25

ЧАСТЬ 1. ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ - СОСТАВНАЯ ЧАСТЬ ОБЩЕЙ КУЛЬТУРЫ ЧЕЛОВЕЧЕСТВА.

1. ЕСТЕСТВЕННО - НАУЧНАЯ И ГУМАНИТАРНАЯ КУЛЬТУРЫ

Ученые и специалисты насчитывают более 170 определений понятия культура. Это свидетельствует о универсальности данного явления человеческого общества. Понятием культура обозначают и обычные явления, и сорта растений и умственные качества человека, и образ жизни, и систему положительных ценностей и так далее. В таком контексте все созданное человеком есть культура.

Мы используем одно из определений культуры, которое связано с ее инструментальной трактовкой. Культура - это система средств человеческой деятельности, благодаря которой реализуются действия индивида, групп, человечества в их взаимодействии с природой и между собой. Эти средства создаются людьми , постоянно меняются и совершенствуются. Принято выделять три типа культуры: материальную, социальную и духовную.

Материальная культура -совокупность средств бытия человека и общества. Она включает разнообразные факторы: орудия труда, технику, благосостояние человека и общества. Социальная культура - это система правил поведения людей в различных видах общения. Она включает этикет, профессиональную, правовую, религиозную и т. д. разновидности деятельности человека. Более подробно содержательная часть первой и второй культур изучается в других дисциплинах. Духовная культура - это составная часть культурных достижений человечества. Основные виды духовной культуры - мораль, право, мировоззрение, идеология, искусство, наука и т.д. Каждый из этих видов духовной культуры состоит из относительно самостоятельных частей. Эти части взаимосвязаны и относятся к духовной культуре человечества.

Под наукой в настоящее время понимают ту сферу человеческой деятельности, функция которой - выра­ботка и теоретическая систематизация объективных знаний о действитель­ности. Система наук условно делится на естественные, общественные и технические науки.

В науке принято выделять систему знаний о природе - естествознание, которое является предметом естественнонаучной культуры и систему знаний о позитивно значимых ценностях бытия индивида, групп , государства, человечества - гуманитарные науки или гуманитарную культуру. До того, как наука оформилась в самостоятельную часть культуры человечества, знания о природе и ценностях общественной жизни входили в иные состояния духовной культуры : практический опыт, мудрость, народная медицина, натурфилософия и т.д.

Взаимосвязь естественнонаучной и гуманитарной культур заключается в следующем:

• они имеют единую основу, выраженную в потребностях и интересах человека и человечества, в создании оптимальных условий для самосохранения и самосовершенствования;

• осуществляют взаимообмен достигнутыми результатами;

• взаимно координируют в процессе развития человечества;

• являются самостоятельными ветвями единой системы знаний науки и духовной культуры в целом.

Мы являемся свидетелями того, как социологи, юристы, экономисты, менеджеры и другие специалисты - гуманитарии начинают применять в своей работе системный подход, идеи и методы кибернетики и теории информации, знание фундаментальных законов естествознания и в частности физики.

Поясним вышесказанное примерами из практики. Юрист разбирает дело о столкновении судов. Конечно, ему нужно знать законы, приняты в мировой практике судовождения. Но, с другой стороны, если он не знает, что такое масса, радиус поворота, скорость, ускорение и т. д. , он не сможет реально применить свои профессиональные знания.

Социолог изучает общественное мнение путем опроса. Но как он сможет оценить степень достоверности результатов, если не имеет представление о теории вероятности и теории погрешностей. Без знания этих разделов естественных наук, результаты его предсказаний не будут представлять практической ценности.

Менеджер рекламирует изделие какого - то предприятия. Хорошо известно, что на выставках или просмотрах первые вопросы всегда касаются технических сторон изделия. Конечно, полностью ответить на такие вопросы может только специалист, имеющий хорошую фундаментальную естественнонаучную подготовку. Однако разбираться в этих вопросах должен и менеджер.

Существует и другая сторона рассматриваемого вопроса. Наука часто обвиняется в тех грехах, в которых повинна не столько она сама, сколько та система институтов, в рамках которой она функционирует и развивается. В настоящее время очевидно, что развитие науки может приводить к отрицательным последствиям влияющем на все человечество в целом. Актуальным становится вопрос о социальной ответственности всех людей, а не только ученых за возможность использования из открытий и достижений. В настоящее время сформировалась направление, называемое этикой науки, дисциплине, изучающей нравственные основы научной деятельности.

В качестве примера можно привести пример из истории второй мировой войны. Р.Оппенгеймера называют отцом атомной бомбы. Он являлся координатором и руководителем проекта создания атомной бомбы. Она была создана и испытана сначала в Неваде, а потом и в Хиросиме и Нагасаке. Позднее Оппенгеймер, осознавая тяжесть ответственности, ушел из проекта и стал заниматься деятельностью, направленной на предотвращение использования атомных бомб.

Вышесказанное утверждает нас в мысли, что представляется весьма важным познакомится с основными концепциями естествознания. Это необходимо для того, чтобы: во первых, сознательно применять их в своей деятельности, во вторых, чтобы получить более ясное и точное представление о современной научной картине мира, которую дает естествознание.

Необходимость применения естественно научных методов и законов в практической деятельности гуманитарных специальностей и привело к постановке того курса, который мы будем изучать: Физика для гуманитариев.

Курс состоит из нескольких частей. В первой части мы рассмотрим основы естественнонаучного метода познания, математический аппарат естествознания, виды материи , т.е. общие для всех разделов естествознания вопросы.

Во второй части , самой большой по объему, мы изучим раздел под общей темой: Физика для гуманитариев. Он состоит из трех частей: физики необходимого, физики непрерывного и физики возможного.

В третьей части мы рассмотрим концепции самоорганизации материи.

2. НАУЧНЫЙ МЕТОД ПОЗНАНИЯ. ОПЫТ, ГИПОТЕЗА, ЗАКОН, ТЕОРИЯ.

Что такое на­учный метод познания? На чем он базируется? Что лежит в его основе и чем он отличается от других методов познания?

Способ получить частичные ответы на вопросы придуман несколько сотен лет назад. Наблюдение, размышление и опыт составляют так называемый научный метод познания, который и позволяет давать ответы на многие интересующие нас вопросы. Основой научного метода является опыт - пробный камень всех наших знаний. Опыт, эксперимент - это един­ственный судья научной истины.

Проводя наблюдения каких-либо природных явлений, невозможно охватить все процессы, с этими явлениями связанные. Поэтому нужно отбросить все второстепенные факты и выделить основные, т.е. суть явления. Этот процесс называется аб­страгированием или построением модели явления. В размышлениях создается основа наблюдаемого явления, его модель. Что является существенным для данного явления, а что несуще­ственным, вопрос неоднозначный и сложный. Не всегда он решается сразу, на первых этапах наблюдения и размышления. На этом этапе нельзя, как говорится в старой поговорке, “выплеснуть младенца из купели вместе с водой”.

В создаваемой модели должны быть учтены главные характе­ристики и основные параметры изучаемого явления. Построенная модель должна не только верно описывать наблюдаемое это явление, но и хорошо прогнозировать его развитие в новых условиях. Предсказания теории проверяются экспериментом или опытом - важнейшей частью научного метода познания.

С самого начала необходимо договорится, что подразумеваться под тем или иным термином. В понятие “опыт” будем вкладывать смысл наблюдения за явлением при контролируемых условиях, т.е. наблюдения с возможностью контролировать, воспроизводить и изменять желаемым образом внешние условия. Существенна возможность создавать как обычные, так и искусственные (т.е. в природе не встречающиеся) условия. Физика, химия, биология и ряд других наук назы­ваются естественными именно потому, что в их основе лежит опыт.

Для объяснения экспериментальных фактов привлекаются гипотезы. Гипотеза - это предположение, позволяющее объяс­нить и количественно описать наблюдаемое явление. Описать что-либо количественно можно лишь на языке математики.

Между явлениями природы существуют устойчивые, повторяющиеся связи - проявления законов природы. Качественная формулировка законов может быть иногда дана без привлечения математического аппарата. Законы, записанные на языке формул позволяют перейти к более высокой ступени познания. Эту ступень называют теорией. Т.е. при определенных условиях выдвинутая гипотеза может перейти в теорию, в основе которой лежат законы. Теория дает представление о закономерностях и существенных связях в определенной области.

Законы естественных наук устанавливают количественные соотношения между наблюдаемыми явлениями, т.е. имеют матема­тическую формулировку. Не всегда эта формулировка бывает явной. Например, всем при­вычна следующая, казалось бы, качественная формулировка первого за­кона Ньютона: “Существуют такие системы отсчета, которых тело сохраняет состоя­ние покоя или прямолинейного равномерного движения, если на него не действуют другие тела, или действие других тел взаимно компенсируется”. Но строго сформулировать, что такое прямолинейное равномерное движение, можно лишь на языке математических формул. Т.е. даже качественная формулировка закона подразумевает введение количественных понятий.

Естествознание, изучающее количественные (т.е. точные) соотношения природных явлений, относится к точным наукам. Понятие “точное” требует комментариев. Точные науки, как правило оперируют не с абсо­лютно точными, а с приближенными величинами. При количественном описании любого наблю­даемого явления всегда оговаривают, с какой степенью точности имеют дело, т.е. приводят погрешности измеряемых величин.

Когда гипотеза перерастает в теорию, т. е. в форму научных знаний, дающих целостное представление о закономерностях и существенных связях опреде­ленной области действительности? Какой путь она должна пройти? Ответ на этот вопрос частично дан. Гипотезы должны быть проверены фактами, опытами, здравым смыслом. В своей области они должны объяснять всю совокуп­ность имеющихся явлений. Но этого мало. Для того, чтобы стать теорией, ги­потеза должна сформулировать количественные отношения между наблюдаемыми явлениями. Фактически это означает формулировку законов. Непременным условием превращения гипотезы в теорию является предсказание новых, до сих пор не наблюдавшихся и из известных теорий не следующих, явлений, и подтверждение этих предсказаний в специально поставленных экспериментах.

Переход гипотезы в теорию зачастую не обходится без драм. Классиче­скими являются примеры Николая Коперника (1473-1543) и Джордано Бруно (1548-1600). Н.Коперник выдвинул гипотезу о гелиоцентрической системе мира, в которой планеты вращаются вокруг Солнца по орбитам. Эта гипо­теза позволяла достаточно точно и просто описывать и предсказывать наблюдаемые движения планет. Однако сам Коперник не утверждал, что наша система и есть гелиоцентрическая. Для него модель гелиоцентрической системы мира нужна была только для более удобного описания движения планет. Гелиоцен­трическая система противоречила Библии, в которой говорилось, что Иисус Навин остановил вращение Солнца вокруг Земли. Развивая гелиоцентриче­скую космологию, Бруно выдвинул идею множественности миров во Все­ленной, центрами которых являются звезды. Д. Бруно утвердил мысль о том, что гелиоцентрическая система не является гипотезой Копер­ника, а космологической теорией, опирающейся на факт движения планет вокруг Солнца. И именно поэтому был обвинен в ереси и сожжен в 1600 году на Площади Роз в Риме.

Естественнонаучная теория дает объяснение целой области явлений в при­роде с единой точки зрения. Квинтэссенцией теории являются законы, устанавливающие количественные связи, соотношения между различными наблюдаемыми в опыте величинами.

Нужно различать законы природы и законы науки. Первые проявляются в особенностях протекания природных явлений и процессов и во взаимосвязи некоторых величин. Они неизменны и всегда выполняются. Научные законы - это попытка описать законы природы на языке математических формул и точных формулировок. В дальнейшем речь будет идти только о них. Научные законы не точны и не постоянны. На определенных этапах раз­вития науки возникает необходимость уточнения наблюдаемых в опыте явлений и пересмотра законов или границ их применимости. Постоянная проверка опытных фак­тов на базе новых экспериментальных методик, позволяющих увеличить точность проведения эксперимента, необходима всегда на любом уровне знаний. Расхождение экспериментальных данных и существующих законов позволяет выдвигать новые гипотезы и строить новые теории.

3. МАТЕРИЯ И ФОРМЫ ЕЕ СУЩЕСТВОВАНИЯ.

В основе всех естественнонаучных дисциплин лежит понятие материи, за­коны движения и изменения которой изучаются. В зависимости от того, как мы определим это понятие, мы и будем рассматривать проявление раз­личных теорий. Для понимания естественнонаучных теорий, в частности концепций современной физики, приемлемым является определе­ние, данное В.И. Лениным в монографии “Материализм и эмпириокрити­цизм”. “Материя - есть философская категория для обозначения объективной реальности, которая отображается нашими ощущениями, существует неза­висимо от них. Материя - это основа (субстанция, субстрат) всех реально существующих в мире свойств, связей и форм движения, бесконечное мно­жество всех существующих в мире объектов и систем”.

В этом определении есть два основных момента. Во-первых, материя суще­ствует объективно, независимо от нас, от чьего-то субъективного сознания или ощущения. Во-вторых, материя копируется, отображается нашими ощущениями и, следовательно, познаваема. Мы здесь исходим из материа­листического единства мира из первичности материи.