Фундаментальные законы природы как основа формирования естественно-научной картины мира

Фундаментальные законы природы как основа формирования естественно-научной картины мира

40

МИНИСТЕРСТВО ВНУТРЕННИХ ДЕЛ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

БЕЛГОРОДСКИЙ ЮРИДИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

Кафедра гуманитарных и социально-экономических дисциплин

Дисциплина: " Концепции современного естествознания "

РЕФЕРАТ

по теме № :

" Фундаментальные законы природы как основа формирования

естественно-научной картины мира "

Подготовил:

профессор кафедры ГиСЭД,

к.ф.н., доц.

Номерков А.Л.

Проверил:

Студент 534 группы

Малявкин Г.Н.

Белгород - 2008

План Рефераты

Введение

1. Античное естествознание как синтез натурфилософских идей и гениальных научных прозрений относительно "природы вещей"

2. Эра механицизма в естествознании как становление системного знания действительной науки

3. Современная космологическая естественно-научная картина мира

Заключение

Введение

Наука о природе, - естествознание, - зародилась в древней Греции более 2500 лет тому назад в виде единой натуральной философии. Естественной базой ее возникновения и развития явились бесхитростные наблюдения пытливых людей над окружающим их миром. Из этих наблюдений делались какие-то заключения и обобщения и, как мы сейчас говорим, строились теории. Поскольку в начальный период становления этой единой науки не было измерений, а лишь наблюдения и рассуждения, - то первые исследователи, являясь наблюдателями, облекали свои выводы в некие философские категории.

Все естественнонаучные знания и представления о природе в то время не разделялись на отдельные области знания и тем самым составляли единую науку, основой которой были логические рассуждения и умозаключения относительно того, что наблюдалось. Отсюда, собственно, и произошло название "натурфилософия", то есть мудрые рассуждения о Природе ("натура" - "природа", "философия" - "любовь к мудрости"). Интересно, что в шотландских университетах до сих пор физику называют натуральной философией. Понятно, что эти теоретические представления были наивными и часто ошибочными. Тем не менее, наряду с накоплением знаний шел их анализ и в виде пророческих догадок формировались многие идеи, которые находят сейчас свое подтверждение в современной естественнонаучной картине мира.

В античном естествознании укрепилось представление о материальной первооснове всех вещей и вечного движения. В качестве этой первоосновы мира и всего сущего предлагались огонь, вода, воздух и некое первоначало - "айперон". Так, Гераклит Эфесский (V век до н.э.), считавший началом всего, что есть на свете, огонь, сформулировал идею о единстве мира и его изменчивости ("все течет, все меняется, ничто не вечно кроме перемен"). Идея о непрерывности движений ("мир един, был, есть и будет вечно новым") в целом хорошо согласуется с современными представлениями о движущейся материи.

В основе современного объяснения явлений природы лежат фундаментальные физические принципы. К ним, в первую очередь, относятся принципы строения материи, получившие отражение прежде всего в теории элементарных частиц в ее современном представлении и реализующиеся в движение материи в широком смысле этого слова, а также во взаимодействии частиц и полей друг с другом.

К другим фундаментальным принципам относятся такие понятия, как понятия о пространстве и времени, о законах сохранения, о симметрии и асимметрии, порядке и беспорядке, дискретности и непрерывности, вероятностном, то есть статическом подходе к описанию явлений.

1. Античное естествознание как синтез натурфилософских идей и

гениальных научных прозрений относительно "природы вещей"

Материя - фундаментальное понятие, родившееся в древнегреческой, а затем перешедшее во всю европейскую философию.

Основные значения понятия материи таковы:

1) субстрат, "подлежащее", "то, из чего" (Аристотель) возникают и состоят вещи и Вселенная;

2) бесконечно делимый континуум, пространство, "то, в чем" (Платон), или протяжение (Декарт);

3) принцип индивидуации, то есть условие множественности (Платон, Аристотель, Прокл, Лейбниц);

4) вещество, или тело, обладающее инертностью, то есть массой и непроницаемостью, то есть упругостью или твердостью.

Противопоставляется материя духу, разуму, сознанию, форме, идее, благу, Богу, актуальному бытию (как чистая потенция), или, напротив, вторичным явлениям сознания как подлинное, объективное, первичное бытие. На этой оппозиции основывается идеологическое значение понятия материи и противостояние материализма и идеализма.

Исторически в развитии древнегреческого естествознания можно выделить три научных программы: одна идеалистическая - Платона и две материалистических - Аристотеля и Демокрита.

Первую научную программу можно также назвать и математической, и в смысле понимания роли количественных вычислений в научном изучении мира она во многом определила путь развития естествознания. В ее основе лежит идея Пифагора, что "числа - суть вещей". Платон, в свою очередь, утверждал, что "Бог - это геометр". Научной программой послужило и платоновское понятие материи как пространства, принципа множественности и математического континуума. Соответственно, и естествознание, разработанное на основе платоновской программы, должно было носить математический характер. Именно поэтому современные физики рассматривают Платона как своего предтечу.

Учение Платона о материи можно рассматривать способом решения проблемы: как обосновать сосуществование множественного эмпирического мира и изначально единого, неизменного и умопостигаемого бытия. Если подлинное бытие - первообраз, а эмпирический мир - его подобие или отражение, то необходимо должно быть нечто, в чем отражается первообраз, что обусловливает отличие от него отражения, и тем самым существование числового множества, движения и изменения. Есть два вида, - рассуждает Платон в диалоге "Тимей", - с одной стороны, "то, что всегда есть и никогда не возникает, с другой стороны то, что всегда возникает, но никогда не существует. Первое постигается умом и мышлением и всегда тождественно себе; второе - неразумным чувством и мнением, оно всегда рождается и погибает, но никогда не существует в действительности".

Однако необходимо допустить и "третий вид", не постижимый ни уму, ни чувствам, - нечто "темное дремучее", о чем мы можем лишь догадываться путем "незаконного умозаключения". Этот третий вид - пространство, или материя - служит местом или средой, в которой возникают и гибнут эмпирические, их "матерью", "кормилицей", и "восприемницей", тем "воском", на котором запечатлеваются оттиски вечно сущего; эти оттиски и составляют наш эмпирический мир.

Третий вид непреходящ, ибо не возникает и не погибает; но в то же время он не существует, ибо совсем непричастен бытию. Он не тождествен себе, ибо не обладает никакими свойствами, сущностью или смыслом, и потому же он - не изменчив, ибо в нем нечему изменяться.

Если подлинное бытие проявляет себя в эмпирии в виде смысла и целесообразности, законов природы и космоса, обеспечивающих гармонию, порядок и сохранение, то "третий вид" проявляется как "необходимость" - мировая энтропия. Таки образом, то, что называется в новое время "законами природы", распадается для Платона на две части: собственно законы, проявление единого мирового разума, источника бытия, и проявления материи, "необходимости", источника тленности и несовершенства. Не обладая никакими качественными характеристиками, платоновская материя наделена одним потенциальным свойством: она способна к математическому структурированию.

Несмотря на то, что Платон признавал материальный мир состоящим из четырех субстанций (огня, воздуха, воды и земли), он приписывал частицам, из которых они состоят, различную геометрическую форму в виде многогранников: для огня - тетраэдры, воздуха - октаэдры, воды - икосаэдры, земли - кубы, то есть вводил абстрактные топологические понятия. Это было связано с идеалистическими представлениями Платона о том, что материальный мир бытия является лишь отражением мира идей человека, его представлениями, а не реально существующей материи. Поэтому математическим построениям и численным абстракциям программы Пифагора - Платона отводилась почти мистическая роль, проявляющаяся до настоящего времени в религиозных канонах, астрологии и магии, а в науке - в некоторых "таинственных" математических числах.

Общей чертой континуальной программы Аристотеля и атомистической программы Демокрита является материалистичность. Континуальный подход предполагал весь материальный мир, состоящим из непрерывной материальной субстанции, находящейся в постоянном движении. Все объекты природы ("существующие вещи") не возникают и не уничтожаются, существуют вечно и проявляются в различных формах этой субстанции, преобразуясь из одной формы в другую. Эта физическая по своей сути программа Анаксагора - Аристотеля также созвучна современным представлениям о формах существования и движения материи еще и потому, что предполагала наличие в каждом объекте всех "вещей" ("все во всем" или "во всем есть часть всего"), что можно перевести на наш научный язык как строение вещества из элементарных частиц.

В философию термин "материя" был впервые введен Аристотелем, и он употребляет этот термин, излагая взгляды своих предшественников. По его утверждению, "первоначало всего", о котором учили большинство философов-досократиков, есть именно материя (вода у Фалеса, воздух у Анаксимена, беспредельное у Анаксимандра, огонь у Гераклита, четыре элемента у Эмпедокла, атомы у Демокрита).

Аристотель разрабатывает свое понятие материи. Как ученик и последователь Платона, он принимает, что предметом истинного, научного знания может быть лишь единое, неизменное бытие - идея, или форма. Но относительно эмпирического мира он расходится с Платоном, не соглашаясь признать ни иллюзорности его существования, ни его непознаваемости. Одна из главных задач Аристотелевой метафизики - обосновать реальность эмпирического мира и возможность науки физики, то есть достоверного знания об изменчивых вещах. Подобное представление лишь отодвигает проблему - вопрос о происхождении самих первоэлементов остается открытым. Аристотель избирает другой путь - релятивирует платоновский принцип множественности, делает материю относительной.

Платоновская материя выступает прямой противоположностью вечному бытию(идеям) как небытие; божественному принципу единства - как принцип множественности; идеям как источнику определенности - как "беспредельность" и бесконечность, идеальному Уму - как бессмысленная "необходимость".

Для Аристотеля материя - тоже небытие, беспредельность, лишенная целесообразности необходимость, однако главная ее характеристика иная: материя - это то, что ничему не противоположно, материя - это всегда субъект, бескачественное подлежащее всех предикатов (форм).

Говоря об изменении, возникновении или становлении чего-либо, необходимо, согласно Аристотелю, различать то, что становится, и то, чем оно становится. Первое и есть материя, второе - форма, или "составное", то есть то, что состоит из материи или формы (таковы по Аристотелю, все сущие вещи и существа за исключением Бога - вечного двигателя, который есть чистая "форма форм" и материи непричастен).

Первоматерия, служащая материей для всего сущего, сама не есть сущее. Материя -- это небытие. Однако поскольку материя понятие относительное, то она - не просто небытие вообще, а небытие чего-то, той вещи, которая может возникнуть именно из той материи при воздействии определенных причин (действующей, формально целевой). Следовательно, всякая материя - это определенная вещь в возможности. Соответственно, и первоматерия, лежащая в основе мироздания -- это не чистое небытие, а потенциальное бытие.

Первая материя существует только в составе данной вселенной, а не сама по себе, следовательно, другой вселенной, нежели наша, быть не может. С точки зрения познания, материя, как не обладающая ни одним из определений того предмета, для которого она служит материей, есть нечто неопределенное. Поэтому материя сама по себе непознаваема ни теоретически, ни эмпирически. О ее существовании мы заключаем лишь путь аналогии.

Благодаря такому понятию материи Аристотель может объяснить все процессы возникновения, изменения и движения как процессы реализации заложенной в вещах предрасположенности к принятию той или иной формы, как актуализацию потенций или, что тоже самое, как оформление и переоформление материи.

Аристотель предполагал, что Мир представляет собой вращающийся Космос и его движение началось в каком-то малом объеме пространства от первоначального толчка, а это хорошо согласуется с одной из современных теорий происхождения Вселенной - Большого Взрыва и расширяющейся Вселенной. Сам Космос является некой ограниченной сферой, в центре которой расположена Земля. Пространство, заполненное "первичной материей", и время реализуются только в пределах этого Космоса.

Первичная материя под воздействием комбинации "первичных сил" -горячего, холодного, сухого и мокрого - переходит в одну из четырех "стихий" - огонь, воздух, воду и землю. Стихии, в свою очередь, могут как переходить из одной в другую, так и вступать в различные соединения и образовывать "вещества" - камни, металлы, мясо, кровь, глину, шерсть и т.д. И, как логичный результат, из веществ создаются тела.

После Аристотеля в эпоху эллинизма понятие материи разрабатывается в школах стоиков и неоплатоников. Стоики все сущее сводили к материи, неоплатоники, наоборот, к идее - форме, что позволяет теоретически дедуцировать мироздание из одного источника.

Для стоика бытие - едино, все, что существует, составляет вселенную, космос, который поэтому тоже един и единствен. Главный признак бытия - способность действовать и испытывать воздействие. Такой способностью обладают только тела. Следовательно, существуют только тела. Телом стоики считают не всякую вещь, воспринимаемую чувствами (как Платон), но лишь предметы, обладающие упругостью (твердостью, непроницаемостью) - трехмерным объемом и тяжестью. Бог, душа и качество предметов, по стоическому учению, тоже телесны. Напротив, пространство, время, пустота, значения слов и понятий - не тела; они представляют собой "нечто", но не существуют в действительности.

Это нуждается в уточнении -- и стоицизм включает в свою систему платоновско-аристотелевское учение о взаимодействии материи и формы. Поскольку существовать - значит действовать и претерпевать воздействия, постольку внутри сущего - материи - можно различить две части, или два начало: действующее и страдающее. Пассивная часть материи, способная главным образом к страдания, выступает в качестве подлежащего и есть материя в узком смысле слова. Она представляет собой бескачественное тело, или бескачественную сущность, она инертна (бессильна) и неподвижна, но вечна - не возникла и не подлежит разрушению, сохраняя неизменным свое количество. В ней на нее действует активная часть материи - Логос, которого стоики зовут еще "Богом, Умом, Провидением и Зевсом". Это воплощенная Сила, божественный Разум, представляет собой теплое газообразное тело, состоящее из смеси тончайших частиц теплого воздуха и огня, и называется "дыханием".

Механизм взаимодействия пневмы и инертной первоматерии стоики объясняют с помощью учения о "всецелом смешении". При смешении различных компонентов вселенского континуума могут возникать абсолютно гомогенные смеси: при отделении сколь угодно малой части этой смеси, в ней будут наличествовать все компоненты.

Пневма - самый тонкий из элементов, смешана повсюду с частицами косной пассивной материи. Функции пневмы у стоиков - те же, что функции формы идеи у Платона и Аристотеля: она сообщает пассивной части материи порядок и структуру, обеспечивает цельность и единство космоса и каждой вещи в нем. Она же является источником изменения и движения. Однако взаимодействие упорядочивающего и пассивного начала объясняется у стоиков чисто физически: будучи силой, пневма создает напряжение между материальными частицами, своего рода динамическое притяжение. Именно к стоическому учению о пневме, вероятно, восходят позднейшие понятия эфира и физической силы в естествознании.

Учение о материи, отличное от стоического, разрабатывается в неоплатанизме. Согласно общей для всех неоплатоников иерархической схеме, первоначалом всего является Единое. Это Единое выше всякого бытия - "по ту сторону" сущего.

Единое - источник бытия, которое составляет следующую ступень в неоплатонической иерархии и называется по- разному: бытием, истинно сущем, Умом, умопостигаемым миром или идеями. Бытие существует постольку, поскольку оно едино - "постоянно взирает на Единое". Ниже бытия располагается Душа, "неделимое и разделенное в телах", двойственное существо, причастное бытию, разуму, вечности и неизменности в силу своей неделимости, причастное небытию, бессмысленности и движению в силу разделенности в телах (индивидуации).

Следующая ступень вниз по онтологической лестнице - тело, телесность вообще, тленное, изменчивое, косное, неразумное, существующее лишь в излучении души и формы - идеи низшего порядка. Дальше вниз ничего нет. Это и есть материя неоплатоников - тот низ, "дно" онтологической иерархии, где ничего нет, небытие. Характеристики материи - беспредельная, бесконечная, бескачественная, не существующая, инертная, бессильная, вязкая противоположность благу, источник и сущность зла.

Будучи тоже в своем роде по ту сторону всего сущего, материя представляет собой, согласно Плотину, прямую противоположность не бытию и идее, а самому Единому - Благу. Помимо умопостигаемой материи, служащей субстратом для и арифметических чисел, Прокл вводит понятие материи воображения, субстрата геометрических фигур. Общее свойство всех видов материи - материи идей, чисел, воображаемых фигур и чувственных тел - беспредельность, то есть неопределенность, иррациональность и делимость до бесконечности.

Несколько позднее возникло атомистическое учение о материальном мире. Основные принципы этого учения Демокрита сводились к следующему:

- вся вселенная состоит из мельчайших материальных частиц - атомов, не заполняющих пространство пустоты, причем, наличие пустоты является обязательным условием для осуществления перемещения атомов;

- атомы неуничтожимы, вечны и поэтому вся вселенная состоит из них и существует вечно;

- атомы представляют собой мельчайшие неизменяемые не проницаемые и абсолютно неделимые кирпичики мироздания;

- атомы находятся в постоянном движении, меняют своё положение в пространстве. Они различны по форме и величине, но они настолько малы, что недоступны для человеческого восприятия. Форма атомов может быть разнообразной;

- все предметы материального мира образованы из атомов различных форм и различного порядка их сочетаний.

Из атомистической теории следует и определение материи: вечно движущееся в пустоте атомы, они неделимы и отличаются друг от друга внешними чертами. Число атомов как и форм бесконечно, новые тела и формы образуются от сложения атомов, а уничтожение от разложения на атомы, то есть Демокрит отождествлял материю с веществом, более того, он связывал материю и движение и предполагал вечность их существования.

Все формы движения Демокрит сводил к пространственным перемещениям. Благодаря Демокриту появился новый элемент картины мира - пустое бесконечное пространство, и все атомы движутся в этом пустом бесконечном пространстве.

Интересно заметить, что этой атомистической программе был присущ жесткий детерминизм, сохраненный впоследствии и в механике Галилея-Ньютона, то есть любое движение материи предполагалось необходимым, обусловленным какими-то причинами. Случайность полностью исключалась из картины Мира. В соответствии с принципом детерминизма, любые события влекут за собой определенные следствия и эти следствия в то же время являются результатом ранее совершенных событий. Она считалась субъективной и объяснялась недостаточностью человеческих знаний.

В то же время последователь Демокрита Эпикур (III век до н.э.) высказывал предположение о существовании объективной случайности. Атомистическая теория, как более ранняя, была впоследствии вытеснена континуальной. Реабилитация атомистической теории началась лишь в XVII веке.

Отметим также, что еще в I веке до н.э. Лукреций Кар в своей книге "О природе вещей", посвященной Эпикуру, в поэтической форме изложил много идей материалистичности мира, связи пространства, времени и материи, дискретности материи и относительности движения.

В заключение краткого рассмотрения этапов развития античного естествознания и в связи с поэмой Лукреция Кара, где кроме естественнонаучных вопросов рассматривались и общегуманитарные проблемы жизни, смерти, духовности, этики и морали. Можно отметить, что главным в этой попытке понять окружающий мир была целостность восприятия, представление, что мир един, и описание его строения основывалось именно на таком холистическом, как сейчас говорят, подходе.

2. Эра механицизма в естествознании как становление системного

знания действительной науки

Дальнейшее развитие миропонимания при переходе к количественному описанию процессов движения материи шло через механические представления о природе.

Это было связано с именем Галилея, который объединил физику и математику, ввел основные характеристики движения - понятия инерции, системы отсчета, ускорения как причины движения, принцип относительности и ряд других параметров движения.

Роджер Бэкон был одним из наиболее интересных, оригинальных мыслителей своего века. "Удивительным доктором" называли его многие современники. В течение короткого времени (1267-1268) он написал "Большое сочинение". Это произведение энциклопедического характера, в котором автор рассмотрел причины человеческих заблуждений, отношение теологии и философии, важность изучения языков для той и другой, принципиальный характер математики для всех наук (и в первую очередь для оптики и астрономии). Здесь же излагались вопросы моральной философии, в контексте которой в эпоху Средневековья трактовались различные общественные вопросы.

По-своему понимая Аристотеля, суть его учения Бэкон видел в естественнонаучных идеях. Причем, такого рода истолкование аристотелизма было у Бэкона в очень большой степени навеяно арабоязычными философами и учеными. Особенно ценил он Авиценну, на которого часто ссылался.

Бэкон допускает существование третьей разновидности опыта. Опираясь на опыт, можно выявить истину, но истина в ее полном объеме не может быть доступна людям.

Теологическую интерпретацию философской позиции Бэкона невозможно принять, рассматривая его воззрения в целом и в контексте более широкой традиции средневековой философии. Более отвечающей истине представляется точка зрения тех историков средневековой философии, которые не видят у Бэкона капитуляции философии перед откровением, а, считают, что "удивительный доктор" стремился к реформе самой теологии, ставя ее в зависимость от философии и от положительного, научного знания.

Бекон резко выступал против всеобщего увлечения Аристотелем, и его можно считать предшественником Галилея. Именно с него начинается эксперимент в естествознании. Следует отметить, что он не только указал значимость опыта, но и сам много экспериментировал.

Сформировалось представление, и надолго (около 200 лет!), что классическая механика, как часть физики, может объяснить все возможные явления в природе. Таков взгляд привел к возникновению в целом в XVIII веке рационализма, рационального научного подхода, логично и правильно описывающего, как казалось, окружающий мир.

Страницы: 1, 2