Естественнонаучный способ познания мира

ИНФОФИЗ — мой мир.

Весь мир в твоих руках — все будет так, как ты захочешь

Весь мир в твоих руках — все будет так, как ты захочешь

Как сказал.

Вопросы к экзамену

Для всех групп технического профиля

Список лекций по физике за 1,2 семестр

Я учу детей тому, как надо учиться

Часто сталкиваюсь с тем, что дети не верят в то, что могут учиться и научиться, считают, что учиться очень трудно.

Урок 01. Физика — фундаментальная наука о природе. Естественно-научный метод познания

С незапамятных времен люди начали проводить систематические наблюдения за явлениями природы, стремились подметить последовательность происходящих явлений и научились предвидеть ход многих событий в природе. например, смену времен года, время разливов рек и многое другое. Эти свои знания они использовали для определения времени посева, уборки урожая и т.п. Постепенно люди убедились в том, что изучение явлений природы приносит неоценимую пользу.

Тогда появились ученые, которые посвящали свою жизнь изучению явлений природы, обобщали опыт предыдущих поколений. Они записывали результаты наблюдений и опытов, сообщали свои знания ученикам. вначале учеными были жрецы, которым их знания позволяли держать народ в подчинении. Поэтому записи ученые делали в зашифрованном виде, а учеников тщательно отбирали и они должны были хранить свои знания в тайне.

Первые книги о явлениях природы, которые стали достоянием народа, появились в Древней Греции. Это способствовало быстрому развитию науки в этой стране и появлению многих выдающихся ученых.

Греческое слово «фюзис» в переводе означает природа, поэтому науку о природе стали называть физикой.

Величайший мыслитель древности Аристотель (384—322 до н.э.) в смысл слова «физика» (от греч. — природа) вкладывал всю совокупность сведений о природе, все, что было известно о земных и небесных явлениях. В русский язык термин «физика» был введен великим ученым-энциклопедистом, основоположником материалистической философии в России М.В.Ломоносовым (1711 — 1765).

Долгое время физику называли натуральной философией (философией природы), и она фактически сливалась с естествознанием. По мере накопления экспериментального материала, его научного обобщения и развития методов исследования из натуральной философии как общего учения о природе выделились астрономия, химия, физика, биология и другие науки. Этим обусловлена органическая связь физики с другими естественными науками.

Основные науки о природе

Слово «естествознание» означает знание о природе. Поскольку природа чрезвычайно многообразна, то в процессе ее познания формировались различные естественные науки: физика, химия, биология, астрономия, география, геология и многие другие. Каждая из естественных наук занимается изучением каких-то конкретных свойств природы. При обнаружении новых свойств материи появляются новые естественные науки с целью дальнейшего изучения этих свойств или, по крайней мере, новые разделы и направления в уже имеющихся естественных науках. Так сформировалась целая совокупность естественных наук. По объектам исследования их можно разделить на две большие группы: науки о живой и неживой природе. Важнейшими естественными науками о неживой природе являются : физика, химия, астрономия.

Физика – наука, которая изучает наиболее общие свойства материи и формы ее движения (механическую, тепловую, электромагнитную, атомную, ядерную). Физика имеет много видов и разделов (общая физика, теоретическая физика, экспериментальная физика, механика, молекулярная физика, атомная физика, ядерная физика, физика электромагнитных явлений и т.д).

Химия – наука о веществах, их составе, строении, свойствах и взаимных превращениях. Химия изучает химическую форму движения материи и делится на неорганическую и органическую химию, физическую и аналитическую химию, коллоидную химию и т.д.

Астрономия – наука о Вселенной. Астрономия изучает движение небесных тел, их природу, происхождение и развитие. Важнейшими разделами астрономии, которые сегодня превратились, по существу, в самостоятельные науки, являются космология и космогония.

Биология – наука о живой природе. Предметом биологии является жизнь как особая форма движения материи, законы развития живой природы. Биология, по-видимому, является самой разветвленной наукой (зоология, ботаника, морфология, цитология, гистология, анатомия и физиология, микробиология, вирусология, эмбриология, экология, генетика и т.д.). На стыке наук возникают смежные науки, такие как физическая химия, физическая биология, химическая физика, биофизика, астрофизика и т.д.

Итак, в процессе познания природы формировались отдельные естественные науки. Это необходимый этап познания – этап дифференциации знаний, дифференциации наук. Он обусловлен необходимостью охвата все большего и все более разнообразного числа исследуемых природных объектов и более глубокого проникновения в их детали. Но природа – это единый, уникальный, многогранный, сложный, самоуправляющийся организм. Если природа едина, то единым должно быть и представление о ней с точки зрения естественной науки. Такой наукой является естествознание.

Естествознание – наука о природе как единой целостности или совокупность наук о природе, взятая как единое целое. Последние слова в этом определении еще раз подчеркивают, что это не просто совокупность наук, а обобщенная, интегрированная наука. Это означает, что сегодня дифференциация знаний о природе сменяется их интеграцией. Эта задача обусловлена, во-первых, объективным ходом познания природы и, во-вторых, тем, что человечество познает законы природы не ради простого любопытства, а для использования их в практической деятельности, для своего жизнеобеспечения.

Процесс длительного изучения явлений природы привел ученых к идее о материальности окружающего нас мира.

Материя есть объективная реальность существующая помимо нашего сознания и данная нам в ощущении (В.И.Ленин)

Материя включает в себя все, окружающее нас, и нас самих. То есть все, реально существующее в природе (а не в нашем воображении) материально.

Учение о строении материи является одним из центральных в физике. Оно охватывает два известных физике вида материи: вещество и поле. Материя существует не только в виде вещества — физических тел, но и в виде полей, например электромагнитного, гравитационного. Например радиоволны и свет нельзя назвать веществом. Они представляют собой особую форму материи – электромагнитное поле.

Вещество характеризуется дискретностью образования и конечной массой покоя.

Поле характеризуется непрерывностью и нулевой массой покоя.

Неотъемлемое свойство материи – движение. В философском смысле любое изменение, происходящее в природе, в окружающем нас мире, представляет собой движение материи. Движение есть способ существования материи.

Все материальные объекты (тела) не остаются неизменными. С течением времени изменяются их взаимное положение, форма, размеры, агрегатное состояние, физические и химические свойства и т. д.

Движение обнимает собой все происходящие во Вселенной изменения и процессы, начиная от простого перемещения и кончая мышлением.

Физика изучает наиболее общие формы движения материи и их взаимные превращения, такие, как механические, молекулярно-тепловые, электромагнитные, атомные и ядерные процессы.

Подобное деление на формы движения условно, однако физика в процессе изучения обычно представлена именно такими разделами.

Накопленный веками опыт убедил ученых, что материя может видоизменяться, но никогда не возникает и не исчезает. Движение материи также может изменять свою форму (превращаться из одной формы в другую), но само движение материи не создается и не уничтожается. Т.е. окружающий нас мир есть вечно движущаяся и развивающаяся материя.

Всеобщей мерой движения материи во всех её формах является энергия, а неуничтожимость движения материи выражается законом сохранения энергии.

Материя существует в пространстве и во времени.

Пространство определяет взаимное расположение (одновременно существующих) объектов относительно друг друга и их относительную величину (расстояние и ориентацию).

Т.е. пространство характеризует протяженность материальных объектов. Оно непрерывно, изотропно (свойства при поворотах не меняются) и однородно. Описывается геометрией Евклида, т.е. трехмерное (в классической физике). Единицей пространства в СИявляется 1 метр. Метр — 1,6 млн. длин световых волн атомов криптона, или длина пути, проходимого светом в вакууме за 1 / 299 792 458 с.

Время определяет последовательность явлений природы (материальных событий) и их относительную продолжительность(длительность).

В классической физике время характеризуется однородностью и непрерывностью. Не изотропно, т.е.течет в одном направлении.Единица измерения в СИ – 1 секунда. Секунда — время, равное 9 192 631 770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133.

Все явления природы происходят в пространстве в определенной последовательности и имеют конечную продолжительность. Следовательно, пространство и время не существуют сами по себе, в отрыве от материи, и материя не существует вне пространства и времени.

Общей мерой различных форм движения материи является энергия. Качественно различные физические формы движения материи способны превращаться друг в друга, но сама материя неуничтожима и несотворима. К такому выводу пришли еще античные философы-материалисты. Итак, физика — наука, изучающая простейшие и вместе с тем наиболее общие закономерности явлений природы, свойства и строение материи и законы ее движения.

Физика изучает физические тела, вещества и физические явления.

Физика — основа естествознания. Физика относится к точным наукам и изучает количественные закономерности явлений. Она является наукой экспериментальной. Многие ее законы базируются на фактах, установленных опытным путем. Факты остаются, а истолкование их иногда меняется в ходе исторического развития науки, в процессе все более глубокого понимания основных законов природы.

Роль естествознания в жизни людей велика. Естествознание является основой жизнеобеспечения – физиологического, технического, энергетического. Естествознание – это теоретическая основа промышленности и сельского хозяйства, всех технологий, различных видов производства, в том числе производства энергии, продуктов питания, одежды и т.д. Естествознание – это важнейший элемент культуры человечества, это один из существенных показателей уровня цивилизации.

Особенности естественнонаучного метода познания:

1. Носит объективный характер

2. Предмет познания типичен

3. Историчность не обязательна

4. Создает только знание

5. Естествоиспытатель стремится быть сторонним наблюдателем

6. Опирается на язык терминов и чисел

Наблюдение, эксперимент, теория — основные способы познания природу в физике.

Наблюдение — целенаправленное, организованное восприятие предметов и явлений. Научные наблюдения проводятся для сбора фактов, укрепляющих или опровергающих ту или иную гипотезу и являющихся основой для определенных теоретических обобщений.

Эксперимент — способ исследования, отличающийся от наблюдения активным характером. Это наблюдение в специальных контролируемых условиях. Эксперимент позволяет, во-первых, изолировать исследуемый объект от влияния побочных несущественных для него явлений. Во-вторых, в ходе эксперимента многократно воспроизводится ход процесса. В третьих, эксперимент позволяет планомерно изменять само протекание изучаемого процесса и состояния объекта изучения.

Измерение — это материальный процесс сравнения какой-либо величины с эталоном, единицей измерения. Число, выражающее отношение измеряемой величины к эталону, называется числовым значением этой величины.

Научная гипотеза — такое предположительное знание, истинность или ложность которого еще не доказано, но которое выдвигается не произвольно, а при соблюдении ряда требований, к которым относятся следующие.

1. Отсутствие противоречий. Основные положение предлагаемой гипотезы не должны противоречить известным и проверенным фактам. (При этом следует учитывать, что бывают и ложные факты, которые сами нуждаются в проверке).
2. Соответствие новой гипотезы надежно установленным теориям. Так, после открытия закона сохранения и превращения энергии все новые предложения о создании «вечного двигателя» более не рассматриваются.
3. Доступность выдвигаемой гипотезы экспериментальной проверке, хотя бы в принципе (см. ниже — принцип верифицируемости).
4. Максимальная простота гипотезы.

Научная теория — это систематизированные знания в их совокупности. Научные теории объясняют множество накопленных научных фактов и описывают определенный фрагмент реальности (например, электрические явления, механическое движение, превращение веществ, эволюцию видов и т.п.) посредством системы законов.

Главное отличие теории от гипотезы — достоверность, доказанность. сам термин теория имеет множество смыслов. Теория в строго научном смысле — это система уже подтвержденного знания, всесторонне раскрывающая структуру, функционирование и развитие изучаемого объекта, взаимоотношение всех его элементов, сторон и теорий.

Научная картина мира — это система научных теорий, описывающая реальность. Подробнее о научных картинах мира, их эволюции будет сказано в следующей лекции.

Процесс научного познания

Определив формы научного знания и методы научного познания, мы можем схематично представить весь процесс научного познания в виде некоторой схемы:

Источник

Методы естественно-научного познания

Министерство образования и науки Российской Федерации

Реферат

По дисциплине Концепции Современного Естествознания

Тема: ”Методы научного познания”

Содержание

1. Методы естественно-научного познания. 5

2. Функции эмпирической, теоретической и прикладной сторон

3. Общие, особенные и частные методы естествознания. 13

4. Критерии естественно-научного познания. 15

5. Антинаучные тенденции в развитии науки. 16

Список литературы. 20

Введение

Наука явилась главной причиной столь бурно протекающей НТР, перехода к постиндустриальному обществу, повсеместному внедрению информационных технологий, появления «новой экономики», для которой не действуют законы классической экономической теории, начала переноса знаний человечества в электронную форму, столь удобную для хранения, систематизации, поиска и обработки, и мн.др.

Все это убедительно доказывает, что основная форма человеческого познания – наука в наши дни становиться все более и более значимой и существенной частью реальности.

Однако наука не была бы столь продуктивной, если бы не имела столь присущую ей развитую систему методов, принципов и императивов познания. Именно правильно выбранный метод наряду с талантом ученого помогает ему познавать глубинную связь явлений, вскрывать их сущность, открывать законы и закономерности. Количество методов, которые разрабатывает наука для познания действительности постоянно увеличивается. Точное их количество, пожалуй, трудно определить. Ведь в мире существует около 15000 наук и каждая из них имеет свои специфические методы и предмет исследования.

Цель данной работы – рассмотреть критерии и методы естественно-научного познания. Для достижения поставленной цели, будут решены следующие задачи:

— Рассмотреть структуру и функции естествознания;

— Рассмотреть общие, особенные и частные методы научного познания;

— Рассмотреть предмет и принципы научного познания;

— Рассмотреть антинаучные тенденции в развитии науки и современные картины мира.

Методы естественно-научного познания

В основе методов естествознания лежит единство его эмпи­рической и теоретической сторон. Они взаимосвязаны и обу­словливают друг друга. Их разрыв, или преимущественное развитие одной за счет другой, закрывает путь к правильному познанию природы — теория становится беспредметной, опыт —

Методы естествознания могут быть подразделены на сле­дующие группы:

1. Общие методы, касающиеся любого предмета, любой науки. Это различные формы метода, дающего возможность связывать воедино все стороны процесса познания, все его ступени, например, метод восхождения от абстрактного к кон­кретному, единства логического и исторического. Это, скорее, общефилософские методы познания.

2. Особенные методы касаются лишь одной стороны изу­чаемого предмета или же определенного приема исследования:

анализ, синтез, индукция, дедукция. К числу особенных мето­дов также относятся наблюдение, измерение, сравнение и экс­перимент.

В естествознании особенным методам науки придается чрезвычайно важное значение, поэтому в рамках нашего курса необходимо более подробно рассмотреть их сущность.

Наблюдение — это целенаправленный строгий процесс вос­приятия предметов действительности, которые не должны быть изменены. Исторически метод наблюдения развивается как составная часть трудовой операции, включающей в себя установление соответствия продукта труда его запланирован­ному образцу.

Наблюдение как метод познания действительности приме­няется либо там, где невозможен или очень затруднен экспе­римент (в астрономии, вулканологии, гидрологии), либо там, где стоит задача изучить именно естественное функциониро­вание или поведение объекта (в этологии, социальной психо­логии и т.п.). Наблюдение как метод предполагает наличие программы исследования, формирующейся на базе прошлых убеждений, установленных фактов, принятых концепций. Ча­стными случаями метода наблюдения являются измерение и сравнение.

Эксперимент — метод познания, при помощи которого яв­ления действительности исследуются в контролируемых и управляемых условиях. Он отличается от наблюдения вмеша­тельством в исследуемый объект, то есть активностью по от­ношению к нему. Проводя эксперимент, исследователь не ог­раничивается пассивным наблюдением явлений, а сознательно вмешивается в естественный ход их протекания путем непо­средственного воздействия на изучаемый процесс или измене­ния условий, в которых проходит этот процесс.

Специфика эксперимента состоит также в том, что в обыч­ных условиях процессы в природе крайне сложны и запутанны, не поддаются полному контролю и управлению. Поэтому воз­никает задача организации такого исследования, при кото­ром можно было бы проследить ход процесса в «чистом» ви­де. В этих целях в эксперименте отделяют существенные фак­торы от несущественных и тем самым значительно упрощают ситуацию. В итоге такое упрощение способствует более глу­бокому пониманию явлений и создает возможность контро­лировать немногие существенные для данного процесса фак­торы и величины.

Развитие естествознания выдвигает проблему строгости наблюдения и эксперимента. Дело в том, что они нуждаются в специальных инструментах и приборах, которые последнее время становятся настолько сложными, что сами начинают оказывать влияние на объект наблюдения и эксперимента, чего по условиям быть не должно. Это прежде всего относится к исследованиям в области физики микромира (квантовой меха­нике, квантовой электродинамике и т.д.).

Аналогия — метод познания, при котором происходит пере­нос знания, полученного в ходе рассмотрения какого-либо од­ного объекта, на другой, менее изученный и в данный момент изучаемый. Метод аналогии основывается на сходстве предме­тов по ряду каких-либо признаков, что позволяет получить вполне достоверные знания об изучаемом предмете.

Применение метода аналогии в научном познании требует определенной осторожности. Здесь чрезвычайно важно четко выявить условия, при которых он работает наиболее эффек­тивно. Однако в тех случаях, когда можно разработать систему четко сформулированных правил переноса знаний с модели на прототип, результаты и выводы по методу аналогии приобре­тают доказательную силу.

Моделирование — метод научного познания, основанный на изучении каких-либо объектов посредством их моделей. Появ­ление этого метода вызвано тем, что иногда изучаемый объект или явление оказываются недоступными для прямого вмеша­тельства познающего субъекта или такое вмешательство по ряду причин является нецелесообразным. Моделирование предполагает перенос исследовательской деятельности на дру­гой объект, выступающий в роли заместителя интересующего нас объекта или явления. Объект-заместитель называют моде­лью, а объект исследования — оригиналом, или прототипом. При этом модель выступает как такой заместитель прототипа, который позволяет получить о последнем определенное знание.

Таким образом, сущность моделирования как метода по­знания заключается в замещении объекта исследования моде­лью, причем в качестве модели могут быть использованы объ­екты как естественного, так и искусственного происхождения. Возможность моделирования основана на том, что модель в определенном отношении отображает какие-либо стороны прототипа. При моделировании очень важно наличие соответ­ствующей теории или гипотезы, которые строго указывают пределы и границы допустимых упрощений.

Основными элементами естествознания являются:

· твердо установленные факты;

· закономерности, обобщающие группы фактов;

· теории, как правило, представляющие собой системы закономерностей, в совокупности описывающих некий фрагмент реальности;

· научные картины мира, рисующие обобщенные образы всей реальности, в которых сведены в некое системное единство все теории, допускающие взаимное согласование.

Проблема различия теоретического и эмпирического уровней научного познания коренится в разнице способов иде­ального воспроизведения объективной реальности, подходов к построению системного знания. Отсюда вытекают и другие, уже производные отличия этих двух уровней. За эмпирическим знанием, в частности, исторически и логически закрепилась функция сбора, накопления и первичной рациональной обра­ботки данных опыта. Его главная задача — фиксация фактов. Объяснение же, интерпретация их — дело теории.

Методологические программы сыграли свою важную историческую роль. Во-первых, они стимулировали огромное множество конкретных научных исследований, а во-вторых, «высекли искру» некоторого понимания структуры научного познания. Выяснилось, что оно как бы «двухэтажно». И хотя занятый теорией «верхний этаж» вроде бы надстроен над «нижним» (эмпирией) и без последнего должен рассыпать­ся, но между ними почему-то нет прямой и удобной лестницы. Из нижнего этажа на верхний можно попасть только «скачком» в прямом и переносном смысле. При этом, как бы ни была важна база, основа (нижний эмпирический этаж нашего зна­ния), решения, определяющие судьбу постройки, принимаются все-таки наверху, во владениях теории.

В наше время стандартная модель строения научного знания выглядит примерно так. Познание начинается с установления путем наблюдения или экспериментов различных фактов. Если среди этих фактов обнаруживается некая регулярность, повторяемость, то в принципе можно утверждать, что найден эмпи­рический закон, первичное эмпирическое обобщение. И все бы хорошо, но, как правило, рано или поздно отыскиваются такие факты, которые никак не встраиваются в обнаруженную регу­лярность. Тут на помощь призывается творческий интеллект ученого, его умение мысленно перестроить известную реальность так, чтобы выпадающие из общего ряда факты вписа­лись, наконец, в некую единую схему и перестали противоре­чить найденной эмпирической закономерности.

Обнаружить эту новую схему наблюдением уже нельзя, ее нужно придумать, сотворить умозрительно, представив перво­начально в виде теоретической гипотезы. Если гипотеза удачна и снимает найденное между фактами противоречие, а еще лучше — позволяет предсказывать получение новых, нетривиальных фактов, это значит, что родилась новая теория, найден теоретический закон.

Известно, к примеру, что эволюционная теория Ч. Дарвина долгое время находилась под угрозой краха из-за распространенных в XIX в. представлений о наследственности. Считалось, что передача наследственных признаков происходит по принципу «смешивания», т.е. родительские признаки переходят к потомству в некоем промежуточном варианте. Если скрестить, допустим, растения с белыми и красными цветками, то у полученного гибрида цветки должны быть розовыми. В большинстве случаев так оно и есть. Это эмпирически установленное обобщение на основе множества совершенно достоверных эмпирических фактов.

Но из этого, между прочим, следовало, что все наследуемые признаки при скрещивании должны усредняться. Значит, любой, даже самый выгодный для организма признак, появившийся в результате мутации (внезапного изменения наследственных структур), со временем должен исчезнуть, раствориться в популяции. А это в свою очередь доказывало, что естественный отбор работать не должен! Британский инженер Ф. Дженкин доказал это строго математически. Ч. Дарвину данный «кошмар Дженкина» отравлял жизнь с 1867 г., но убедительного ответа он так и не нашел. (Хотя ответ уже был найден. Дарвин просто о нем не знал.)

Дело в том, что из стройного ряда эмпирических фактов, рисующих убедительную в целом картину усреднения наследуемых признаков, упорно выбивались не менее четко фиксируемые эмпирические факты иного порядка. При скрещивании растений с красными и белыми цветками, пусть не часто, но все равно будут появляться гибриды с чисто белыми или крас­ными цветками. Однако при усредняющем наследовании при­знаков такого просто не может быть — смешав кофе с моло­ком, нельзя получить черную или белую жидкость! Обрати Ч. Дарвин внимание на это противоречие, наверняка, к его славе прибавилась бы еще и слава создателя генетики. Но не обратил. Как, впрочем, и большинство его современников, считавших это противоречие несущественным. И зря.

Ведь такие «выпирающие» факты портили всю убедитель­ность эмпирического правила промежуточного характера на­следования признаков. Чтобы эти факты вписать в общую кар­тину, нужна была какая-то иная схема механизма наследова­ния. Она не обнаруживалась прямым индуктивным обобщени­ем фактов, не давалась непосредственному наблюдению. Ее нужно было «узреть умом», угадать, вообразить и соответствен­но сформулировать в виде теоретической гипотезы.

Эту задачу, как известно, блестяще решил Г. Мендель. Суть предложенной им гипотезы можно выразить так: наследование носит не промежуточный, а дискретный характер. Наследуемые признаки передаются дискретными частицами (сегодня мы на­зываем их генами). Поэтому при передаче факторов наследственности от поколения к поколению идет их расщепление, а не смешивание. Эта гениально простая схема, развившаяся впо­следствии в стройную теорию, объяснила разом все эмпириче­ские факты. Наследование признаков идет в режиме расщепления, и поэтому возможно появление гибридов с «несмешивающимися» признаками. А наблюдаемое в большинстве случаев «смешивание» вызвано тем, что за наследование признака отвечает, как правило, не один, а множество генов, что и «смазывает» менделевское расщепление. Принцип естественного отбора был спасен, «кошмар Дженкина» рассеялся.

Таким образом, традиционная модель строения научного знания предполагает движение по цепочке: установление эмпи­рических фактов — первичное эмпирическое обобщение — обнаружение отклоняющихся от правила фактов — изобретение теоретической гипотезы с новой схемой объяснения — логический вывод (дедукция) из гипотезы всех наблюдаемых фактов, что и является ее проверкой на истинность. Подтверждение гипотезы конституирует ее в теоретический закон. Такая мо­дель научного знания называется гипотетико-дедуктивной. Считается, что большая часть современного научного знания построена именно таким способом.

Источник