отсюда следует, что естествознаниедолжно быть представлено в образовании как феномен мировой культуры.