Реферат: Периодичность в развитии естествознания

Содержание

Введение. 3

Периодичность в развитии естествознания. 4

Основные естественнонаучные революции и их характер. 7

Заключение. 11

Список используемой литературы.. 12

Введение

Естествознание — неотъемлемая и важная часть духовной культуры человечества. Знание его современных фундаменталь­ных научных положений, мировоззренческих и методологичес­ких выводов является необходимым элементом общекультур­ной подготовки специалистов в любой области деятельности. Поэтому, изучение естественных наук – важный фактор для подготовки современных образованных специалистов.

Изучение современной науки необходимо начинать с изучения истоков – потому что именно там закладывались ее основы.

Историю развития естествознания можно проследить с VI в. до н.э. Начиная с эпохи Коперника история естествознания рас­сматривается в свете научных революций, связанных с выявлени­ем фундаментальных принципов природы.

Этапов выделяют иногда три-четыре, иногда бо­лее десяти. Переходы от этапа к этапу и от одной научной революции к другой не похожи на триумфальное шествие человеческой мысли. Основные направления ее развития возникали в результате перебора многих «окольных путей», отступлений, «периодов топ­тания на месте».

Периодичность в развитии естествознания.

История естествознания стоит в неразрывной связи с историей всего общества, и каждому типу и уровню развития производительных сил, техники отвечает своеобразный пе­риод в истории естествознания.

Как самостоятельное, систематическое исследование природы естествознание возникло во 2-й половине 15 в.; более ранние периоды естественно-научных знаний можно рассматривать как зачаточные, или под­готовительные, к систематическому изучению природы. Соответственно выделяются следующие периоды.

Натурфи­лософский период естествознания

Первый подготовительный — Натурфи­лософский период естествознания (зарождение элементов буду­щего естествознания)—характерен для древности. В целом техника была ещё слабо развита, хотя имелись уже отдельные выдающиеся технические достижения. Начали склады­ваться в самостоятельные отрасли знания ста­тика и астрономия и обслуживающая их математика. Позднее стала выделять­ся химия (в форме алхимии). Анатомия, медицина, физика находились в зачаточ­ном состоянии. Все естественно-научные знания и воззрения входили в единую недиф­ференцированную науку, находившуюся под эгидой философии. Дифференциация наук впервые наметилась в конце этого периода (александрийская наука).

Период схоластики, теологии и спорадических открытий

Второй период характери­зуется господством схоластики и теоло­гии в Западной Европе и спорадическими открытиями у арабоязычных народов. Наука на За­паде стала придатком теологии (астро­логия, алхимия, магия, кабалистика чисел). Прогресс техники на Западе со­вершался крайне медленно. Техника почти не нуждалась в систематическом изучении природы, а потому и не ока­зывала заметного влияния на разви­тие естественно-научных знаний. Но и в это время, хотя и замедленно, шло накопле­ние новых фактов, подготовивших пере­ход к следующему периоду. В целом это была переходная полоса между первой и второй фазами общего хода естествознания.

Период механического и метафизического естествознания

Период механического и метафизического естествознания, начав­шийся с возникновения естествознания как систематической экспериментальной науки в эпоху Возро­ждения, отвечает времени становления и утверждения капиталистических отношений в Западной Европе (со 2-й половине 15 в. до конца 18 в.). Естествознание этого периода революционно по своим тенденциям. Здесь выделяется естествознание начала 17 в. (формирование механического естествознания — Г. Галилей) и конца 17 в. — начала 18 в. (завершение этого процесса — И. Нью­тон). Т. к. господствующим методом мышления стала метафизика, этот период можно назвать метафизическим.

Но уже тогда в естествознании делались открытия, в которых обнаруживалась диалектика. Естествознание было связано с производством, превращавшим­ся из ремесла в мануфактуру, энергетической базой которой служило механическое движение. Отсюда вставала задача изу­чать механическое движение, найти его законы. Мореплавание нуждалось в не­бесной механике, военное дело — в разра­ботке баллистики. Естествознание было механиче­ским, поскольку ко всем процессам при­роды прилагался исключительно масштаб механики. Но уже создание в 17—18 вв. в математике анализа бесконечно малых (И. Ньютон, Г. Лейбниц) 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.

Основным противоречием естествознания всего этого периода было то, что "революционное на первых порах естествознание оказалось перед насквозь консервативной приро­дой..." (Энгельс Ф.). Период открытия всеобщей связи и ут­верждения эволюционных идей в естествознании характери­зуется стихийным проникновением диа­лектики в естествознании, так что его можно так­же назвать стихийно-диалектическим. Промышленность вступает в фазу крупного ма­шинного производства, начавшегося в конце 18 в.— технический и промышленный переворот. Энергетической базой промышленности становится паровой двигатель, и преимуществ, развитие ме­ханики перестаёт 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 охвата накопленного опытного ма­териала.

Три великих открытия (2-я треть 19 в.)—клеточная теория, уче­ние о превращении энергии и дарви­низм — нанесли окончат, удар по старой метафизике. Затем последовали откры­тия, раскрывавшие диалектику природы полнее: создание теории химического строения органических соединении (А. М. Бутлеров, 1861), периодической системы элементов (Д. Н. Менделеев, 1869), химическая термоди­намики (Я. X. Вант-Гофф, Дж. Гиббс), основ научной физиологии (И. М. Сеченов, 1863), электромагнитной теории света (Дж. К. Максвелл, 1873). Но, делая открытия, подтверждающие диалектику, естествоиспытатели продолжали мыслить метафизически. «...Этот конфликт между достигнутыми результатами и укоре­нившимся способом мышления...» составил основное противоречие естествознания данного периода — разрыв между объек­тивной и субъективной его сторонами, его содержанием (его открытиями) и формой мышления самих учёных.

Период «научной революции»

Периодом «научной революции» иногда называют время между 1543 и 1687 гг.

Первая дата соответствует публикации Н. Копер­ником работы «Об обращениях небесных сфер»; вторая — И. Нью­тоном «Математические начала натуральной философии».

Все на­чалось с астрономической революции Коперника, Тихо Браге, Кеплера, Галилея, которая разрушила космологию Аристотеля — Птолемея, просуществовавшую около полутора тысяч лет.

Þ Копер­ник поместил в центр мира не Землю, а Солнце;

Þ Тихо Браге — идейный противник Коперника — движущей си­лой, приводящей планеты в движение, считал магне­тическую силу Солнца, идею материального круга (сферы) заменил совре­менной идеей орбиты, ввел в практику наблюдение пла­нет во время их движения по небу;

Þ Кеплер, ученик Браге, осуществил наиболее полную обработку результатов наблюдений своего учителя: вместо круговых орбит ввел эллип­тические он количественно опи­сал характер движения планет по этим орбитам;

Þ Галилей показал ошибочность различения физики земной и физики небесной, доказывая, что Луна имеет ту же природу, что и Земля, и формируя принцип инерции. Обосновал автономию научного мышления и две но­вые отрасли науки: статику и динамику. Он «подвел фундамент» под выдающиеся обобщения Ньютона, которые мы рассмотрим далее.

Þ Данный ряд ученых завершает Ньютон, который в своей теории гравитации объеди­нил физику Галилея и физику Кеплера.

В течение этого периода изменился не только образ мира. Из­менились и представления о человеке, о науке, об ученом, о научном поиске и научных институтах, об отношениях между наукой и обществом, между наукой и философией, между научным знани­ем и религиозной верой. Выделим во всем этом следующие основ­ные моменты.

1. Земля, по Копернику, — не центр Вселенной, созданной Богом, а небесное тело, как и другие. Но если Земля — обычное небесное тело, то не может ли быть так, что люди обитают и на других планетах?

2. Наука становится не привилегией отдельного мага или про­свещенного астролога, не комментарием к мыслям авторитета (Ари­стотеля), который все сказал. Теперь наука — исследование и рас­крытие мира природы, ее основу теперь составляет эксперимент. Появилась необходимость в специальном строгом языке.

3. Наиболее характерная черта возникшей науки — ее метод. Он допускает общественный контроль, и именно поэтому наука ста­новится социальной.

4. Начиная с Галилея наука намерена исследовать не что, а как, не субстанцию, а функцию[1] .

Научная революция порождает современного ученого-эксперимен­татора, сила которого — в эксперименте, становящемся все более и более точным, строгим благодаря новым измерительным прибо­рам. Новое знание опирается на союз теории и практики, который часто получает развитие в кооперации ученых, с одной стороны, и техников и мастеров высшего разряда (инженеров, художников, гидравликов, архитекторов и т.д.) — с другой.

Возникновение нового метода исследования – научного эксперимента оказало огромное влияние на дальнейшее развитие науки.

Основные естественнонаучные революции и их характер

В истории естествознания процесс накопления знаний сменял­ся периодами научных революций, когда происходила ломка ста­рых представлений и взамен их возникали новые теории.

Крупные научные революции связаны с такими достижения человеческой мысли, как:

- учение о гелиоцентрической системе мира Н. Копер­ника,

- создание классической механики И. Ньютоном,

- ряд фунда­ментальных открытий в биологии, геологии, химии и физике в первой половине XIX столетия, подтвердившие процесс эволю­ционного развития природы и установившие тесную взаимосвязь многих явлений природы,

- крупные открытия в нача­ле XX столетия в области микромира, создание квантовой меха­ники и теории относительности.

Рассмотрим эти основные достижения.

R Польский астроном Н. Коперник в труде «Об обращении не­бесных сфер» предложил гелиоцентрическую картину мира вмес­то прежней птолемеевой (геоцентрической). Она явилась продол­жением космологических идей Аристотеля, и на нее опиралась религиозная картина мира. Заслуга Н. Коперника состояла также в том, что он устранил вопрос о «перводвигателе» движения во Вселенной, так как, согласно его учению, движение является есте­ственным свойством всех небесных и земных тел. Вполне понятно, что его учение не соответствовало мировоззрению католической церкви, и с этого времени начинается противостояние науки и церкви по главным вопросам, касающимся природы.

«Трудно переоценить значение и влияние гелиоцентрической кар­тины мира на все естественные науки. Это было поистине яркое событие в истории естествознания: вместо прежнего неверного каркаса мироздания была введена истинная система координат околоземного космоса»[2] .

R Сравнимые по масштабу перемены в теоретической физике произошли в XVII в. Был осуществлен переход от аристотелевой физики к ньютоновой, которая господствовала в западной науке в течение трех столетий. Используя эту модель, физика достигла прогресса и выгодно отличалась от других дисциплин. Ее законы приобрели математическую формулировку, она доказала свою эф­фективность при решении многих проблем. С тех пор западная наука добилась крупных успехов и стала мощной силой, преобразую­щей мир. К тому же она определенным образом формировала ми­ровоззрение ученых. Вступала в силу механистическая картина мира.

R Говоря о создании механики Ньютоном, нельзя не упомянуть имя Галилео Галилея , который стоял у ее истоков. Его принцип инерции был крупнейшим достижением человеческой мысли: предложив его миру, он решил фундаментальную проблему — проблему движения. Уже одного этого открытия было бы достаточно для того, чтобы Галилей стал выдающимся ученым Нового времени.

Однако его научные результаты разнообразны и глубоки. Он исследовал свободное падение тел и установил, что скорость сво­бодного падения тел не зависит от их массы (в отличие от Арис­тотеля) и траектория брошенного тела представляет собой пара­болу. Известны его астрономические наблюдения Солнца, Луны, Юпитера. В работе «Диалог о двух системах мира — Птолемеевой и Коперниковой» он доказал правильность гелиоцентрической кар­тины мира, утверждению которой способствовали передовые уче­ные того времени.

R Первый закон механики Ньютона — это принцип инерции, сформулированный Галилеем. Во втором законе механики Ньютон утверждает, что ускорение, приобретаемое телом, прямо пропор­ционально приложенной силе и обратно пропорционально массе этого тела. И третий закон механики Ньютона есть закон действия и противодействия: действия двух тел друг на друга всегда равны по величине и противоположны по направлению. И еще один за­кон, предложенный Ньютоном, закон всемирного тяготения , зву­чит так: все тела взаимно притягиваются прямо пропорционально их массам и обратно пропорционально квадрату расстояния между ними. Это — универсальный закон природы, на основе которого была построена теория Солнечной системы.

«Механика Ньютона поражает своей простотой. Она имеет дело с материальными точками и расстояниями между ними и, таким образом, является идеализацией реального физического мира. Но благодаря этой простоте стало возможным построение замкнутой механической картины мира. Его теория использовала строгий матема­тический аппарат и опиралась на научный эксперимент. Именно такая тенденция наметилась в физике после его работ»[3] .

Благодаря трудам Галилея и Ньютона XVIII век считается на­чалом того длительного периода времени, когда господствовало механистическое мировоззрение.

R Развитие биологии в XVIII веке также не обходилось без революционных открытий в то время шло своим путем:

Þ Г. Мендель (1822-1884) от­крыл законы наследственности, скрещивая семена гороха в тече­ние восьми лет.

Þ Исследуя бактерии, Л. Пастер показал, что они присутствуют в атмосфере, распространяются капельным путем и их можно разрушить высокой температурой. В XIX в. микробиоло­гия помогала побеждать инфекционные болезни.

Þ Итогом раз­вития эволюционной концепции стала работа Ч. Дарвина (1809— 1882) «Происхождение видов путем естественного отбора» (1859). Эта теория имела такое же влияние на умы людей, какое в свое время имела теория Коперника. Это была научная революция в области биологии. Можно сказать, что коперниковская революция указала место человека в пространстве, а теория Дарвина опреде­лила место человека во временной шкале мира.

R Следующая научная революция, после которой резко измени­лась система взглядов и подходов, также связана с физикой. Это произошло в конце XIX — начале XX столетия. Толчком к построению новой физической картины мира послужил ряд новых эксперименталь­ных фактов, которые не могли быть описаны в рамках старых тео­рий, как это обычно бывает в науке. К таким фактам относятся прежде всего:

- исследования Фарадея по электрическим явлениям ,

- работы Максвелла и Герца по электродинамике ,

- изучение явле­ния радиоактивности Беккерелем,

- открытие первой элементарной частицы (электрона) Томсоном и т.д.

Проникая в область микромира, физики столкнулись с неожи­данными проявлениями физической реальности, для описания которой возникла потребность в новой теории, ибо сделать это с помощью классической механики не удавалось. Поэтапно, благодаря работам ряда физиков и глав­ным образом Бора, Гейзенберга, Шредингера, Планка, де Бройля и других, была построена физическая теория микромира, создана кван­товая механика . Согласно этой теории, движение микрочастиц в пространстве и времени не имеет ничего общего с механическим движением макрообъектов и подчиняется соотношению неопреде­ленностей: если известно положение микрочастицы в пространстве, то остается неизвестным ее импульс и наоборот.

R В 1905 г. А. Эйнштейн создал специальную теорию относитель­ности , в которой свойства пространства и времени связаны с ма­терией и вне материи теряют смысл. Эта теория дает преобразова­ние пространственных и временных координат тел, которые дви­гаются со скоростями, сравнимыми со скоростью света. Вторая часть теории, которая называется общей теорией относительнос­ти, связывает присутствие больших гравитационных полей (или массы) с искривлением пространства. Эта часть теории использу­ется в космологических моделях.

Заключение

Итак, историческое развитие человечества постоянно сопровождалось развитием науки.

Ученые, внесшие свой вклад в развитие науки, были яркими личностями - они сочетали в себе профессио­нальные качества в своей области с высокой культурой духа. Новые теории строились на основе не только строгого разума, но и высо­кой степени интуиции.

С тех пор прошло уже много времени. Современная наука быстро прогрессирует и научные открытия совершаются на наших глазах. Современное естествознание представляет собой сложную, развет­вленную систему множества наук. Ведущими науками XX в. по праву можно считать физику, биологию, науки о космосе, прикладную математику (неразрывно связанную с вычислитель­ной техникой и компьютеризацией), кибернетику, синергети­ку.

Но не только последние научные данные можно считать современными, а все те, которые входят в толщу современной науки, образуя ее краеугольные камни, поскольку наука не состоит из отдельных, мало связанных между собой теорий, а представляет собой во многом единое целое, состоящее из разновременных по своему происхождению частей.

Список используемой литературы

1. Горелов А.А. Концепция современного естествознания. - М.: ЦЕНТР, 2000.

2. Данилова B.C., Кожевников Н.Н. Основные концепции современного естествознания. — М.: Аспект Пресс, 2000.

3. Кокин А.В. Концепции современного естествознания. – М.: «ПРИОР», 1998.

4. Концепции современного естествознания /Под ред. В.Н. Лавриненко, В.П. Ратникова. — М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2000.

5. Кун Т. Структура научных революций. - М., 1975.

6. Мотылева Л.С. и др. Концепции современного естествознания. — Спб.: Союз, 2000.

7. Пуанкаре А. О науке. – М., 1983.

8. Селье Г. От мечты к открытию. – М., 1987.

9. Солопов Е.Ф. Концепции современного естествознания. — М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 1998.

[1] Кун Т. Структура научных революций. - М., 1975 г., с. 65.

[2] Кун Т. Структура научных революций. - М., 1975 г., с. 66.

[3] Данилова B.C., Кожевников Н.Н. Основные концепции современного естествознания: Учебн. пособие для вузов. — М.: Аспект Пресс, 2000. — с. 44.