Естествознание и его предмет. Научная картина мира. Естественнонаучная методология

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«мурманский  государственный технический университет»

В.С.Гнатюк, Н.Н.Морозов, О.А.Никонов

Физика и естествознание

Конспект лекций

Допущено Учёным советом МГТУ

в качестве учебного пособия для  студентов направления подготовки

27.03.05«Инноватика»

Под редакцией доктора философских наук В.С.Гнатюка

 

 

Мурманск

2018

УДК 5.53 (042)

ББК  20 + 22.3я7

Ф 50

Гнатюк Виктор Степанович, доктор философских наук, профессор кафедры общей и прикладной физики Мурманского государственного технического университета; Морозов Николай Николаевич, доктор технических наук, профессор, зав. кафедрой общей и прикладной физики Мурманского государственного технического университета; Никонов Олег Александрович, доктор философских наук, доцент кафедры общей и прикладной физики Мурманского государственного технического университета «Физика и естествознание» [Электронный ресурс]: электрон. учеб. пособие для студентов направления подготовки27.03.05«Инноватика» /В. С. Гнатюк, Н.Н.Морозов, О.А.Никонов; Мин-во образования и науки РФ, Федер. гос. бюджетное образоват. учреждение высш. образования «Мурм. гос.. техн. ун-т». – Электрон. текст дан. (___ Мб). – Мурманск: Изд-во МГТУ, 2018.– 1 опт. компакт-диск (CD-ROM) – Систем. требования: РС не ниже класса Pentium II ____ MbRAM; Windows 9x – Windows 8; свободное место на HDD ____ Мб; привод для компакт дисков CD-ROM 2-х и выше.

Рассмотрены основные естественнонаучные концепции и принципы и их отражение в физической картине мира; данное учебное пособие предназначено для студентов направления подготовки27.03.05«Инноватика».

The main natural-science concepts and the principles and their reflection in a physical picture of the world are considered; this manual is intended for students of the direction of preparation 27.03.05 "Innovatics"."

Рецензенты – Кафедра философии и социальных наук Мурмнского арктического университета

Курляндская И.П. Канд. пед. наук, доцент, зам. директора Северо Западного института (филиал) АНО ВО Московский гуманитарный экономический университет.

Шолохов В.С. Канд. физ.-мат. наук, доцент, доцент каф. математики, физики и информационных технологий, экономики и информационных технологий Мурманского государственного арктического университета.

 

Текстовое электронное издание

Минимальные системные требования: РС не ниже класса Pentium II ____ MbRAM; свободное место на HDD ____ Мб; привод для компакт дисков CD-ROM 2-х и выше.

© Мурманский арктический государственный

                             университет, 2018

Текстовое электронное издание

Учебное издание

Минимальные системные требования: РС не ниже класса Pentium II 1 ____ MbRAM; свободное место на HDD ____ Мб; Windows 9x – Windows 8; привод для компакт дисков CD-ROM 2-х и выше.

Виктор Степанович Гнатюк, доктор философских наук, профессор кафедры общей и прикладной физики Мурманского государственного технического университета; Николай Николаевич Морозов, доктор технических наук, профессор, зав. кафедрой общей и прикладной физики Мурманского государственного технического университета; Олег Александрович Никонов, доктор философских наук, доцент кафедры общей и прикладной физики Мурманского государственного технического университета.

Физика и естествознание

Компьютерная вёрстка ____________

Технический редактор ____________

Подписано к использованию _______

Объём издания _____ Мб

ФГБОУ ВО «Мурманский государственный технический университет»

183010, г. Мурманск, ул. Спортивная, 13.

Телефон: (8152) 25-40-72

Факс: (8152) 40-35-56

E-mail: [email protected]

Оглавление

		Стр.
	Предисловие	5
1.	Естествознание и его предмет. Научная картина мира. Естественнонаучная методология	6
2.	Физика и её предмет. Физическая картина мира	21
3.	Некоторые методологические проблемы естествознания	107
	Приложение	150

Предисловие

Настоящий конспект лекций предназначен для студентов специальности 27.03.05 «Инноватика». Цель данного конспекта лекций – помочь студентам при изучении теоретического курса «Физика и естествознание».

Материал конспекта разбит на два модуля:

- модуль 1: изложен основной материал, набран обычным шрифтом (кегль 14),

- модуль 2: материал для углублённого изучения, информационного характера, набран более мелким шрифтом (кегль 12).

 

Естествознание и его предмет. Научная картина мира. Естественнонаучная методология

1.1. Предмет естествознания

Естествознание – это совокупность наук о природе: физика, химия, астрономия, биология, геология, экология и др.

К современному естествознанию условно относят те концепции, теории и дисциплины, которые возникли в ХХ веке.

Полагают, что наиболее фундаментальными концепциями, которые выработало естествознание за историю своего развития, являются концепции глобального эволюционизма, самоорганизации и системного метода.

Современное естествознание условно подразделяют на неклассическую[1] и постнеклассическую[2] составляющие. Парадигмальными[3] науками классического естествознания являлись: механика Ньютона[4], классическая космология, электрординамика Максвелла[5], термодинамика Клаузиуса[6], теория эволюции Дарвина[7], физиология Павлова[8], теория бессознательного Фрейда[9] и др. Несмотря на содержательное различие данных концепций, все они исходили из неких общих принципов (философских оснований), которые считались единственно научными: принцип детерминизма (господства однозначных причинно-следственных отношений между явлениями природы), принцип объективности научного знания, принцип невозможности альтернативных научных истин об одном и том же предмете, принцип непрерывного и прогрессивного развития науки, принцип универсального научного метода и др.

Современные концепции естествознания исходят из того, что всему развитию науки присущи скачки, революционные концептуальные изменения; что возможно выдвижение и принятие научным сообществом качественно несовместимых с прежними теориями концепций, причем в одной и той же области науки. Так, по отношению к классической механике Ньютона, господствовавшей в Европе в качестве непререкаемого эталона научной истины более двухсот лет, были выдвинуты в качестве альтернативных теорий механического движения специальная и общая теории относительности и квантовая механика. 

Так, теория Эйнштейна[10] утвердила, во-первых, принципиальную возможность и правомерность существования в науке альтернативных теорий об одной и той же предметной области, а, во-вторых, не абсолютно-истинный («объективный») характер физических научных истин, а лишь относительно-истинный. С позиций же квантовой механики физическая истина, не только относительна, но и субъект-объективна, поскольку условия познания существенно влияют на результат познания и не могут быть элиминированы[11] из последних в принципе, как это допускала классическая механика.

Таким образом, методологические основания классической и неклассической механики не просто различны, но и отрицают друг друга.

1.2. Естественнонаучная и гуманитарная культуры

Культура подразделяется на материальную и духовную[12]. Наука относится к сфере духовной культуры. Будучи результатом человеческой деятельности, культура связана с природой и существует внутри неё. Имея природную основу, она сохраняет также свое социальное содержание. Такая двойственность привела к формированию двух типов культур: естественнонаучной и гуманитарной.

Исторически первые зачатки естественнонаучного и гуманитарного знания возникли в древности примерно в одно время в рамках мифологических и религиозных картин мира. Однако в гуманитаристике элементы научного подхода в этот исторический период были подавлены разными утопическими проектами. Первой формой строгого и развернутого научного знания стало естествознание. Лишь в первой половине Х1Х в. на научную почву становится гуманитарное знание.

На начальной стадии человеческой истории оба типа знания существовали как единое целое, т.к. человеческое познание в одинаковой степени было направлено как на изучение природы, так и на познание самого себя. Однако постепенно у каждого из них вырабатывались свои принципы и подходы. Определились цели: естественнонаучная культура направлена на познание природы, а гуманитарная – на познание человека и его внутреннего мира.

Впервые идея о различии естественнонаучного и гуманитарного знания была выдвинута в конце Х1Х в. философами  В. Виндельбандом[13], В. Дильтеем[14] и Г. Риккертом[15]. Они и ввели термины "науки о природе" и "науки о духе".

Отличия естествознания от гуманитаристики проявляется в следующих аспектах:

1) Различие их предметных областей.

 Предметная область естественнонаучной культуры – природные свойства, связи и отношения вещей, существующие в мире человеческой культуры в виде естественных и технических наук, производственных технологий, технических изобретений и приспособлений и т.п.

Предметная область гуманитарной культуры – это область явлений, в которых представлены свойства, связи и отношения самих людей, гуманитарные науки (философия, история, социология и др.), а также мораль, право, религия и т.п.

2) Отличия в методологии (методах исследования ).

Эти отличия проявляются на перцептивном (чувственном), когнитивном (мыслительном) и лингвистическом (словесном) уровнях науки.

Перцептивный уровень.В естествознании имеют дело с чувствами, усиленными приборами, которые позволяют зафиксировать природные явления в их вещественно-энергетической специфике. Гуманитаристика – область чувств, оценивающих поступки людей, их целевые ориентиры и ценностные убеждения. В отличие от природных явлений ценностное содержание поступков людей невозможно эмпирически зафиксировать.

Когнитивный уровень.В естествознании этому уровню соответствуют понятия, а в гуманитаристике – ценности. И понятия, и ценности имеют дело с общим в изучаемых явлениях. ("Масса", "энергия", "ген" – понятия; "прибыль", "демократия", "ненасилие" – ценности).

Лингвистический уровень. Предложения естествознания – высказывания о природных явлениях и тех понятиях и чувствах, в которых они воспроизводятся человеком. Предложения естествознания имеют дескриптивный (описательный) характер, а предложения гуманитаристики – прескриптивный (предписывающий) характер.

3) Основой естественнонаучной культуры служит рациональное знание, а гуманитарной – интуитивное мышление.

Различие процессов познавательной деятельности в естествознании и гуманитаристике имеет физиологическую природу, обусловленную наличием двух основных способов процесса мышления: мозг человека функционально ассиметричен: правое его полушарие связано с образным, интуитивным типом мышления, а левое – с логическим. Преобладание того или иного типа мышления определяет склонность человека к рациональному или художественному способу восприятия мира.

4) Естествознание идеологически нейтрально. Гуманитарное знание идеологически нагружено, т.к. ценностно зависимо от приоритетов и предпочтений познающего субъекта; зачастую стремится обосновать и оправдать интерес определенных социальных групп.

Названные типы культуры разделены фундаментально, что в истории науки вызвало взаимное непонимание, а то и взаимную вражду представителей этих культур. Своего апогея дискуссия "физиков и лириков" достигла в 60-х гг. ХХ в. В 1959 г. в лекции "Две культуры", прочитанной в Кембриджском университете, английский писатель и ученый Ч.Сноу[16] одним из первых сформулировал проблему существования двух независимых групп интеллигенции (гуманитариев и естествоиспытателей), практически не общающихся друг с другом. Он же и поставил вопрос о необходимости сближения этих двух типов культур. Отмечая их взаимосвязь и взаимозависимость.

В конце ХХ в. основой такого сближения стал процесс гуманизации науки. Социогуманитарные науки становятся лидерами такой интеграции, а социальные технологии – главными технологиями ХХ1 в. Наука непосредственно ставит социально ориентированные задачи, связанные с решением проблем роста уровня и качества жизни населения, улучшения среды обитания и т.д.

Ныне естественнонаучная и гуманитарная культуры взаимно дополняют друг друга.

1.3. Методология научного познания

Важнейшим отличительным признаком науки является наличие метода исследования.

1.3.1.  Научный метод. Классификация методов исследования

Метод( греч. metodos – путь к чему-либо ) – совокупность приемов и способов практического и теоретического освоения действительности.

Понятие "методология" имеет два значения:

1) система определенных способов и приемов, применяемых в той или иной сфере деятельности (в науке, искусстве, политике и т.п.);

2) учение об этой системе, общая теория метода.

В истории естествознания проблема методов познания возникает ещё в древности, но особенно остро ставится в Новое время с возникновением экспериментальной науки.

Первые философские размышления о методологии принадлежат Ф.Бэкону[17]. Основным методом познания он считал индукцию, которая основывается на данных наблюдения и эксперимента.

Р.Декарт[18] методом называл правила, соблюдение которых способствует приращению знания, позволяет отличить ложное от истинного. В качестве такого он выдвинул дедукцию.

Проблема метода занимает важное место в современной западной философии, особенно в таких её направлениях, как позитивизм и постпозитивизм, структурализм, аналитическая философия, герменевтика, феноменология.

Любой научный метод разрабатывается на основе определенной теории, которая выступает его необходимой предпосылкой. Кроме того, каждый метод обусловлен своим предметом и должен соответствовать ему.

Все методы исследования подразделяются по степени общности:

1) всеобщие (философские) методы[19] – универсальные методы, применяемые во всех науках и задающие общее направление исследований: метафизический (ныне представляет лишь исторический интерес), диалектический, синергетический;

2) общенаучные методы – методы, имеющие междисциплинарный характер;

3) частнонаучные методы – методы, применяемые в конкретных науках (в механике, физике, химии и др.);

В соответствии с существующими уровнями научного познания различают также эмпирические, теоретические и общелогические методы.

1.3.2. Эмпирические методы исследования

Эти методы используются на эмпирическом уровне познания.

1) Наблюдение– целенаправленное восприятие явлений объективной действительности, которые не должны быть изменены.

Всякое научное исследование начинается, как правило, с наблюдения.

Наблюдение применяется там, где невозможен или затруднен эксперимент (в астрономии, вулканологии, гидрологии и др.), либо там, где стоит задача изучить естественное поведение объекта (в этологии, социальной психологии и др.). Наблюдение может быть прямым (с помощью органов чувств) и косвенным (с помощью приборов) и требует наличия программы исследования.

Поскольку с помощью наблюдения познают не процесс в целом, а лишь определенные его срезы, то обобщения только на базе данных наблюдения не строятся.

2) Эксперимент– важнейший метод научного исследования; наблюдение в специально созданных и контролируемых условиях, что позволяет воспроизвести ход исследуемого процесса.

 Этот метод позволяет более глубоко, по сравнению с наблюдением, познавать изучаемые явления. Недостаток эксперимента – большие затраты.

Эксперимент предполагает наличие цели исследования, гипотезы, наблюдения, предметно-орудийной практической деятельности по целенаправленному изменению изучаемого объекта.

По характеру экспериментальной ситуации эксперименты делятся на полевые и лабораторные; по характеру исследуемых объектов – на технические, экономические, социальные (правовые, педагогические и т.п.); по специфике поставленной задачи – на научно-исследовательские и прикладные.

Возможен мысленный эксперимент, дающий возможность отвлечься от целого ряда ограничений реальных процессов, идеализировать их и тем самым рассматривать в предельных условиях и соотношениях.

Главный принцип науки – принцип воспроизводимости как основы доказательности. Этот принцип был в своё время чётко сформулирован О.Писаржевским[20]: «Каждый может воспроизвести описанный в любой научной работе результат, и тот должен подтвердиться». Поэтому важнейшее требование, предъявляемое к эксперименту – его воспроизводимость.  

Первоорганизатором экспериментальной науки считают английского философа и государственного деятеля Ф.Бэкона. Первый математически обработанный эксперимент, в т.ч. мысленный, был осуществлен Г.Галилеем[21]– исследование движения шарика по наклонной плоскости. Подчеркивая историческое значение этого эксперимента, французский философ А.Бергсон[22] писал: “Ньютоновская физика спустилась с Небес на Землю по наклонной плоскости Галилея”. До Галилея экспериментирование в поисках основополагающих принципов велось на ощупь и не имело четкой направленности. Однако перелом в пользу экспериментального подхода наступил лишь в Х1Х в.

Благодаря эксперименту наука совершила гигантский скачок в своем развитии. В настоящее время эксперимент усложнился как по своей технической оснащенности, так и по взаимодействию с теорией, что нашло свое выражение в появлении теории планирования эксперимента и методов статистической обработки его результатов.

Научные наблюдения и эксперимент связаны с описанием и измерением.

Описаниезакрепляет и передает результаты наблюдения и эксперимента с помощью знаковых средств, когда чувственная информация переводится на язык понятий, схем, графиков и т.п.

Измерение – сравнение объектов по каким-либо сходным свойствам и сторонам (чаще всего сравнение с эталоном). Различают прямые и косвенные измерения (с помощью формул).

Важнейшей характеристикой процесса измерения является точность (величина погрешности измерения). Она всегда ограничена, т.к. сам процесс измерения вносит искажения в изучаемый объект, плюс несовершенство измерительных инструментов, небрежность исследователя и т.п. Однако, чем точнее измерение, тем надежнее вывод.

Особо подчеркнем, что в физике микромира необходимо учитывать влияние приборов, экспериментатора, условий наблюдения на объект исследования. В квантовой механике показано, что существуют принципиальные ограничения на точность измерения физических величин, которые не определяются совершенством измерительной техники, а являются фундаментальным свойством материи.

Выдающийся советский физик, лауреат Нобелевской премии академик П.Л.Капица[23] писал: «Я хотел бы, чтобы значение и роль хорошего эксперимента запомнились бы вам в словах шутливого афоризма, принадлежащего героине романа «Джентльмены предпочитают блондинок» - одного из «классических» американских произведений: «Любовь – хорошая вещь, но золотой браслет остается навсегда». Я думаю, что мы, ученые, можем сказать: «Теория хорошая вещь, но правильный эксперимент остается навсегда».

1.3.3. Теоретические методы исследования

«Эксперимент вообще ничего не значит, пока он не интерпретирован теорией».

М.Борн[24]

Эти методы применяются на теоретическом уровне познания.

1) Абстрагирование – выделение в мышлении отдельных сторон предмета и их закрепление в абстрактных определениях.

Абстра́кция (от лат. abstractio — отвлечение) — отвлечение в процессе познания от несущественных сторон, свойств, связей объекта (предмета или явления) с целью выделения их существенных, закономерных признаков; абстрагирование — теоретическое обобщение как результат такого отвлечения.

Считают, что абстрактные объекты являются аналогом материальных объектов.

2) Идеализация– мыслительная процедура, связанная с использованием идеальных, принципиально не существующих в реальности объектов (идеальный газ, абсолютно черное тело и т.п.).

Идеализированный объект – это абстрактный объект, определенный посредством признаков, доведенных до предела, или до "абсолюта". В математике идеализация нередко состоит в доведении признаков реальных объектов до нуля или до бесконечности (материальная точка – все три измерения реального объекта доведены до нуля, а у линии – одно измерение реального объекта – до бесконечности, а два других – до нуля).

В физике и других естественных науках идеализация происходит аналогично идеализации в математике, то есть её роль сводится к упрощению объектов, позволяющему исключать свойства и связи, затрудняющие доказательство естественных закономерностей, характерных для объекта. Примеры научной идеализации в физике: инерциальная система отсчёта, абсолютно твёрдое тело, консервативная система.

3) Формализация – построение абстрактно-математических моделей, раскрывающих сущность изучаемых процессов действительности.

Рассуждение об объекте переносится в плоскость оперирования знаками (формулами). Вывод одних формул из других осуществляется по строгим правилам логики и математики. Идеалом науки являются формализованные теории, распространенные в естествознании. С точки зрения современной методологии науки ни одна теория не может быть полностью формализована.

4) Аксиоматизация – построение теорий на основе аксиом[25].

Этот метод используется в основном при построении математических теорий: устанавливается набор исходных положений (аксиом, постулатов) и по строго определенным правилам из них выводятся другие положения, вплоть до построения целостной логически связанной системы знаний (например, геометрия Евклида).

5) Гипотетико-дедуктивный метод – создание системы дедуктивно связанных между собой гипотез, из которых выводятся утверждения об эмпирических фактах.

По этому методу строятся развитые естественнонаучные теории (физика).

При распространении теории на менее изученные области используют методы интерполяции и экстраполяции.

6) Интерполяция(от лат. изменение, подновление) –нахождение промежуточных значений по ряду логических или статистических данных (например, открытие новых элементов по периодической системе Д.И.Менделеева).

Однако, интерполяция – это вероятностный метод, который в ряде случаев может привести к неверным результатам.

7) Экстраполяция – распространение выводов по одной части какого-либо явления на другую часть, на явление в целом, на будущее и т.п.

Этот метод широко используется в современном научно-техническом и социально-экономическом прогнозировании, также является вероятностным.

1.3.4. Общелогические методы исследования

Эти методы применяются как на эмпирическом, так и теоретическом уровнях познания.

1) Системный подход (метод структурного анализа) основан на том, что любой исследуемый объект представляет собой иерархически организованную систему, обладающую сложной внутренней структурой.

Главный объект системных исследований составляет многообразие связей в живой и неживой природе, обществе, их разнокачественность и соподчинение.

Основные черты системного подхода:

a) параметрическое описание поэлементного состава строения исследуемого объекта;

b) определение взаимосвязи свойств, признаков и отношений между элементами объекта;

c) функциональное описание объекта.

2) Моделирование - изучение объекта-оригинала путем создания и исследования его копии-модели, в упрощенном схематическом виде, удобном для получения выводов прогнозного характера.

Этот метод используется в том случае, когда объект или явление недоступны для прямого вмешательства экспериментатора или такое вмешательство нецелесообразно. Модель должна отображать какие-либо стороны прототипа. При этом важно наличие теории или гипотезы, которые указывают пределы и границы допустимых упрощений.

Виды моделирования:

· предметное – модель воспроизводит определенные геометрические, физические, динамические, функциональные характеристики объекта-оригинала;

· знаковое (в т.ч. математическое) – в качестве модели выступают схемы, чертежи, формулы;

· мысленное – вместо знаковых моделей используются мысленно-наглядные представления этих знаков и операций с ними;

· компьютерное – в качестве модели выступает алгоритм (программа) функционирования объекта.

Моделирование – вероятностный метод исследования.

3) Аналогия – перенос знания об изученном объекте на менее изученный, на основании установленного сходства некоторых свойств явлений делается заключение о сходстве их остальных свойств.

Аналогии успешно использовались в физике 20 в. при создании квантовой теории. Однако этот метод также вероятностный.

4)Анализ и синтез

Анализ – реальное или мысленное разделение объекта на составные части.

Синтез – реальное или мысленное объединение частей в единое целое.

Анализ и синтез взаимосвязаны и непрерывно сменяют друг друга в процессе исследования. Анализ является обычно первой стадией научного исследования.

5)  Индукция и дедукция

Индукция – движение мысли от единичного (фактов) к общему; её основой является повторяемость признаков; существует полная и неполная индукция.

Дедукция – переход от общих посылок к частным результатам (следствиям).

Посредством дедукции происходит не получение нового знания, а его логическое развертывание.

6) Классификация – разделение всех изучаемых предметов на отдельные группы в соответствии с каким-либо важным для исследователя признаком.

Этот метод в основном используется в описательных науках – биологии, географии, геологии и т.п.

1.4. Понятие о естественнонаучной картине мира

“Первый шаг – создание из обыденной жизни картины мира – дело чистейшей науки”.

М.Планк[26]

Естественнонаучная картина мира (ЕНКМ) является частью научной картины мира, позволяющей более или менее непротиворечиво описать свойства материального мира.

ЕНКМ – это определённая система научных знаний и представлений о мире, познавательных моделей и методов, которые сформировались на том или ином этапе культурно-исторического развития общества.

Сравнительно продолжительное время ЕНКМ остаётся неизменной, но появление новых методов науки, расширение понятийного аппарата, расширение сферы познания существенно изменяет её. Как показывает социально-культурная практика, каждый новый этап развития ЕНКМ начинается со смены физических представлений. Именно они создают предпосылки для появления нового в других областях познания, позволяют дать более глубокое и полное описание накопленных ими эмпирических фактов.

Например, только благодаря достижениям физики стало возможным теоретически обосновать периодический закон химических элементов, открыть строение молекулы ДНК, поставить на более высокий уровень исследования в геологии и метеорологии, развивать космонавтику и т.д. Вместе с тем, даже в рамках отдельной науки одновременно сосуществуют множество научных концепций, теорий и картин, вследствие чего поле науки имеет полипарадигмальный характер. Поэтому можно говорить о наличии частнонаучных картин мира: физической, химической, биологической, космологической, геологической, экологической и др.

Исторически самым первым началось построение физической картины мира. Физика как основа научно-технического прогресса была востребована обществом значительно раньше других естественных наук. С XVII по ХХ вв. она занимала лидирующую позицию и последовательно прошла через этапы становления механической, термодинамической, электромагнитной и квантово-полевой картин мира. Другие естественные науки только в ХХ в. смогли поставить задачу построения своих научных картин. Поэтому в методологии науки наиболее детально изучены закономерности процесса смены физических картин мира (ФКМ). Те глубокие диалектические связи, которые вскрывает и обосновывает физика, в дальнейшем получают отражение в других науках и философии.

Необходимо отметить, что смена ЕНКМ происходит, как правило, на фоне глубоких социальных преобразований общества. С одной стороны потребности общества мотивируют развитие естественных наук, а с другой – развивающееся естествознание создаёт условия для перехода общества на более высокий уровень развития социальной жизни, который, в свою очередь, обеспечивает развитие экспериментальной базы, науки и подготавливает её переход на новую ступень. В единой и непрерывной цепи эволюции общества их взаимное влияние выступает как благоприятный фактор, роль которого в эволюции научного познания трудно переоценить.

1.5. Смена естественнонаучных картин мира как смена типов научной рациональности

В истории естествознания существовали следующие научные картины мира:

1) донаучная (преднаучная, аристотелевская) – VI в. до н.э. –    V в. н.э.

2) классическая (механическая, ньютоновская) – XVI – конец   XIX вв.

3) неклассическая (эволюционная, эйнштейновская) – начало-конец XX в.

4) постнеклассическая  (синергетическая) – начало XXI в.

Смена научных картин мира влечёт за собой изменение представлений о научной рациональности[27].

Классический тип научной рациональности, сформулированный механической картине мира, базируется на идеях механики И.Ньютона. В рамках этой модели теоретическое объяснение и описание объекта возможно лишь в условиях абстрагирования от всего того, что относится к познающему субъекту, используемым им средствам и совершаемым операциям, а причинно-следственные связи имеют однозначный характер.

Эти идеи стали базисом классической науки, в т.ч. термодинамической и электромагнитной картин мира, несмотря на то, что во второй половине XIX в. создали статистическую физику, в рамках которой обосновывается вероятностный характер поведения коллектива микрочастиц. Наиболее ярко научный рационализм и классический детерминизм проявились в осмыслении законов механики и стали основой механицизма, почти на 300 лет определившим мировоззрением эпохи.

Классический рационализм, как образец мышления, и все его проявления, несмотря на успехи естественных и технических наук, с самого начала подвергались жесткой критике и в теории познания, и в философии. В процессе развития науки представления о научной рациональности видоизменялись, появлялись новые течения, пытавшиеся выявить новые качества рационализма, обосновать его важнейшие признаки, увязать их с природой мышления человека.

В конце XIX в. классическая физика оказалась в состоянии кризиса, суть которого заключалась в том, что наука не смогла обосновать и построить непротиворечивую теорию таких явлений, как излучение нагретых тел, фотоэффект, радиоактивный распад и другие. Его исходом стало рождение квантово-полевой картины мира, разработанной в трудах А.Эйнштейна, М.Планка, Н.Бора[28] и др. в начале ХХ в. 

Эта картина мира стала основой теории строения вещества и ядерной энергетики, космологии и космонавтики, стимулировала развитие молекулярной биологии и генетики. Именно её концепции стали основой неклассического типа научной рациональности. В нем познающий субъект и познаваемый объект представляются как единая система, при этом результаты исследования зависят и от исследователя, и от характера используемых средств, и совершаемых операций. Происходят принципиальные изменения взглядов на причинно-следственные отношения. Благодаря исследованиям в квантовой механике обосновывается их вероятностный характер. Этот тип рациональности лежит в основе неклассической науки. К ним относятся такие разделы физики как общая теория относительности и квантовая механика.

Однако, неклассическая физика, несмотря на колоссальные открытия, в начале XXI в. так же оказалась в состоянии кризиса, связанного с пределом делимости материи и поиском первокирпичиков Мироздания (атомы, элементарные частицы, кварки) и пределами познаваемости мира. Сегодня в науке вызревает новый подход, связанный с переходом от изучения строения объектов к изучению их взаимосвязей и взаимодействий, ибо различные формы собираются не только из частей, но и из их отношений. Истоки его лежат в идеях синергетики[29].

Становление новых познавательных моделей в ХХ в., главным  образом квантово-релятивистской и синергетической, привело к переосмыслению идей и постулатов классического рационализма, и прежде всего, пониманию неоднозначности, многовариантности, нелинейности и стохастичности[30] развития мира и всех его подсистем.

Современная синергетическая картина мира основывается на идеях универсального эволюционизма и рисует мир как иерархию взаимосвязанных развивающихся систем. В рамках этой картины, возможно, описать механизмы развития природных, социальных, культурных, научных, абстрактных и других систем, исходя из единых позиций. Ее идеи составляют базис постнеклассической науки[31].

1.6. Содержание основных концепций современного  естествознания

Во второй половине ХХ в. были сформулированы наиболее фундаментальные концепции, составившие основное содержание постнеклассической научной картины мира:

1). Концепция системности означает воспроизведение наукой того факта, что наблюдаемая Вселенная – наиболее крупная из всех известных систем, состоящая из огромного множества иерархически организованных открытых подсистем разного уровня сложности и упорядоченности.

2). Концепция глобального эволюционизма - это признание невозможности существования Вселенной и всех порождаемых ею менее масштабных систем вне развития, вне эволюции. Эволюционирующий характер Вселенной свидетельствует о принципиальном единстве мира, каждая часть которого есть историческое следствие глобального эволюционного процесса, начатого Большим взрывом.

3). Концепция самоорганизации – это наблюдаемая способность материи к самоусложнению и созданию всё более упорядоченных структур в ходе эволюции.

Концепции глобального эволюционизма и самоорганизации подчеркивают важнейшую закономерность – направленность развития мирового целого на повышение своей структурной организации. Вся история Вселенной, от момента сингулярности до возникновения человека, предстает как единый процесс материальной эволюции, самоорганизации, саморазвития материи.

Важную роль в концепции универсального эволюционизма иг