Учебно-методический материал «Дисциплина естествознание»

Предмет естествознания

ЛЕКЦИЯ 1.

Цели урока:

Образовательные:

создать условия для усвоения нового материала, используя принцип цикличности познания;

показать связь между науками о природе.

Развивающие:
    развивать:

когнитивные процессы студентов, основываясь на применении научного метода познания: аналогичности и моделировании;

в целях интернационального воспитания обратить внимание студентов, что науки развиваются благодаря работам ученых разных стран и исторических времён.

Воспитательные:

продолжить формирование представлений о взаимосвязи явлений природы и единой физической картине мира.

Норма времени: 1 ч.

План

Предмет естествознания.

Этапы развития естествознания.

Задачи дисциплины.

Предмет естествознания.

Естествознание – это система наук о природе, совокупность естественных наук, взятая как целое.

В широком смысле понятие «природа» определяется философией как все сущее, весь мир в многообразии его форм. Природа – это окружающий нас мир во всем бесконечном многообразии своих проявлений, это объективная реальность, существующая вне и независимо от человеческого сознания. Природа не имеет ни начала, ни конца, бесконечна во времени и пространстве, находится в непрерывном движении и изменении. В этом значении природа стоит наряду с понятиями «материя», «универсум», «Вселенная».

В планетарном значении природой называют лишь ее часть – биосферу, т. е. земную оболочку, населенную живыми организмами. Наиболее употребительное толкование понятия природы как совокупности естественных условий существования человека характеризует место и роль природы в системе исторически меняющихся отношений к ней человека и общества. Это отношение определяется прежде всего изменением характера и масштабов человеческой деятельности.

В более узком смысле природа – это объект науки, а точнее, совокупный объект естествознания. По характеру своего объекта науки о природе (отрасли естествознания) делятся философией на неорганические, изучающие неживую природу, и органические, изучающие живую природу. Неживая природа является объектом изучения таких наук как астрономия, химия, физика, геология и др. Биология изучает живую природу. Вместе с тем такое деление условно, так как существуют науки, в которых присутствует синтез знаний о неживой и живой природе. Это география, экология и некоторые другие естественные науки (биохимия, биогеофизика и т. п.).

В XIX в. Ф. Энгельс разделял науки на естественные и общественные.

На современном этапе развития естествознание включает множество отраслей: физику, химию, биологию, биохимию, геохимию, астрономию, генетику, экологию и др. Естествознание охватывает широкий спектр вопросов о разнообразных свойствах объектов и явлений природы, которую можно рассматривать как целостную систему.

Этапы развития естествознания.

Естествознание появилось более 3000 лет назад. Тогда не было разделения на физику, биологию, географию. Науками занимались философы. С развитием торговли и мореплавания началось развитие географии, а с развитием техники — развитие физики, химии.

В развитии Естествознания выделяют следующие периоды:

1.Первый подготовительный – натурфилософский, характерный для древних этапов развития общества. Примером физической картины мира того времени могут служить древнеиндийские, греческие знания.

В древнеиндийской книге X века до нашей эры, которая называется "Ригведа", что значит "Книга гимнов", можно найти описание всей Вселенной как единого целого. Вселенная "Ригведы" устроена не слишком сложно. В ней имеется прежде всего Земля. Она представляется безграничной плоской поверхностью – "обширным пространством". Эта поверхность накрыта сверху небом. А небо – это голубой, усеянный звездами "свод". Между землей и небом – "светящейся воздух". Очень похожи на эту картину и ранние представления о Вселенной древних греков.

У Пушкина в "Подражаниях корану" читаем:

"Земля недвижна - неба своды,

Творец, поддержаны тобой,

Да не падут на сушь и воды

И не подавят нас собой."

И его примечание: "Плохая физика; но зато какая смелая поэзия".

Первые попытки людей создать ясный и наглядный образ мироздания были ещё очень далеки от науки, как мы её сейчас понимаем. Но замечательна сама эта дерзкая цель – объять мыслью весь мир. Отсюда берёт истоки уверенность в том, что человеческий разум способен осмыслить, понять, разгадать устройство Вселенной, создать в своем воображении полную, целостную картину мира, в котором мы живем.

Изучение Вселенной началось еще на рубеже VI и V веков до нашей эры.

Древнегреческий философ Гераклит Эфесский утверждал, что все существующее изменчиво, и эта изменчивость является высшим законом природы. Свое учение он изложил в книге "О природе".

Гераклит писал, что мир полон противоречий и изменчивости. Все вещи изменяются. Неизменно течет время, и неудержимо течет в этом потоке все сущее. Происходи движение неба, движение тел, движутся чувства человека и его сознание. "В одну и ту же реку нельзя войти дважды, - говорил он, - ибо воды в ней вечно новые". Одно приходит на смену другому. "Огонь живет смертью земли, воздух – смертью огня, вода – смертью воздуха, земля смертью воды".

Интересные и глубокие для той эпохи идеи высказывались знаменитым греческим философом – идеалистом Платоном. Согласно его учению тот мир, который мы видим и исследуем, не является "настоящим миром", а только представляется нам, является внешним проявлением истинного мира. Небесные тела и тела на Земле – это согласно Платону как бы "бледные тени" некоторых идеальных прообразов, составляющих действительный мир. "Тени эти несовершенны и изменчивы". "Истинный мир", по Платону, - это абстрактные сущности (он их называл идеями). Идеи – "духовные сущности" – полностью совершенны, не могут никак меняться. Они существуют не в нашей материальной Вселенной, не в пространстве и времени, а в идеальном мире полного совершенства и вечности.

Такой же, как и Платон, точки зрения придерживался его ученик Аристотель. Любопытно, что введенное Аристотилем подразделение содержимого Вселенной на "физическую материю" и "силы взаимодействия" сохраняется в физике до сих пор, хотя конечно, имеет совсем другое содержание.

В целом античная культура вызывает прежде всего ощущение грандиозности того поворота в мыслях и чувствах людей, того расширения арсенала понятий, логических норм, фактических знаний, которые имели место в древности.

2. Второй подготовительный

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) Основные усилия ученых были направлены не на познание мира, а на получение предметов или разработку способов открывающих путь к богатству, в силу этого прогресс техники совершался крайне медленно, но шло накопление фактического материала, подготавливался качественный переход к новому пониманию природы. Арабские мыслители, таки как Ибн-Закрия аль-Рази, Аль-Фараби, Ибн-Сина, Омар Хайям, Ибн Рошд и др. сохраняли связь с античной философией и наукой и в первую очередь с учением Аристотеля. В данный период, созданная ранее физическая картина мира не претерпевала существенных изменений, а господствовавшая в тот период времени церковь и прежде всего ее инструмент "Инквизиция", не способствовали развитию научных взглядов и прогрессу естественных наук.

3. Период механического и метафизического Естествознания.

Характеризуется началом возникновения Естествознания как систематической экспериментальной науки, совпадает с периодом становления и возникновения капиталистических отношений в обществе. Господствующим методом мышления стала метафизика. Главное достижение этого периода в истории развития Естествознания, это становление ТЕОРИТИЧЕСКОГО метода познания в науке. Из натурфилософского познания природы, Естествознание превратилось в современное, в систематическое научное познание на базе экспериментов и математического изложения полученных результатов. Главную роль в совершенной революции познания играют Г. Галилей и И. Ньютон.

Г. Галилей сделал в науке много важных открытий, но самым важным, безусловно, является его новый подход к естественным наукам, его убеждение, что для исследования природы в первую очередь необходимо ставить продуманные опыты. В этом он резко расходился с Аристотелем, который считал возможным познание мира чисто логическим путем. Г. Галилей утверждал также, что поверхностные наблюдения без должного анализа могут приводить к ложным заключениям.

Все это вместе явилось началом современного научного метода исследования природы. "Наука, связывающая теорию и эксперимент, фактически началась с работ Галилея", - писал А. Эйнштейн.

Открытия Галилея в физике основаны на многочисленных проведенных им опытах и строится на чисто теоретических выводах. Закон движения по инерции, лежит в основе принципа механической относительности.

Через год после смерти Галилея родился гениальный ученый Иссак Ньютон. Своими трудами он завершил создание классической физики и первой физической уже в нашем понимании теории времени.

Картина мира представляется Ньютону ясной и очевидной: в бесконечном пустом пространстве с течением времени происходит движение миров. Процессы во Вселенной могут быть очень сложными, многообразными и запутанными. Но какими бы сложными они не были, это никак не влияет на бесконечную сцену – пространство и на неизменный поток времени. По И. Ньютону, ни на пространство, ни на время никак нельзя повлиять, поэтому они и называются абсолютными. Неизменность течения времени он подчеркивает такими словами: "Все движения могут ускорятся и замедляться, течение абсолютного времени изменяться не может. Длительность и продолжительность существования вещей одна и та же, быстры ли движения (по которым измеряется время), медленны ли или их совсем нет."

Описанные взгляды Ньютона очень точно характеризуют представления физической картины мира того времени.

4. Период открытия всеобщей связи и утверждения эволюционных идей в Естествознании.

Данный исторический период в развитии Естествознания характеризуется стихийным проникновением идей диалектики в Естествознание. Развитие общества характеризуется победой капиталистического способа производственных отношений, развитием крупного машинного производства, то есть техническим и промышленным переворотом. Резко возрастают потребности общества в энергии и как следствие получают бурное развитие физика и химия, науки, изучающие взаимное превращение форм энергии и веществ. Бурно развиваются естественно научные знания, а победа новых общественных отношений, требует осмысления перемен в обществе от представителей социальных и гуманитарных наук. Начало данного периода соответствует концу 18 века. К середине 19 века наукой накоплен большой объем фактического и теоретического материала, который требует всеобъемлющего охвата и осмысления, возникает необходимость сочетания анализа и синтеза в познании и вторая треть 19 века характеризуется 3 великими открытиями:

Клеточная теория.

Учение о превращении энергии.

Дарвинизм.

которые нанесли окончательный удар по старой метафизике, затем следуют открытия, раскрывающие диалектику природы полнее:

Создание теории химического строения органических соединений А.М. Бутлерова, соединивших живую и неживую природу.

Периодическая система элементов Д.И. Менделеева.

Химическая термодинамика Я.Х. Вант-Гофф и Дж. Гиббс.

Основы научной физиологии И.М. Сеченова.

Электромагнитная теория света Дж.К. Максвела.

Основным противоречием данного периода, были метафизические взгляды первооткрывателей и диалектическими результатами их открытий, то есть разрыв между объективной и субъективной сторонами процесса познания, что тормозило развитие физической картины мира, которая фактически оставалась еще Ньютоновской.

5. Период "новейшей революции" в Естествознании.

Совпадает с вступлением капитализма в стадию империализма, конец 19, начало 20 века. Форсируется развитие прежде всего физики во всех ее проявлениях (атомная энергетика, радиолокация, радиоэлектроника, оптика, квантовая физика и т.д.) Физическое познание природы играет роль трамплина по отношению к другим отраслям Естествознания. Открытия и изобретения в физике, позволяют создавать не только новые приборы, но и методы исследований в других областях знаний. Физические методы определили успехи химии, геологии, астрономии, способствовали в значительной мере развитию науки о космосе и его освоению. Стимулирующее воздействие на Естествознание новых потребностей техники привело к тому, что в середине 90-х гг. 19 века началась "… новейшая революция в естествознании…", главным образом в физике:

Открытие электромагнитных волн Г. Герцем.

Коротковолнового электромагнитного излучения К. Рентгеном.

Радиоактивности А. Беккерелем.

Электрона Дж. Томсоном.

Светового давления П.Н. Лебедевым.

Введение идеи квантования энергии М. Планком.

Создание теории относительности А. Энштейном.

Радиоактивного распада Э. Резерфордом и Ф. Содди.,

Модель атома по Н. Бору.,

а так же открытия в химии и биологии (основы генетике на базе законов Г. Менделя) определяют 1-й этап революции в физики и Естествознании. Он сопровождается прежде всего нарушением прежних метафизических представлений о материи и её строении, свойствах, формах движения и типах закономерностей, о пространстве и времени. Нарушение метафизических взглядов на мир, вызвало реакционные поползновения идеалистов и привело к кризису в физике и всем Естествознании.

2-й этап революции в Естествознании начался в связи с созданием квантовой механики и сочетанием её с теорией относительности в общую квантово-релятивистскую концепцию. Происходит дальнейшее бурное развитие Естествознания и в связи с этим продолжается коренная ломка старых понятий, главным образом тех, которые связаны со старой классической картиной мира.

Началом 3 – го этапа революции в Естествознании было первое овладение атомной энергией в результате деления ядра и последующих исследований, с которыми связано зарождение электронно - вычислительных машин и кибернетики.

Современный этап научного Естествознания, характеризуется не только лидирующей ролью физической науки, но и целой группы отраслей Естествознания:

Биология (генетика, молекулярная биология)

Химия (макрохимия, химия полимеров)

Науки смежные с Естествознанием (космонавтика, кибернетика) и т.д.

Если в начале 20 века физические открытия развивались самостоятельно, то с середины 20 века революция в Естествознании органически слилась с революцией в технике, приведя к современной научно – технической революции. С точки зрения практики решающую роль приобретают фундаментальные науки, без которых не может развиваться современная техника.

Бурное развитие всех отраслей Естествознания в конце 20 века породило создание не только современной физической картины мира, но и биологической картины мира и др. В связи с чем все больше на первый план выходит новая междисциплинарное направление исследований, именуемое синергетикой, порожденное переходом науки к познанию сложно организованных эволюционирующих систем.

Современное состояние физической науки предлагает следующую научную картину мира:

Теория большого взрыва.

На данный момент наукой установлено огромное многообразие материальных объектов, представляющих микро, макро и мега миры, но остается открытым вопрос, исчерпывают ли эти открытия все существующее вообще. С учетом истории человеческого познания и общего духа современной научной картины мира на этот вопрос напрашивается отрицательный ответ. Многообразие материи и её движение бесконечно, при чем не только количественно, но и качественно. Принцип качественной бесконечности природы, означает признание неограниченного многообразие структурных форм материи, различающихся самыми фундаментальными законами бытия.

3. Задачи дисциплины:

Современную науку характеризует смена парадигм, то есть сложившихся научных стереотипов. Смена научной парадигмы определяется, в первую очередь, переходом от антропоцентризма к биосфероцентризму, усиливающими процессами интеграции научного знания.

Тем не менее наиболее активно, вероятно, будут развиваться те направления науки, которые предусматривают удовлетворение социальных потребностей. Среди таких перспективных направлений можно выделить следующие:

•  формирование  ясного  представления  о  физической  картине  мира, как основе целостности и многообразия природы;

•  изучение  и  понимание  сущности  ограниченного  числа фундаментальных  законов  природы,  составляющих  каркас  современных физики,  химии,  биологии,  а  также -  ознакомление  с  принципами моделирования природных явлений;

•  понимание  необходимости  смены  языка  описания  природных процессов по мере их усложнения от макроскопических систем к квантовым, от неживых систем - к живой клетке, организму, биосфере;

•  осознание  проблем  экологии  и  общества  в  их  связи  с  основными концепциями и законами естествознания.

Усиливающая тенденция к интеграции естественных наук позволяет предположить, что в дальнейшем на какой-то более глубокой основе будут объединены все науки о неживой и живой природе. Естествознание, вероятно, будет выступать как единая и многогранная наука о природе.

Домашнее задание

Какие научные открытия вы считаете самыми значимыми? (Домашнее сочинение).

Использованные источники

Естествознание. Становление и развитие современной картины мира [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://xreferat.ru

Естествознание [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://ru.wikipedia.org

Естествознание [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://fictionbook.ru

Концепция современного естествознания [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.gumer.info