Учебно-методические материалы по КСЕ

Научный метод.

      Именно научный метод позволяет  отделить науку от паранауки.  В настоящее время интерес  к всевозможным явлениям, не рассматриваемым  официальной наукой, значительно  выше, чем к открытиям и концепциям, признаваемым научным сообществом. Почему же существует такое неприятие официальной наукой многих сенсационных концепций, обсуждаемых в различных средствах массовой информации? Дело в том, что с точки зрения научного метода, если вы предлагаете какую-либо  новую концепцию, то необходимо, чтобы она не противоречила и, даже более того, могла бы объяснить многочисленные явления, наблюдаемые экспериментально и имеющие объяснение в рамках общепринятых в официальной науке взглядов. Следует отметить, что и взаимоотношения в рамках научного сообщества развиваются  на основе аналогичных принципов. Любая новая теория принимается только в том случае, если она объясняет наблюдаемые явления, и ее предсказания подтверждаются экспериментально. Хотя могут обсуждаться и различные умозрительные теории. Особое место занимает математика, которую нельзя отнести к естественно-научным дисциплинам. В математике на основе некоторого набора аксиом можно построить математический мир, не имеющий никакого отношения к реальности. Это напоминает некоторые фантастические произведения, особенно в жанре fantasy, в которых строится некоторая абстрактна внутренне непротиворечивая конструкция мира. Часто происходит так, что при изучении реальных явлений абстрактные математические конструкции становятся необходимыми для их объяснения. Тогда этот раздел математики начинает быстро развиваться и изучаться, как практически необходимый. Примером может служить геометрия Лобачевского. 

Антропный принцип.

        В современном естествознании все возрастающую роль играет другой методологический принцип – анропный или антропоцентристский. Слово antros означает человек. Таким образом, антропоцентризм отражает предположение о центральном месте человека в чем-либо. Чтобы отметить отличие данного принципа от традиционного антропоцентризма, его часто называют антропным. Его можно сформулировать следующим образом: мы наблюдаем Вселенную такой, какая она существует, потому что присутствуем в ней в качестве наблюдателя. Хотя в такой формулировке выделяется центральное место наблюдателя (человека), он означает на самом деле единство законов природы, объясняющих развитие Вселенной, и существование в ней Человека – наблюдателя, а также единство законов природы для всей Вселенной в целом и ее частей. Как методологический, антропный принцип является принципом, объединяющим различные естественные науки в единое целое, причем объединяющим внутренне непротиворечивым образом. Поскольку человек является разумным существом, объединенным с другими людьми в социальную систему, то антропный принцип, в широком смысле слова, объединяет естественные и гуманитарные науки. Этот принцип возник в результате рассмотрения проблем поиска внеземных цивилизаций, где позволил объединить проблемы микро-, макро- и мегамира, а также соотнести понятия Вселенная, жизнь, разум.

      

Научная картина мира

       Проблема определения понятия  “научная картина мира” и ее взаимоотношений с наукой сложна и в настоящее время обсуждается и философами и представителями естественных наук. История естествознания свидетельствует о существовании на протяжении длительных периодов времени определенной устойчивых представлений о свойствах действительности, под влиянием которых развивалась наука данного периода. Эти представления определяют границы приемлемых с точки зрения данной эпохи гипотез, стимулируют постановку одних научных проблем и не способствуют появлению других.

        Одновременно с развитием науки,  как процесса накопления контролируемых  знаний, на базе ее наиболее  общих гипотез и концепций формируется гипотетическая, умозрительная единая система представлений – модель общего устройства действительности и ее конкретных аспектов – физических, химических, биологических. Такая модель включает и представление о “правилах поведения” познающего ее разума. Такая целостная система идей и представлений составляет научную картину мира. Научная картина мира возникает как результат экстраполяции более достоверного, но ограниченного знания на всю мыслимую действительность, т.е. на область, где полная проверка идей принципиально недостижима. Построение картины мира  - это, по существу постулирование универсальности открываемых законов природы и, в конце концов, общей упорядоченности объективного мира, без чего невозможно никакое суждение о нем, кроме как о полном хаосе, недоступном познанию.

      С накоплением сведений о мире  объясняющая его картина рано  или поздно расходится с наблюдением.  Смена научной картины мира  происходит в результате научных  революций. Кризисная предреволюционная  ситуация в науке возникает либо с открытием новых явлений, необъясняемых в рамках традиционной картины мира, либо с обнаружением внутренней противоречивости традиционных теорий, что сказывается в появлении парадоксов, неразрешимых в рамках этих теорий. Но к научной революции могут привести только такие идеи, которые объясняют целую совокупность явлений, реально связанных между собой, но либо не объясненных до сих пор, либо объясненных неудовлетворительно. Отрицая предшествующую картину мира, новая  должна, тем не менее, опираться и на те результаты исследований, которые лежали и в основе отвергаемой. 
 

П2. Основные понятия 

1. Содержание  научного метода.

Три стадии научного исследования: наблюдение, размышление, опыт.

Наблюдай  происходящее; на основании этих наблюдений разработай теорию, которая может дать истинное представление о действительности; проверь теорию дальнейшими наблюдениями и опытами; проследи, сбываются ли предсказания, основанные на этой теории.

2. Антропный (антропоцентристский) принцип.

Единство  законов природы, объясняющих развитие Вселенной и существование в ней человека, а также для живой и неживой природы (мы наблюдаем Вселенную такой, какой она существует, потому что присутствуем в ней в качестве наблюдателя). Законы природы одинаковы для всех областей наблюдаемой Вселенной и не зависят от  месторасположения наблюдателя.

3. Основные этапы развития естествознания.

Донаучный период (древняя Греция)

Первая  научная революция (конец 15в. - начало 18в.)

Вторая  научная революция (конец 19в. - начало 20в.)

Современный период (60-е гг. 20в.)

4. Вклад Аристотеля в естествознание.

Разработка 1-ой универсальной физико-космологической  картины мира, объединившей непротиворечивым образом учение о структуре материи, о движении и модель Вселенной. Такая  методология сохранилась в естествознании при формулировке и обосновании новых картин мира.

5. Механистическая модель Вселенной.

Использование законов механики и закона Всемирного тяготения для объяснения движения планет. Подтверждением этой  модели послужило обнаружение предсказанных  “на кончике пера”  кометы Галлея и планеты Нептун.

6. Механистическая картина мира и детерминизм.

Механистическая картина мира основана на применении законов механики для  описания поведения  всех материальных систем. Ее подтверждением  явилась  возможность рассчитать движение небесных тел (механистическая модель Вселенной).

Распространение законов механики на все явления  природы приводит к детерминизму – философской концепции о  предопределенности развития мира.  

7. Строение Солнечной системы.

В состав Солнечной системы входят: Солнце, 9 больших планет (Меркурий, Венера Земля, Марс – планеты земной группы; Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун – планеты-гиганты; Плутон), их спутники, астероиды (пояс астероидов между орбитами Марса и Юпитера содержит около 100тыс. малых планет), кометы  (облако комет окружает Солнечную систему и содержит 10**11 комет).

8. Солнечно-Земные связи.

Мощность  солнечного излучения, приходящаяся на земную орбиту равна 1.4кВт/(кв.м). Это  единственный энергетический источник, формирующий биосферу. Изменение мощности излучения характеризуется количеством темных пятен на Солнце. Эти пятна являются источниками ультрафиолетового, рентгеновского излучений и потоков заряженных частиц. Солнечная активность изменяется периодически. Наиболее важным является 11-летний период. Изменения солнечной  активности  синхронизовало многие процессы, происходящие на Земле.

9. Принцип относительности Галилея.

Все инерциальные системы отсчета равноправны. (Системы  отсчета - это системы координат, связанные с различными, движущимися  друг относительно друга объектами. Инерциальные системы отсчета  движутся относительно друг друга с постоянной скоростью). Принцип относительности означает, что невозможно определить экспериментально, движется данная инерциальная система отсчета или покоится. Все законы механики одинаковы во всех инерциальных системах отсчета.

10.   Принцип относительности Эйнштейна.

Состоит из двух постулатов: 1 – все инерциальные системы отсчета равноправны; 2 –  скорость света в вакууме является величиной постоянной и не зависит от скорости движения источника. Следствием принципа относительности является требование инвариантности (неизменности) уравнений, описывающих различные природные явления, относительно преобразований Лоренца.

11.   Концепция четырехмерности пространства-времени.

Следствием  принципа относительности Эйнштейна  является отсутствие универсальных  представлений о течении времени  и пространственных характеристиках  тел и их движения для наблюдателей, находящихся в различных системах отсчета. При переходе от одной системы отсчета к другой временные и пространственные характеристики изменяются взаимозависимым образом, образуя единый четырехмерный пространственно-временной континуум.

12.   Тяготение и свойства пространства-времени.

В соответствии с общей теорией относительности тяготение приводит к искривлению пространства. В силу четырехмерности пространства-времени искривление пространства приводит к замедлению времени вблизи тел, обладающих массами. Свет в этом пространстве распространяется по геодезическим линиям.

13.   Принцип причинности.

Принцип причинности устанавливает пределы  влияния физических событий друг на друга, исключает влияние данного  события на все прошедшие (событие-причина  предшествует по времени событию-следствию). Время течет в одном направлении. Вместе с принципом относительности Эйнштейна накладывает ограничения на величину скорости движения или распространения какого-либо сигнала (не больше скорости света в вакууме).

14.   Концепция необратимости времени.

Необратимость времени может быть связана с  принципом причинности. Необратимость времени подтверждается особенностями человеческой психики (человек в течение жизни увеличивает количество информации), вторым началом термодинамики, направлением эволюции Вселенной (расширение).

15.   Первое начало термодинамики.

Закон сохранения энергии. Изменение внутренней энергии тела равно сумме количества теплоты, переданного телу, и совершенной над ним работой. Вечный двигатель первого рода невозможен.

16.   Второе начало термодинамики.

Вечный  двигатель второго рода невозможен. Тепло переходит от горячего тела к холодному. Энтропия замкнутой системы возрастает или (в случае термодинамического равновесия) остается постоянной.

17.   Энтропия и вероятность.

Энтропия  в замкнутой системе возрастает, что означает переход системы  со временем в более вероятное состояние, т.е. из более упорядоченного состояния в менее упорядоченное. Конечное состояние любой системы – состояние хаоса.

18.   Энтропия и информация.

Энтропия  – мера беспорядка в системе. Информация – мера порядка. Вследствие второго  начала термодинамики (возрастание энтропии) информация в замкнутой системе (т.е. порядок) со временем исчезает.  Создание информации в какой-либо подсистеме сопровождается обязательным увеличением энтропии в окружающей среде (т.е. разрушением окружающей среды).