Химическая, физическая и биологическая картина мира

Понятие "физическая картина  мира" употребляется давно, но лишь в последнее время оно стало  рассматриваться не только как итог развития физического знания, но и  как особый самостоятельный вид  знания - самое общее теоретическое  знание в физике (система понятий, принципов и гипотез), служащее исходной основой для построения теорий. Физическая картина мира, с одной стороны, обобщает все ранее полученные знания о природе, а с другой - вводит в физику новые философские идеи и обусловленные ими понятия, принципы и гипотезы, которых до этого не было и которые коренным образом меняют основы физического теоретического знания: старые физические понятия и принципы ломаются, новые возникают, картина мира меняется. Ключевым в физической картине мира служит понятие "материя", на которое выходят важнейшие проблемы физической науки. Поэтому смена физической картины мира связана со сменой представлений о материи. В истории физики это происходило два раза. Сначала был совершен переход от атомистических, корпускулярных представлений о материи к полевым - континуальным. Затем, в XX в., континуальные представления были заменены современными квантовыми. Поэтому можно говорить о трех последовательно сменявших друг друга физических картинах мира.

Одной из первых возникла механистическая  картина мира, поскольку изучение природы началось с анализа простейшей формы движения материи - механического  перемещения тел.

 

3.1. Механистическая картина мира.

Она складывается в результате научной революции XVI-XVII вв. на основе работ Галилео Галилея, который установил законы движения свободно падающих тел и сформулировал механический принцип относительности. Но главная заслуга Галилея в том, что он впервые применил для исследования природы экспериментальный метод вместе с измерениями исследуемых величин и математической обработкой результатов измерений. Если эксперименты ставились и раньше, то математический их анализ впервые систематически стал применять именно Галилей.

Принципиальное отличие  нового метода исследования природы  от ранее существовавшего натурфилософского  способа состояло, следовательно, в  том, что в нем гипотезы систематически проверялись опытом. Эксперимент  можно рассматривать как вопрос, обращенный к природе. Чтобы получить на него определенный ответ, необходимо так сформулировать вопрос, чтобы получить на него вполне однозначный и определенный ответ. Для этого следует так построить эксперимент, чтобы по возможности максимально изолироваться от воздействия посторонних факторов, которые мешают наблюдению изучаемого явления в "чистом виде". В свою очередь гипотеза, представляющая собой вопрос к природе, должна допускать эмпирическую проверку выводимых из нее некоторых следствий. В этих целях, начиная с Галилея, стали широко использовать математику для количественной оценки результатов экспериментов.

Таким образом, новое экспериментальное  естествознание в отличие от натурфилософских догадок и умозрений прошлого стало развиваться в тесном взаимодействии теории и опыта, когда каждая гипотеза или теоретическое предположение  систематически проверяются опытом и измерениями.

Ключевым понятием механистической  картины мира было понятие движения. Именно законы движения Ньютон считал фундаментальными законами мироздания. Тела обладают внутренним врожденным свойством двигаться равномерно и прямолинейно, а отклонения от этого движения связаны с действием  на тело внешней силы (инерции). Мерой  инертности является масса, другое важнейшее  понятие классической механики. Универсальным  свойством тел является тяготение.

Ньютон, как и его предшественники, придавал большое значение наблюдениям  и эксперименту, видя в них важнейший  критерий для отделения ложных гипотез  от истинных. Поэтому, он резко выступал против так называемых скрытых качеств, с помощью которых последователи Аристотеля пытались объяснить многие явления и процессы природы.

Ньютон выдвигает совершенно новый принцип исследования природы, согласно которому вывести два или  три общих начала движения из явления  и после этого изложить, каким  образом свойства и действия всех телесных вещей вытекают из этих явных  начал, - было бы очень важным шагом  в философии, хотя причины этих начал  и не были еще открыты.

Эти начала движения и представляют собой основные законы механики, которые  Ньютон точно формулирует в своем  главном труде "Математические начала натуральной философии", опубликованном в 1687г.

Открытие принципов механики действительно означает подлинно революционный  переворот, который связан с переходом  от натурфилософских догадок и гипотез  о "скрытых" качествах и спекулятивных  измышлений к точному экспериментальному естествознанию, в котором все  предположения, гипотезы и теоретические  построения проверялись наблюдениями и опытом. Поскольку в механике отвлекаются от качественных изменений  тел, постольку для её анализа  можно было широко пользоваться математическими абстракциями и созданным самим Ньютоном и одновременно Лейбницем (1646-1716) анализом бесконечно малых. Благодаря этому изучение механических процессов было сведено к точному математическому их описанию.

На основе механистической  картины мира в XVIII-начале XIX вв. была разработана земная, небесная и молекулярная механика. Быстрыми темпами шло развитие техники. Это привело к абсолютизации механистической картины мира, к тому, что она стала рассматриваться в качестве универсальной.

В это же время в физике начали накапливаться эмпирические данные, противоречащие механистической  картине мира. Так, наряду с рассмотрением  системы материальных точек, полностью  соответствовавшей корпускулярным представлениям о материи, пришлось ввести понятие сплошной среды, связанное  по сути дела, уже не с корпускулярными, а с континуальными представлениями  о материи. Так, для объяснения световых явлений вводилось понятие эфира - особой тонкой и абсолютно непрерывной  световой материи.

Эти факты, не укладывающиеся в русло механистической картины  мира, свидетельствовали о том, что  противоречия между установившейся системой взглядов и данными опыта  оказались непримиримыми. Физика нуждалась  в существенном изменении представлений  о материи, в смене физической картины мира.

 

3.2. Электромагнитная картина мира.

В процессе длительных размышлений  о сущности электрических и магнитных  явлений М. Фарадей пришел к мысли  о необходимости замены корпускулярных представлений о материи континуальными, непрерывными. Он сделал вывод, что  электромагнитное поле сплошь непрерывно, заряды в нем являются точечными  силовыми центрами. Тем самым отпал  вопрос о построении механистической  модели эфира, несовпадении механистических  представлений об эфире с реальными  опытными данными о свойствах  света, электричества и магнетизма.

Одним из первых идеи Фарадея  оценил Максвелл (1831-1879). При этом он подчеркивал, что Фарадей выдвинул новые философские взгляды на материю, пространство, время и силы, во многом изменявшие прежнюю механистическую  картину мира.

Взгляды на материю менялись кардинально: совокупность неделимых  атомов переставала быть конечным пределом делимости материи, в качестве такового принималось единое абсолютно непрерывное  бесконечное поле с силовыми точечными  центрами - электрическими зарядами и  волновыми движениями в нем.

Движение понималось не только как простое механическое перемещение, первичным по отношению к этой форме движения становилось распространение  колебаний в поле, которое описывалось  не законами механики, а законами электродинамики.

Хотя законы электродинамики, как и законы классической механики, однозначно предопределяли события, и  случайность все еще пытались исключить из физической картины  мира, создание кинетической теории газов  ввело в теорию, а затем и  в электромагнитную картину мира понятие вероятности. Правда, пока физики не оставляли надежды найти за вероятностными характеристиками четкие однозначные законы, подобные законам Ньютона.

Новая электромагнитная картина  мира объяснила большой круг явлений, непонятных с точки зрения прежней  механистической картины мира. Она  глубже вскрыла материальное единство мира, поскольку электричество и  магнетизм объяснялись на основе одних и тех же законов.

Однако и на этом пути вскоре стали возникать непреодолимые  трудности. Так, согласно электромагнитной картине мира, заряд стал считаться

Уточечным центром, а факты свидетельствовали о конечной протяженности частицы-заряда. Поэтому уже в электронной теории Лоренца частица-заряд вопреки новой картине мира рассматривалась в виде твердого заряженного шарика, обладающего массой. Непонятыми оказались результаты опытов

Майкельсона 1881-1887 гг., где  он пытался обнаружить движение тела по инерции при помощи приборов, находящихся на этом теле. По теории Максвелла, такое движение можно  было обнаружить, но опыт не подтверждал  этого.

К концу XIX в. накапливалось все больше необъяснимых несоответствий теории и опыта. Одни были обусловлены недостроенностью электромагнитной картины мира, другие вообще не согласовывались с континуальными представлениями о материи: трудности в объяснении фотоэффекта, линейчатый спектр атомов, теория теплового излучения.

Принимая законы электродинамики  в качестве основных законов физической реальности, А. Эйнштейн ввел в электромагнитную картину мира идею относительности  пространства и времени и тем  самым устранил противоречие между  пониманием материи как определенного  вида поля и ньютоновскими представлениями о пространстве и времени. Введение в электромагнитную картину мира релятивистских представлений о пространстве и времени открыло новые возможности для ее развития.

С конца XIX в. обнаруживалось все больше непримиримых противоречий между электромагнитной теорией и фактами. В 1897г. было открыто явление радиоактивности и установлено, что оно связано с превращением одних химических элементов в другие и сопровождается испусканием альфа- и бета-лучей. На этой основе появились эмпирические модели атома, противоречащие электромагнитной картине мира.

 

Заключение.

Один из старинных девизов  гласит: “знание есть сила” Наука  делает человека могущественным перед  силами природы. Великие научные  открытия (и тесно связанные с  ними технические изобретения) всегда оказывали колоссальное (и подчас совершенно неожиданное) воздействие  на судьбы человеческой истории. Такими открытиями были, например, открытия в  ХVII в. законов механики, позволившие создать всю машинную технологию цивилизации; открытие в ХIХ в. электромагнитного поля и создание электротехники, радиотехники, а затем и радиоэлектроники; создание в ХХ в, теории атомного ядра, а вслед за ним - открытие средств высвобождения ядерной энергии; раскрытие в середине ХХ в. молекулярной биологией природы наследственности (структуры ДНК) и открывшиеся вслед возможности генной инженерии по управлению наследственностью; и др. Большая часть современной материальной цивилизации была бы невозможна без участия в ее создании научных теорий, научно-конструкторских разработок, предсказанных наукой технологий и др.

В современном мире наука  вызывает у людей не только восхищение и преклонение, но и опасения. Часто  можно услышать, что наука приносит человеку не только блага, но и величайшие несчастья. Загрязнения атмосферы, катастрофы на атомных станциях, повышение  радиоактивного фона в результате испытаний  ядерного оружия, “озонная дыра” над  планетой, резкое сокращение видов  растений и животных – все эти  и другие экологические проблемы люди склонны объяснять самим  фактом существования науки. Но дело не в науке, а в том, в чьих руках  она находится, какие социальные интересы за ней стоят, какие общественные и государственные структуры  направляют ее развитие.

Наука - это социальный институт, и он теснейшим образом связан с развитием всего общества. Сложность, противоречивость современной ситуации в том, что наука, безусловно, причастна  к порождению глобальных, и, прежде всего, экологических, проблем цивилизации (не сама по себе, а как зависимая  от других структур часть общества); и в то же время без науки, без  дальнейшего ее развития решение  всех этих проблем в принципе невозможно. И это значит, что роль науки  в истории человечества постоянно  возрастает. И потому всякое умаление роли науки, естествознания в настоящее  время чрезвычайно опасно, оно  обезоруживает человечество перед  нарастанием глобальных проблем  современности. А такое умаление, к сожалению, имеет подчас место, оно представлено определенными  умонастроениями, тенденциями в  системе духовной культуры.

 

Список литературы.

1. Википедия свободная энциклопедия/ http://ru.wikipedia.org/

2. Л.В.Тарасов «Физика в природе» Москва  « Просвещение», 2010 г.

3. Ващекин Н.П. Концепции современного естествознания. М.: МГУК, 2000 г.

4. Скопин А.Ю. Концепции современного естествознания. М., 2008.

5. Горбачев В.В. Концепции современного естествознания. М., 2009.

6. Пахомов, К.Я. Становление физической картины мира / К.Я. Пахомов. — М.: Знание, 2010.