Реферат: Естествознание и философия. Диалектический и метафизический методы изучения природы

Начало новой научной революции можно датировать 1905 годом. Молодой немецкий физик Альберт Эйнштейн создаёт специальную теорию относительности. В господствовавшей до этого механистической картине мира предполагалось, что пространство абсолютно и неизменно, и существует независимо от материи и её движения. Время также считалось абсолютным и одинаково текущим в любой точке пространства. Специальная теория относительности опровергла эти положения и показала, что свойства пространства, и течение времени прямо зависят от движения тел. В каждой движущейся системе отсчёта своё пространство и время, то есть они относительны. Позже Эйнштейн создаёт общую теорию относительности, в которой принцип относительности распространяется и на системы отсчёта, движущиеся с ускорением, и находящиеся в гравитационном поле. Таким образом, он создаёт новую (после Ньютона) теорию гравитации.

Альберт Эйнштейн в том же 1905 году публикует статью, посвящённую явлению фотоэффекта. Используя понятие кванта, он убедительно доказывает, что свет должен иметь свойства частицы. Но ещё ранее Максвелл теоретически обосновал, что свет это не что иное, как электромагнитная волна. Получался парадокс: свет это одновременно и частица и волна. При распространении в пространстве свет проявляет волновые свойства, при излучении и поглощении корпускулярные.

Для того чтобы разрешить это противоречие в 1924 году французский физик Луи де Бройль выдвинул гипотезу о том, что любая материальная частица, любое материальное тело должны обладать волновыми свойствами. Наиболее ярко дуализм «волна-частица» проявляется в микромире.

Законы квантовой механики оказались совершенно не похожими на законы механики классической. Например, невозможно точно определить траекторию движения частицы, её местоположение и другие параметры. Можно лишь говорить о вероятностном значении тех или иных параметров. Математически эти законы были оформлены немецким физиком Вернером Гейзенбергом (1901-1976). Он вывел закон, названный законом соотношения неопределённостей, согласно которому невозможно одновременно установить точные значения местоположения элементарной частицы и её импульс.

Теорией относительности было отвергнуто бытовавшее со времён Ньютона представление об абсолютности и независимости друг от друга пространства и времени. Пространство и время не абсолютны, а относительны, ибо зависят от скорости системы отсчёта и от распределения масс вблизи неё.

Если раньше физики надеялись, что все взаимосвязи физических явлений можно в принципе описать в терминах причинно-следственных связей, то теперь они были вынуждены отказаться от этой идеи. Оказалось, что в микромире невозможно заранее предсказать поведение тех или иных объектов и систем. В квантовой механике можно говорить лишь о вероятности явлений.

Квантовая механика показала, что невозможно построить объективную картину физической реальности, т.к. нельзя устранить влияние на картину мира субъекта - наблюдателя реальности. Теоретическое описание объекта неизбежно будет зависеть от способа его наблюдения, тем самым, наблюдатель становится неотъемлемой частью теории.

Таким образом, наступил новый неклассический этап развития естествознания. Он продолжается по сей день.

10. Современная естественнонаучная картина мира (физика).

История науки свидетельствует, что естествознание, воз­никшее в ходе научной революции XVI - XVII вв., было связа­но долгое время с развитием физики. Именно физика была и остается сегодня наиболее развитой и систематизированной естественной наукой. Поэтому, когда возникло мировоззрение европейской цивилизации Нового времени, складывалась классическая картина мира, естественным было обращение к физике, ее концепциям и аргументам, во многом определив­шим эту картину. Степень разработанности физики была на­столько велика, что она могла создать собственную физиче­скую картину мира, в отличие от других естественных наук, которые лишь в XX веке смогли поставить перед собой эту за­дачу (создание химической и биологической картин мира).

Поэтому, начиная разговор о конкретных достижениях ес­тествознания, мы начнем его с физики, с картины мира, соз­данной этой наукой.

Понятие «физическая картина мира» употребляется давно, но лишь в последнее время оно стало рассматриваться не толь­ко как итог развития физического знания, но и как особый са­мостоятельный вид знания - самое общее теоретическое знание в физике (система понятий, принципов и гипотез), служащее исходной основой для построения теорий. Физическая картина мира, с одной стороны, обобщает все ранее полученные знания о природе, а с другой - вводит в физику новые философские идеи и обусловленные ими понятия, принципы и гипотезы, ко­торых до этого не было и которые коренным образом меняют основы физического теоретического знания: старые физиче­ские понятия и принципы ломаются, новые возникают, карти­на мира меняется.

Развитие самой физики непосредственно связано с физиче­ской картиной мира. При постоянном возрастании количества опытных данных картина мира весьма длительное время оста­ется относительно неизменной. С изменением физической кар­тины мира начинается новый этап в развитии физики с иной системой исходных понятий, принципов, гипотез и стиля мышления. Переход от одного этапа к другому знаменует ка­чественный скачок, революцию в физике, состоящую в круше­нии старой картины мира и в появлении новой.

В пределах данного этапа развитие физики идет эволюци­онным путем, без изменения основ картины мира. Оно состоит в реализации возможностей построения новых теорий, зало­женных в данной картине мира. При этом она может эволю­ционировать, достраиваться, оставаясь в рамках определенных конкретно-физических представлений о мире.

Ключевым в физической картине мира служит понятие «материя», на которое выходят важнейшие проблемы физиче­ской науки. Поэтому смена физической картины мира связана со сменой представлений о материи. В истории физики это происходило два раза. Сначала был совершен переход от ато­мистических, корпускулярных представлений о материи к по­левым - континуальным. Затем, в XX веке, континуальные представления были заменены современными квантовыми. Поэтому можно говорить о трех последовательно сменявших друг друга физических картинах мира.

11. Современная естественнонаучная картина мира (химия).

Химия - это естественная наука, изучающая химические превращения материи и исследующая условия, при которых эти превращения происходят. Химия занимается так же физическими явлениями природы, сопровождающими химические изменения материи. Эти изменения или превращения материи происходят в результате химических взаимодействий.

Выделяют по меньшей мере три качественно различных уровней частиц: атомный уровень; надмолекулярный уровень; молекулярный уровень. Надмолекулярный уровень имеет подуровни: коллоидные образования (мицеллы), молекулярные комплексы и макромолекулы полимеров.

В современной химии постепенно оформились самостоятельные области химической науки: неорганическая химия, органическая химия, физическая химия, аналитическая химия, коллоидная химия и другие ответвления науки.

Существуют физические и химические изменения вещества.

Физическим изменением называют такое, при котором внутреннее строение, состав и свойства вещества не подвергаются изменению. Химическими изменениями называют такие, когда в результате химической реакции (взаимодействие не менее двух веществ) происходит изменение не только физических свойств реагирующих веществ, но меняется их химический состав и структура.

Химические процессы подчиняются всеобщим законам природы: 1. закон сохранения массы вещества, 2. закон сохранения энергии. Закон сохранения массы в химических процессах можно сформулировать так: "Сумма масс исходных веществ равна сумме масс продуктов химической реакции". Закон сохранения энергии действует во всех случаях и повсюду, где одна форма энергии переходит в другую.

Специфическим видом энергии является химическая энергия, которая освобождается или расходуется при каждой химической реакции. Химическую энергию, как любой вид энергии, можно превратить: в механическую (использование взрывчатых веществ), тепловую (сжигание топлива), электрическую (гальванические элементы), энергию синтеза радиоактивных изотопов.

Различают химические реакции с выделением тепла (экзотермические) и с поглощением тепла (эндотермические).

Атомы элементов не меняются в результате химического процесса за исключением ядерных реакций. Молекулы при любой химической реакции изменяются.

Число протонов в атоме равно его атомному номеру, а общая масса входящих в его состав субатомных частиц определяет его атомную массу.

Простейший из атомов - водород - состоит из 1 протона и 1 электрона.

Таким образом, под элементом понимают совокупность атомов, имеющих одинаковое число протонов в ядрах.

Явления превращения веществ, при которых не происходит изменения состава ядер атомов, называются химическими реакциями. Сами реакции, их направление, протекание, скорость изучаются химической термодинамикой, электрохимией, химической кинетикой.