11557 (Естествознание в измененном мире)

Естествознание в измененном мире

Введение

1. Развитие техногенной цивилизации

2. Общие сведения о традиционных и новых материалах и полимерные материалы

3. Биотехнологии и медицина

Заключение

Введение

Познание единичных вещей и процессов невозможно без одновременного познания всеобщего, а последнее в свою очередь познается только через первое. Сегодня это должно быть ясно каждому образованному уму. Точно также и целое постижимо лишь в органическом единстве с его частями, а часть может быть понята лишь в рамках целого. И любой открытый нами "частный" закон - если он действительно закон, а не эмпирическое правило - есть конкретное проявление всеобщности. Нет такой науки, предметом которой было бы исключительно всеобщее без познания единичного, как невозможна и наука, ограничивающая себя лишь познанием особенного.

Естествознание как система научных знаний о природе, обществе и мышлении взятых в их взаимной связи, как единое целое, представляет собой весьма сложное явление, обладающее различными сторонами и связями, чем обусловлено его место в общественной жизни, как неотъемлемой части духовной культуры человечества.

1. Развитие техногенной цивилизации

Нынешняя эпоха развития человечества - эпоха современной техногенной цивилизации - имеет ряд специфических черт и особенностей. Прежде всего это касается науки, так как она определяет успехи и достижения в познании мира и во всех иных сферах человеческой деятельности.

Наука сегодня рассматривается как элемент культуры, взаимосвязанный и взаимодействующий со всеми другими элементами культуры. Кроме того, подчеркивается единство естественнонаучной и гуманитарной культуры, так как все гуманитарные явления через мировоззрение, мироощущения, соответствующие данной эпохе, несут на себе "печать" естественнонаучной культуры, а любое открытие в естествознании - "детище" конкретной исторической эпохи. Еще в 1932 г. величайший представитель науки и культуры ХХ столетия Э. Шредингер в работе "Зависит ли наука от общества?" отмечал, что "... все естественные науки связаны с общечеловеческой культурой" и что " научные открытия, даже кажущиеся в данный момент наиболее передовыми и доступными пониманию немногих избранных, все же бессмысленны без своего культурного контекста." Говоря об особой роли науки в современном мире и ее специфике, имеется в виду следующее:

- наука - элемент культуры;

- научные результаты, особенности науки, перспективы ее развития становятся понятными только в культурно-историческом контексте;

- наука - основа техники, технологический базис современной цивилизации;

- гуманитаризация науки, переосмысление роли и места науки в жизни и развитии человеческого общества, сохранении цивилизации;

- целостность научного знания, разработка и создание единой картины мира;

- взаимное влияние и взаимодействие наук, отход от узкой дисциплинарности, интеграция научного знания;

- взаимодействие и взаимопроникновение естественнонаучного и гуманитарного знания;

- тенденции к преодолению разрыва между ними;

- особая роль естественных наук в современном мире, так как они являются не только фундаментом современной технологии, но и имеют огромное общекультурное значение.

Для современного этапа развития техногенной цивилизации характерно новое понимание специфики и особенностей процесса познания. Раскрытие особенностей и стратегии научного познания (типа научной рациональности) привело к введению и осмыслению новой типологии научной рациональности, основанной на различии в интерпретации отношений познающего субъекта и исследуемого объекта (системы), а также рассмотрения объекта "в чистом виде" или учета неконтролируемого воздействия на него со стороны внешней среды - классический, неклассический, постнеклассический тип научной рациональности. Сегодня наблюдается переход от классического к неклассическому типу научной рациональности и новой парадигме, определяемой современным стилем научного мышления - эволюционно-синергетической парадигме, когда мир и процессы в мире рассматриваются с позиции развития (самоорганизации) открытых диссипативных систем.

Кроме того, для процесса научного познания характерны:

- единство процесса познания и методов познания;

- гибкость и многогранность мышления, проявляющиеся через соотношения эмоционально-чувственного, наглядно-образного, формально-логического и интуитивного мышления на различных этапах познания; взаимодействие и взаимосвязи левого и правого полушарий в познании и осмыслении мира;

- новые подходы к проблеме понимания;

- интегративно-проблемный подход в познании мира и реализации всех направлений деятельности человека и человечества.

Специфика современного мира, особенности его познания и освоения ставят перед человеком и человечеством новые задачи и выдвигают новые требования:

1. Понимание мира как системы, развитие которой имеет сложный нелинейный характер.

2. Познание как мира, так и культуры в целостности и единстве.

3. Обогащение мышления через освоение современных методов научного познания.

4. Осознание реалий и особенностей современной цивилизации, отход от технократизма, ответственность за результаты деятельности человека и человечества в целом.

5. Понимание предназначения человека, его интегральной природы и особого места человека в культуре.

Новые ценностные ориентиры - специфика нынешнего этапа развития человеческого общества. Это, прежде всего, касается понимания ценности науки, понимания ценности знаний для саморегуляции человека в современном мире и осознания ценности образования. [1, с 3]

Современный этап научного Естествознания, характеризуется не только лидирующей ролью физической науки, но и целой группы отраслей Естествознания:

Биология (генетика, молекулярная биология)

Химия (макрохимия, химия полимеров)

Науки смежные с естествознанием (космонавтика, кибернетика) и т.д.

Если в начале 20 века физические открытия развивались самостоятельно, то с середины 20 века революция в Естествознании органически слилась с революцией в технике, приведя к современной научно – технической революции. С точки зрения практики решающую роль приобретают фундаментальные науки, без которых не может развиваться современная техника.

Бурное развитие всех отраслей Естествознания в конце 20 века породило создание не только современной физической картины мира, но и биологической картины мира и др. В связи с чем все больше на первый план выходит новая междисциплинарное направление исследований, именуемое синергетикой, порожденное переходом науки к познанию сложно организованных эволюционирующих систем. На данный момент наукой установлено огромное многообразие материальных объектов, представляющих микро, макро и мега миры, но остается открытым вопрос, исчерпывают ли эти открытия все существующее вообще. С учетом истории человеческого познания и общего духа современной научной картины мира на этот вопрос напрашивается отрицательный ответ. Многообразие материи и её движение бесконечно, при чем не только количественно, но и качественно. Принцип качественной бесконечности природы, означает признание неограниченного многообразие структурных форм материи, различающихся самыми фундаментальными законами бытия.

Современные противники качественной неисчерпаемости природы фактически возрождают древние натурфилософские идеи, либо о единстве первоматерии, либо о множестве первоэлементов. Если уж говорить об общей теории мира, то её исходной идеей может быть только диалектическая идея единства через многообразие и движение. Непреодолимая ограниченность каждой отдельной теории предполагает бесконечность всего научного познания. Известные науки, обобщающие теории составляют важные этапы её развития. Все они основаны на конкретных принципах, обобщающих определенный круг фактов, и допускают возможность и необходимость своего дальнейшего развития по пути создания все более общих и глубоких теорий, учитывающих новые, неизвестные ранее факты. Таков закон познания, обусловленный законами природы.[2, с.12]

2. Общие сведения о традиционных и новых материалах и полимерные материалы

Современное машиностроение характеризуют непрерывно растущая энергонапряженность, а также тяжелые условия эксплуатации машин (высокий вакуум, низкие или высокие температуры, агрессивные среды, высокая радиация и т. д.). Такие условия работы машин предъявляют к материалам особые требования. Для удовлетворения этих требований создано много сплавов на основе различных металлов.

Железо и сплавы на его основе (сталь, чугун) принято называть черными металлами, а остальные металлы (Al, Mg, Cu, Ni, Sn, Pb, Zn, Cd, Ті, W, Mo, Mb, Та, Ag, Аи, Pd, Pt и др.)- и их сплавы — цветными. Кроме того, различают: 1) легкие металлы (Be, Mg, Al, Ті), обладающие малой плотностью; 2) легкоплавкие металлы (Zn, Cd, Hg, Sn, Pb, Bi, Та, Sb); 3) тугоплавкие металлы (W, Mo, Nb, Та и др.), имеющие температуру плавления выше, чем железо; 4) благородные металлы (Ag, Au, Pd, Pt, Rh, Ru, Os), обладающие химической инертностью; 5) урановые металлы-актиниды, используемые в атомной технике; 6) редкоземельные металлы (лантаниды — Се, Pz, Nd, Pm и др.); 7) щелочноземельные металлы (Na, К, Li).

В современной технике широко применяются стали, обеспечивающие высокую конструктивную прочность, и сплавы, которые остаются прочными при высоких температурах (1000—3000° С), вязкими при температурах, близких к абсолютному нулю, обладающие высокой коррозионной стойкостью в агрессивных "средах или другими физико-химическими свойствами.

Некоторые давно освоенные металлы и сплавы, например алюминиевые и даже титановые, раньше применявшиеся преимущественно в авиационной технике, теперь становятся одним из основных конструкционных материалов в строительстве, машиностроении и в других отраслях промышленности.

Количество новых сплавов непрерывно растет. Особенно большие возможности открылись перед создателями новых материалов благодаря широкому применению тугоплавких и редких металлов: циркония, гафния, ванадия, ниобия, тантала, хрома, молибдена, вольфрама, рения, редкоземельных металлов, которые обладают уникальными физическими свойствами.[3,с.4]

Наряду с металлами в машиностроении все шире применяют неметаллические материалы. Понятие «Неметаллические материалы включает большой ассортимент материалов, таких как пластические массы, пленки, волокна, резиновые материалы, клоп, лакокрасочные покрытия, древесина, а также силикатные стекла, керамика и др.

Неметаллические материалы являются не только заменителями металлов, но и применяются как самостоятельные, иногда даже незаменимые материалы. Отдельные виды обладают высокой механической прочностью, легкостью, термической и химической стойкостью, высокими электроизоляционными характеристиками, оптической прозрачностью и т. п. Особо следует отметить технологичность неметаллических материалов.

До сего времени основной материальной базой машиностроения служит черная металлургия, производящая стали и чугуны. Эти материалы имеют много положительных качеств и в первую очередь обеспечивают высокую конструкционную прочность деталей машин. Однако эти классические материалы имеют такие недостатки, как большая плотность, низкая коррозионная стойкость. Потери от коррозии составляют 20 % годового производства изделий из стали и чугуна. Поэтому, по данным научных исследований, через 20—40 лет все развитые страны перестроятся на массовое использование металлических сплавов на базе титана, алюминия, магния. Эти легкие и прочные сплавы позволяют в 2...3 раза облегчить станки и машины, в 10 раз уменьшить расходы на ремонт. По данным института им. Байкова АН СССР, в нашей стране есть все условия, чтобы в течение 10...15 лет машиностроение смогло перейти на выпуск алюминиево-титановой подвижной техники, которая отличается легкостью, коррозионной стойкостью и большим безремонтным ресурсом. Важное значение имеют исследования в области использования новых материалов взамен традиционных (металлических) — пластмасс, керамики, изделий, изготовляемых методом порошковой металлургии, особенно композиционных материалов, что экономит дефицитные металлы, снижает затраты энергии на производство материалов, уменьшает массу изделий. Так, расчетами установлено, что замена ряда металлических деталей легкового автомобиля на углепластики из эпоксидной смолы, армированной углеродными волокнами, позволит уменьшить массу машины на 40%; она станет более прочной; уменьшится расход топлива, резко возрастет стойкость против коррозии.[4, с. 5]

Пластмассы обладают самыми разнообразными свойствами. Механическая прочность отдельных видов пластмасс превышает прочность дерева, металла и керамики, в то же время они значительно легче этих материалов. Пластические массы могут быть не только твердыми, но и эластичными, как каучук, они отличаются высокими диэлектрическими свойствами и без труда подвергаются переработке в готовые изделия самых различных и сложных форм: легко прессуются, отливаются, шлифуются, полируются, вытягиваются в нити и пленки.

Эти замечательные качества пластических масс обеспечили им широчайшее распространение в технике при изготовлении деталей машин, приборов, в производстве летательных аппаратов, автомобилей, вагонов, судов и т. п., в медицине, быту и сельском хозяйстве. Трудно назвать отрасль народного хозяйства, в которой бы не нашли применения пластические массы. Пластические массы в зависимости от химической природы и (способа синтеза полимеров делятся на четыре группы:

1. Пластмассы на основе высокомолекулярных соединений, полученных цепной полимеризацией. К ним относятся пластмассы на основе полимеров этилена, винилового спирта и их производных.

2. Пластмассы на основе высокомолекулярных соединений, полученных поликонденсацией. К этой группе относятся пластмассы на основе фенолоальдегидных (фенопласты), аминоформальдегидных смол (аминопласты) и др.

3. Пластмассы, содержащие природные полимеры. К ним относятся простые и сложные эфиры целлюлозы (целлулоид, этролы), белковые вещества (галалит) и др.

4. Пластмассы на основе природных и нефтяных асфальтов, а также на основе смол.

Кроме того, в промышленности получают пластмассы смешанного типа, которые содержат смолы различных классов; при этом получают материалы, обладающие разнообразными свойствами.

В зависимости от типа полимеров, входящих в состав пластических масс, различают термопластичные пластмассы (термопласты) и термореактивные пластмассы. [5, с. 234]

За последние 20—30 лет активно развивались композиционные материалы на основе полимерных волокон. Они обладают уникальными свойствами: с одной стороны, выдерживают значительные статические нагрузки, а с другой — имеют высокую вязкость разрушения, то есть при ударе изделия из них не разлетаются вдребезги. Современная авиация, ракетно-космическая техника, судостроение немыслимы без полимерных композитов (армированных пластиков). Например, знаменитая ракета «Тополь-М» сделана из композитов. Даже твердое топливо для ракет — тоже полимерный композиционный материал.

Использование стеклопластиков началось еще во время Второй мировой войны, когда из них стали делать планеры, а затем и корпуса для минных тральщиков, но массовое внедрение композитов не только в военную, но и в гражданскую технику произошло в последнюю четверть минувшего века. Отчасти это связано с тем, что новые материалы требуют и нового конструкторского мышления, поскольку композит формируется сразу в процессе изготовления детали.

Надо сказать, что в природе все конструкционные материалы, и жесткие и мягкие, построены по композиционному принципу. В качестве примера можно привести древесину, в которой волокна натурального полимера — целлюлозы склеены лигнином.