Современные основания целостности естествознания

СОВРЕМЕННЫЕ ОСНОВАНИЯ ЦЕЛОСТНОСТИ ЕСТЕ-СТВОЗНАНИЯ


СОДЕРЖАНИЕ



Введение……………………………………………………………3
1. Предпосылки для возникновения естествознания………..5
2. Возникновение и развитие современного
естествознания…………………………………………………...13
3. Новейшая революция и современный этап в
естествознании…………………………………………………...16
4. Современные концепции естествознания………………..21
4.1. Современные концепции химии…………………..21
4.2. Теории современной физики………………………23
4.3. Современная биология……………………………..25
Заключение……………………………………………………….26
Список использованной литературы………………………….27
Приложение……………………………………………………….28
...

СОВРЕМЕННЫЕ ОСНОВАНИЯ ЦЕЛОСТНОСТИ ЕСТЕ-СТВОЗНАНИЯ


СОДЕРЖАНИЕ



Введение……………………………………………………………3
1. Предпосылки для возникновения естествознания………..5
2. Возникновение и развитие современного
естествознания…………………………………………………...13
3. Новейшая революция и современный этап в
естествознании…………………………………………………...16
4. Современные концепции естествознания………………..21
4.1. Современные концепции химии…………………..21
4.2. Теории современной физики………………………23
4.3. Современная биология……………………………..25
Заключение……………………………………………………….26
Список использованной литературы………………………….27
Приложение……………………………………………………….28

СОВРЕМЕННЫЕ ОСНОВАНИЯ ЦЕЛОСТНОСТИ ЕСТЕ-СТВОЗНАНИЯ


СОДЕРЖАНИЕ



Введение……………………………………………………………3
1. Предпосылки для возникновения естествознания………..5
2. Возникновение и развитие современного
естествознания…………………………………………………...13
3. Новейшая революция и современный этап в
естествознании…………………………………………………...16
4. Современные концепции естествознания………………..21
4.1. Современные концепции химии…………………..21
4.2. Теории современной физики………………………23
4.3. Современная биология……………………………..25
Заключение……………………………………………………….26
Список использованной литературы………………………….27
Приложение……………………………………………………….28

2. Возникновение и развитие современного естествознания
Современное естествознание возникло в Европе в период 15 - 16 веков. В это время в области экономики идет распад феодальных отношений и развитие зачатков капиталистического производства; развиваются богатейшие города-республики в Италии. Была сломлена диктатура церкви. Одно за другим следуют крупнейшие открытия: первые печатные книги; огнестрельное оружие; Колумб открывает Америку; Васко де Гама, обогнув Африку, нашел морской путь в Индию; Магеллан своим кругосветным путешествием доказывает шарообразность Земли; возникают география и картография как научные дисциплины; вводятся символические обозначения в математике; появляется научная анатомия и основы физиологии; возникает “ятрохимия”, или медицинская химия, стремящаяся к познанию химических явлений в человеческом организме и к изучению лекарств; огромных успехов достигает астрономия.
Отправной точкой научной революции, в результате которой появилась классическая наука и современное естествознание, стал выход книги Николая Коперника “О вращении небесных сфер” в 1543 г. Отсюда началось освобождение естествознания от теологии4. Теория Коперника об обращении Земли вокруг Солнца и о суточном вращении Земли вокруг своей оси означала разрыв с геоцентрической системой Птоломея и основанными на ней религиозными представлениями о Земле как избраннице божьей и о привилегированном положении человека во вселенной. Эта теория отбросила также идущее от Аристотеля и использованное схоластикой противопоставление небесных и земных движении, нанесла удар церковной легенде о сотворении мира богом. Но гелиоцентрические идеи, высказанные Коперником, были всего лишь гипотезой, нуждавшейся в доказательстве. Поиск аргументов в пользу этой гипотезы и стал основной задачей научной революции 16-17 вв., которая начинается с работ Г. Галилея. Главным достижением Галилея в механике было установление закона инерции, принципа относительности, согласно которому равномерное и прямолинейное движение системы тел не отражается на процессах, происходящих в этой системе. Важнейшее значение в борьбе с религиозными догмами имели астрономические открытия Галилея, послужившие важными аргументами в пользу истинности гелиоцентрической системы Коперника. Прогрессивным для того времени было и мировоззрение Галилея. Он считал, что мир бесконечен, материя вечна, природа едина. В основе природы лежит строгая механическая причинность абсолютно неизменных атомов, подчиняющихся законам механики. Исходным пунктом познания природы является наблюдение, опыт. Познание внутренней необходимости явлений есть, согласно Галилею, высшая ступень знания. Однако Галилей не избавился от религиозных предрассудков, признавал божественный первотолчок. Основной труд  “Диалог о двух главнейших системах мира  птолемеевой и коперниковой” (1632).
Завершить коперниковскую революцию выпало Исааку Ньютону. Он доказал существование тяготения как универсальной силы  силы, которая одновременно заставляла камни падать на Землю и была причиной замкнутых орбит, по которым планеты вращались вокруг Солнца. Заслуга Ньютона была в том, что он соединил механистическую философию Декарта, законы Кеплера о движении планет и законы Галилея о земном движении, сведя их в единую всеобъемлющую теорию.
Закон всемирного тяготения не только завершил гелиоцентрическое представление о солнечной системе, но и дал научную основу для объяснения большого числа процессов, происходящих во всей вселенной, в том числе физических и химических процессов, став основой физической картины мира.
Создание в 17-18 вв. в математике анализа бесконечно малых (И. Ньютона, Г. Лейбница) и аналитической геометрии (Р. Декарт), космогоническая гипотеза Канта  Лапласа, атомно-кинетическое учение М.В. Ломоносова, идея развития в биологии К. Вольфа подготовляли крушение метафизического взгляда на природу и научную революцию второго типа.
Период открытия всеобщей связи и утверждения эволюционных идей в естествознании характеризуется стихийным прикосновением диалектики в естествознание, так что его можно также назвать стихийно-диалектическим. Промышленность вступает в фазу крупного машинного производства, начавшегося в конце 18 века  технический и промышленный переворот. Энергетической базой промышленности становится паровой двигатель, и преимуществ иное развитие механики перестает удовлетворять потребности производства. На первый план выдвигаются физика и химия, изучающие взаимопревращения форм энергии и видов вещества (химическая атомистика). В геологии возникает теория медленного развития Земли (Ч. Лайель), в биологии зарождается эволюционная теория (Ж. Ламарк), палеонтология (Ж. Кювье), эмбриология (К.М. Бэр). Возникла необходимость сочетать анализ с синтезом в целях теоретического обхвата накопленного опытного материала.
Три великих открытия (2-я треть 19 века)  клеточная теория, учение о превращении энергии и дарвинизм нанесли  нанесли окончательный удар по старой метафизике. Затем последовали открытия, раскрывавшие движение и развитие природы полнее: создание теории химического строения органических соединений (А.Н. Бутлеров, 1861), периодической системы элементов (Л.И. Менделеев, 1866), химической термодинамики (Я.Х. Вант-Гофф, Дж. Гиббс), основ научной физиологии (И.М. Сеченов, 1863), электромагнитной теории света (Дж.К. Максвелл, 1873); исследования Дальтона по утверждению атомных представлений в химии (1822).

3. Новейшая революция и современный этап в естествознании
Стимулирующее воздействие на естествознание новых потребностей техники привело к тому, что в середине 90-х годов 19 века началась новейшая революция в естествознании, главным образом в физике (открытия электромагнитных волн Г. Герцем, коротковолнового электромагнитного излучения К. Рентгеном, радиоактивности А. Беккерелем, электрона Дж. Томсоном, светового давления П.Н. Лебедевым, введение идеи кванта М. Планкам, создание теории относительности А. Эйнштейном, радиоактивного распада Э. Резерфордом и Ф. Содди, изобретение радио А.С. Поповым), а также в химии, биологии (возникновение генетики на базе законов Г. Менеделя и Моргана). В 1913-1921гг. на основе представлений об атомном ядре, электронах и квантах Н. Бор создает модель атома, разработка которой ведется соответственно периодической системе элементов Д.И. Менделеева. Это  1-й этап революции в физике и во всем естествознании. Он сопровождается нарушением прежних представлений о материи и ее строении, свойствах, формах движения и типах закономерностей, о пространстве и времени. Это привело к кризису физики и всего естествознания и вызвало основное противоречие естествознания данного периода5.
2-й этап революции в естествознании начался в середине 20-х годов 20 века в связи с созданием квантовой механики и сочетанием ее с теорией относительности в общую квантово-релятивистскую концепцию. Происходит дальнейшее бурное развитие естествознания и в связи с этим продолжается коронная ломка старых понятий, главным образом тех, которые связаны со старой классической картиной мира6.
Началом современного этапа в естествознании было первое овладение атомной энергией в результате открытия деления ядра (1939) и последующих исследований (1940-45), с которыми связано зарождение электронно-вычислительных машин и кибернетики7. Полное развитие он получил в середине 20 века. Его особенностью является то, что наряду с физикой теперь лидирует в естествознании целая группа отраслей естествознания: биология (особенно генетика, молекулярная биологии), химия (особенно макрохимия, химия полимеров), а также науки, смежные с естествознанием,  космонавтика, кибернетика. 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 резолюции. С точки зрения практики решающую роль приобретают фундаментальные науки, без которых не может развиваться современная техника8.
Для того, чтобы нагляднее представить все те изменения, которые претерпела наука на всем протяжении своего существования, представим ее в виде своеобразного «луча света» (рис. 1, см. приложение).
Представим себе, что наука — это «луч света», входящий через «окно познания» (а). Первоначально это был сплошной «диффузный» поток «света», в ко­тором нельзя было различить каких-либо составляю­щих его компонентов. О них можно было только догадываться и натурфилософствовать. Это была не­расчлененная наука, носившая натурфилософский ха­рактер (А). Со временем внутри этой единой, нерас­члененной науки стали зарождаться будущие отдельные науки: математика, механика, астрономия и др.
В эпоху Возрождения этот «луч» как бы преломился через «призму анализа», или «призму дифференциации» (Ь), и как бы распался на отдельные фундаментальные науки (В), вышедшие из первоначально единой науки (А).
Возникшие отдельные отрасли научного знания по­началу включают в себя и их техническое примене­ние. Однако в конце 18 в. в процессе продолжаю­щейся дифференциации наук началось отпочкование прикладного знания от теоретического. Механизм этого отпочкования мы образно представили как «ножницы отщепления» (с). В результате стали возникать особые технические науки (С) в качестве отраслей научно-тех­нического знания.
К середине 19 в. процесс односторонней дифферен­циации наук в основном исчерпал себя. До этого момен­та в научном движении дифференциация наук была без­условно доминирующей, а связывание наук (их инте­грация) осуществлялось лишь путем их внешнего сопо­ложения. К концу первой половины 19 в. положение стало меняться коренным образом. Доминирующей становится тенденция к интеграции наук, причем сама эта интеграция начинает осуществляться через продолжа­ющуюся их дифференциацию. Другими словами, свя­зывание наук происходит благодаря появлению новых наук переходного, или промежуточного, характера. Эти новые науки перекидывают как бы мосты между ранее уже возникшими фундаментальными науками9.
Наше время стало временем коренной смены парадигм научного мышления и радикального изменения естественнонаучной картины мира. Вплоть до начала нынешнего столетия в науке господствовала возникшая в Новое время ньютоновско-картезианская парадигма  система мышления, основанная на идеях И. Ньютона и Р. Декарта. Последнему принадлежала идея принципиальной двойственности реальности: материя и ум  различные, параллельные друг другу субстанции. Отсюда следовало, что материальный мир можно описать объективно, не включая в описание человека-наблюдателя с его специфической позицией с его субъективностью. Можно сказать, что сама идея «строго-объективной науки» вырастает из декартовских онтологических построений.
Вселенная, представленная Ньютоном в виде комплекса механических систем, развивается без участия какого бы то ни было сознания и разума. Вся ее история, начиная от «большого взрыва» до сегодняшнего дня  результат слепого и стихийного движения материальных масс. Жизнь зарождается в первозданном океане случайно как результат беспорядочных химических реакций, и пойди процесс чуть по-другому, сознание никогда не проявилось бы в бытии. Иронизируя по поводу механистических взглядов, выдающийся современный ученый Станислав Гроф замечает: «Вероятность того, что человеческая разумность развилась из химического ила первобытного океана благодаря всего-навсего случайной последовательности механических процессов, кто-то недавно очень удачно сравнил с вероятностью того, что ураган, пронесшийся сквозь гигантскую помойку, случайно соберет «Боинг-747»10.
Каким же мир предстает глазам современного ученого?
Согласно теории относительности пространство не трехмерно, а время не линейно. И то, и другое не являются отдельными самостоятельными сущностями. Они тесно переплетены и образуют пространственно-временной континуум. Поток времени не является равномерным и однородным, он зависит от позиции наблюдателя и его скорости относительно наблюдаемого события. Кроме того, в общей теории относительности речь идет о том, что пространство и время находятся в тесной связи с массой тел: возле гигантских космических тел пространство способно искривляться, а время  замедляться.
В новой картине мира исчезает жесткое различие между материей и пустым пространством, так как развитие атомной и субатомной физики разрушило представление о твердой материи. Это значит, что когда мы выходим за рамки «зоны средних измерений», углубляемся на другое уровни существования материи, то обнаруживается, что элементарные частицы, из которых состоят атомы  невещественны. В квантовой физике один и тот же феномен может выступать и как частица, и как волна, частицы как бы непрестанно создаются из чистой энергии и возвращаются в собственно-энергетическое состояние. Это сплошная динамика, которая не позволяет говорить о фиксированном месте в пространстве и о массе покоя. Элементарные частицы являют собой сгустки поля.
На субатомном уровне материя не столько существует, сколько «проявляет тенденцию к существованию», внутриатомные события выступают как неопределенные, случающиеся, спонтанно возникающие и могут быть описаны лишь на языке математических вероятностей. Таким образом, в области квантовых взаимодействий не может быть и речи о причинности, присущей ньютоновско-картезианскому отображению мира.
Работы Нобелевского лауреата Ильи Пригожина, посвященные так называемым диссипативным структурам в химических реакциях, положили издало новому принципу осмысления действительности: «порядок через флуктуации». В свете этого принципа, признающего за Вселенной первичную динамическую неопределенность, оказалось возможным выработать новое понимание эволюции11. Второй закон термодинамики не всесилен, ибо все существующие системы имеют прирожденную способность мутировать в направлении большей сложности. Одна и та же энергия, одни и те же принципы обеспечивают эволюцию на всех уровнях: от физико-химических процессов до человеческого сознания и социокультурной информации. Вселенная оказывается единой во всех своих пластах, живой, развивающейся, восходящей на новые ступени бытия12.
На базе подходов, отбросивших старые представления, возникают радикалистские взгляды. К ним принадлежит, например, «шнуровочная философия природы» Джеффри Чу, разработанная для одного типа субатомных частиц  адронов. Вселенная для нее  это бесконечная сеть взаимосвязанных событий. Они как зеркала, отражающиеся друг в друге, как живой клубок, где одно непрерывно перетекает в другое.
4. Современные концепции естествознания
4.1. Современные концепции химии
Химия 21 века предстает перед нами как весьма разветвленная система знаний, которая находится в процессе интенсивного развития. К числу концептуальных направлений развития современной химии относятся:
1) Проблема химического элемента. Впервые в мире в конце 80-х годов 20 в. в нашей стране был получен сверхтвердый материал – гексанит-Р. Это разновидность нитрида бора с температурой плавления 3200оС и твердостью, близкой к твердости алмаза13. Но подлинный переворот в теории химических элементов произвела химия фторорганических соединений. Она открыла совершенно новый мир органических веществ. Изделия из фторуглерода принимаются в качестве материала для изготовления внутренних органов человека (сердечных клапанов, кровеносных сосудов и т. п.). Синтез уникальных материалов заставляет по-новому исследовать все химические элементы и накапливать данные для новых концепций химических элементов14.
2) Исследование структуры химических соединений. Современная структурная химия достигла больших результатов. Последним ее достижением является открытие совершенно нового класса металлоорганических соединений. Молекула этого вещества представляет собой две пластины из соединений водорода и углерода, между которыми находится атом какого-либо металла.
Исследования в области современной структурной химии идут по двум перспективным направлениям:
синтез кристаллов с максимальным приближением к идеальной решетке для получения материалов с высокими техническими показателями: максимальной прочностью, термической стойкостью, долговечностью в эксплуатации и др.;
создание кристаллов с заранее запрограммированными дефектами для производства материалов с заданными электрическими, магнитными и другими свойствами15.
3) Учение о химических процессах. Одним из самых молодых направлений в исследовании химических процессов является радиационная химия. Например, были получены полимербетоны путем пропитки обычного бетона каким-либо полимеров с последующим облучением.
Одним из самых молодых направлений в исследовании химических процессов является радиационная химия, которая зародилась во второй половине 20 в. Предмет ее разработок – превращения самых разнообразных веществ под воздействием ионизирующих излучений.
Сегодня также принципиально новой и исключительно важной областью учения о химических процессах является самораспространяющийся высокотемпературный синтез тугоплавких и керамических материалов16.
4) Эволюционная химия. Ее возникновению способствовали исследования в области моделирования биокатализаторов и реальные достижения «нестационарной кинетики». В результате этих достижений появилась возможность решать эволюционные проблемы применительно к своим объектам. Это проблемы самопроизвольного синтеза новых химических соединений, являющихся более высокоорганизованными продуктами по сравнению с исходными веществами. Поэтому эволюционную химию считают предбиологией – наукой о самоорганизации и саморазвитии химических систем17.
4.2. Теории современной физики
Содержание фундаментальных физических теорий показывает нам, что каждая из них описывает вполне определенные явления нашего мира: механическое или тепловое движение, электромагнитные процессы, физические процессы микромира и т. д.
Наряду с этим, среди фундаментальных физических теорий существуют еще более общие законы, влияние которых распространяется на все физические процессы, все формы движения материи. Это – принципы современной физики.
В современной физике обнаруживается определенная иерархия симметрий. Современные исследования показали:
1) при всех превращениях элементарных частиц сумма электрических зарядов частиц остается неизменной;
2) ядерное вещество всегда сохраняется;
3) разность числа лептонов и антилептонов не изменяется при превращении элементарных частиц. Современные единые теории взаимодействия исходят из идеи, что только электрический заряд должен сохраняться всегда. Барионный и лептонный заряды, возможно, не сохраняются строго, хотя экспериментальные нарушения сохранения этих зарядов не обнаружены;
4) эксперименты показывают, что величина и другие свойства этого взаимодействия не зависят от того, о протонах или нейтронах идет речь. Для описания данной ситуации была введена величина – изотопический спин;
5) еще одна симметрия, связанная с сохранением нового квантового числа – странности, - выполняется при сильных и электромагнитных взаимодействиях, но нарушается слабыми взаимодействиями18.
В последние годы теории слабых и сильных взаимодействий строятся на основе так называемой локальной калибровочной симметрии, что вновь подтвердило значение принципа симметрии в физике. Извлекая из этого уроки, теоретики в 80-е годы 20 века принялись за поиски новой симметрии, более широкой, чем ранее известные, которая могла бы послужить основой для создания теории Великого объединения. Так физики пришли к идее суперсимметрии.