157320 (Концепции современного естествознания)

Понятие естествознания и науки

Это система науч. знаний о природе. Исследует органич. и неогр. природу вселен. Природа- естеств. мир в многообразии его форм, существ. сам по себе. Природа=мир-общ. Рассматр. как единое целое, значит знание о ней должно иметь целостный характер. Раньше естеств. было недефференцир. В него входили все знания. С эпохи возрожд. возникают отдельные отрасли. Естест. относится к науке. Когда возникла наука? 1)с каменного века, когда появилось 1-ое практич. знание 2)в 5в до н.э. в греции 3)в познее средневековье стали ставить эксперименты 4)в новое время, когда работы Галлилея, Кеплера, Нбютона. 5)1-ая треть 19в т.к. совмещение научн. работы и высшего образов. Наука это сознан. и деят. людей направл. на достижение и систематиз. истинных знаний о действит. Признаки науки: 1)построение математической модели исследуемого объекта, выражение материала в матем. формулах 2)получение эмпирич. материала 3)мысленные обобщен. физич и матем. типов.

Естеств. развивалось от преднауч. состоян. к научн. Сейчас это взаимод. обыденного и научн. знания.

Научная картина мира

Осн. дисципл входящие в естест: физика, астрономия, химия, биолог, антропол. Науч. карт- системное знание о главн объектах мира и о связях между ними. В нее также входят осн. естест-науч. принципы и законы. НМК историч. меняются. В каждый истор период лидируют одни отрасли естест. НКМ- объединен. фундамент. открытий в области исслед. природы и знаний, входящ. в отрасль естест. НКМ дает видение действит. соотв. опредленному этапу развит. науки.

Актуальность курса

Subj обусловлена распр. в стране лженауч. знания- паранаучного. Интеллектуальн. анархизм хочет уравнять миф, религию, науку и магию. Опасен союз полит. и паранауки. Естест. не может представить НКМ в целом. В нее еще входят базисные положения общест. и гуманистич. наук

Этапы развития естест

Это сменяющие друг друга НКМ. Было 3 карт, сейчас 4 формир. 1)механистич. с 17в до 80х 19в. 2)электромагнитная 2 полов 19в – нач. 20 3)релятивистская в нач 20. Привела к отказу от механист// 1. Механ- перемещ. больших тел в пространстве. Сначала ее представил Галилей, он примен. математич. обработку опытов. Ввел понятие инерции, закон свободно падающ. тел. Кеплер – движение небес. тел. Ньютон – дифер. счисление, интегральн. Выступил против теории скрытых качеств. 3 закона механики: инерц, пропорц. силы и ускорен, равенства действ. и противодейств. Закон всемир. тяготения. Но не мог объяснить. причину движен. Лапласова определенность – можно вычислить состоян. тела в прошлом. В чем огранич? Все пытались свести к механике, мир как большой механизм. Мех карт не предполагала кач. изменен- исключ. эволюция. Понимают простр. и время как пустое вместилище для тел. 2) электромаг- сделали физики. Максвелл создал единую электромаг. теорию Объеденил электр, магнит и оптич. явления. Но все же это теория в рамках классич физ, изучали макромир. 3) на основе изучен микромира возникла релят-квант. карт. Излучение радиоакт. веществом энергии вовне. Открыли связь вещ. и энергии; строение вещества; модель атома (резенфорд), поправили модель (нильс бор), энергия дискретна. Релятивистская сторона квант. картины создана общей и спец. теорией относит. Все движения происходят относит. какой-то системы отсчета. Ньютоновс. рев. связана с переходом от геоцентр. к гелиоцентр. А релятив. отказывается от центризма вообще.

Понятие револ. в естест и понят. парадигмы в науке

Рев- коренные, качест изменения в содерж ест. науч. теорий. Факты всегда хотят объяснить теорией. Аккумуляц- накоплен фактов. Общая, фундамент теория- парадигма (образец для объяснен извест фактов и предсказан фактов неизвест). Пар- тип объяснения. Понятие ввел Томас Кур. Показал, что со временем старая парад. заменяется новой, более общей и глубокой. Начинают искать новую, когда появл. аномальн. факты. Науч. рев. влечет новую НКМ. Науч рев: 1) 6-4 в до н.э. геоцентр. картина и разработка аристотелем дедукции и теор. доказат 2) 16-18 Нютоновс – мех. карт. 3)19-20 Энштейновская.

Становление современной НКМ

Научн. предпосылки? Фундаментом считается принц. универс. эфолюционизма. Все живое возникло одноврем. Характ особ subj заключ. в том, что лидер- биология. Subj опирается на изменен. в области наук о живой пироде. Основой устройст. совр. мира признается не машина, а живой организм. В биолог. от клеточного уровня исслед. перешли к молекул. Выявлени и расшифр. генетич. код. Возникла неравновест. термодинамика. Универс. эволюц. соединяется с системным подходом и синергетикой. Соврем. наука говорит о единстве унив. эвол. и самоорганиз. материи. Сейчас соед. микро, макро и мега миров. Понимание объективных оснований, закономерн. мира.

Открытые и закр. системы. Энтропия.

Система сост. из комплексов объектов, поэтому в науке и философ. проводится системный подход. Система- это упорядоч. множ. взаимосвяз. элементов, обладающ. структ. и инф. Энтроп- мера хаоса, беспорядка. Системы бывают открыт. и закрыт (изолирован). Сист, котор не обменивается с внешней средой ни вещест, ни информац, ни энерг- закр. Инф. – это сигнал об изменении и о необходимости изменений в поведен. системы. Строго говоря, все реальн. системы открыты. В неорганич. природе идет обмен вещ. и энерг. А в соц. и биолог- обмен инфой. В закрыт. системе возник. энтропия. Открыт сист. является неравновесной. Открыт. система извлекает порядок из внеш. среды и вносит туда долю беспор.

Понятие термодинамики.

Это отрасль физики, котор. изуч. процессы природы в связи с темпер. Изуч. физ. процессы различн. преображ. тепла и физ. процессы от этого зависящие. Распред. тепла – необратимый процесс. Тепло передается от горяч. к хол. телу. Не может самопроизв. перетечь от холод к горяч, только если над телом совершили работу. Тепло равономерн. распред. между предметами сист, наступает термодин. равновесие. Класич. термодин. говорит, что эволюц. заключ. в неотвратимом возрастании энтропии. Но биология общ. наук этому возражала. Энергия вселенной постоянна. Энтропия всегда возрастает. Во вселен. должна наступить тепловая смерть. Надо было пересчит. осн. принципы классич динамики. В наше время (60е) возникла неравновест. термодин. Синергетика- выводы из нее. Термодин. связана с понятием стрела времени – это возрастание энтропии. Было убеждение, что материи присуща тенденц к разрушен. всякой упорядченн, стремлен к исходн. равновес. Открыто расширение вселенной, возникла теории нестационар. вселенной. За материей надо признавать и созидат. тенденцию. Коренной вывод соврем. естест- материя способна осуществ. работу, направл. против термодин. равновесия и самоусложняться.

Синергетика.

У нас признана в 70-е. Это междисципленарн, общенаучн направл. знаний. Претендует на описание движ. сил объектов нашего мира. Оперирует понятием открыт. системы. С поступлением новой энергии извне, неравновест системы возрастает. Отработ энерг уходит в окруж среду. Связь между элем сист. ослабевает под влиянием возраст неравновест. Возик. флуктуация – случайн. отклонения от среднего полож сист. Потом период бифуркации. Намечаются различн варианты того, по какому пути пойдет система. Синерг. также учение о роли случайности в развитии. В цикле разв. откр. сист. 2 фазы: 1)период плавн. эволюц. развит, предсказуемого. В итоге фазы система подход. к неустойч. критич. состоян. 2)выход из критич сост. Может быть одномомент или длит.// Достигнув бифуркации сист. сваливается в одно из возможн сост. Сист. вышла на аттрактор- своего рода цель, целенаправленность поведения нелинейн. сист. Аттракт. притягивает к себе все множество траекторий системы и одна побеждает. После выхода на аттрактор между элем. сист. возникают новые связи, приводящ. к кооперативн. поведению. Синергет – совмест действ, взаимод. Хаккен, Пригожин – основат. синергетики. Синерг. раскрыв. универс. механизмы самоорганизац, объясняет единый рисунок событий в разн. областях действит. В обл. действ. повторяются шестигранные ячейки, спирали. Есть функцион. общность в процес. самоорг- единые нити, схожая циклич смена состояний (подъем, спад, застой). При самоорг. сущест. положит. обратная связь. Появления нового происходит через флуктуацию. Синерг. раскрывает необратимость эволюц. процессов. Система должна иметь критич. размеры, иначе не возникнут кооперативн. отношения. Общий смысл синерг. идей: во вселен. есть процессы созидания и разруш. Хаос не только разруш, но и созидает. Синерг- элемент сист. подхода. Син. рассматр динамич сист, а сист. подход – любые.

1. Общие признаки вселенной

Наука о всел- космология. Соврем косм- релятивистская, возникла на основе теори. относит. Возникла на эмпирич базе через изучение внегалактич. астрономии. Важнейший вывод – галактики разбегаются. В 1929 Хаббл установ. явления красного свечения. Общ. призн. вселен: 1)нестационарность 2)изотропность- во вселн. не существ. привилиг, выделенных точек и направлений. 3)однородность- распределение в среднем вещества во вселенной 4) отсутствие сил, препятств. силам тяготения. В завис от кривизны просто. бывает открыт. модель вселенной (все время расширяется) и замкнут модель (пульсирует).

1. Происхожден. вселен.

Вначале была микрочастицей, это было время сингулярности. Температура и плотность жуткая, потом большй взрыв (15-120 млрд лет назад).

Развитие вселен.

В соврем. науке выдвинут антропоген. принц. космолог т.е. возможн. появлен жизни человека и т.д. заложена в состоянии сингулярности т.к. вселен. обладает физич. константами: 4 вида физич. взаимод- электромагн, гравитац, сильное и слабое. После взрыва пошло расширение вселен. Были фотоны, электроны, позитроны, нуклоны, нийтрины. Потом образо .дозвездн. вещество- физич плазма. Остальн хим эл уже из него. Фотоны стали излуч. в мировое простр. Вселен- открытая неравновест система, старые симметрии в ней разруш. Сначала наруш. симметр. между веществом и антивещ. Вез- позитрон, анти- электрон.

Механизмы эволюции вселенной.

1)гравитац. неустойчивость. Создана в 20в Джинсом. По причине всемирн тяготен. материя не может распред с постоянной плотностью в большом объеме. Плазма распалась на сгустки- галактики. Они на протогал. Из них звезды, простозвезды. 2) Нарушение симметрии

Странности стандартной модели:

Не найдет ответ на вопр. о причине расширения вселенной. Неизвест. конечна она или нет. Это зависит от плотности. Непонятен вопр. кривизны простр. (отриц, полож, нулевая). Если плотность критич, то пространство Евклидово, кривизна нулевая и вселен. бесконечн. Если плотн < критич, то простр обладает кривизной лобачевс (отрицат) и вселен. бесконечна. Если плотн > критич, то простр подчинено геометр. Римана и кривизна положит, вселен пульсирует. По соврем данным плотн < критич. Неясен возраст вселен. Определяют по длительн. расширения. В посл. время расшир с V=75 км/с. Если и раньше так, то возраст 13 млрд. Если замедляется, то возраст меньше. Либо во вселен. кроме сил гравитации есть силы отталкивания, тогда возраст больше. Но главное – вселен. нестационарна из-за изменен. температуры. Идет эволюц. вселен из-за появлен. новых структур.

Строение вселенной

Это развив. система взаимодейств. небесн тел и подсистем. элементы вселенной: звезды и зв. сист, планеты и пл. сист, галактики, метагалакт, диффузная материя/ Диф. мат. сущест. в виде разобщен. атомов и молекул + более плотные образовния- гигантс. облака пыли и газа. Также много материи в виде излучения. Большинство матер. в звездах. Зв- светящиеся гигантские плазменные образования различ. величины, высокой темпер. и с разн. характерист. движения. Стянуты между собой электромагн. и гравитац. полями. Атомы в звезд. находятся в ионизированном состоянии. Внутри звезд идет ядерн. реакция как при взрыве водородн. бомбы. Эти реакц. – источн огромн. энергии, выбрасывают ее в виде мощн. потока газа. Звезды не существ. изолированно. Объединяются в скопления (рассеянные, шаровые). Над поверхн. зв. могут быть протуберанцы. (громадн. массы раскал. газообразн. вещ). Осн. эволюц. во вселен. происходит внутри звезд. Образуется плавильный тигель и новые вещ. Угасшие звезды- инертные. В газово-пылев. туманн. образуются сгущения, котор. со временем превращ. в звезды/Галактики- огромн. скопления звезд, планет. сист и межзвезн. были и газа взаимод. между собой. Насчитали более 10 млрд. галакт. Бывают спиралевидн, эллиптич, неправильн. Наша со структ. спиральна, но конечн. вид эллиптич. У нас 120 млрд. звезд. Диаметр диска- 120тыс свет лет. Соседка- Туман. Андромеды. Солнце на окраине галакт. Ядро наше из плотн скопления звезд, газа и пыли. Облака- объед. галакт. Упорядоч. сист галакт и облаков – метагалактика. Чем дальше галакт. друг от друга, тем быстрее разбегаются. Расширени метагал – это ее системное свойство. Гипотезы: 1)метаг. одна 2) много – образуют большую многоядерн. вселенную/Планеты- несветящ, темные тела привязанные к звездам. Масса меньше звезд, это особый вид макротел. Имеют структуру: ядро, литосфера, мантия, атмосфера и гидросфера. Звезда и планеты вокруг нее – планет. сист.

Теории происхожд солн сист.

Первые теор. выдвинули Кант и Лаплас. Кант говорил, что сист. не существ. вечно. На месте солнца было сгущение, вокруг рассеянная материя. Из диффуз. мат. образовались планеты. Джинс говорил: солнце столкнул. с другой звездой и из Солнца вырвалась струя газа. Но ведь звезды очень далеки друг от друга+ не учитыв. характ. упорядоченн. солн. сист. Согласн. соврем теориям для объяснен происх. использ. не только механист. но и эл-магн. силы. Из газа образов. солнце, а на расстоян. от него были остатки газ. облака. Они стали притяг. к Солнцу, но их останов. эл-магн. силы/ Закономер. солн. сист: 1) все план. вращ. вокруг солнца в 1 напр. и почти в 1 плоскости 2)большинство спутн. вращ. в том же направлении 3)солн, планеты, спутн. вращ. вокруг своих осей в том же напр, в котор движ. по своей траектории 4) кажд. планета удалена от солнца в два раза дальше чем предыдущ.

Микромир

В Грец. думали что атом неделим, но это лажа. Самой мелкой частицы нет т.к. вещ. переходит в поле. Нельзя сложное сводить к сумме мелких элементов. Элем. частицы – котор. не явл. атомами или атомными ядрами, за исключ. протона и нейтрона, котор. входят в ядро атома. Эл. част.- электрон, нийтрина, фотон, пи-мезон, мюон. Это субъядерные частицы. Первым элект. открыл Томпсон. С 50х осн. средством открытий явл. ускоритель заряженных частиц.

Осн. характер. элемент. частиц.