Научные революции XX века и современная естественнонаучная картина мира
Можно выделить следующие открытия в естествознании, которые привели к научным революциям XX века:
Астрономия: Модель большого Взрыва и расширяющейся Вселенной.
Геология: Тектоника литосферных плит. Теория неомобилизма и связанные с ней теории происхождения полезных ископаемых.
Физика: Смещение точки отсчета от материи к энергии и от вещества к полю; Относительность пространства и времени (Теория относительности А. Эйнштейна); Корпускулярно–волновой дуализм.
Биология: Модели происхождения жизни.
Генетика: Механизм воспроизводства жизни.
Экология: Взаимодействие живого со средой.
Эти и другие научные революции позволили сформулировать следующие общие закономерности развития мира:
1. Эволюция природы (от Вселенной до кварков)
2. Самоорганизация (от неживой системы до биосферы).
3. Системность связи неживой природы, живой природы и человека (экология).
4. Имманентность (свойство внутренне присущее, проистекающее из природы объекта или явления) природных систем пространству и времени.
5. Относительность разделения на субъект и объект.
Т.о., научные достижения XX. Позволяют нарисовать современную естественнонаучную картину мира
Научная картина мира (НКМ) — система представлений о свойствах и закономерностях действительности (реально существующего мира), построенная в результате обобщения и синтеза научных понятий и принципов, а также методология получения научного знания.
В процессе развития науки происходит постоянное обновление знаний, идей и концепций, более ранние представления становятся частными случаями новых теорий. Научная картина мира — не догма и не абсолютная истина. В то же время, научные представления приближены к истине, так как основаны на всей совокупности доказанных фактов и установленных причинно-следственных связей. В результате научные знания позволяют делать верные заключения и предсказания о свойствах нашего мира и способствуют развитию человеческой цивилизации. Противоречия между научными концепциями преодолеваются путем выявления новых фактов и сравнения их с предсказаниями различных теорий. В таком развитии — суть научного метода.
Научная картина мира отличается от религиозных представлений о мире, основанных на авторитете пророков, религиозной традиции, священных текстах и т.д. Поэтому религиозные представления более консервативны в отличие от научных, меняющихся в результате обнаружения новых фактов. Однако и религиозные интерпретации концепции мироздания могут изменяться, чтобы попытаться приблизиться к современным научным трактовкам.
В атеистической литературе пропагандировалось мнение, что научное знание и религиозная вера несовместимы, и каждое новое знание уменьшает область веры, вплоть до утверждения, что Бога нет. Разделение между наукой и религией проходит в соответствии с соотношением в этих отраслях культуры разума и веры. В науке преобладает разум, но и в ней есть вера, без которой познание невозможно – вера в чувственную реальность, которая дается человеку в ощущениях, вера в познавательные возможности разума и в способность научного знания отражать действительность. Без такой веры ученому трудно было бы приступить к научному исследованию. Наука не исключительно рациональна, в ней немаловажную роль имеет интуиция, особенно на стадии формирования гипотез.
Итак, области разума и веры не разделены абсолютной преградой. Наука может сосуществовать с религией, поскольку внимание этих отраслей культуры устремлено на разные вещи: в науке – на эмпирическую реальность, в религии – преимущественно на внечувственное. Научная картина мира, ограничиваясь сферой опыта, не имеет прямого отношения к религиозным откровениям и ученый может быть как атеистом, так и верующим. Другое дело, что в истории культуры известны случаи резких конфронтаций между наукой и религией, особенно в те времена, когда наука обретала свою независимость (например, во времена создания гелиоцентрической модели строения мира).
Проиллюстрировать научную картину мира исходя их уровней организации можно используя таблицу:
| Уровни организации | Часть пространства | Наука | Вид эволюции |
| Вселенная | Мегамир | Космология | Космическая |
| Галактика | *** | Астрономия | *** |
| Звездные системы | *** | *** | *** |
| Биосфера | Макромир | Экология (биология) | Экологическая |
| Сообщество | *** | *** | *** |
| Вид | *** | *** | *** |
| Популяция | *** | *** | *** |
| Индивид | *** | *** | Биологическая |
| Клетка | Микромир | Генетика | *** |
| Молекула | *** | Химия | Химическая |
| Атом | *** | Физика | Физическая |
| Элементарная частица | *** | *** | *** |
| Кварк | *** | *** | *** |
Элементарные частицы – мельчайшие, известные на сегодня составляющие материи. К настоящему времени их известно около 300. Каждая элементарная частица, (за исключением абсолютно нейтральных), имеет свою античастицу (например, электрон – позитрон, нейтрон – антинейтрон). Античастица отличается от частицы либо спином, либо противоположным зарядом. Все элементарные частицы обладают корпускулярно–волновыми свойствами.
Все частицы делятся на два класса:
1) Фермионы, которые составляют вещество;
2) Бозоны, через которые осуществляется взаимодействие.
Фермионы подразделяются на лептоны и кварки.
Кварки в сегодняшней Вселенной существуют только в связанных состояниях – только в составе адронов.
Фотоны не входят ни в одну из этих групп. Такое деление производится по типам фундаментальных взаимодействий, в которых участвуют частицы.
Различают следующие типы фундаментальных взаимодействий:
Ø сильное;
Ø электромагнитное;
Ø слабое;
Ø гравитационное.
Слабое взаимодействие - меняет внутреннюю природу частиц, гораздо слабее электромагнитного, но неизмеримо сильнее гравитационного.
Сильные взаимодействия - обусловливают различные ядерные реакции, а также возникновение сил, связывающих нейтроны и протоны в ядрах. Сильное взаимодействие превосходит электромагнитное примерно в 100 раз и проявляется на расстояниях порядка 10–15 м.
Механизм взаимодействий один: за счет обмена разными частицами.
· Электромагнитное взаимодействие – переносчик фотон.
· Гравитационное взаимодействие – переносчики кванты поля тяготения гравитоны. И фотоны, и гравитоны не имеют массы (массы покоя) и всегда движутся со скоростью света.
· Слабые взаимодействия – переносчики векторные бозоны. Существенным отличием переносчиков слабого взаимодействия от фотона и гравитона является их массивность.
· Переносчики сильных взаимодействий – глюоны (от английского слова glue - клей), с массой покоя равной нулю.
Адроны участвуют во всех типах фундаментальных взаимодействий, включая сильные. Лептоны –не участвуют в сильных фундаментальных взаимодействиях. Кварки участвуют в сильных, слабых и электромагнитных взаимодействиях.
· К элементарным частицам, из которых состоят окружающие нас объекты, относятся электроны, протоны и нейтроны.
· Электроны – стабильные, отрицательно заряженные частицы (m=9 10–31кг). Участвуют в электромагнитном, слабом и гравитационном взаимодействиях (т.е. относятся к лептонам). Электроны – основные структурные элементы вещества: электронные оболочки атомов определяют оптические, электрические, магнитные, химические свойства атомов и молекул, а также большинство свойств твердых тел.
· Протоны – стабильные, положительно заряженные частицы с массой больше массы электрона в 1836 раз. Протоны относят к адронам и представляют собой ядро легкого изотопа атома водорода (протия).
· Нейтроны – нейтральные элементарные частицы с массой немного большей чем у протонов. Относятся к адронам. В свободном состоянии нестабильны, время жизни приблизительно 16 мин.
|
Атом – мельчайшая частица химического элемента, сохраняющая его свойства. В центре атома находится ядро, в котором сосредоточена практически вся его масса.
Ядро состоит из протонов и нейтронов, следовательно, заряжено положительно. О числе протонов в ядре атома судят по порядковому номеру элемента в Периодической таблице химических элементов Менделеева. Вокруг ядра атома движутся электроны (число равное количеству протонов). Они располагаются на разном расстоянии от ядра, движутся по орбитам разной формы, имеют различные скорости и энергии. Атомы могут присоединять или отдавать электроны, становясь отрицательно или положительно заряженными. Химические свойства атомов определяются в основном числом электронов во внешней оболочке. Всего оболочек 7.
|
От того, на какой оболочке находится электрон зависит его энергия – на ближайшей к ядру она минимальна. При переходе атома на более глубокий уровень излучается один квант лучистой энергии – фотон.
Каждый электрон, входящий в состав атома, вращается вокруг своей оси (как планета на орбите). Это свойство называют спин. Угловая скорость электрона постоянна: ни замедлить, ни ускорить, ни остановить вращение электрона нельзя. Она одинакова для всех электронов Вселенной. Электроны, находящиеся в одном атоме могут различаться только направлением вращения вокруг своей оси.
Совокупность атомов с одинаковым зарядом ядра образует химический элемент. В настоящее время известно 107 химических элементов. Из них 19 были получены искусственно (технеций, прометий, нептуний, плутоний и др.). Распределение свойств у всех химических элементов подчинено строгой закономерности, открытой в 1869 г. Д.И. Менделеевым, который оформил ее в виде Периодического закона химических элементов. Согласно закону, свойства элементов находятся в периодической зависимости от заряда их атомных ядер. При этом номер элемента соответствует заряду атома.
Атомы, соединяясь друг с другом, образуют молекулы. Молекула –наименьшая частица вещества, обладающая всеми его свойствами. Каждая молекула состоит из атомов, соединенных химическими связями (например, водородная, ковалентная и т.д.). Число атомов в молекуле может быть от двух (СаО) до нескольких тысяч (молекула белка). Молекула полимера называется макромолекулой.