Рязанська Державна Радіотехнічна Академія

Кафедра Загальної та експериментальної фізики

Дисципліна синергетика

Реферат на тему:

«Сучасна природничо-наукова картина світу »

Виконав: ст. гр. 070

Болтукова А.А.

Проверила:

Русакова Ж.П.

Рязань, 2003р. < p> ЗМІСТ

Введення ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... ... ... ... ... .3

1. Природничо-світорозуміння ... ... ... ... ... ... .... ... ... ... ... .4

2. Будова речовини, енергія ... ... ... ... ... ... ... ... .... ... ... ... ... ... ... 6

3. Теорія відносності ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 8

4. Вчення про самоорганізацію ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... 10

5. Революція в природознавстві ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 13
Висновок ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .16
Список літератури ... ... .... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 18

В В Е Д Е Н Н Я

Пізнання одиничних речей і процесів неможливе без одночасногопізнання загального, а останнє в свою чергу пізнається тільки черезперше. Сьогодні це має бути ясно кожній освіченій розуму. Точно такожі ціле збагненно лише в органічній єдності з його частинами, а частина можебути зрозуміла лише в рамках цілого. І будь-який відкритий нами "приватний" закон --якщо він дійсно закон, а не емпіричне правило - є конкретнапрояв загальності. Немає такої науки, предметом якої було бвиключно загальне без пізнання одиничного, як неможлива й наука,обмежує себе лише пізнанням особливого.

Загальна зв'язок явищ - найбільш загальна закономірність існуваннясвіту, що є результатом і прояв універсальноговзаємодії всіх предметів і явищ і перетворюється в якості науковоговідображення в єдності і взаємозв'язку наук. Вона виражає внутрішню єдністьвсіх елементів структури і властивостей будь-якої цілісної системи, а такожнескінченну різноманітність відносин даної системи з іншими сусіднімисистемами або явищами. Без розуміння принципу загального зв'язку не можебути істинного знання. Усвідомлення універсальної ідеї єдності всього живогоз усім світобудовою входить в науку, хоча вже понад півстоліття тому в своїхлекціях, читаннях в Сорбонні, В. І. Вернадський зазначав, що жоден живийорганізм у вільному стані на Землі не знаходиться, але нерозривно пов'язанийз матеріальноенергетіческой середовищем. "У нашому столітті біосфера отримуєзовсім нове розуміння. Вона виявляється як планетне явищекосмічного характеру ".

1. Природничонаукові світорозуміння

Природничонаукові світорозуміння (ЕНМП) - система знань про природу,утворюється в свідомості учнів в процесі вивчення природничихпредметів, і розумова діяльність зі створення цієї системи.

Поняття "картина світу" є одним з фундаментальних понятьфілософії та природознавства і виражає спільні наукові уявлення пронавколишньої дійсності в їхній цілісності. Поняття "картина світу"відображає світ в цілому як єдину систему, тобто "зв'язне ціле", пізнанняякого припускає "пізнання всієї природи і історії ..." (Маркс К.,
Енгельс Ф., зібр. соч., 2-е изд. тому 20, с.630).

В основі побудови наукової картини світу лежить принцип єдностіприроди і принцип єдності знання. Загальний зміст останнього полягає вте, що знання не тільки нескінченно часто, але разом з тимволодіє рисами спільності і цілісності. Якщо принцип єдності природивиступає в якості загальної філософської основи побудови картини світу, топринцип єдності знань, реалізований у системності уявлень про світ,є методологічним інструментом, засобом вираження цілісностіприроди.

Система знань у науковій картині світу не будується як системарівноправних партнерів. У результаті нерівномірного розвитку окремихгалузей знання один з них завжди висувається в якості ведучої,стимулює розвиток інших. У класичній науковій картині світу такийпровідною дисципліною була фізика з її досконалим теоретичнимапаратом, математичної насиченістю, чіткістю принципів та науковоїстрогістю уявлень. Ці обставини зробили її лідеромкласичного природознавства, а методологія відомості надала усієї науковоїкартині світу виразно фізичну забарвлення. Однак гострота цих проблемкілька згладилася у зв'язку з глибоким органічним взаємодієюметодів цих наук і розуміння співвіднесеності встановлення того чи іншого їхспіввідношення.

Згідно з сучасним процесом "гуманізації" біологіїзростає її роль у формуванні наукової картини світу. Виявляються два
"гарячі точки" в її розвитку: стик біології та наук про неживої природи істик біології і суспільних наук.

Видається, що з вирішенням питання про співвідношення соціального ібіологічного наукова картина світу відобразить світ у вигляді цілісної системизнань про неживої природи, живу природу і в світі соціальних відносин. Якщомова йде про ЕНКМ, то повинні матися на увазі найбільш загальні закономірностіприроди, що пояснюють окремі явища і приватні закони.

ЕНКМ - це інтегрований образ природи, створений шляхом синтезуприродничо-наукових знань на основі системи фундаментальних закономірностейприроди і включає уявлення про матерію і рух, взаємодіях,просторі та часі.

2. Будова речовини, енергія
Наприкінці минулого та початку нинішнього століття в природознавстві були зробленінайбільші відкриття, які докорінно змінили наші уявлення прокартині світу. Перш за все, це відкриття, пов'язані з будовою речовини,і відкриття взаємозв'язку речовини та енергії. Якщо раніше останніминеподільними частинками матерії, своєрідними ланками, з яких складаєтьсяприрода, вважалися атоми, то в кінці минулого століття були відкриті електрони,що входять до складу атомів. Пізніше було встановлено будову ядер атомів,складаються з протонів (позитивно заряджених частинок) і нейтронів
(позбавлених заряду частинок).

Згідно першої моделі атома, побудованої англійським вченим Ернестом
Резерфордом (1871-1937), атом уподібнювався мініатюрної сонячної системи, уякої навколо ядра обертаються електрони. Така система була, однак,нестійкою: обертаються електрони, втрачаючи свою енергію, врешті-рештмали впасти на ядро. Але досвід показує, що атоми є вельмистійкими утвореннями і для їх руйнування потрібні величезні сили. Узв'язку з цим колишня модель будови атома була значновдосконалена видатним датським фізиком Нільсом Бором (1885-1962),який припустив, що при обертанні за так званим стаціонарниморбітах електрони не випромінюють енергію. Така енергія випромінюється абопоглинається у вигляді кванта, або порції енергії, тільки при переходіелектрона з однієї орбіти на іншу.

Значно змінилися також погляди на енергію. Якщо ранішепередбачалося, що енергія випромінюється безперервно, то пильнопоставлені експерименти переконали фізиків, що вона може випускатиокремими квантами. Про це свідчить, наприклад, явищефотоефекту, коли кванти енергії видимого світла викликають електричнийструм. Це явище, як відомо, використовується в фотоекспонометра, якимикористуються у фотографії для визначення витримки при експозиції.

У 30-і роки XX в. було зроблено інше важливе відкриття, якепоказало, що елементарні частинки речовини, наприклад, електрони володіютьне тільки корпускулярним, а й хвильовими властивостями. Таким шляхом булоекспериментально доведено, що між речовиною і полем не існуєнепрохідною кордону: в певних умовах елементарні частинки речовинивиявляють хвильові властивості, а частки поля - властивості корпускул. Цеявище отримало назву дуалізму хвилі і частки - уявлення, якеніяк не вкладалося в рамки звичайного здорового глузду. До цього фізикидотримувалися переконання, що речовина, що складається з різноманітнихматеріальних часток, може мати лише корпускулярним властивостями, аенергія поля-хвильовими властивостями. Поєднання в одному об'єктікорпускулярних і хвильових властивостей абсолютно виключалося. Але під тискомнезаперечних експериментальних результатів учені змушені буливизнати, що мікрочастинки одночасно володіють як властивостями корпускул,так і хвиль.

У 1925-1927 р. для пояснення процесів, що відбуваються в світі найдрібнішихчастинок матерії - мікросвіті, була створена нова хвильова, або квантовамеханіка. Остання назва і утвердилося за новою наукою. Згодомвиникли і різноманітні інші квантові теорії: квантоваелектродинаміка, теорія елементарних часток і інші, які досліджуютьзакономірності руху мікросвіту.

3. Теорія відносності
Інша фундаментальна теорія сучасної фізики - теоріявідносності, яка докорінно змінила наукові уявлення про простір ічасу. У спеціальній теорії відносності отримав подальше застосуваннявстановлений ще Галілеєм принцип відносності в механічному русі.
Згідно з цим принципом, в усіх інерційних системах, тобто системахвідліку, що рухаються один щодо одного рівномірно і прямолінійно, всемеханічні процеси відбуваються однаковим чином, і тому їх законимають коваріантність, або ту ж саму математичну форму. Спостерігачі втаких системах не помітять жодної різниці в перебігу механічнихявищ. Надалі принцип відносності був використаний і дляопису електромагнітних процесів. Точніше кажучи, сама спеціальна теоріявідносності з'явилася в зв'язку з подоланням труднощів, що виникли вцієї теорії.

Важливий методологічний урок, який був отриманий із спеціальної теоріївідносності, полягає в тому, що вона вперше ясно показала, що всіруху, що відбуваються в природі, мають відносний характер. Цеозначає, що в природі не існує ніякої абсолютної системи відліку і,отже, абсолютного руху, які допускала ньютонівськамеханіка.

Ще більш радикальні зміни у вченні про простір і часвідбулися у зв'язку зі створенням загальної теорії відносності, яку нерідконазивають новою теорією тяжіння, принципово відмінною від класичноїньютонівської теорії. Ця теорія вперше ясно і чітко встановила зв'язок міжвластивостями рухомих матеріальних тіл і їх просторово-часовоїметрикою. Теоретичні висновки з неї були експериментально підтверджені підчас спостереження сонячного затемнення. Згідно прогнозам теорії, проміньсвітла, що йде від далекої зірки і проходить поблизу Сонця, маєвідхилитися від свого прямолінійного шляху і викривити, що й булопідтверджено спостереженнями. Потрібно відзначити, що загальна теорія відносностіпоказала глибоку зв'язок між рухом матеріальних тіл, а саметяжіють мас і структурою фізичного простору - часу.

4. Вчення про самоорганізацію

Науково-технічна революція, що розгорнулася в останні десятиліття,внесла багато нового в наші уявлення про природничо-наукової картини світу.
Виникнення системного підходу дозволило поглянути на навколишній світяк єдине, цілісне утворення, що складається з величезної безлічіщо взаємодіють один з одним систем. З іншого боку, поява такогоміждисциплінарного напряму досліджень, як синергетика, або вчення просамоорганізації, дало можливість, не тільки розкрити внутрішні механізмивсіх еволюційних процесів, які відбуваються в природі, але й представитивесь світ як світ самоорганизующихся процесів. Заслуга синергетики полягаєперш за все в тому, що вона вперше показала, що процеси самоорганізаціїможуть відбуватися в простих системах неорганічної природи, якщо дляцього є певні умови (відкритість системи та їїнерівноважності, достатнє видалення від точки рівноваги і деякіінші). Чим складніше система, тим більш високий рівень мають у нихпроцеси самоорганізації. Так, уже на предбіологічною рівні виникаютьавтопоетіческіе процеси, тобто процеси самооновлення, які в живихсистемах виступають у вигляді взаємопов'язаних процесів асиміляції ідисиміляції. Головне досягнення синергетики і що виникла на її основі новоїконцепції самоорганізації полягає в тому, що вони допомагають поглянути наприроду як на світ, що знаходиться в процесі безперервної еволюції ірозвитку.

У якому відношенні синергетичний підхід знаходиться стосуються загальносистемних?

Насамперед підкреслимо, що два ці підходи не виключають, а навпаки,припускають і доповнюють один одного. Дійсно, коли розглядаютьбезліч будь-яких об'єктів як систему, то звертають увагу на їхвзаємозв'язок, взаємодія і цілісність.

Синергетичний підхід орієнтується на дослідження процесів зміниі розвитку систем. Він вивчає процеси виникнення та формування новихсистем в процесі самоорганізації. Чим складніше протікають ці процеси врізних системах, тим вище знаходяться такі системи на еволюційноїсходах. Таким чином, еволюція систем безпосередньо пов'язана з механізмамисамоорганізації. Дослідження конкретних механізмів самоорганізації тазаснованої на ній еволюції складає завдання конкретних наук. Синергетикаж виявляє і формулює загальні принципи самоорганізації будь-яких систем і вцьому відношенні вона аналогічна системного методу, який розглядаєзагальні принципи функціонування, розвитку і будівлі будь-яких систем. У ціломуж системний підхід має більш загальний і широкий характер, оскільки порядз динамічними, що розвиваються системами розглядає також системистатичні.

Ці нові світоглядні підходи до дослідження природничокартини світу зробили значний вплив як на конкретний характерпізнання в окремих галузях природознавства, так і на розуміння природинаукових революцій в природознавстві. Але ж саме з революційнимиперетвореннями в природознавстві пов'язана зміна уявлень про картинуприроди.

У найбільшій мірі зміни в характері конкретного пізнання торкнулися наук, що вивчають живу природу. Перехід від клітинного рівня дослідження до молекулярному ознаменувався найбільшими відкриттями в біології, пов'язаними з розшифровкою генетичного коду, переглядом попередніх поглядів на еволюцію живих організмів, уточненням старих і появою нових гіпотез походження життя і багато чого іншого. Такий перехід став можливим в результаті взаємодії різних природничих наук, широкого використання в біології точних методів фізики, хімії, інформатики та обчислювальної техніки.

У свою чергу живі системи послужили для хімії тієї природноголабораторією, досвід якої вчені прагнули втілити у своїхдослідженнях з синтезу складних сполук. Мабуть, не меншоюступеня вчення і принципи біології зробили свій вплив на фізику.
Дійсно, уявлення про закритих системах і їх еволюції в бікбезладдя та руйнування знаходилось в явному протиріччі з еволюційноїтеорією Дарвіна, яка доводила, що в живій природі відбуваютьсявиникнення нових видів рослин і тварин, їх вдосконалення іадаптація до навколишнього середовища. Це протиріччя було дозволено завдякивиникнення нерівноважної термодинаміки, що спирається на новіфундаментальні поняття відкритих систем і принцип незворотності.

5. Революція в природознавстві

Висунення на передній край природознавства біологічних проблем, а такожособлива специфіка живих систем дали привід цілого ряду вчених заявити про змінулідера сучасного природознавства. Якщо раніше таким безперечним лідеромвважалася фізика, то тепер в такій якості все більше виступає біологія.
Основою пристрою навколишнього світу тепер визнається не механізм і машина,а живий організм. Проте численні противники такого погляду не безпідстави заявляють, що оскільки живий організм складається з тих же молекул,атомів, елементарних частинок і кварків, то як і раніше, лідеромприродознавства повинна залишатися фізика.

Мабуть, питання про лідерство в природознавстві залежить від безлічірізноманітних факторів, серед яких вирішальну роль відіграють значеннялідируючій науки для суспільства, точність, розробленість і спільність методівїї дослідження, можливість їх застосування в інших науках. Поза сумнівом,проте, що найбільш вражаючими для сучасників є найбільшвеликі відкриття, зроблені в лідируючій науці, і перспективи їїподальшого розвитку. З цієї точки зору біологія другої половини XXстоліття може розглядатися як лідер совре?? енного природознавства, босаме в її рамках були зроблені найбільш революційні відкриття.

Говорячи про революції в природознавстві, слід в першу чергу відмовитисявід наївних і упереджених уявлень про них, як процесах, пов'язаних зліквідацією колишнього знання, з відмовою від наступності в розвитку наукиі, перш за все, раніше накопиченого і перевіреного емпіричного матеріалу.
Така відмова стосується головним чином колишніх гіпотез і теорій, яківиявилися нездатними пояснити знов встановлені факти спостережень ірезультати експериментів.

Революційні перетворення у природознавстві означають корінні,якісні зміни в концептуальному змісті його теорій, навчань інаукових дисциплін. Розвиток науки аж ніяк не зводиться до простого нагромадженняі навіть узагальнення фактів, тобто до того, що називають кумулятивним процесом.
Факти завжди прагнуть пояснити за допомогою гіпотез і теорій. Серед них вкожний певний період висувається найбільш загальна або фундаментальнатеорія, яка служить парадигмою, чи зразком для пояснення фактіввідомих і передбачення фактів невідомих. Такий парадигмою свого часуслужила теорія руху земних і небесних тіл, побудована Ньютоном,оскільки на неї спиралися всі вчені, які вивчали конкретні механічніпроцеси. Точно так само всі дослідники, що вивчали електричні,магнітні, оптичні і радіохвильові процеси, грунтувалися на парадигміелектромагнітної теорії, яку побудував Д.К. Максвелл.

Поняття парадигми, яке ввів американський вчений Томас Кун
(1922-1996) для аналізу наукових революцій, підкреслює важливу їх особливість - зміну колишньої парадигми нової, перехід до більш загальної і глибокої теорії досліджуваних процесів . Однак він залишив без пояснення та аналізу питання про формування самої парадигми. На його думку, розвиток науки можна розділити на два етапи:

• нормальний, коли вчені зайняті застосуванням парадигми до вирішенняконкретних проблем приватного, спеціального характеру (так званихголоволомок)
• екстраординарний, пов'язаний з пошуком нової парадигми. При такомупідході нова парадигма виявляється ніяк не пов'язаної з колишнімидослідженнями і тому її виникнення залишається непоясненим. УНасправді ж, як видно з прикладів аномальних фактів, тобто фактів,суперечать парадигмі, процес аналізу, критичного осмислення та оцінкиіснуючої парадигми відбувається вже на стадії нормальної науки.
Тому різке і тим більше абсолютне протиставлення зазначених етапіврозвитку науки - зовсім необгрунтовано, і воно зустріло переконливукритику з боку багатьох видатних учених.

З А К Л Ю Ч Е Н Н Я

Один із старовинних девізів говорить: "знання є сила" Наука робитьлюдини могутнім перед силами природи. Великі наукові відкриття (ітісно пов'язані з ними технічні винаходи) завжди надаваликолосальна (і часом абсолютно несподіване) вплив на долілюдської історії. Такими відкриттями були, наприклад, відкриття у ХVII ст.законів механіки, що дозволили створити всю машинну технологію цивілізації;відкриття в ХIХ ст. електромагнітного поля і створення електротехніки,радіотехніки, а потім і радіоелектроніки; створення в ХХ ст, теорії атомногоядра, а слідом за ним - відкриття коштів вивільнення ядерної енергії;розкриття у середині ХХ ст. молекулярною біологією природи спадковості
(структури ДНК) і відкрилися, слідом можливості генної інженерії зауправління спадковістю, і ін Більша частина сучасної матеріальноїцивілізації була б неможлива без участі в її створенні наукових теорій,науково-конструкторських розробок, передбачених наукою технологій та ін

У сучасному світі наука викликає у людей не тільки захоплення ісхиляння, але й побоювання. Часто можна почути, що наука приноситьлюдині не тільки блага, але і найбільші нещастя. Забруднення атмосфери,катастрофи на атомних станціях, підвищення радіоактивного фону в результатівипробувань ядерної зброї, "озону діра" над планетою, різке скороченнявидів рослин і тварин - всі ці та інші екологічні проблеми людисхильні пояснювати самим фактом існування науки. Але справа не в науці, а вте, в чиїх руках вона знаходиться, які соціальні інтереси за нею стоять,які суспільні і державні структури спрямовують її розвиток.

Наука - це соціальний інститут, і він найтіснішим чином пов'язаний зрозвитком всього суспільства. Складність, суперечливість сучасної ситуаціїв тому, що наука, безумовно, причетна до породження глобальних, і, першза все, екологічних, проблем цивілізації (не сама по собі, а як залежнавід інших структур частина суспільства), і в той же час без науки, безподальшого її розвитку вирішення всіх цих проблем в принципі неможливо. Іце означає, що роль науки в історії людства постійно зростає. Ітому всяке применшення ролі науки, природознавства в даний часнадзвичайно небезпечно, воно обеззброює людство перед наростаннямглобальних проблем сучасності. А таке приниження, на жаль, маєчасом місце, воно представлено певними умонастроями, тенденціями всистемі духовної культури. Про деякі з них треба сказати окремо.

Список літератури

1. Т.Я. Дубніщева «Концепції сучасного природознавства». Видавництво

«ЮКЕА», Новосибірськ, 1997.

2. Пуанкаре А. Про науку. М., 1999.

3. Хакен Г. Інформація та самоорганізація. Макроскопічний підхід до складних систем. М., 2000.

4. Капица С.П., Курдюмов С.П., Малінецкій Г.Г. Синергетика і прогнози майбутнього. М. 1997.

5. Ващекін Н.П. Концепції сучасного природознавства. М.: МГУКИ, 2000 р.

6. Потея М.І. Концепції сучасного природознавства, Санкт-Петербург,

Пітер, 1999 р.