Концепции современного естествознания. Шпаргалки

8. Космология и естественнонаучные революции

Слом старого видения мира в естествознании всегда был тесно связан с космологическими и астрономическими знаниями. Космология, занятая вопросами происхождения мира и человека в нем, базировалась на существующих мифах и религиозных представлениях людей. Небо в их мировоззрении занимало ведущее место, поскольку все религия объявляли его местом, где живут боги, а видимые звезды считались воплощениями этих богов. Космология и астрономия и до сих пор тесно связаны, хотя научное знание избавилось от богов и перестало считать космос местом их обитания.

Первой космологической системой человека была топоцентрическая, то есть считавшая главным местом происхождения жизни поселение, где рождался миф о происхождении жизни, человеке и каком-то местном божке. Топоцентрическая система размещала центр происхождения жизни на планете. Мир был плоским.

С расширением культурных и торговых связей мест и божков стало слишком много, чтобы топоцентрическая схема могла существовать. Появилась геоцентрическая система (Анаксимандр, Аристотель и Птолемей), рассматривавшая вопрос происхождения жизни в глобальном, планетарном объеме и помещавшая Землю в центре известной человеку системы планет. В результате аристотелевой революции мир стал сферическим, а Солнце вращалось вокруг Земли.

Геоцентрическую сменила гелиоцентрическая система, в которой Земле отводилось рядовое место среди других планет, а источником жизни объявлялось Солнце, расположенное в центре Солнечной системы. Это была копернианская революция. Идеи Коперника способствовали избавлению от догматизма религии и появлению науки в современном ее виде (классическая механика, научные труды Кеплера, Галилея, Ньютона).

Современник Коперника Дж. Бруно выдвинул не оцененную в его время идею полицентризма – то есть множественности миров. Через несколько веков эта идея нашла воплощение в трудах Эйнштейна и релятивистской теории (теории относительности), появились космологическая модель однородной и изотропной Вселенной и квантовая физика.

Мир стоит на пороге новой глобальной революции естественных наук, должна родиться теория, связывающая общую теорию относительности со структурой материи.

9. Уровни научного познания

Современное естествознание оперирует двумя уровнями научного познания – эмпирическим и теоретическим.

Под эмпирическим уровнем познания подразумевается экспериментальное получение фактического материала. К эмпирическому познанию относятся чувственно-наглядные методы и способы познания (систематическое наблюдение, сравнение, аналогия и др.), которые приносят множество фактов, требующих обработки и систематизации (обобщения). На этапе эмпирического познания факты регистрируются, детально описываются и систематизируются. Для получения фактов производятся эксперименты с использованием регистрирующих приборов.

Хотя наблюдение подразумевает пользование человеком своими пятью органами чувств, ученые не доверяют непосредственным чувствам и ощущениям человека и для точности используют приборы, неспособные ошибаться. Но в качестве наблюдателя все равно присутствует человек, объективность эмпирического уровня не способна выключить субъективный фактор – наблюдателя. Для экспериментов характерны методы проверки и перепроверки данных.

Под теоретическим уровнем познания подразумевается обработка эмпирических результатов и создание теорий, которые могут данные объяснить. Именно на этом уровне происходит формулирование открытых учеными закономерностей и законов, а не просто повторяющихся последовательностей или разобщенных свойств каких-то явлений или предметов. Задача ученого – найти, объяснить и научно обосновать закономерности в материале, полученном эмпирическим путем, и создать на этой основе четкую и стройную систему мироустройства. Теоретический уровень познания имеет две разновидности: теории отвлеченные фундаментальные (лежащие в стороне от существующей действительности) и теории, направленные на конкретные области практического знания.

Эмпирическое и теоретическое знание связано друг с другом и не существует одно без другого: опыты ставятся, основываясь на существующих теориях; теории строятся, исходя из полученного экспериментального материала. Если он не соответствует существующим теориям, то либо неточен, либо требуется создание новой теории.

10. Общенаучные методы познания: анализ, синтез, обобщение, абстрагирование, индукция, дедукция

К общенаучным методам познания относятся анализ, синтез, обобщение, абстрагирование, индукция, дедукция, аналогия, моделирование, исторический метод, классификация.

Анализ – мысленное или реальное разложение объекта на составляющие его мельчайшие части. Синтез — объединение изученных в результате анализа элементов в единое целое. Анализ и синтез применяются как взаимодополняющие друг друга методы. В основе такого способа познания лежит желание разобрать нечто, чтобы понять, почему и как оно работает, и собрать снова, чтобы убедиться, что работает именно потому, что имеет изученное строение.

Обобщение – процесс мышления, заключающийся в переходе от единичного к целому, от частного к общему (в принципах формальной логики: Кай – человек, все люди – смертны, Кай – смертен).

Абстрагирование — процесс мышления, заключающийся в добавлении определенных изменений в изучаемый объект или исключении из рассмотрения некоторых свойств объектов, которые не считаются существенными. Абстракциями являются такие понятия, как

(в физике) материальная точка, обладающая массой, но лишенная остальных качеств, бесконечная прямая (в математике) и т. п. Индукция – процесс мышления, заключающийся в выведения общего положения из наблюдения ряда частных единичных фактов. Индукция может быть полной и неполной. Полная индукция предусматривает наблюдение всей совокупности объектов, из которого следуют общие выводы, но в экспериментах используется неполная индукция, делающая вывод о совокупности объектов, исходя из изучения части объектов. Неполная индукция предполагает, что вынесенные за скобки эксперимента аналогичные объекты обладают теми же свойствами, что и изученные, и это позволяет использовать экспериментальные данные для теоретического обоснования. Неполную индукцию принято называть научной. Дедукция – процесс мышления, заключающийся в проведении аналитического рассуждения от общего к частному. Дедукция базируется на обобщении, но проводимом от неких исходных общих положений, считающихся неоспоримыми, к частному случаю для получения истинно верного вывода. Наибольшее распространение дедуктивный метод получил в математике.

11. Общенаучные методы познания: аналогия, моделирование, исторический метод, классификация

Аналогия – процесс мышления, заключающийся в признании тождества какого-то признака двух предметов или явлений на основании их тождества в других признаках. Аналогия позволяет понять более сложные явления, исходя из их уподобления более простым.

Моделирование – воспроизведение свойств реального объекта на аналогичной ему модели. Модели можно разделить на два типа – материальные и абстрактные. Первые являются копиями реальных предметов или явлений (макеты построек, модели технических средств, смоделированные в лабораторных условиях природные явления и т. п.), вторые реально не существуют, они являются лингвистическими или математическими моделями (в виде системы уравнений).

Исторический метод – воспроизведение истории объекта во всей его многогранности, с учетом всех изменений и случайностей; к нему примыкает логический метод, основанный на логическом воспроизведении истории объекта с применением причинно-следственного аппарата.

Особым и сугубо научным методом познания является классификация (систематизация), то есть распределение в зависимости от общих признаков тех или иных объектов по классам (отделам, разрядам, группам и т. п.), фиксирующее закономерные связи между классами в единой системе, характерной для конкретной науки. Классификации являлись отправными точками для становления той или иной науки (например, биологии – после классификаций Бюффона и Ламарка).

Классификация – процесс упорядочивания известной уже информации, а при изучении новых объектов и явлений в их отношении делается вывод, принадлежат ли они к существующим классификационным группам или нет. При накоплении какого-то количества не поддающихся классификации объектов происходит пересмотр системы классификации. Для правильного упорядочивания объектов создана так называемая теория классификации, или таксономия, которая разработала принципы классификации и систематизации сложно организованных явлений и совокупностей объектов и применяется для создания классификационных систем в разных отраслях наук.

12. Методы эмпирического и теоретического познания

К методам эмпирического и теоретического познания относят наблюдение, эксперимент, измерение.

Наблюдением называется целенаправленное, организованное восприятие предметов и явлений. Это самый древний метод научного познания, имеющий пассивный характер: наблюдатель не вмешивается в наблюдаемое явление, но только фиксирует происходящие изменения. В науке наблюдения ведутся для сбора фактов для защиты или опровержения существующих гипотез, на основе наблюдений факты получают то или иное теоретическое обобщение.

В отличие от наблюдения эксперимент является способом исследования, имеющим активный характер. Наблюдатель в эксперименте вмешивается в его процесс и сам задает условия проведения эксперимента, контролирует ход эксперимента, при необходимости вносит по ходу дела коррективы.

Эксперимент как научный метод познания имеет особенности: 1) исследуемый объект изолируется от влияния побочных явлений, которые экспериментатор признает как несущественные; 2) предполагает не просто воспроизведение какого-то явления, а многократное воспроизведение наблюдаемого процесса; 3) для эксперимента характерно целенаправленное изменение условий протекания изучаемого процесса или состояния самого объекта.

Измерением в науке называется материальный процесс сравнения какой-либо величины с эталоном, единицей измерения, а число, выражающее отношение измеряемой величины к эталону, называется числовым значением данной величины. Измерение касается протяженности объектов в пространстве, временных показателей и свойств объектов, которые можно выразить математическими величинами (удельный вес, плотность, температура, длина, ширина, высота, скорость и т. п.).

Выбираемый способ познания зависит от поставленной цели и учитывает принцип относительности свойств объекта к средствам наблюдения, эксперимента и измерения (например, существование света как в волновом, так и в корпускулярном виде одновременно требует одних экспериментов для изучения его волновой природы, совершенно других – для изучения его корпускулярной природы; существование веществ в четырех агрегатных состояниях предполагает постановку различных экспериментов для каждого из состояний и т. п.).

13. Формы научного знания

Формы научного знания включают в себя проблемы, научные факты, гипотезы, теории, идеи, принципы, категории и законы.

Под научными проблемами понимаются вопросы, которые необходимо разрешить науке, но для решения которых не хватает сведений.

Под научными фактами понимаются научные сведения, которые установлены и многократно проверены, признаны наукой. Это такие достоверные сведения, которые невозможно опровергнуть. Некоторые факты не соответствуют истинности, их принято называть тенденциозными, то есть отобранными для доказательства не до конца проверенного положения или ошибочной гипотезы.

Гипотезой называется предположительное знание, истинность или ложность которого еще не доказаны, но которое выдвигается не произвольно, а при соблюдении следующих требований: отсутствия противоречий общепризнанным фактам, соответствии установленным и неопровержимым теориям, верифицируемости (то есть доступности экспериментальной проверке), максимальной простоты (следование принципу бритвы Оккама).

Научными теориями называется совокупность научных знаний, способная объяснить существование тех или иных проверенных фактов и установить верность тех или иных гипотез.

Научными концепциями называются наиболее общие и важные фундаментальные положения теорий. Главным отличием научных теорий и концепций от гипотез является их доказанность и достоверность. В задачи научных теорий входит объяснение уже зафиксированных научных фактов и предсказание новых, еще не открытых фактов и закономерностей.

Научными принципами называются наиболее общие и важные фундаментальные положения теории, на основе которых создаются новые теории. Научные принципы базируются на законах и категориях науки и раскрываются через их совокупность.

Законами науки называется отражение существенных связей между явлениями в форме теоретических утверждений, категориями науки – наиболее общие понятия теории, характеризующие существенные свойства объекта теории, предметов и явлений объективного мира.

Совокупность научных теорий, описывающих явления действительности созвучно уровню сознания общества, называется научной картиной мира. Для каждой эпохи эта картина своя.

14. Научные подходы

К общенаучным подходам принято относить следующие:

1) структурный – направлен на изучение внутреннего строения системы, характера и специфики связей между ее элементами;

2) функциональный – занят изучением функциональных зависимостей элементов данной системы, а также ее входных и выходных параметров;

3) алгоритмический – используется при описании информационных процессов, функционирования систем управления и в случаях, если есть возможность представить изучаемое явление в виде процесса, происходящего по строгим правилам;

4) вероятностный – ориентирован на выявление статистических закономерностей и изучение процессов как статистических ансамблей;

5) информационный – связан с выделением и исследованием информационного аспекта различных явлений действительности (объема потока информации, способов ее кодирования и алгоритмов переработки).

В современной науке как общенаучный подход все чаще всего используются системный подход и глобальный эволюционизм.

Под системным подходом принято понимать такой подход к изучению объектов или явлений, когда они рассматриваются как единая система, то есть как части и элементы некоего целого образования. Взаимодействуя друг с другом, эти элементы наделяют единую систему новыми качествами, не свойственными в отдельности ни одному элементу или части системы. Современный системный подход понимает окружающий мир как единую систему, построенную из отдельных разноуровневых систем по принципу иерархии. Внутри самой системы существует два типа связей – горизонтальные и вертикальные. Горизонтальные связи имеются у элементов одного порядка, вертикальные – у элементов, подчиняющихся другим элементам (связи субординации). Глобальный эволюционизм предполагает наличие связи между всеми явлениями и объектами окружающего мира, эта единая система развивается путем самоорганизации согласно законам эволюции по единому алгоритму, то есть от простого к сложному. Глобальный эволюционизм как научный подход появился во второй половине XX в. и опирается на идею о том, что Вселенная непрерывно развивается и ни один ее элемент не может существовать вне эволюционного процесса.