Файл: Реферат Научная революция в естествознании к. Xix н. Xx в и становление неклассического типа науки (тема реферата) фио студента Гусева Маргарита Андреевна Направление подготовки.docx

Российский государственный социальный университет Факультет дистанционного обучения

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ 2

по дисциплине «История и онтология науки»
Реферат
«Научная революция в естествознании к. XIX – н. XX в. и становление неклассического типа науки»
(тема реферата)

ФИО студента	Гусева Маргарита Андреевна
Направление подготовки	Юриспруденция (корпоративный юрист)
Группа	ЮСТМ6З20221

Москва

Оглавление

Введение

К началу ХIХ века классическая механика господствовала в науке уже два столетия, идя от одного достижения к другому.

Казалось, что ничто не предвещало заминок и неудач.

Была создана кинетическая теория газов на основе статистического описания поведения большого числа движущихся частиц атомов или молекул.

Были открыты законы термодинамики, создана теория электричества и магнетизма, получены знаменитые уравнения электродинамики Максвелла, объединившие эти теории.

Однако оказалось, что, прекрасно описывая явления электромагнетизма, эти уравнения не подчиняются принципам относительности Галилея.

Покоящийся и движущийся наблюдатель будут получать разные результаты при рассмотрении процессов взаимодействия движущихся и неподвижных зарядов. Принцип относительности Галилея стал несовместимым с уравнениями Максвелла, и к концу XIX века это противоречие затронуло основания физики.

Его необходимо было разрешить.

---

В конце концов, естествознание вынуждено было отказаться от признания особой, универсальной роли механики. На смену ей постепенно приходило новое понимание физической реальности.

Революция в естествознании к. XIX – н. XX в. и становление неклассического типа науки

Как было выше сказано, классическое естествознание XVII—XVIII вв. стремилось объяснить причины всех явле­ний (включая социальные) на основе законов механики Ньютона. В XIX в. стало очевидным, что законы ньюто­новской механики уже не могли играть роли универсальных законов природы. На эту роль претендовали законы электромагнитных явлений. Была создана (Фарадей, Максвелл и др.) электромагнитная картина мира. Однако в результате новых экспериментальных открытий в области строения вещества в конце XIX — начале XX в. обнаружилось множество непримиримых противоречий между электромагнитной картиной мира и опытными фактами. Это подтвердил «каскад» научных открытий.

В 1895—1896 гг. были открыты лучи Рентгена, радио­активность (Беккерель), радий (Мари и Пьер Кюри) и др. В 1897 г. английский физик Дж. Томсон открыл первую элементарную частицу — электрон и понял, что электро­ны являются составными частями атомов всех веществ. Он предложил первую (электромагнитную) модель ато­мов, но она просуществовала недолго.

В 1911 г. английский физик Э. Резерфорд в экспери­ментах обнаружил, что в атомах существуют ядра, положительно заряженные частицы, размер которых очень мал по сравнению с размерами атомов, но в которых сосредоточе­на почти вся масса атома. Он предложил планетарную мо­дель атома: вокруг тяжелого положительно заряженного ядра вращаются электроны. Резерфорд предсказал существование нейтрона. Но планетарная модель оказалась несовместимой с электродинамикой Максвелла.

Немецкий физик М. Планк в 1900 г. ввел квант дествия (постоянная Планка) и, исходя из идеи квантов, вывел закон излучения, названный его именем. Было установлено, что испускание и поглощение электромагнит­ного излучения происходит дискретно, определенными ко­нечными порциями (квантами). Квантовая теория План­ка вошла в противоречие с теорией электродинамики Максвелла. Возникли два несовместимых представления о материи: или она абсолютно непрерывна, или она состоит из дискретных частиц. Названные открытия опровергли представления об атоме, как последнем, неделимом «пер­вичном кирпичике» мироздания («материя исчезла»).

«Беспокойство и смятение», возникшие, в связи с этим в физике «усугубил» Н. Бор, предложивший на базе идеи Резерфорда и квантовой теории Планка свою модель атома (1913). Он предполагал, что электроны, вращающиеся вокруг ядра по нескольким стационарным орбитам, вопреки законам электродинамики не излучают энергии. Они излучают ее порциями лишь при перескакивании с одной орбиты на другую. Причем при переходе электрона на более далекую от ядра орбиту происходит увеличение энергии атома и наоборот. Будучи

---

исправлением и дополнением модели Резерфорда, модель Н. Бора вошла в историю атомной физики как квантовая модель атома Резерфорда—Бора.

Указанные открытия положили начало «новой» атомистике, в отличие от «старой». Если последняя опиралась на положение о дискретном, прерывистом строении материи, состоящей из неделимых частиц — атомов — последних «кирпичиков» мироздания, то после названных открытий стало ясно, что атом — система заряженных частиц. Современная атомистика признает многообразие молекул, атомов, элементарных частиц и других микрообъектов в структуре материи, их неисчерпаемую сложность, способность превращения из одних форм в другие. Тем самым материя «предстает» не только дискретной, но и непрерывной.

Весьма ощутимый «подрыв» классического естествознания был осуществлен А. Эйнштейном, создавшим сначала специальную (1905), а затем и общую (1916) теорию относительности. В целом его теория основывалась на том, что в отличие от механики Ньютона, пространство и вре­мя не абсолютны. Они органически связаны с материей, движением и между собой. Сам Эйнштейн суть теории относительности в популярной форме выразил так: «Раньше полагали, что если бы из Вселенной исчезла вся материя, то пространство и время сохранились бы, теория от­носительности утверждает, что вместе с материей исчезли бы пространство и время». При этом четырехмерное пространство и время, в котором отсутствуют силы тяготения, подчиняется соотношениям неэвклидовой геометрии.

Таким образом, теория относительности показала не­разрывную связь между пространством и временем (она выражена в едином понятии пространственно-временного интервала), а также между материальным движением, с одной стороны, и его пространственно-временными формами существования — с другой. Определение пространственно-временных свойств в зависимости от особенностей материального движения («замедление» времени, «искривление» пространства) выявило ограниченность представлений классической физики об «абсолютном» пространстве и времени, неправомерность их обособления от движущейся материи. Как писал сам Эйнштейн, нет более банального утверждения, что окружающий нас мир представляет собой четырехмерный пространственно-временной континуум.

Вскоре, уже в 1925—1930 гг., эта гипотеза была подтверждена экспериментально в работах Шредингера, Гейзенберга, Борна и других физиков. Это означало превра­щение гипотезы де Бройля в фундаментальную физическую теорию — квантовую механику. Таким образом, был открыт важнейший закон природы, согласно которому все материальные микрообъекты обладают как корпускулярными, так и волновыми свойствами.

---

Один из создателей квантовой механики, немецкий физик В. Гейзенберг сформулировал соотношение неопределенностей (1927). Этот принцип устанавливает невозможность — вследствие противоречивой, корпускулярноволновой природы микрообъектов — одновременно точ­ного определения их координаты и импульса (количества движения). Принцип неопределенности стал одним из фундаментальных принципов квантовой механики. Все вышеназванные научные открытия кардинально изменили представление о мире и его законах, показали ограниченность классической механики. Последняя, разумеется, не исчезла, но обрела четкую сферу применения своих принципов — для характеристики медленных дви­жений и больших масс объектов мира.

В 1928 г. английский физик Поль Дирак разработал релятивистскую теорию электрона и через три года предсказал существование позитрона, который буквально через год был экспериментально обнаружен в космических лучах. Открытия Дирака показали, что элементарные частицы оказались совсем не элементарными.

Характеризуя развитие естествознания начала XX в., В. Гейзенберг отмечал, что окончательной формулировке теории относительности и квантовой механики предшествовал этап неуверенности и замешательства. С одной стороны, ни у кого не было желания разрушать старую физику. Но, с другой стороны, было очевидным, что говорить о внутриатомных процессах в понятиях старой физики уже нельзя. «Физики не чувствовали тогда, что все понятия, с помощью которых они до сих пор ориенти­ровались в пространстве природы, отказывались служить и могли употребляться лишь в очень неточном и расплывчатом смысле». Иначе говоря, возникло своеобразное свободное пространство, необходимое для выработки тех новых абстрактных понятий, с помощью которых впоследствии удалось упорядочить большие взаимосвязанные области физики, да и всего естествознания в целом.

Достижения науки периода XIX-XX вв.

В нашу задачу не входит подробный анализ величайших достижений естествознания неклассического периода. Укажем лишь некоторые важнейшие философско-методологические выводы из них.

1. Возрастание роли философии в развитии естествознания и других наук.

Это обстоятельство всегда подчеркивали настоящие творцы науки. Так, М. Борн говорил, что философская сторона науки интересовала его больше, чем специальные результаты. И это не случайно, ибо работа физика-теоретика «...теснейшим образом переплетается с философией и, что без серьезного знания философской литературы его работа будет впустую». Весь вопрос, однако, в том, ка­кой именно философии ученый отдает предпочтение.

---

Современное естествознание, разумеется, далеко ушло вперед и поставляет интереснейший и содержательнейший материал для приращения философского знания, стимулирующий разработку новых методов мышления. «Каждая фаза естественнонаучного познания находится в тесном взаимодействии с философской системой своего времени; естествознание доставляет факты наблюдения, а философия — методы мышления», из которых одним из важных является материалистическая диалектика.

В центре научных дискуссий в естествознании конца XIX — начала XX в. оказались философские категории материи, движения, пространства, времени, противоречия, детерминизма, причинности и другие, то или иное понимание которых определяло понимание специально научных проблем.

На примере Оствальда и Маха Эйнштейн показал, что их предубеждение против реальности атомов и против атомной теории в целом было отчасти обусловлено их позитивистскими установками. Эйнштейн называл это «интересным примером» того, как философские предубеждения мешают правильной интерпретации фактов даже учеными со смелым мышлением и тонкой интуицией.

2. Сближение объекта и субъекта познания, зависимость знания от применяемых субъектом методов и средств его получения.

Идеалом научного познания действительности в XVIII— XIX вв. было полное устранение познающего субъекта из научной картины мира, изображение мира «самого по себе», независимо от средств и способов, которые применялись при получении необходимых для его описания све­дений. Естествознание XX в. показало неотрывность субъекта, исследователя от объекта, зависимость знания от методов и средств его получения. Иначе говоря, картина объективного мира определяется не только свойствами самого мира, но и характеристиками субъекта познания, его концептуальными, методологическими и иными элементами, его активностью (которая тем больше, чем сложнее объект).

В конце XIX — начале XX в. начался переход к новому типу рациональности, который исходил из того, что познающий субъект не отделен от предметного мира, а находится внутри него. Мир раскрывает свои структуры и закономерности благодаря активной деятельности челове­ка в этом мире. Только тогда, когда объекты включены в человеческую деятельность, мы может познать их сущностные связи.

После работ Вернадского создавалась реальная возмож­ность нарисовать всю грандиозную картину мироздания как единого процесса самоорганизации от микромира до человека и Вселенной. И она нам представляется совсем по-новому и совсем не так, как она рисовалась классическим рационализмом. Вселенная — это не механизм, од­нажды заведенный Внешним Разумом, судьба которого определена раз и навсегда, а непрерывно развивающаяся и самоорганизующаяся система. А человек не просто активный внутренний наблюдатель, а действующий элемент системы.

---