Контрольная работа по "Концепциям современного естествознания"

Подводя итог рассмотрению теорий эволюции, отметим, что эволюционная теория Дарвина явилась не только большим шагом в развитии биологии как науки, но она внесла значительный вклад в общее понимание законов развития живых систем. Она дала научное объяснение явлениям целесообразности развития живой природы, а также дала возможность выяснить соотношение случайности и необходимости в этом развитии, показав относительный характер целесообразности. То, что в одних условиях является целесообразным, в других становится вредным.

Необходимо заметить, что теория Дарвина так и не ответила на вопрос: что можно считать прогрессом в органическом мире.

4. Раскройте суть динамических и статистических закономерностей и проведите их сравнение. Статистическая физика.

Физические явления в механике, электромагнетизме и теории относительности в основном подчиняются, так называемым динамическим закономерностям. Динамические законы отражают однозначные причинно-следственные связи, подчиняющиеся детерминизму Лаплас

 Динамические законы – это законы Ньютона, уравнения Максвелла, уравнения теории относительности.

Классическая механика Ньютона.

Основу механики Ньютона составляют закон инерции Галилея, два закона открытые Ньютоном, и закон Всемирного тяготения, открытый также Исааком Ньютоном.

1.   Согласно сформулированному Галилеем закону инерции, тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока воздействие со стороны других тел не выведет его из этого состояния.

2.  Этот закон устанавливает связь между массой тела, силой и ускорением.

3. Устанавливает связь между силой действия и силой противодействия.

4.   В качестве IV закона выступает закон всемирного тяготения.

Два любых тела притягиваются друг к другу  с силой пропорциональной массе сил и обратно пропорциональной квадрату расстояния между центрами тел.

Уравнения Максвелла – наиболее общие уравнения для электрических и магнитных полей в покоящихся средах. В учении об электромагнетизме они играют такую же роль, как законы Ньютона в механике. Из уравнений Максвелла следует, что переменное магнитное поле всегда связано с порождаемым им электрическим полем, а переменное электрическое поле связано с порождаемым им магнитным, т. е. электрическое и магнитное поля неразрывно связаны друг с другом – они образуют единое электромагнитное поле.

Из уравнений Максвелла следует, что источниками электрического поля могут быть либо электрические заряды, либо изменяющиеся во времени магнитные поля, а магнитные поля могут возбуждаться либо движущимися электрическими зарядами (электрическими токами), либо переменными электрическими полями. Уравнения Максвелла не симметричны относительно электрического и магнитного полей. Это связано с тем, что в природе существуют электрические заряды, но нет зарядов магнитных.

Уравнения теории относительности.

Специальная теория относительности, принципы которой сформулировал в 1905 г. А.Эйнштейн, представляет собой современную физическую теорию пространства и времени, в которой, как и в классической ньютоновской механике, предполагается, что время однородно, а пространство однородно и изотропно. Специальная теория часто называется релятивистской теорией, а специфические явления, описываемые этой теорией - релятивистским эффектом (эффект замедления времени).

При попытке использовать однозначные причинно-следственные связи и закономерности к некоторым физическим процессам обнаружилась их недееспособность. Появились многозначные причинно-следственные связи, подчиняющиеся вероятностному детерминизму.

 Статистические закономерности и законы используют теорию вероятностей. Это наука о случайных процессах. В этих рамках следует пояснить следующие понятия:

Достоверные события, невозможные события и промежуточные между достоверными и невозможными случайные события. 

5. Изложите основные положения неклассического типа научной рациональности.

Неклассическая наука указывает на неустранимое участие субъекта, которое приводит к познанию среза, заданного через призму субъектов. Субъекты включаются в тело научного знания. Имеет место также антропный принцип (от греческого «антропос» - человек). Антро́пный при́нцип — аргумент «Мы видим Вселенную такой, потому что только в такой вселенной мог возникнуть наблюдатель, человек». С точки зрения физики, этот принцип объясняет, почему в наблюдаемой нами Вселенной имеет место ряд нетривиальных соотношений между фундаментальными физическими параметрами, которые необходимы для существования разумной жизни. Сильный антропный принцип: Вселенная должна иметь свойства, позволяющие развиться разумной жизни. Вариантом сильного АП является АПУ (Антропный принцип участия), сформулированный в 1983 году Джоном Уилером.

В современную эпоху, в последнюю треть XX стали происходить новые радикальные изменения в основаниях науки. Эти изменения можно охарактеризовать как четвертую глобальную научную революцию, в ходе которой рождается новая постнеклассическая наука.

Интенсивное применение научных знаний во всех сферах социальной жизни, изменение характера научной деятельности, связанное с революцией в средствах хранения и получения знаний меняет характер научной деятельности. На передний план все более выдвигаются междисциплинарные и проблемно-ориентированные формы исследовательской деятельности. Если классическая наука была ориентирована на постижение изолированного фрагмента действительности, предмета той или иной научной дисциплины, то специфику современной науки конца XX века определяют комплексные исследовательские программы, в которых принимают участие специалисты различных областей знания. В результате усиливаются процессы взаимодействия картин реальности, формирующихся в различных науках. Все чаще эти картины изменяются благодаря заимствованию идей из других наук. В этом процессе стираются жесткие разграничительные линии между картинами реальности той или иной науки. Они становятся взаимозависимыми и предстают в качестве фрагментов целостной общенаучной картины мира. На ее развитие оказывают влияние результаты междисциплинарных прикладных исследований.

Объектами междисциплинарных исследований становятся открытые, саморазвивающиеся системы. Исторически развивающиеся системы представляют собой более сложный тип объекта даже по сравнению с саморегулирующимися системами. Историческая эволюция характеризуется переходом от одной относительно устойчивой саморегулирующейся системы к системе другого уровня с новой организацией элементов и саморегуляцией. Формирование каждого уровня сопровождается прохождением системы через состояния неустойчивости (точки бифуркации), и в эти моменты небольшие случайные воздействия могут привести к появлению новых структур. Такие системы требуют других стратегий эксперимента. Простое силовое давление часто приводит к тому, что система просто-напросто «сбивается» к прежним структурам, потенциально заложенным в определенных уровнях ее организации, но при этом может не возникнуть принципиально новых структур. Необходим особый способ действия: в точках бифуркации иногда достаточно небольшого энергетического «воздействия-укола», чтобы система перестроилась и возник новый уровень организации с новыми структурами. Саморазвивающиеся системы характеризуются синергетическими эффектами, принципиальной необратимостью процессов. Человеческое действие не является чем-то внешним, а как бы включается в систему, видоизменяя каждый раз поле ее возможных состояний. Включаясь во взаимодействие, человек уже имеет дело не с жесткими предметами и свойствами. Перед ним в процессе деятельности каждый раз возникает проблема выбора некоторой линии развития из множества возможных путей эволюции системы, причем сам этот выбор необратим и чаще всего не может быть однозначно просчитан.

В естествознании первыми фундаментальными науками, столкнувшимися с необходимостью учитывать особенности исторически развивающихся систем, были биология, астрономия и науки о Земле. В них сформировались картины реальности, включающие идею историзма и представления об уникальных развивающихся объектах (биосфера, Метагалактика, земля как система взаимодействия геологических, биологических и техногенных процессов). В последние десятилетия на этот путь вступила физика. Представление об исторической эволюции физических объектов постепенно входит в картину физической реальности, с одной стороны, через развитие современной космологии (идея «Большого взрыва» и становления различных видов физических объектов в процессе исторического развития Метагалактики), а с другой - благодаря разработке идей термодинамики неравновесных процессов (И.Пригожин) и синергетики. Именно идеи эволюции и историзма становятся основой целостной картины исторического развития природы и человека, пронизанной идеями глобального эволюционизма.

Изменяются представления и о стратегиях эмпирического исследования. Идеал воспроизводимости эксперимента применительно к развивающимся системам должен пониматься в особом смысле. Эксперимент, основанный на энергетическом и силовом взаимодействии с такой системой, в принципе не позволит воспроизводить ее в одном и том же начальном состоянии. Сам акт первичного «приготовления» этого состояния меняет систему, направляя ее в новое русло развития, а необратимость процессов развития не позволяет вновь воссоздать начальное состояние. Поэтому для уникальных развивающихся систем требуется особая стратегия экспериментального исследования. Их эмпирический анализ осуществляется чаще всего методом вычислительного эксперимента на ЭВМ.

Неклассический тип научной рациональности учитывает связи между знаниями об объекте и характером средств и операций деятельности. Но связи между внутринаучными и социальными ценностями и целями по-прежнему не являются предметом научной рефлексии.

Неклассическая наука вовсе не уничтожила классическую рациональность, а только ограничила сферу ее действия. При решении ряда задач неклассические представления о мире и познании оказывались избыточными, и исследователь мог ориентироваться на традиционно классические образцы. Точно так же становление постнеклассической науки не приводит к уничтожению всех представлений и познавательных установок неклассического и классического исследования. Они будут использоваться в некоторых познавательных ситуациях, но только утратят статус доминирующих и определяющих облик науки.

Когда современная наука на переднем крае своего поиска поставила в центр исследований уникальные, исторически развивающиеся системы, в которые, в качестве особого компонента включен сам человек, то требование выделения ценностей в этой ситуации, не только не противоречит традиционной установке на получение объективно-истинных знаний о мире, но и выступает предпосылкой реализации этой установки. Есть все основания полагать, что по мере развития современной науки эти процессы будут усиливаться.

6. Назовите известные Вам законы сохранения физических свойств материи. В каких системах они выполняются?

Законы сохранения - фундаментальные физические законы, согласно которым при определённых условиях некоторые измеримые физические величины, характеризующие замкнутую физическую систему, не изменяются с течением времени.

Философские предпосылки к открытию закона были заложены ещё античными философами, а также Декартом и М. В. Ломоносовым.

В письме к Эйлеру Ломоносов формулирует свой «всеобщий естественный закон» (5 июля 1748 года) повторяя его в диссертации «Рассуждение о твердости и жидкости тел» (1760): «Все перемены, в натуре случающиеся, такого суть состояния, что сколько чего у одного тела отнимется, столько присовокупится к другому, так ежели где убудет несколько материи, то умножится в другом месте... Сей всеобщий естественный закон простирается и в самые правила движения, ибо тело, движущее своею силою другое, столько же оные у себя теряет, сколько сообщает другому, которое от него движение получает».

Некоторые из законов сохранения выполняются всегда и при всех условиях (например, законы сохранения энергии, импульса, момента импульса, электрического заряда), или, во всяком случае, никогда не наблюдались процессы, противоречащие этим законам. Другие законы являются лишь приближёнными и выполняющимися при определённых условиях (например, закон сохранения массы выполняется в нерелятивистском приближении; закон сохранения чётности выполняется для сильного и электромагнитного взаимодействия, но нарушается в слабом взаимодействии).

- Закон сохранения энергии.

- Закон сохранения импульса.

- Закон сохранения момента импульса.

- Закон сохранения массы.

- Закон сохранения электрического заряда.

- Закон сохранения лептонного числа.

- Закон сохранения барионного числа.

- Закон сохранения чётности.

- Законы сохранения связаны с симметриями физических систем (теорема Нётер).

Так, законы сохранения энергии, импульса и момента импульса являются следствиями пространственно-временных симметрий (соответственно: однородности времени, однородности и изотропности пространства). При этом перечисленные свойства пространства и времени в аналитической механике принято понимать как инвариантность лагранжиана относительно изменения начала отсчета времени, переноса начала координат системы и вращения ее координатных осей.