Естествознание донаучное, преднаучное и научное.

Наука обеспечивает получение нового знания, вырабатывает средства воспроизводства и развития познавательного процесса. Язык науки включает чёткое употребление понятий, определённость их связи, обоснование их следования, их выводимость друг из друга. Современное естествознание немыслимо без науки. Мы не зря называем его научным естествознанием, подчеркивая тем самым его основную специфику. Следовательно, мы вправе сделать вывод о том, что, возможно, естествознание не всегда было научным. И это действительно так. Выделение и оформление элементов науки происходит в конце первого тысячелетия до н. э. Родиной европейской науки традиционно считается Древняя Греция.

Но как мы знаем, задолго до этой цивилизации, определившей облик Европы, существовали древние восточные царства, обладавшие существенными познаниями в астрономии, геометрии, арифметике и других областях знания. Более того, можно утверждать, что задолго до возникновения этих цивилизаций, с момента, когда возникают человеческие коллективы, появляется естествознание. Возникновение его столь же необходимо, как и, например, возникновение хозяйства, так как познавательная деятельность человека, обращённая к природе, не может привести ни к чему иному, кроме как к естествознанию.

Однако приложимо ли к данному этапу возникновения естествознания понятие науки? Конечно, нет. Мы должны как-то иначе классифицировать эту стадию становления естествознания. Определим этот этап как донаучный. Он подразумевает отсутствие всех привычных для нас признаков науки. Познавательный процесс этого периода предстаёт в виде цикла. Общества этого периода, вырабатывая под воздействием многих обстоятельств тот или иной тип поведения и мышления, выбирают дальнейшее направление развития цивилизации.

Например, биогенное направление развития цивилизации, фактически превращающее познавательный процесс в замкнутый цикл, функционирующий только на основе традиции. Это, естественно, приводило к консервации данных обществ. Даже ещё сегодня существуют эти реликтовые общества, которые практически не менялись на протяжении тысячелетий. Например, аборигены Австралии, индейские племена Амазонии, пигмеи экваториальной Африки.

Другое направление - это техногенное направление развития цивилизации. Оно основано на переходе познавательного процесса из формы циклической в спиральную форму развития. В этом факте заложена возможность возникновения науки, так как традиция перестаёт играть роль одновременно и хранительницы и воспроизводительницы знания. Традиция хранит знание, которое постоянно обновляется на основе инноваций, приобретающих постоянно возрастающий вес в процессе познавательной деятельности.

Хронологически, донаучную стадию развития естествознания можно считать завершённой с возникновением земледелия, орошения, письма, государств и т. д. Эти преобразования, собственно говоря, и происшедшие благодаря традиционно-инновационному характеру развития познавательной деятельности, настолько преобразили содержание донаучного естествознания, что можно говорить о наступлении качественно новой стадии развития. С чем это было связано?

С тем, что в сфере познавательной деятельности возникли и стали развиваться элементы науки. Прежде всего, получаемое знание стало систематизироваться, дифференцироваться, возникли понятия. Наконец, то, без чего невозможна наука, - это счёт. Это этап преднаучного состояния естествознания, когда оно выходить на перепутье: идти дальше и превратиться в научное естествознание, или остаться на донаучном этапе, доводя до прикладного совершенства приобретённое знание.

Возникновение научного естествознания хронологически можно соотнести с Новым временем, XVII веком. В Европе произошло событие, изменившее впоследствии облик всего мира, а именно: возникло научное естествознание. Хотя естествознание начала XVII века и конца ХХ века разительно отличаются друг от друга, но это различие скорее фенотипическое, чем генетическое. Философия и идеология науки, её цели, объект остаются практически неизменными.

7. Законы термодинамики.

Первое начало обычно кратко формулируется так: «Энергия сохраняется». Сохранение энергии, а не теплоты стало основным открытием 50 годов XIX века, совершённым во многом благодаря Кельвину (У Томсону) и Р. Клаузиусу. Оно пришло на смену понятию «силы». Можно принять, что энергия - это способность совершать работу.

Второе начало термодинамики устанавливает наличие в природе фундаментальной асимметрии*, то есть однонаправленности всех происходящих в ней самопроизвольных процессов. Это означает, что, хотя полное количество энергии должно сохраняться в любом процессе, распределение имеющейся энергии изменяется необратимым образом.

Раскроем смысл второго начала термодинамики, или так называемого закона энтропии. Любой пример, связанный с превращением энергии упорядоченного движения (электрических зарядов, кинетической энергии движения молота или автомобиля и т. д.) в тепло, то есть в энергию беспорядочного движения частиц вещества будет во всех случаях иметь дело с необратимыми процессами. Никто еще не видел, чтобы электрическая печь вдруг начала передавать в электросеть свою энергию, охлаждаясь при этом; охлаждая тормоза автомобиля, мы не приведем его в движение и т. д. Все это подтверждает, что очень легко создать беспорядок и очень трудно (или, во всяком случае, требует определенных затрат) создать порядок.

Энтропия, по существу, представляет собой меру этого беспорядка, и, следовательно, при необратимых процессах она всегда растет. При перемешивании горячей воды и холодной ее температура усредняется. Вся энергия распределяется равномерно между молекулами воды. При этом энтропия увеличивается, и мы получаем энергию, более равномерно распределенную и в форме, менее удобной для использования. То есть недостаточно иметь энергию, нужно, чтобы она была в форме, удобной для использования, и, следовательно, не «беспорядочная». Вода в море обладает огромными запасами энергии, которая, однако, соответствует беспорядочному движению и которую поэтому очень трудно использовать.

Существует способ обойти это непрерывное увеличение энтропии, и на нем основана почти вся наша современная техника. Второе начало термодинамики устанавливает общее возрастание энтропии, но вовсе не исключает ее локального уменьшения при еще большем увеличении в другом месте. В тепловой электростанции сжигается топливо и производится теплота, которая превращается затем в электрическую энергию, в высшей степени упорядоченную. На самом деле только третья или четвертая часть энергии горения превращается в электричество, в то время как остальная энергия по обыкновению идет на разогрев воды какой-нибудь реки.

Таким же образом в автомобильном двигателе внутреннего сгорания часть энергии бензина превращается в энергию движения, но гораздо больше ее рассеивается в окружающую среду через радиатор. Итак, общий беспорядок всегда усиливается. Достаточно оглядеться, чтобы понять, насколько активно человек занимается увеличением энтропии. Почти вся наша деятельность приводит к превращению энергии в формы, все менее приспособленные для использования, и к распределению все более низкой температуры среди возрастающего количества атомов.

Третье начало термодинамики характеризует свойства вещества при очень низких температурах. Оно утверждает невозможность охлаждения вещества до температуры абсолютного нуля. Это начало очевидным образом предполагает атомное строение вещества.

8. Иерархия естественнонаучных законов

Количество законов природы, сформулированных в естественных науках к настоящему времени, весьма велико. Они неравнозначны. Наиболее многочисленным является класс эмпирических законов, формулируемых в результате обобщения результатов экспериментальных наблюдений и измерений. Часто эти законы записываются в виде аналитических выражений, носящих достаточно простой, но приближенный характер. Область применимости этих законов оказывается достаточно узкой. При желании увеличить точность или расширить область применимости математические формулы, описывающие такие законы, существенно усложняются.

Примерами эмпирических законов могут служить:

· закон Гука (при небольших деформациях тел возникают силы, примерно пропорциональные величине деформации);

· закон валентности (в большинстве случаев атомы объединяются в химические соединения согласно их валентности, определяемой положением в Периодической таблице элементов);

· некоторые частные законы наследственности (например, сибирские коты с голубыми глазами обычно от рождения глухи).

На ранних этапах развитие естественных наук, в основном, шло по пути накопления подобных законов. Со временем их количество возросло настолько, что возник вопрос о нахождении новых законов, позволяющих описать эмпирические в более сжатой форме.

Ими, прежде всего, стали фундаментальные законы, представляющие собой абстрактные формулировки, непосредственно не являющиеся следствием экспериментов. Обычно фундаментальные законы «угадываются», а не выводятся из законов эмпирических. Количество таких законов ограничено (например, классическая механика содержит в себе лишь четыре фундаментальных закона: законы Ньютона и закон Всемирного тяготения). Многочисленные эмпирические законы являются следствиями (иногда вовсе не очевидными) фундаментальных законов. Критерием истинности последних является соответствие конкретных следствий экспериментальным наблюдениям.

Все известные на сегодняшний день фундаментальные законы описываются достаточно простыми и изящными математическими выражениями, «не ухудшающимися» при уточнениях. Несмотря на кажущийся абсолютный характер, область применимости фундаментальных законов так же ограничена. Эта ограниченность не связана с математическими неточностями, а имеет более фундаментальный характер: при выходе из области применимости фундаментального закона начинают терять смысл сами понятия, используемые в формулировках (так для микрообъектов оказывается невозможным строгое определение понятий ускорения и силы, что ограничивает применимость законов Ньютона).

Ограниченность применимости фундаментальных законов, естественно, ставит вопрос о существовании предельно общих законов. Таковыми являются законы сохранения. Имеющийся опыт развития естествознания показывает, что законы сохранения не теряют своего смысла при замене одной системы фундаментальных законов другой. Это свойство теперь используется как эвристический принцип, позволяющий априорно отбирать «жизнеспособные» фундаментальные законы при построении новых теорий. В большинстве случаев законы сохранения не способны дать столь полного описания явлений, какое дают фундаментальные законы, а лишь накладывают определенные запреты на реализацию тех или иных состояний при эволюции системы.

Ответ на естественный вопрос почему справедливы законы сохранения в физике, был найден сравнительно недавно. Оказалось, что законы сохранения связаны с симметрией системы и возникают в системах при наличии у них определенных элементов симметрии. Элементом симметрии системы называется любое преобразование, переводящие систему в себя, то есть не изменяющее ее. Например, элементом симметрии квадрата является поворот на прямой угол вокруг оси, проходящей через его центр - «ось вращения четвертого порядка».

Глобальные законы сохранения связаны с существованием таких преобразований, которые оставляют неизменными любую систему. К ним относятся:

1. Закон сохранения энергии, являющийся следствием симметрии относительно сдвига во времени (однородности времени).

2. Закон сохранения импульса, являющийся следствием симметрии относительно параллельного переноса в пространстве (однородности пространства).

3. Закон сохранения момента импульса, являющийся следствием симметрии относительно поворотов в пространстве (изотропности пространства).

4. Закон сохранения заряда, являющийся следствием симметрии относительно замены описывающих систему комплексных параметров на их комплексно сопряженные значения.

5. Закон сохранения четности, являющийся следствием симметрии относительно операции инверсии («отражения в зеркале», меняющего «право» на «лево»).

6. Закон сохранения энтропии, являющийся следствием симметрии относительно обращения времени.

Дата добавления: 2015-07-08