INTRODUÇÃO

1. Ideias gerais sobre o tema “Conceitos de

2. Ciências naturais e cultura humanitária.

3. Método científico no estudo do mundo circundante. métodos de desenvolvimento,

acumulação e disseminação das conquistas da vida natural moderna.

conhecimento sobre o exemplo da prática da atividade militar.

4. Informações básicas sobre a medição de grandezas nas ciências naturais.

Ideias gerais sobre a disciplina “Conceitos

ciência natural moderna".

A ciência natural moderna é formada a partir de áreas do conhecimento científico como

■ física, química, físico-química, mecânica;

■ geografia, geologia, mineralogia;

■ meteorologia, astronomia, astrofísica, astroquímica;

■ biologia, botânica, zoologia, genética;

■ anatomia e fisiologia humana, —

e muitos, muitos outros que estudam nosso planeta, cosmos próximos e distantes, matéria sólida, líquidos e gases, matéria viva e o homem como produto da natureza.

É impossível citar todos os cientistas que deram a contribuição mais significativa para o desenvolvimento da ciência natural, mas não se pode falar de ciência natural sem lembrar gênios como G. Galileu, I. Newton, R. Descartes, M. V. Lomonosov, C . Darwin, G Mendel, M. Faraday, D. I. Mendeleev, V. I. Vernadsky.

O principal conceitos ciência natural moderna. Como você sabe, o termo "conceito" significa um sistema de pontos de vista, uma ou outra compreensão de fenômenos, processos ou uma única ideia definidora, o pensamento principal de qualquer trabalho.

O objetivo do KSE é familiarizar os alunos com as ciências naturais, como parte integrante da parte da cultura, com seus princípios e conceitos fundamentais, para formar uma visão holística do mundo, manifestada como a unidade da natureza, homem, sociedade.

Para atingir os objetivos formulados no programa, os seguintes aspectos foram refletidos no manual de treinamento. São consideradas as características da relação dialética entre os componentes natural e humanitário da cultura. As bases do conhecimento científico do mundo circundante são declaradas, os métodos científicos de sua pesquisa são classificados. São fornecidas informações sobre a medição de quantidades nas ciências naturais. A necessidade de estudar KSE para formar ideias da imagem moderna do mundo é motivada.

Descrevem-se as etapas do surgimento do conhecimento racional como metodologia de estudo do mundo, que ocorreu como resultado da luta dialética de várias correntes científicas e religiosas. As informações básicas sobre as imagens científicas do mundo e sua essência são declaradas. O resultado do desenvolvimento dos métodos do conhecimento científico foi a continuidade dialética da pesquisa experimental e teórica.

Considera-se a evolução da imagem da ciência natural do mundo baseada nas obras de Isaac Newton, que foi chamada de mecanicista.

O próximo estágio no desenvolvimento do conhecimento das ciências naturais foi uma infinidade de descobertas em química e biologia vivas. No âmbito deste último, nasceram e se formaram as ideias evolucionárias, que no futuro se tornaram parte da ciência natural como parte integrante da teoria do desenvolvimento.

A descoberta nos séculos XVIII-XIX de campos elétricos e magnéticos levou ao desenvolvimento da imagem eletromagnética do mundo, na qual o papel decisivo pertence teoria de curto alcance. Com a descoberta do átomo e sua estrutura, a ciência, em particular a física, experimentou a última e mais violenta revolução. No início do século XX, acumulou-se um grande número de fatos inexplicáveis ​​do ponto de vista da imagem eletromagnética do mundo. Foi necessário construir um novo, chamado de moderno. Está inextricavelmente ligado à mecânica quântica, à teoria da relatividade, bem como às últimas conquistas da engenharia genética e assim por diante.

São analisados ​​os conceitos fundamentais da imagem científica moderna do mundo, que incluem - um método sistemático de pesquisa, o princípio do evolucionismo global, a teoria da auto-organização ou sinergética. Com base nessas características conceituais, é possível apresentar as principais tendências no desenvolvimento do mundo moderno, para considerar o panorama das ciências naturais modernas.

Mostra-se que, a partir da escala do observador, quaisquer objetos de natureza material podem ser considerados tanto do ponto de vista de um corpuscular quanto do ponto de vista de um conceito contínuo de descrição da natureza. Não há diferença fundamental aqui, embora, é claro, se manifeste uma das leis globais da filosofia “sobre a transição da quantidade para a qualidade”.

Uma transição está sendo feita para o estudo da relação entre ordem e desordem na natureza. Definições de caos e sua medida - entropia são dadas. Os modelos e mecanismos de ordem e caos são discutidos, sua conexão com o nível de energia do sistema material é considerada.

Com base em uma abordagem sistemática na ciência, três níveis de organização da matéria foram identificados. O microcosmo é considerado do ponto de vista da imagem moderna do mundo, a manifestação do dualismo corpuscular-onda nele. O macromundo é descrito do ponto de vista da ciência natural clássica, segundo a qual a matéria existe na forma de substância e campo. A organização sistêmica do megamundo foi esclarecida.

As informações básicas sobre espaço e tempo são indicadas. Mostra-se que a estrutura do espaço e do tempo é determinada pela distribuição das massas dos objetos materiais e depende da velocidade de seu movimento. A expressão das leis de simetria no mundo é a conexão do espaço e do tempo com as leis básicas da ciência natural - as leis da conservação. São introduzidos os conceitos de espaço biológico, psicológico, social e de tempo.

Interações fundamentais são consideradas. As idéias são formadas sobre as partículas que realizam interações, sobre as constantes de acoplamento. As características das interações são dadas em termos de alcance, intensidade, fonte e exemplos de manifestações específicas são considerados.

A atenção está voltada para os conceitos de interação de longo e curto alcance, leis de conservação. São analisados ​​exemplos de sua manifestação em vários campos das ciências naturais.

Além disso, os princípios básicos da imagem física do mundo, que incluem o princípio relatividade, incerteza, complementaridade, superposição, simetria. A atenção está focada na estreita inter-relação dos princípios declarados e atributos da matéria como tempo, espaço, massa, energia. Os conceitos básicos da teoria da relatividade de Einstein são delineados. O significado do princípio da incerteza de Heisenberg e do princípio da complementaridade é revelado. São dados exemplos específicos da manifestação do princípio da superposição em eletrodinâmica, processos ondulatórios, mecânica quântica e até mesmo nas humanidades.

São considerados os conceitos de estado, regularidades dinâmicas e estatísticas na natureza.

As leis básicas e fundamentais da natureza são enunciadas e, com base nelas, são explicadas as propriedades e o comportamento de sistemas poliatômicos complexos. Exemplos específicos do funcionamento de vários sistemas e a manifestação para eles de um conceito tão importante da ciência natural como ponto de bifurcação. Compreender as leis fundamentais consideradas da ciência natural permite-nos proceder ao estudo das ideias sinérgicas sobre a matéria pouco organizada.

O material apresentado afirma que, em grande parte, as mudanças em curso no mundo circundante estão associadas à interação química de elementos ou complexos formados a partir deles, ou seja, devido a processos químicos. Para substâncias que interagem, a reatividade é determinada pela estrutura ou estrutura dos elementos que as formam. É a natureza da estrutura das substâncias reagentes que determina as propriedades das substâncias resultantes. Os níveis conceituais de conhecimento em química são formulados. Mostra-se que a auto-organização e evolução de sistemas biológicos tão complexos como o homem é possível precisamente devido à implementação de uma ampla gama de reações químicas. Outras idéias sobre estrelas, sistemas estelares são formados, suas principais características são determinadas. Ideias sobre o Universo são dadas e modelos de sua origem são considerados. Com base na teoria do evolucionismo global, a atenção está voltada para a origem e desenvolvimento do sistema solar. São apresentadas as informações básicas sobre a estrutura interna e a história do desenvolvimento geológico da Terra, são formados conceitos modernos do desenvolvimento de conchas geosféricas. O conhecimento científico sobre a litosfera como base biótica da vida é apresentado. Mostra-se que uma série de fatores tornam a Terra um planeta especial no sistema solar. Ao mesmo tempo, a hidrosfera é o berço da vida, e o oceano mundial é um “reator geoquímico”. Considerável atenção é dada ao estudo das funções ecológicas da litosfera. Duas direções principais da ecologia são destacadas e suas tarefas são divulgadas. As informações básicas sobre a concha geográfica da Terra e seus parâmetros são fornecidas. O envelope geográfico da Terra permite determinar as coordenadas de qualquer ponto da superfície, entender os mecanismos de formação do clima, calcular alturas e profundidades e registrar o tempo dos eventos. Os fundamentos do conhecimento científico sobre as características do nível biológico da organização da matéria são delineados, o conceito de célula é formulado e suas principais propriedades são determinadas. São considerados os processos oscilatórios e ondulatórios e suas características. Com base nessas ideias, os processos de atividade vital dos organismos são analisados ​​e é feita uma conclusão sobre sua ciclicidade. Mostra-se que a diversidade de organismos vivos garante a estabilidade e sustentabilidade das geobiocenoses.

As hipóteses da ciência natural sobre a origem da vida são consideradas. As possíveis formas de seu desenvolvimento são mostradas e os pré-requisitos para sua ocorrência são destacados. O material apresentado permite considerar a Terra como um objeto especial do sistema solar, onde foi possível o aparecimento de seres vivos.

Com base nas ideias materialistas modernas, principalmente sobre a seleção natural, são formuladas hipóteses sobre a origem do homem. Grupos de características que o conectam com o mundo animal são identificados e diferenças características são apresentadas.

A linha da genealogia humana foi traçada.

Com base em informações paleontológicas, os principais fatores que fizeram do homem um ser social são a produção conjunta de alimentos, a presença do fogo, o trabalho e a fala articulada.

De acordo com o princípio do evolucionismo global, mostra-se que o desenvolvimento dos organismos vivos e seus grupos está sujeito às leis da genética. Suas disposições básicas são idéias sobre mutação, hereditariedade, população. As principais disposições da teoria sintética da evolução são destacadas. São dadas breves ideias sobre a saúde, o desempenho e as emoções de uma pessoa e os fatores que as determinam. A influência dos ciclos cósmicos na biosfera da Terra e processos nela é demonstrada. Em particular, são mostradas influências diárias, sazonais e outras na vida das pessoas, incluindo militares. Uma representação da noosfera foi formada, com base na qual são delineados os caminhos de possível desenvolvimento do mundo circundante e da humanidade. Os exemplos apresentados mostram a importância de um manejo cuidadoso da natureza em termos de problemas bioéticos, que por sua vez estão relacionados ao princípio do desenvolvimento irreversível da matéria. O mesmo princípio leva ao fato de que um parâmetro da matéria como o tempo também é irreversível.

São apresentadas informações sobre auto-organização na natureza inanimada, obtidas com base em conceitos de sistemas fechados.

Mostra-se que o tempo de sua existência é limitado devido ao aumento da entropia. Com base em ideias sinérgicas sobre sistemas abertos, mostra-se que eles podem manter constante ou até reduzir o nível de entropia devido à troca de matéria, energia e informação com o ambiente externo. O desenvolvimento de seres vivos neste caso é devido à presença de flutuações e feedback positivo. Mostra-se que os processos de auto-organização e auto-complicação ocorrem quando a simetria é quebrada em sistemas, ou seja, quando estão desequilibrados.

O material apresentado permite-nos confirmar a implementação de uma tentativa bem sucedida de representar o mundo circundante do ponto de vista de uma única cultura através do surgimento de disciplinas como KSE, a criação da rede de Internet e assim por diante.

Para o trabalho independente dos alunos sobre os tópicos da disciplina, são oferecidos, em primeiro lugar, materiais didáticos básicos disponíveis na biblioteca da universidade. Além dessa literatura, existem outros livros didáticos que podem ser usados ​​na preparação para seminários ou exames. Os livros didáticos dos seguintes autores correspondem mais plenamente ao programa do curso: S.G. Khoroshavina, V.N. Lavrinenko, S.Kh. Karpenkov, G.I. Ruzavin,

Nas aulas expositivas, é necessário delinear o material apresentado pelo professor, destacando definições, leis, figuras principais e diagramas. É necessário deixar campos para fazer acréscimos e explicações no processo de trabalho independente. É aconselhável reler o material no dia da gravação e observar as indefinições nele.

Ao se preparar para seminários, você deve aprender as principais disposições do material da palestra. O nível de assimilação pode ser avaliado pelas perguntas dadas no final da palestra ou pelas perguntas do seminário. As questões não marcadas com (*) devem ser entendidas. Os que estão assinalados com este sinal implicam um estudo mais aprofundado dos mesmos e podem ser apresentados em forma de mensagem ou relatório em seminários. A preparação para o exame envolve um estudo fundamental do material teórico do curso, bem como registros de seminários, a escolha do material principal que foi incluído nas questões das provas.

Em palestras e seminários, a história do surgimento da ciência será considerada: primeiro, como a soma do conhecimento humano sobre o mundo ao nosso redor, bastante díspar, caótico (antigo Egito, China, Mesopotâmia, Índia), e depois uma transição foi desde o sistema de conhecimento no âmbito da filosofia (filosofia natural) de Aristóteles, até as etapas da formação da ciência moderna (origem e desenvolvimento dos métodos científicos) de Copérnico a Einstein e a cosmologia moderna.

Para criação Ciências Naturais(desde o final do século XVIII): física, química, biologia, geografia, geologia, astronomia, psicologia, etc. diferenciação conhecimento sobre a natureza, associado à seleção dos fenômenos estudados, processos, desenvolvimento de métodos para seu estudo e em relação à generalidade dos resultados obtidos. Atualmente tentativas imagine o mundo como um, para revelar as leis mais gerais do universo expressas na criação de uma ciência generalizada e integrativa - a ciência natural. Uma de suas principais tarefas é o desejo de tirar conclusões filosóficas e metodológicas profundas sobre a universalidade da ação das leis universais da evolução, sobre a organização sistêmica e auto-organização do mundo circundante. Juntamente com o princípio da historicidade, eles nos permitem falar sobre percepção objetiva, compreensão do mundo em que vivemos, compreensão dos objetivos e significado da existência de nossa civilização.

Em geral, o curso KSE abrange os seguintes tópicos: evolução, imagem das ciências naturais do mundo (história das ciências naturais); imagem científica moderna do mundo; conceitos cosmológicos modernos básicos; as principais hipóteses da origem da vida e do homem; o lugar do homem no universo, o lugar da ciência no mundo moderno e a previsão de seu desenvolvimento, etc.

Os conceitos mais comuns do curso incluem:

Conceito(do latim Conceptio) é usado no sentido de:

a) um sistema de visões, uma ou outra compreensão de fenômenos, processos;
b) uma ideia única, definidora, o pensamento principal de qualquer trabalho, trabalho científico, etc.

Ciência natural- sistema de conhecimento sobre a natureza; um ramo da ciência que estuda o mundo ao nosso redor como ele é, em seu estado natural, existindo independentemente do homem.

A ciência- um sistema de conhecimento sobre os fenômenos e processos do mundo objetivo e da consciência humana, sua essência e leis de desenvolvimento; A ciência como instituição social é uma esfera da atividade humana na qual o conhecimento científico sobre os fenômenos da natureza e da sociedade é desenvolvido e sistematizado.

Conceitos de ciências naturais- nomear os resultados da investigação científica expressos sob a forma de teorias científicas, leis, modelos, hipóteses, generalizações empíricas.

As conquistas nas ciências naturais são parte integrante da cultura humana, por isso o "Conceitos da Ciência Natural Moderna" é um curso de formação que deve mostrar o papel e a importância das ciências naturais na compreensão do mundo ao nosso redor, na compreensão do lugar do homem neste mundo, na formação de uma imagem científica do mundo.

Hoje em dia virou moda falar sobre as leis da natureza e da sociedade. Aplicado à natureza, isso não é, estritamente falando, verdade. A natureza não conhece leis. Somos nós que os inventamos, tentando de alguma forma sistematizar o que está acontecendo. O termo "lei da natureza" deve ser entendido no sentido de que os fenômenos naturais são repetíveis e, portanto, previsíveis. Seja como for, a recorrência dos fenômenos naturais torna possível à ciência formular leis que são comumente chamadas de leis da natureza. Em suas pesquisas, a humanidade é guiada por alguns princípios extremamente gerais que facilitam o processo de estudo dos fenômenos naturais.

Um dos princípios mais gerais da ciência natural é princípio da causalidade, afirmando que um fenômeno natural dá origem a outro, sendo sua causa.

A existência de uma cadeia de relações causais às vezes nos permite tirar conclusões de natureza geral. Assim, contando apenas com a continuidade da cadeia de causas e efeitos, o médico do navio alemão Robert Mayer conseguiu formular a lei da conservação e transformação da energia, que é a lei fundamental da ciência natural moderna.

Observe que a pergunta “por que” é, estritamente falando, ilegal. Não sabemos e, aparentemente, nunca saberemos a causa última de qualquer fenômeno natural. Seria mais correto perguntar "como". Que padrão descreve esse fenômeno?

A ciência em seu desenvolvimento está trabalhando para identificar causas cada vez mais profundas dos fenômenos naturais. Esse processo dá aos teólogos motivos para argumentar que, eventualmente, o processo científico deve levar à determinação da causa última, ou seja, Deus, ponto em que a ciência e a religião se fundirão.

Outro princípio geral é Princípio de cura e. É nomeado após o mesmo Pierre Curie, que, juntamente com sua esposa Maria Sklodowska-Curie, descobriu o elemento químico rádio. Além disso, Pierre Curie fez mais algumas descobertas científicas em sua curta vida. Aparentemente, o mais importante deles é o princípio Curie.

Imagine alguma qualidade A. Por exemplo, uma carga elétrica, ou, digamos, cabelo ruivo ou alguma outra qualidade. É improvável que seja distribuído uniformemente no espaço. Muito provavelmente haverá um gradiente no espaço (O gradiente de uma função escalar é um vector dirigido para o aumento mais rápido desta função. O valor do gradiente é igual à derivada desta função, tomada na direcção do seu aumento mais rápido ) desta qualidade.

Princípio Curie afirma que se houver um gradiente de alguma qualidade A, então inevitavelmente haverá uma transferência dessa qualidade para sua falta, e o fluxo da qualidade A, ou seja, sua quantidade transferida através de uma unidade de área por unidade de tempo, é proporcional à magnitude deste gradiente.

Imagine a distribuição espacial de uma mercadoria chamada folha de louro em nosso país. Seu máximo cai, é claro, nas zonas subtropicais do Cáucaso, e seu mínimo, que é bastante natural, cai nas regiões do Extremo Norte. Há um gradiente de folha de louro. De acordo com o princípio de Curie, a existência de tal gradiente levará à transferência de folhas de louro do Cáucaso para o Norte.

Existe um grande número de leis empíricas do campo da cinética física e química desde a lei de Ohm até a equação clássica de difusão, que são consequências do princípio de Curie. Parece-me que os economistas devem ter muito cuidado com esse princípio. Uma compreensão clara disso permitirá que você evite muitos erros.

Extremamente produtivo em termos científicos é o já mencionado o princípio da dualidade (adicionalidade). Baseia-se na natureza dual do conhecimento. Você provavelmente já notou a existência de conceitos pareados que definem conjuntamente os aspectos mutuamente exclusivos do todo. A seleção de tais partes é uma parte essencial do processo de cognição.

Descrevendo qualquer coisa, recorremos a abstrações- destacando os aspectos estudados, importantes nesse aspecto. Partes não essenciais são geralmente omitidas da consideração. No futuro, se a abstração escolhida for frutífera, ela substitui a ideia original do fenômeno em estudo. Nesse caso, os aspectos rejeitados do fenômeno são omitidos da consideração, mesmo que sejam muito significativos.

Princípio da Dualidade

Princípio da Dualidade nos instrui a considerar simultaneamente dois lados mutuamente exclusivos ao descrever qualquer coisa. Dependendo das circunstâncias, um deles pode ser mais significativo. Em outras circunstâncias, o outro será mais importante. Se, ao tentar resolver um problema, você se deparou com dificuldades intransponíveis, tente uma abordagem baseada em representações alternativas. É muito provável que ele tenha sucesso.

Quem entre vocês dirá o que é luz? Na escola, eles explicaram a você que isso é uma onda eletromagnética. Essa representação é aceita no paradigma clássico e, em geral, descreve muito bem a propriedade da luz. No entanto, como você sabe, a luz é composta de partículas individuais chamadas fótons. Sem esta representação, é impossível explicar o efeito fotoelétrico, o efeito Compton e muito mais. Então, o que é a luz - é uma onda ou um fluxo de partículas? Ao estudar as propriedades da luz, ambas as abstrações são admissíveis. De acordo com o princípio da dualidade, é possível evitar erros na descrição realizando ambas as descrições em paralelo.

Princípio da superposição

O princípio da superposição afirma que o resultado do impacto no sistema material de dois fatores pode ser representado como uma superposição (superposição) do impacto de cada um desses fatores agindo independentemente um do outro. Nesse princípio, assume-se implicitamente que, quando sobrepostos, os fatores não se perturbam. O princípio é menos geral que o princípio de Curie. No entanto, em muitos casos, acaba por ser muito útil.

Princípio de simetria

O princípio da simetria baseia-se nas ideias iniciais sobre a homogeneidade e isotropia do espaço. Assume a invariância de processos naturais para transformações de simetria. Com base no princípio da simetria, Emmy Noether mostrou que as leis físicas fundamentais de conservação de energia e momento (momentum) são consequência da homogeneidade e isotropia do espaço.

O princípio da simetria usa a ideia intuitiva da completa igualdade de direita e esquerda. Ainda mais surpreendente deve parecer a você a orientação “esquerda” da natureza viva. Você provavelmente sabe que as moléculas de muitos compostos naturais são torcidas como uma mola. Essa estrutura torcida tem, por exemplo, açúcar ou colesterol entrando em seus organismos. Muitas enzimas de origem vegetal e animal têm uma estrutura helicoidal. Se tais compostos são obtidos por síntese química, então, de acordo com o princípio da simetria, é obtido aproximadamente o mesmo número de moléculas, torcidas nas hélices direita e esquerda. Assim, toda a vida em nosso planeta consiste em moléculas torcidas em uma espiral para a esquerda. Observe que seu coração também está deslocado para a esquerda, não para a direita. Por que isso é assim continua a ser visto. Por enquanto, porém, o princípio da simetria, por mais tentadoramente óbvio que possa parecer, é muito, muito limitado.

Ainda mais limitado, embora não menos frutífero, é o princípio da semelhança. De acordo com esse princípio, após uma certa transformação, as equações que descrevem sistemas semelhantes acabam sendo as mesmas.

Tomemos, por exemplo, as chamadas pequenas oscilações. Acontece que após algumas transformações matemáticas, a oscilação de uma carga suspensa em um fio e uma corrente elétrica em um circuito oscilatório podem ser descritas pela mesma equação. O princípio da semelhança pode ser aplicado, infelizmente, nem sempre. No entanto, se no decorrer da sua atividade prática você conseguiu encontrar semelhanças entre alguns grupos de fenômenos, considere que o sucesso é garantido.

O princípio da relatividade

De acordo com o princípio da relatividade, não há movimento absoluto. E, consequentemente, não há espaço absoluto, tempo absoluto, etc. Este princípio implica que o curso dos processos naturais não depende do ponto de vista do observador que os descreve. Foi proposto por Albert Einstein como um dos fundamentos da teoria privada da relatividade. Discutido por muitos cientistas. Atualmente, ela entrou firmemente no núcleo inerte do paradigma científico moderno.

Uma consequência direta do princípio da relatividade é o princípio da invariância das leis da natureza às transformações do referencial em que foram formuladas. O princípio da invariância afirma que a forma das equações básicas que descrevem os fenômenos naturais não depende da transformação das coordenadas e do tempo incluídos nessas equações.

O curso completo da disciplina é apresentado de forma concisa e acessível, são destacados os conceitos modernos mais importantes das ciências da natureza inanimada e viva. É uma versão complementada e revisada do livro recomendado pelo Ministério da Educação e Ciência da Federação Russa para estudar o curso "Conceitos da ciência natural moderna". Para alunos de graduação, graduação, pós-graduação e professores de humanidades, para professores de escolas secundárias, liceus e faculdades, bem como para uma ampla gama de leitores interessados ​​em vários aspectos das ciências naturais.

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O seguinte trecho do livro Conceitos da ciência natural moderna (A. P. Sadokhin) fornecido pelo nosso parceiro de livros - a empresa LitRes.

Capítulo 3. Ciências naturais: seu tema, estrutura e história de formação

3.1. O assunto e a estrutura das ciências naturais

O desejo de uma pessoa pelo conhecimento do mundo circundante é expresso em várias formas, métodos e direções de suas atividades de pesquisa. Cada uma das partes principais do mundo objetivo - natureza, sociedade e homem - é estudada por ciências separadas. A totalidade do conhecimento científico sobre a natureza é formada pela ciência natural. Etimologicamente, a palavra "ciência natural" vem da combinação de duas palavras: "natureza" - natureza e "conhecimento" - conhecimento sobre a natureza.

No uso moderno, o termo "ciência natural" em sua forma geral costuma denotar um conjunto de ciências naturais que têm como objeto de suas pesquisas vários fenômenos e processos da natureza, as leis de sua evolução. Além disso, a ciência natural é uma ciência independente separada da natureza como um todo. Nessa capacidade, nos permite estudar qualquer objeto do mundo ao nosso redor mais profundamente do que qualquer ciência natural pode fazer. Portanto, a ciência natural, juntamente com as ciências da sociedade e do pensamento, é a parte mais importante do conhecimento humano. Inclui tanto a atividade de obtenção de conhecimento quanto seus resultados, ou seja, o sistema de conhecimento científico sobre processos e fenômenos naturais.

O conceito de "ciência natural" surgiu nos tempos modernos na Europa Ocidental e passou a denotar a totalidade das ciências da natureza. As raízes dessa ideia vão ainda mais fundo, até a Grécia antiga na época de Aristóteles, que foi o primeiro a sistematizar o conhecimento sobre a natureza então disponível em sua Física. Hoje, existem duas idéias difundidas sobre o assunto da ciência natural. A primeira afirma que a ciência natural é a ciência da natureza como uma entidade única, a segunda afirma que é a totalidade das ciências da natureza consideradas como um todo. À primeira vista, essas definições são diferentes. Na verdade, as diferenças não são tão grandes, pois a totalidade das ciências da natureza não é apenas a soma de ciências díspares, mas um único complexo de ciências naturais intimamente interligadas que se complementam.

Sendo uma ciência independente, a ciência natural tem seu próprio assunto de estudo, diferente do assunto das ciências naturais especiais (privadas). Sua especificidade é que explora os mesmos fenômenos naturais a partir das posições de várias ciências ao mesmo tempo, revelando os padrões e tendências mais gerais, considerando a natureza "de cima". Esta é a única maneira de apresentar a natureza como um único sistema integral, de revelar as bases sobre as quais toda a variedade de objetos e fenômenos do mundo circundante é construída. O resultado de tais estudos é a formulação das leis básicas que conectam os micro-, macro- e mega-mundos, a Terra e o Cosmos, os fenômenos físicos e químicos com a vida e a mente no Universo.

Ao considerar a questão da estrutura da ciência, notamos que ela é um sistema de conhecimento complexo e ramificado. A ciência natural não é um sistema menos complexo, todas as partes do qual estão em relação à subordinação hierárquica. Isso significa que o sistema das ciências naturais pode ser representado como uma espécie de escada, cada degrau do qual é um suporte para a ciência que o segue e, por sua vez, se baseia nos dados da ciência anterior.

O fundamento de todas as ciências naturais, sem dúvida, é a física, cujo tema são os corpos, seus movimentos, transformações e formas de manifestação em vários níveis. É impossível se envolver em qualquer ciência natural sem conhecer física. Dentro da física, há um grande número de subseções que diferem em seu assunto específico e métodos de pesquisa. O mais importante entre eles é a mecânica - a doutrina do equilíbrio e movimento dos corpos (ou suas partes) no espaço e no tempo. O movimento mecânico é a forma mais simples e ao mesmo tempo a mais comum de movimento da matéria. A mecânica historicamente se tornou a primeira ciência física e por muito tempo serviu de modelo para todas as ciências naturais. As seções da mecânica são a estática, que estuda as condições de equilíbrio dos corpos; a cinemática, que trata do movimento dos corpos do ponto de vista geométrico; dinâmica, considerando o movimento de corpos sob a ação de forças aplicadas. A mecânica é a física do macrocosmo, que se originou nos tempos modernos. Baseia-se na mecânica estatística (teoria cinética molecular), que estuda o movimento de moléculas de líquidos e gases. Mais tarde veio a física atômica e a física de partículas elementares.

O próximo passo na hierarquia é a química, que estuda os elementos químicos, suas propriedades, transformações e compostos. O fato de ser baseado na física é facilmente comprovado. Mesmo nas aulas de química da escola, eles falam sobre a estrutura dos elementos químicos, suas camadas eletrônicas; este é um exemplo do uso do conhecimento físico na química. Em química, química inorgânica e orgânica, química de materiais e outras seções são distinguidas.

Por sua vez, a química forma a base da biologia - a ciência dos vivos, que estuda a célula e tudo que dela deriva. O conhecimento biológico é baseado no conhecimento sobre a matéria, os elementos químicos. Entre as ciências biológicas, destacam-se a botânica (o mundo vegetal), a zoologia (o mundo animal). Anatomia, fisiologia e embriologia estudam a estrutura, funções e desenvolvimento de um organismo, citologia - uma célula viva, histologia - as propriedades dos tecidos, paleontologia - restos fósseis de vida, genética - problemas de hereditariedade e variabilidade.

As ciências da terra são o próximo passo na estrutura das ciências naturais. Este grupo inclui geologia, geografia, ecologia, etc. Todos eles consideram a estrutura e desenvolvimento do nosso planeta, que é uma combinação complexa de fenômenos e processos físicos, químicos e biológicos.

A grandiosa pirâmide do conhecimento sobre a natureza é completada pela cosmologia, que estuda o Universo como um todo. Parte desse conhecimento é a astronomia e a cosmogonia, que estudam a estrutura e a origem dos planetas, estrelas, galáxias, etc. Nesse nível, ocorre um novo retorno à física, que nos permite falar da natureza cíclica e fechada das ciências naturais , o que obviamente reflete uma das propriedades mais importantes da natureza.

A estrutura das ciências naturais não se limita às ciências acima mencionadas. O fato é que na ciência existem processos complexos de diferenciação e integração do conhecimento científico. A diferenciação da ciência é a alocação dentro de qualquer ciência de áreas de pesquisa mais restritas e particulares, sua transformação em ciências independentes. Assim, dentro da física, a física do estado sólido e a física do plasma se destacaram.

A integração da ciência é o surgimento de novas ciências nas junções das antigas, a manifestação dos processos de unificação do conhecimento científico. Um exemplo desse tipo de ciência é a físico-química, a física química, a biofísica, a bioquímica, a geoquímica, a biogeoquímica, a astrobiologia, etc.

Assim, a pirâmide de ciências naturais que construímos torna-se muito mais complicada, incluindo um grande número de elementos adicionais e intermediários.

3.2. História da ciência natural

Na história do desenvolvimento da civilização humana, a formação do conhecimento científico sob a influência de vários fatores e causas percorreu um longo caminho. Assim, a ciência natural, sendo parte integrante da ciência, tem a mesma história complexa. Não pode ser entendido sem traçar a história do desenvolvimento da ciência como um todo. Segundo a opinião dos historiadores da ciência, o desenvolvimento da ciência natural passou por três fases e no final do século XX. entrou na quarta fase. Esses estágios são a filosofia natural grega antiga, a ciência natural medieval, a ciência natural clássica dos tempos modernos e contemporâneos e a ciência natural moderna do século XX.

O desenvolvimento das ciências naturais está sujeito a essa periodização. Na primeira etapa, houve um acúmulo de informações aplicadas sobre a natureza e os métodos de uso de suas forças e corpos. Este é o chamado estágio filosófico-natural no desenvolvimento da ciência, representando a contemplação direta da natureza como um todo indiviso. Nesta fase, havia uma cobertura correta do quadro geral da natureza, negligenciando os particulares, que era característico de toda a filosofia natural grega.

Mais tarde, o processo de acumulação de conhecimento foi complementado por uma compreensão teórica das causas, métodos e características das mudanças na natureza, e surgiram os primeiros conceitos de uma explicação racional dos processos naturais. Como resultado, chegou o chamado estágio analítico no desenvolvimento da ciência, quando ocorre a análise da natureza, o isolamento e o estudo de coisas e fenômenos individuais, a busca de causas e efeitos individuais. Essa abordagem é típica para o estágio inicial do desenvolvimento de qualquer ciência e no desenvolvimento histórico da ciência - para o final da Idade Média e a Nova Era. Nessa época, métodos e teorias foram combinados na ciência natural como uma ciência integral da natureza, ocorreu uma série de revoluções científicas que mudaram radicalmente a prática do desenvolvimento social.

O resultado do desenvolvimento da ciência é o estágio sintético, quando os cientistas recriam uma imagem completa do mundo com base nos detalhes conhecidos. Isso aconteceu com base na combinação de análise com síntese e levou ao surgimento da ciência moderna do século XX.

O início da ciência. Filosofia natural grega antiga. A ciência é um fenômeno social complexo e multifacetado que não poderia surgir nem se desenvolver fora da sociedade. A ciência só aparece quando são criadas condições objetivas especiais para isso que atendem aos critérios da ciência anteriormente observados. Estas condições correspondem ao conhecimento grego antigo dos séculos VI-IV. BC e. Naquela época, características fundamentalmente novas apareceram na cultura grega antiga, que não estavam no Oriente Antigo - o centro reconhecido do nascimento da civilização humana.

O surgimento das primeiras formas de conhecimento ocorreu nas civilizações orientais. Mais de 2 mil anos aC. e. no Egito, Babilônia, Índia, China, estabeleceu-se uma relação entre o conhecimento teórico e as habilidades práticas. Isso acontecia em todas as áreas da atividade humana, mas estava associado principalmente à cultura agrícola (os primeiros conhecimentos astronômicos contribuíram para as previsões meteorológicas, os rudimentos da matemática permitiram medir áreas de terra, etc.).

Os historiadores da ciência associam o surgimento das ciências naturais com uma explosão científica nos séculos VI e IV. BC e. na Grécia antiga, que marcou o início do primeiro período da história das ciências naturais - o período da filosofia natural (de lat. natureza- natureza), ou seja, a filosofia da natureza como um sistema de conhecimento sobre as causas naturais dos fenômenos naturais. Do conhecimento prático, que naqueles dias era dado pela matemática, astronomia, feitiçaria, distinguia-se por uma interpretação especulativa da natureza baseada na posição da unidade dos fenômenos naturais e sua integridade.

O início da filosofia natural grega antiga refere-se a tentativas de buscar um elemento natural primário que garanta a unidade e a diversidade do mundo natural. Isso significa que a filosofia natural se distinguiu pelo desejo de destacar qualquer elemento natural como a base de tudo o que existe. Pela primeira vez na história, esse desejo foi expresso pelo filósofo da escola de Mileto Tales, que considerava a água o elemento primário de todo o mundo, pois é impossível encontrar um corpo absolutamente seco no mundo.

Na ciência antiga, Tales foi o primeiro astrônomo e matemático, ele foi creditado com a descoberta da rotação anual do Sol, determinando o tempo dos solstícios e equinócios. Tales argumentou que a lua não brilha com sua própria luz, e os corpos celestes são a terra inflamada. Tales dividiu toda a esfera celeste em cinco zonas e introduziu um calendário, determinando a duração do ano em 365 dias e dividindo-o em 12 meses de 30 dias.

O primeiro programa científico da Antiguidade foi o programa matemático introduzido por Pitágoras de Samos e posteriormente desenvolvido por Platão. Na sua base, bem como na base de outros programas antigos, está a ideia de que o mundo (Cosmos) é uma expressão ordenada de uma série de entidades iniciais. Pitágoras encontrou essas entidades em números e as apresentou como o princípio fundamental do mundo. As razões numéricas eram consideradas por ele como a base de todo o universo, a fonte da harmonia do Cosmos. Segundo Pitágoras e seus alunos, o mundo é baseado nas relações quantitativas da realidade. Eles consideravam todo o Universo como uma harmonia de números e suas relações, atribuíam propriedades especiais e místicas a certos números. Essa abordagem tornou possível ver sua unidade quantitativa por trás do mundo de vários objetos qualitativamente diferentes. Além disso, os pitagóricos apresentaram pela primeira vez a ideia de uma forma esférica da Terra. A encarnação mais marcante do programa matemático foi a geometria de Euclides, cujo famoso livro "Elementos" apareceu por volta de 300 aC. e.

A filosofia natural grega antiga recebeu seu maior desenvolvimento nos ensinamentos de Aristóteles, que unia e sistematizava todo o conhecimento sobre o mundo ao seu redor que lhe era contemporâneo. Tornou-se a base do terceiro programa contínuo da ciência antiga. Os principais tratados que compõem a doutrina da natureza de Aristóteles são "Física", "Sobre o Céu", "Meteorologia", "Sobre a Origem dos Animais", etc. mais tarde tornou-se a base para o surgimento de ciências individuais. Aristóteles deu especial atenção à questão do movimento dos corpos físicos, lançando as bases para o estudo do movimento mecânico e a formação dos conceitos da mecânica (velocidade, força, etc.). É verdade que as ideias de Aristóteles sobre o movimento são fundamentalmente diferentes das modernas. Ele acreditava que existem movimentos circulares perfeitos de corpos celestes e movimentos imperfeitos de objetos terrestres. Se os movimentos celestiais são eternos e imutáveis, não têm começo nem fim, então os movimentos terrenos os têm e se dividem em naturais e violentos. Segundo Aristóteles, todo corpo tem um lugar natural destinado a ele, que este corpo procura ocupar. O movimento dos corpos para o seu lugar é um movimento natural, ocorre por si só, sem aplicação de força. Um exemplo é a queda de um corpo pesado para baixo, a aspiração do fogo para cima. Todos os outros movimentos na Terra requerem a aplicação de força, são dirigidos contra a natureza dos corpos e são violentos. Aristóteles provou a eternidade do movimento, mas não reconheceu a possibilidade do automovimento da matéria; tudo o que se move é posto em movimento por outros corpos. A fonte primária de movimento no mundo é o motor principal - Deus. Como o modelo do Cosmos, essas ideias, graças à autoridade indiscutível de Aristóteles, estavam tão enraizadas nas mentes dos pensadores europeus que foram refutadas apenas nos tempos modernos, após a descoberta por G. Galileu da ideia de inércia .

A cosmologia de Aristóteles era de natureza geocêntrica, pois se baseava na ideia de que no centro do mundo está o nosso planeta Terra, que tem uma forma esférica e é cercado por água, ar e fogo, atrás dos quais estão esferas de grandes corpos celestes girando ao redor da Terra junto com outras pequenas luminárias.

A conquista indiscutível de Aristóteles foi a criação da lógica formal, apresentada em seu tratado "Organon" e colocou a ciência em uma base sólida de pensamento baseado na lógica usando um aparato conceitual ordenado. Ele também é dono da aprovação da ordem de pesquisa científica, que inclui o estudo do histórico da questão, a formulação do problema, a introdução de argumentos "a favor" e "contra", bem como a fundamentação da decisão. Após as obras de Aristóteles, o conhecimento científico finalmente se separou da metafísica (filosofia), houve uma diferenciação do próprio conhecimento científico. Nele se destacaram matemática, física, geografia, fundamentos de biologia e ciências médicas.

Concluindo a história sobre a ciência antiga, não se pode deixar de mencionar o trabalho de outros destacados cientistas da época. A astronomia estava se desenvolvendo ativamente, o que precisava alinhar o movimento observado dos planetas (eles se movem ao longo de trajetórias complexas, fazendo movimentos oscilatórios, semelhantes a loops) com seu suposto movimento em órbitas circulares, conforme exigido pelo modelo geocêntrico do mundo. A solução para este problema foi o sistema de epiciclos e deferentes do astrônomo alexandrino K. Ptolomeu (I-II séculos dC). Para salvar o modelo geocêntrico do mundo, ele sugeriu que ao redor da Terra imóvel existe um círculo com um centro deslocado em relação ao centro da Terra. Ao longo deste círculo, que é chamado de deferente, move-se o centro de um círculo menor, chamado de epiciclo.

É impossível não mencionar outro cientista antigo que lançou as bases da física matemática. Este é Arquimedes, que viveu no século III. BC e. Seus trabalhos sobre física e mecânica foram uma exceção às regras gerais da ciência antiga, pois usou seu conhecimento para construir várias máquinas e mecanismos. No entanto, o principal para ele, como para outros cientistas antigos, era a própria ciência, e a mecânica tornou-se um meio importante de resolver problemas matemáticos. Embora para Arquimedes a tecnologia fosse apenas um jogo da mente (a atitude em relação à tecnologia, às máquinas como brinquedos era característica de toda a ciência helenística), o trabalho do cientista desempenhou um papel fundamental no surgimento de seções da física como estática e hidrostática. Na estática, Arquimedes introduziu o conceito do centro de gravidade dos corpos, formulou a lei da alavanca. Na hidrostática, descobriu a lei que leva seu nome: um empuxo atua sobre um corpo imerso em um líquido, igual ao peso do líquido deslocado pelo corpo.

Como pode ser visto acima e longe de uma lista completa de idéias e tendências na filosofia natural, nesta fase foram lançadas as bases de muitas teorias modernas e ramos da ciência natural. Não menos importante é a formação de um estilo de pensamento científico nesse período, que inclua o desejo de inovação, a crítica, o desejo de ordem e uma atitude cética em relação às verdades geralmente aceitas, a busca de universais que dêem uma compreensão racional de todo o mundo ao redor.

O declínio da cultura grega antiga praticamente interrompeu o desenvolvimento da filosofia natural, mas suas ideias continuaram a existir por muito tempo. Finalmente, a filosofia natural perdeu seu significado apenas no século XIX, quando deixou de substituir as ciências que faltavam, quando a ciência natural atingiu um alto nível de desenvolvimento, uma grande quantidade de material factual foi acumulada e sistematizada, ou seja, quando as causas reais de muitos fenômenos naturais foram revelados e as conexões reais entre eles.

O desenvolvimento da ciência na Idade Média. O desenvolvimento do conhecimento das ciências naturais na Idade Média foi associado ao estabelecimento de duas religiões mundiais: o cristianismo e o islamismo, que afirmavam ter conhecimento absoluto da natureza. Essas religiões explicavam a origem da natureza na forma do criacionismo, ou seja, a doutrina da criação da natureza por Deus. Todas as outras tentativas de explicar o mundo e a natureza a partir de si mesmos, sem a suposição de forças divinas sobrenaturais, foram condenadas e impiedosamente suprimidas. Muitas conquistas da ciência antiga foram esquecidas ao mesmo tempo.

Ao contrário da Antiguidade, a ciência medieval não oferecia novos programas fundamentais. Ao mesmo tempo, não se limitou à assimilação passiva das conquistas da ciência antiga. A contribuição da ciência medieval para o desenvolvimento do conhecimento científico consistiu no fato de que uma série de novas interpretações e esclarecimentos da ciência antiga foram propostas, uma série de novos conceitos e métodos de pesquisa que destruíram programas científicos antigos, abrindo caminho para a mecânica do a Nova Era.

Do ponto de vista da cosmovisão cristã, o homem era considerado criado à imagem e semelhança de Deus, era o senhor do mundo terreno. Assim, uma ideia muito importante penetra na consciência de uma pessoa, que nunca surgiu e não poderia surgir na Antiguidade: uma vez que uma pessoa é a dona deste mundo, isso significa que ela tem o direito de refazer este mundo conforme sua necessidade. Uma nova abordagem ativa da natureza foi associada também a uma mudança de atitude em relação ao trabalho, que se torna dever de todo cristão; gradualmente, o trabalho físico começou a ser cada vez mais respeitado na sociedade medieval. Ao mesmo tempo, surgiu o desejo de facilitar esse trabalho, o que provocou uma nova atitude em relação à tecnologia. A invenção de máquinas e mecanismos deixou de ser divertida, como na Antiguidade, e passou a ser um negócio útil e respeitado.

Assim, foi a cosmovisão cristã que semeou as sementes de uma nova atitude em relação à natureza. Essa atitude permitiu sair de uma atitude contemplativa em relação a ela e chegar à ciência experimental da Nova Era, que tinha como objetivo a transformação prática do mundo em benefício do homem.

Nas profundezas da cultura medieval, áreas específicas do conhecimento como astrologia, alquimia, iatroquímica e magia natural se desenvolveram com sucesso. Muitas vezes eles eram chamados de ciências herméticas (secretas). Eles eram um elo intermediário entre o ofício técnico e a filosofia natural, continham o germe da futura ciência experimental devido à sua orientação prática. Por exemplo, por um milênio, os alquimistas tentaram obter uma pedra filosofal com a ajuda de reações químicas, o que contribui para a transformação de qualquer substância em ouro, para preparar um elixir da longevidade. Subprodutos dessas buscas e estudos foram as tecnologias para obtenção de tintas, vidros, medicamentos, produtos químicos diversos etc. Assim, estudos alquímicos, teoricamente insustentáveis, prepararam a possibilidade do surgimento da ciência moderna.

Muito importantes para a formação da ciência clássica dos tempos modernos foram as novas ideias sobre o mundo, refutando algumas das disposições do antigo quadro científico do mundo. Eles formaram a base da explicação mecanicista do mundo. Sem essas ideias, a ciência natural clássica simplesmente não poderia ter surgido. Assim surgiram os conceitos de vazio, espaço infinito e movimento em linha reta, os conceitos de “velocidade média”, “movimento uniformemente acelerado”, amadureceu o conceito de aceleração. É claro que esses conceitos ainda não podem ser considerados claramente formulados e conscientes, mas sem eles a física dos tempos modernos não poderia ter surgido.

Além disso, foi estabelecido um novo entendimento da mecânica, que na Antiguidade era uma ciência aplicada. A Antiguidade e o início da Idade Média consideravam todas as ferramentas feitas pelo homem como artificiais, estranhas à natureza. Por isso, nada tinham a ver com o conhecimento do mundo, pois vigorava o princípio “semelhante pelo semelhante”. É por isso que somente a mente humana, em virtude do princípio da semelhança humana com o Cosmos (a unidade do micro e macro Cosmos), poderia conhecer o mundo. Mais tarde, as ferramentas passaram a ser consideradas parte da natureza, apenas processadas pelo homem, e em virtude de sua identidade com ela, poderiam ser usadas para compreender o mundo. Abriu-se a possibilidade de usar o método experimental de cognição.

Outra inovação foi a rejeição da antiga ideia do modelo de perfeição - o círculo. Este modelo foi substituído pelo modelo de linhas infinitas, que contribuiu para a formação de ideias sobre o infinito do Universo, e também subjacente ao cálculo de quantidades infinitesimais, sem o qual o cálculo diferencial e integral é impossível. Toda a matemática dos tempos modernos e, portanto, toda a ciência clássica, é construída sobre ela.

Considerando a questão das conquistas da ciência medieval, deve-se notar Leonardo da Vinci, que desenvolveu seu próprio método de compreensão da natureza. Ele estava convencido de que o conhecimento procede de experiências privadas e resultados concretos para a generalização científica. Para ele, a experiência não é apenas uma fonte, mas também um critério de conhecimento. Sendo um adepto do método experimental de pesquisa, ele estudou a queda de corpos, a trajetória de projéteis, os coeficientes de atrito, a resistência dos materiais, etc. . Por exemplo, ao fazer anatomia prática, ele deixou esboços dos órgãos internos de uma pessoa, fornecidos com uma descrição de suas funções. Como resultado de muitos anos de observações, ele revelou o fenômeno do heliotropismo (mudanças na direção do crescimento dos órgãos das plantas dependendo da fonte de luz) e explicou as razões do aparecimento de nervuras nas folhas. Leonardo da Vinci é considerado o primeiro pesquisador que identificou o problema da relação entre os seres vivos e seu ambiente natural.

3.3. A revolução científica global dos séculos XVI e XVII.

Nos séculos XVI e XVII, o conhecimento natural-filosófico e escolástico da natureza transformou-se em ciência natural moderna - conhecimento científico sistemático baseado em experimentos e apresentação matemática. Nesse período, formou-se uma nova visão de mundo na Europa e iniciou-se uma nova etapa no desenvolvimento da ciência, associada à primeira revolução científica natural global. Seu ponto de partida foi a publicação em 1543 do famoso livro de N. Copérnico "Sobre a rotação das esferas celestes", que marcou a transição das ideias geocêntricas sobre o mundo para o modelo heliocêntrico do Universo. No esquema copernicano, o universo ainda permanecia uma esfera, embora seu tamanho aumentasse dramaticamente (esta era a única maneira de explicar a aparente imobilidade das estrelas). No centro do Cosmos estava o Sol, em torno do qual giravam todos os planetas conhecidos naquela época, incluindo a Terra com seu satélite, a Lua. O novo modelo do mundo deixou claros muitos efeitos anteriormente misteriosos, em primeiro lugar, os movimentos circulares dos planetas, que agora eram explicados pelo movimento da Terra em torno de seu eixo e em torno do Sol. Pela primeira vez, a mudança das estações foi justificada.

O passo seguinte na formação da imagem heliocêntrica do mundo foi dado por D. Bruno. Ele rejeitou a ideia do Cosmos como uma esfera fechada limitada por estrelas fixas, e pela primeira vez afirmou que as estrelas não são lâmpadas criadas por Deus para iluminar o céu noturno, mas os mesmos sóis em torno dos quais os planetas podem girar e sobre que as pessoas podem viver. Assim, D. Bruno propôs um esboço de uma nova imagem policêntrica do universo, que foi finalmente estabelecida um século depois: o Universo é eterno no tempo, infinito no espaço, muitos planetas habitados por seres inteligentes giram em torno de um número infinito de estrelas.

Mas, apesar da grandeza deste quadro, o Universo continuou a ser um esboço, um esboço, a necessitar de uma justificação fundamental. Era preciso descobrir as leis que operavam no mundo e comprovar a veracidade dos pressupostos de N. Copérnico e D. Bruno; esta se tornou a tarefa mais importante da primeira revolução científica global, que começou com as descobertas de G. Galileu. Seus trabalhos no campo da metodologia do conhecimento científico predeterminaram toda a imagem da ciência clássica e, em muitos aspectos, moderna. Ele deu à ciência natural um caráter experimental e matemático, formulou um modelo hipotético-dedutivo do conhecimento científico. Mas os trabalhos de G. Galileu no campo da astronomia e da física são de particular importância para o desenvolvimento das ciências naturais.

Desde a época de Aristóteles, os cientistas acreditam que há uma diferença fundamental entre os fenômenos e corpos terrestres e celestes, uma vez que os céus são a localização de corpos ideais constituídos de éter. Por causa disso, acreditava-se que, estando na Terra, era impossível estudar os corpos celestes, isso atrasou o desenvolvimento da ciência. Depois que o telescópio foi inventado em 1608, G. Galileu o aperfeiçoou e o transformou em um telescópio com ampliação de 30x. Com sua ajuda, ele fez várias descobertas astronômicas notáveis. Entre eles estão montanhas na Lua, manchas no Sol, fases de Vênus, quatro maiores luas de Júpiter. G. Galileu foi o primeiro a ver que a Via Láctea é um aglomerado de um grande número de estrelas. Todos esses fatos provaram que os corpos celestes não são criaturas etéreas, mas objetos e fenômenos bastante materiais. Afinal, não pode haver montanhas em um corpo “ideal”, como na Lua, ou manchas, como no Sol.

Com a ajuda de suas descobertas na mecânica, G. Galileu destruiu as construções dogmáticas da física aristotélica que dominaram por quase dois mil anos. Pela primeira vez, ele testou muitas das afirmações de Aristóteles empiricamente, lançando assim as bases para um novo ramo da física - a dinâmica, a ciência do movimento dos corpos sob a ação de forças aplicadas. Foi G. Galileu quem formulou os conceitos de lei física, velocidade, aceleração. Mas as maiores descobertas do cientista foram a ideia de inércia e o princípio clássico da relatividade.

De acordo com o princípio clássico da relatividade, nenhum experimento mecânico realizado dentro do sistema pode determinar se o sistema está em repouso ou em movimento uniforme e retilíneo. Além disso, o princípio clássico da relatividade afirma que não há diferença entre repouso e movimento retilíneo uniforme, eles são descritos pelas mesmas leis. G. Galileu confirmou a igualdade do movimento e do repouso, ou seja, a igualdade dos sistemas inerciais (em repouso ou movendo-se um em relação ao outro de maneira uniforme e retilínea), raciocinando com numerosos exemplos. Por exemplo, um viajante na cabine de um navio tem boas razões para acreditar que um livro sobre sua mesa está em repouso. Mas o homem na praia vê que o navio está navegando e tem todos os motivos para dizer que o livro está se movendo na mesma velocidade que o navio. É assim que o livro realmente se move ou está em repouso? Esta pergunta obviamente não pode ser respondida com "sim" ou "não". Uma discussão entre um viajante e um homem na praia seria perda de tempo se cada um deles defendesse seu ponto de vista e negasse o ponto de vista do parceiro. Para concordar com as posições, eles só precisam reconhecer que ao mesmo tempo o livro está em repouso em relação ao navio e se move em relação à costa com o navio.

Assim, a palavra "relatividade" em nome do princípio de Galileu não tem outro significado senão aquele que colocamos na afirmação: movimento ou repouso é sempre movimento ou repouso em relação ao que nos serve de quadro de referência.

Um grande papel no desenvolvimento da ciência foi desempenhado pela pesquisa de R. Descartes em física, cosmologia, biologia e matemática. O ensinamento de R. Descartes é um sistema unificado natural-científico e filosófico baseado nos postulados da existência de matéria contínua que preenche todo o espaço, e seu movimento mecânico. O cientista estabeleceu a tarefa de explicar todos os fenômenos conhecidos e desconhecidos da natureza, com base nos princípios da estrutura do mundo por ele estabelecidos e ideias sobre a matéria, utilizando apenas as “verdades eternas” da matemática. Ele reviveu as ideias do atomismo antigo e construiu uma imagem grandiosa do Universo, englobando nele todos os elementos do mundo natural: dos corpos celestes à fisiologia dos animais e humanos. Ao mesmo tempo, R. Descartes construiu seu modelo de natureza apenas com base na mecânica, que na época alcançou o maior sucesso. A ideia da natureza como um mecanismo complexo, que R. Descartes desenvolveu em seu ensino, foi posteriormente formada em uma direção independente no desenvolvimento da física, chamada de cartesianismo. A ciência natural cartesiana (cartesiana) lançou as bases para uma compreensão mecânica da natureza, cujos processos eram considerados como o movimento de corpos ao longo de trajetórias geometricamente descritas. No entanto, o ensino cartesiano não era exaustivo. Em particular, o movimento dos planetas tinha que obedecer à lei da inércia, ou seja, ser retilíneo e uniforme. Mas como as órbitas dos planetas permanecem curvas fechadas contínuas e não ocorre tal movimento, torna-se óbvio que algum tipo de força desvia o movimento dos planetas de uma trajetória retilínea e os faz constantemente “cair” em direção ao Sol. Doravante, o problema mais importante da nova cosmologia foi elucidar a natureza e o caráter dessa força.

A natureza dessa força foi descoberta por I. Newton, cujo trabalho completou a primeira revolução científica natural global. Ele provou a existência da gravidade como uma força universal, formulou a lei da gravitação universal.

A física newtoniana tornou-se o auge do desenvolvimento de pontos de vista na compreensão do mundo natural na ciência clássica. Isaac Newton fundamentou a compreensão física e matemática da natureza, que se tornou a base para todo o desenvolvimento subsequente da ciência natural e a formação da ciência natural clássica. No decorrer de sua pesquisa, o cientista criou métodos de cálculo diferencial e integral para resolver problemas em mecânica. Graças a isso, ele foi capaz de formular as leis básicas da dinâmica e a lei da gravitação universal. A mecânica de I. Newton é baseada nos conceitos de quantidade de matéria (massa corporal), momento, força e três leis do movimento: a lei da inércia, a lei da proporcionalidade da força e da aceleração, a lei da igualdade de ação e reação.

Embora I. Newton tenha proclamado: “Eu não invento hipóteses!” No entanto, várias hipóteses foram propostas por ele e desempenharam um papel importante no desenvolvimento posterior da ciência natural. Essas hipóteses estavam relacionadas ao desenvolvimento posterior da ideia de gravitação universal, que permaneceu bastante misteriosa e incompreensível. Em particular, foi necessário responder às perguntas, qual é o mecanismo de ação dessa força, com que velocidade ela se espalha e se possui um transportador material.

Respondendo a essas perguntas, I. Newton sugeriu (confirmado, como parecia então, por inúmeros fatos) princípio de longo alcance ação instantânea de corpos uns sobre os outros a qualquer distância sem ligações intermediárias, através do vazio. O princípio da ação de longo alcance é impossível sem envolver os conceitos de espaço absoluto e tempo absoluto, também propostos por I. Newton.

O espaço absoluto era entendido como um receptáculo para a matéria do mundo. É comparável a uma grande caixa preta na qual você pode colocar um corpo material, mas também pode removê-lo - então não haverá matéria, mas o espaço permanecerá. O tempo absoluto também deve existir como uma duração universal, uma escala cósmica constante para medir todos os incontáveis ​​movimentos concretos, que podem fluir independentemente sem a participação dos corpos materiais. Foi em um espaço e tempo tão absolutos que a força gravitacional se espalhou instantaneamente. É impossível perceber espaço e tempo absolutos na experiência sensorial. Espaço, tempo e matéria neste conceito são três entidades independentes uma da outra.

As obras de I. Newton completaram a primeira revolução científica global, formando a clássica imagem científica policêntrica do mundo e lançando as bases para a ciência clássica dos tempos modernos.

3.4. A ciência natural clássica dos tempos modernos

É natural que, com base nas conquistas notadas, o desenvolvimento posterior da ciência natural tenha adquirido uma escala e profundidade cada vez maiores. Ocorreram processos de diferenciação do conhecimento científico, associados a avanços significativos nos já formados e ao surgimento de novas ciências independentes. No entanto, a ciência natural da época desenvolveu-se no âmbito da ciência clássica, que tinha características próprias que marcavam o trabalho dos cientistas e seus resultados.

A característica mais importante da ciência clássica é mecanicista - representação do mundo como uma máquina, um mecanismo gigantesco, funcionando claramente com base nas leis eternas e imutáveis ​​da mecânica. Não é coincidência que o modelo mais comum do universo fosse um enorme mecanismo de relógio. Portanto, a mecânica era o padrão de qualquer ciência que se tentasse construir sobre seu modelo. Também foi considerado como um método universal para estudar os fenômenos circundantes. Isso se expressou no desejo de reduzir quaisquer processos do mundo (não apenas físicos e químicos, mas também biológicos, sociais) a simples movimentos mecânicos. Tal redução do superior para o inferior, a explicação do complexo pelo mais simples é chamada reducionismo.

As consequências do mecanismo foram a predominância de métodos quantitativos para analisar a natureza, o desejo de decompor o processo ou fenômeno em estudo em seus menores componentes, chegando ao limite final da divisibilidade da matéria. A aleatoriedade foi completamente excluída da imagem do mundo, os cientistas se esforçaram para obter um conhecimento completo sobre o mundo - a verdade absoluta.

Outra característica da ciência clássica foi metafísico - consideração da natureza como um todo não desenvolvido, imutável de século em século, sempre idêntica a si mesma. Cada objeto ou fenômeno foi estudado separadamente dos outros, suas conexões com outros objetos foram ignoradas, e as mudanças que ocorreram com esses objetos e fenômenos foram apenas quantitativas. Assim surgiu uma forte atitude antievolucionista da ciência clássica.

A natureza mecanicista e metafísica da ciência clássica manifestou-se claramente não apenas na física, mas também na química e na biologia. Isso levou à rejeição do reconhecimento das especificidades qualitativas da vida e do viver. Eles se tornaram os mesmos elementos do mundo "mecanicista" que objetos e fenômenos de natureza inanimada.

Essas características da ciência clássica se manifestaram mais claramente nas ciências naturais do século XVIII, criando muitas teorias que foram quase esquecidas pela ciência moderna. A tendência reducionista foi claramente manifestada, o desejo de reduzir todas as seções da física, química e biologia aos métodos e abordagens da mecânica. Em um esforço para chegar ao limite final da divisibilidade da matéria, os cientistas do século XVIII. criou "a doutrina da ausência de peso" - fluidos elétricos e magnéticos, calóricos, flogisto como substâncias especiais que fornecem aos corpos propriedades elétricas, magnéticas e térmicas, bem como a capacidade de queimar. Entre as realizações mais significativas das ciências naturais do século XVIII. deve-se notar o desenvolvimento de idéias atômicas e moleculares sobre a estrutura da matéria, a formação dos fundamentos da ciência experimental da eletricidade.

Os princípios da geometria não-euclidiana de K. Gauss, o conceito de entropia e a segunda lei da termodinâmica de R. Clausius, a lei periódica dos elementos químicos de D.I. Mendeleev, a teoria da seleção natural de Ch. Darwin e A.R. Wallace, a teoria da herança genética de G. Mendel, a teoria eletromagnética de D. Maxwell.

Estas e muitas outras descobertas do século XIX. elevou a ciência natural a um nível qualitativamente novo, transformou-a em uma ciência disciplinar organizada. De uma ciência que coletava fatos e estudava objetos completos, completos, individuais, tornou-se uma ciência sistematizadora sobre objetos e processos, sua origem e desenvolvimento. Isso aconteceu durante a complexa revolução científica de meados do século XIX. Mas todas essas descobertas permaneceram no quadro das diretrizes metodológicas da ciência clássica. A ideia do mundo-"máquina" não se tornou coisa do passado, mas apenas foi corrigida, todas as disposições sobre a cognoscibilidade do mundo e a possibilidade de obter a verdade absoluta permaneceram inalteradas. As características mecanicistas e metafísicas da ciência clássica foram apenas abaladas, mas não descartadas. Por causa disso, a ciência do século XIX. carregava as sementes de uma crise futura, que deveria ser resolvida pela segunda revolução científica global do final do século XIX e início do século XX.

3.5. Revolução científica global do final do século XIX - início do século XX.

Uma série de descobertas notáveis ​​destruíram todo o quadro científico clássico do mundo. Em 1888, o cientista alemão G. Hertz descobriu as ondas eletromagnéticas, confirmando brilhantemente a previsão de D. Maxwell. Em 1895, V. Roentgen descobriu os raios, mais tarde chamados de raios X, que eram radiações eletromagnéticas de ondas curtas. O estudo da natureza desses raios misteriosos, capazes de penetrar através de corpos opacos, levou D. Thompson à descoberta da primeira partícula elementar - o elétron.

Às grandes descobertas do final do século XIX. as obras de A. G. Stoletov sobre o estudo do efeito fotoelétrico, P.N. Lebedev sobre a pressão da luz. Em 1901, M. Planck, tentando resolver os problemas da teoria clássica da radiação de corpos aquecidos, sugeriu que a energia é emitida em pequenas porções - quanta, e a energia de cada quantum é proporcional à frequência da radiação emitida. O coeficiente de proporcionalidade conectando essas quantidades é agora chamado de constante de Planck ( h). É uma das poucas constantes físicas universais do nosso mundo e está incluída em todas as equações da física do micromundo. Descobriu-se também que a massa de um elétron depende de sua velocidade.

Todas essas descobertas em apenas alguns anos derrubaram o esbelto edifício da ciência clássica, que no início da década de 1880. parecia quase terminado. Todas as ideias anteriores sobre a matéria e sua estrutura, movimento e suas propriedades e tipos, sobre a forma das leis físicas, sobre espaço e tempo foram refutadas. Isso levou a uma crise na física e em toda a ciência natural, e tornou-se um sintoma de uma crise mais profunda em toda a ciência clássica.

A situação começou a mudar para melhor apenas na década de 1920. com o início da segunda fase da revolução científica. Está associado à criação da mecânica quântica e sua combinação com a teoria da relatividade, criada em 1906-1916. Então começou a tomar forma uma nova imagem quântica-relativística do mundo, na qual foram explicadas as descobertas que levaram à crise da física.

O início da terceira etapa da revolução científica foi o domínio da energia atômica na década de 1940. e pesquisas posteriores, que estão associadas ao surgimento dos computadores eletrônicos e da cibernética. Também nesse período, a física passa o bastão para a química, a biologia e o ciclo das ciências da terra, começando a criar suas próprias imagens científicas do mundo. Desde meados do século 20, a ciência finalmente se fundiu com a tecnologia, levando à revolução científica e tecnológica moderna.

A principal mudança conceitual nas ciências naturais do século XX. houve uma rejeição do modelo newtoniano de obtenção do conhecimento científico através da experiência para uma explicação. Einstein propôs um modelo diferente para explicar os fenômenos naturais, no qual a hipótese e a rejeição do senso comum como forma de testar a afirmação se tornaram primárias, e o experimento, secundário.

O desenvolvimento da abordagem einsteiniana levou à rejeição da cosmologia newtoniana e formou uma nova imagem do mundo em que a lógica e o senso comum deixaram de operar. Acontece que os átomos sólidos de I. Newton estão quase completamente cheios de vazio, que matéria e energia passam uma para a outra. O espaço tridimensional e o tempo unidimensional se transformaram em um contínuo espaço-tempo quadridimensional. De acordo com essa imagem do mundo, os planetas se movem em suas órbitas não porque alguma força os atrai para o Sol, mas porque o próprio espaço em que se movem é curvo. Os fenômenos subatômicos se manifestam simultaneamente como partículas e como ondas. Você não pode calcular simultaneamente a localização de uma partícula e medir sua aceleração. O princípio da incerteza minou fundamentalmente o determinismo newtoniano. Os conceitos de causalidade foram violados; substâncias, corpos sólidos discretos deram lugar a relações formais e processos dinâmicos.

Essas são as principais disposições do moderno quadro científico quântico-relativístico do mundo, que está se tornando o principal resultado da segunda revolução científica global. Está associado à criação da ciência moderna (não clássica), que em todos os seus parâmetros difere da ciência clássica.

3.6. As principais características da ciência natural moderna e da ciência

A natureza mecanicista e metafísica da ciência clássica foi substituída por novas atitudes dialéticas de conexão e desenvolvimento universal. A mecânica não é mais a ciência líder e o método universal para estudar os fenômenos ambientais. O modelo clássico do mundo - "relógio" foi substituído pelo modelo do mundo - "pensamento", para o estudo do qual a abordagem sistêmica e o método do evolucionismo global são mais adequados. Os fundamentos metafísicos da ciência clássica, que considerava cada objeto isoladamente, como algo especial e completo, se foram.

Agora o mundo é reconhecido como um conjunto de sistemas multiníveis que estão em um estado de subordinação hierárquica. Ao mesmo tempo, em cada nível de organização da matéria, operam suas próprias leis. A atividade analítica, que era a principal da ciência clássica, está dando lugar a tendências sintéticas, a uma consideração sistemática e holística dos objetos e fenômenos do mundo objetivo. A confiança na existência de um limite finito da divisibilidade da matéria, o desejo de encontrar o princípio material fundamental último do mundo foi substituído pela crença na impossibilidade fundamental de fazer isso (a inesgotável da matéria em profundidade). A obtenção da verdade absoluta é considerada impossível; a verdade é considerada relativa, existindo em uma variedade de teorias, cada uma das quais estuda sua própria fatia da realidade.

Essas características da ciência moderna estão incorporadas em novas teorias e conceitos que surgiram em todas as áreas das ciências naturais. Entre as importantes conquistas científicas do século XX. – teoria da relatividade, mecânica quântica, física nuclear, teoria da interação física; uma nova cosmologia baseada na teoria do Big Bang; química evolutiva, esforçando-se para dominar a experiência da natureza viva; a descoberta de muitos segredos da vida na biologia, etc. Mas o verdadeiro triunfo da ciência não-clássica, sem dúvida, foi a cibernética, que incorporou as ideias de uma abordagem sistemática, bem como a sinergética e a termodinâmica de não equilíbrio, baseada no método do evolucionismo global.

A partir da segunda metade do século XX. pesquisadores registram a entrada das ciências naturais em um novo estágio de desenvolvimento - pós-não-clássico, que se caracteriza por uma série de princípios fundamentais e formas de organização. O evolucionismo, o cosmismo, o ambientalismo, o princípio antrópico, o holismo e o humanismo são mais frequentemente apontados como tais princípios. Esses princípios orientam a ciência natural moderna não tanto para a busca da verdade abstrata, mas para sua utilidade para a sociedade e para cada indivíduo. O principal indicador neste caso não é a conveniência econômica, mas a melhoria do ambiente de vida das pessoas, o crescimento de seu bem-estar material e espiritual. A ciência natural, assim, realmente se volta para o homem, superando o eterno niilismo em relação às necessidades candentes das pessoas.

A ciência natural moderna tem uma orientação interdisciplinar predominantemente problemática, em vez da orientação disciplinar estreita anteriormente dominante da pesquisa em ciências naturais. Hoje, é fundamentalmente importante usar uma combinação de diferentes ciências naturais em relação a cada caso específico de pesquisa na resolução de problemas complexos e complexos. Assim, fica clara uma característica da ciência pós-não-clássica como a crescente integração das ciências naturais, técnicas e humanas. Historicamente, eles se diferenciaram, se ramificaram a partir de uma determinada base única, desenvolvendo-se de forma autônoma por muito tempo. Caracteristicamente, as humanidades estão se tornando o principal elemento dessa crescente integração.

Na análise das características da ciência natural moderna, deve-se notar uma característica tão fundamental dela como a impossibilidade de experimentação livre com objetos (pesquisa fundamental). Um verdadeiro experimento de ciências naturais acaba sendo perigoso para a vida e a saúde das pessoas. As poderosas forças naturais despertadas pela ciência e tecnologia modernas são capazes de levar a graves crises e catástrofes locais, regionais e até mesmo globais se forem tratadas de forma inepta.

Pesquisadores da ciência observam que a ciência natural moderna está se fundindo organicamente cada vez mais com a produção, a tecnologia e a vida das pessoas, tornando-se o fator mais importante no progresso da civilização. Não se limita mais aos estudos de cientistas individuais de "poltrona", mas inclui em sua órbita equipes complexas de pesquisadores de diferentes áreas científicas. No processo de atividades de pesquisa, representantes de várias disciplinas naturais estão cada vez mais conscientes do fato de que o Universo é uma integridade sistêmica com leis de desenvolvimento ainda insuficientemente compreendidas, com paradoxos globais, em que a vida de cada pessoa está conectada com padrões cósmicos e ritmos. A conexão universal de processos e fenômenos no Universo requer um estudo abrangente e adequado à sua natureza e, em particular, modelagem global baseada no método de análise de sistemas. De acordo com essas tarefas, métodos de dinâmica de sistemas, sinergética, teoria dos jogos e controle direcionado a programas estão sendo cada vez mais usados ​​na ciência natural moderna, com base nos quais são feitas previsões para o desenvolvimento de processos naturais complexos.

Conceitos modernos de evolucionismo global e sinergética permitem descrever o desenvolvimento da natureza como uma mudança sucessiva de estruturas nascidas do caos, ganhando estabilidade temporariamente, mas depois novamente lutando por estados caóticos. Além disso, muitos sistemas naturais aparecem como complexos, multifuncionais, abertos, sem equilíbrio, cujo desenvolvimento é imprevisível. Sob essas condições, a análise das possibilidades de evolução de objetos naturais complexos parece ser fundamentalmente imprevisível, associada a muitos fatores aleatórios que podem se tornar a base para novas formas de evolução.

Todas essas mudanças estão ocorrendo como parte da revolução científica global em curso, que provavelmente terminará em meados do século XXI. Claro, agora é difícil imaginar a forma da ciência futura. Obviamente, será diferente da ciência clássica e moderna (não clássica). Mas alguns de seus recursos listados acima já são visíveis.

Tabela 3.1. Os cientistas naturais mais significativos: do século VI. BC e para o século 20.

Continuação

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Introdução………………………………………………………………………………….3

1. Classificação das ciências

Conclusão………………………………………………………..…..………………14

Lista de fontes utilizadas……………………………………………….15

Introdução

É sabido que a ciência natural é um conjunto de ciências sobre a natureza. A tarefa da ciência natural é o conhecimento das leis objetivas da natureza e a promoção de seu uso prático no interesse do homem. A ciência natural surge como resultado da generalização das observações recebidas e acumuladas no processo das atividades práticas das pessoas, e é ela mesma a base teórica dessa atividade prática.

No século 19, era costume dividir as ciências naturais (ou conhecimento experimental da natureza) em 2 grandes grupos. O primeiro grupo tradicionalmente abrange as ciências da fenômenos naturais(física, química, fisiologia), e o segundo - sobre objetos da natureza. Embora essa divisão seja bastante arbitrária, é óbvio que os objetos da natureza não são apenas todo o mundo material circundante com corpos celestes e a terra, mas também as partes constituintes inorgânicas da terra e os seres orgânicos localizados nela e, enfim, cara.

A consideração dos corpos celestes é o assunto das ciências astronômicas, a terra é o assunto de várias ciências, das quais as mais desenvolvidas são geologia, geografia e física da terra. O conhecimento dos objetos que fazem parte da crosta terrestre e nela se localizam é ​​objeto da história natural com seus três departamentos principais: mineralogia, botânica e zoologia. O homem, por outro lado, serve como sujeito da antropologia, cujos componentes mais importantes são a anatomia e a fisiologia. Por sua vez, a medicina e a psicologia experimental baseiam-se na anatomia e na fisiologia.

Em nosso tempo, essa classificação geralmente aceita das ciências naturais não existe mais. De acordo com os objetos de pesquisa, a divisão mais ampla é a divisão entre as ciências da natureza viva e a chamada natureza inanimada. As grandes áreas mais importantes das ciências naturais (física, química, biologia) podem ser distinguidas pelas formas de movimento da matéria que estudam. No entanto, este princípio, por um lado, não permite abranger todas as ciências naturais (por exemplo, matemática e muitas ciências afins), por outro lado, não é aplicável para fundamentar outras divisões de classificação, aquela complexa diferenciação e interligação das ciências que são tão característicos da ciência natural moderna.

Na ciência natural moderna, dois processos opostos estão organicamente entrelaçados: diferenciação ciências naturais e áreas cada vez mais estreitas da ciência e integração essas ciências separadas.

1. Classificação das ciências

O procedimento de classificação se origina de uma simples observação, que tomou forma em um dispositivo cognitivo específico. No entanto, a classificação permite obter um incremento real significativo de conhecimento no caminho para a revelação de novos grupos de fenômenos.

O procedimento de classificação, dirigido à própria ciência, não pode ignorar a classificação proposta por F. Bacon (1561-1626) como uma generalização do círculo do saber conhecido em seu tempo. Em sua obra marcante "Sobre a Dignidade e Multiplicação das Ciências" ele cria um amplo panorama do conhecimento científico, incluindo a poesia na simpática família das ciências. A classificação baconiana das ciências baseia-se nas habilidades básicas da alma humana: memória, imaginação, razão. Portanto, a classificação assume a seguinte forma: a história corresponde à memória; imaginação - poesia; mente é filosofia.

Nas ciências naturais do tempo de Goethe (final do século XVIII), acreditava-se que todos os objetos da natureza estavam conectados uns aos outros por uma grandiosa cadeia única que vai das substâncias mais simples, dos elementos e minerais, passando pelas plantas e animais, até o homem. . O mundo foi desenhado por Goethe como uma contínua "metamorfose" de formas. Idéias sobre "níveis de organização" qualitativamente diferentes da natureza foram desenvolvidas pelos idealistas objetivos Schelling e Hegel. Schelling se propôs a revelar consistentemente todos os estágios do desenvolvimento da natureza na direção do objetivo mais alto, ou seja, considerar a natureza como um todo conveniente, cujo propósito é a geração da consciência. Os estágios da natureza identificados por Hegel foram associados a vários estágios de evolução, interpretados como desenvolvimento e corporificação da atividade criativa do "espírito do mundo", que Hegel chama de ideia absoluta. Hegel falou sobre a transição dos fenômenos mecânicos para o químico (o chamado químico) e depois para a vida orgânica (organismo) e a prática.

Um marco importante no desenvolvimento da classificação das ciências foi o ensino de Henri de Saint-Simon (1760-1825). Resumindo o desenvolvimento da ciência de seu tempo, Saint-Simon argumentou que a mente procura basear seus julgamentos em fatos observados e discutidos. Sobre o fundamento positivo do dado empiricamente, ele (a razão) já transformou a astronomia e a física. As ciências particulares são elementos de uma ciência geral - a filosofia. Esta se tornou semi-positiva quando as ciências particulares se tornaram positivas, e se tornará completamente positiva quando todas as ciências particulares se tornarem positivas. Isso será realizado quando a fisiologia e a psicologia se basearem em fatos observados e discutidos, pois não há fenômenos que não sejam astronômicos, químicos, fisiológicos ou psicológicos. Como parte de sua filosofia natural, Saint-Simon tentou encontrar leis universais que regem todos os fenômenos da natureza e da sociedade, para transferir os métodos das disciplinas das ciências naturais para o campo dos fenômenos sociais. Ele equiparou o mundo orgânico com a matéria fluida e representou o homem como um corpo fluido organizado. O desenvolvimento da natureza e da sociedade foi interpretado como uma luta constante entre matéria sólida e fluida, enfatizando a conexão diversa do comum com o todo.

O secretário pessoal de Saint-Simon, Auguste Comte, propõe levar em conta a lei dos três estágios da evolução intelectual da humanidade como base para o desenvolvimento de uma classificação das ciências. Em sua opinião, a classificação deve atender a duas condições principais - dogmática e histórica. A primeira consiste em ordenar as ciências de acordo com sua sucessiva dependência, de modo que cada uma construa sobre a anterior e prepare a seguinte. A segunda condição prescreve que as ciências sejam organizadas de acordo com o curso de seu desenvolvimento real, das mais antigas às mais novas.

As várias ciências são distribuídas de acordo com a natureza dos fenômenos que estão sendo estudados, seja de acordo com sua generalidade e independência decrescentes, seja de acordo com sua complexidade crescente. De tal arranjo fluem especulações cada vez mais complexas, assim como cada vez mais sublimes e completas. Na hierarquia das ciências, o grau de redução da abstração e aumento da complexidade é de grande importância. A humanidade é o objetivo final de qualquer sistema teórico. A hierarquia das ciências é a seguinte: matemática, astronomia, física, química, biologia e sociologia. A primeira delas constitui o ponto de partida desta última, que, como já foi dito, é o único objetivo fundamental de toda filosofia positiva.

Para facilitar o uso usual da fórmula hierárquica, é conveniente agrupar os termos em pares, apresentando-os na forma de três pares: inicial - matemático-astronômico, final - biológico-sociológico e intermediário - físico-químico. Além disso, cada par mostra a semelhança natural das ciências emparelhadas, e sua separação artificial, por sua vez, leva a uma série de dificuldades. Isso é especialmente evidente na separação da biologia da sociologia.

A base da classificação de O. Comte são os princípios do movimento do simples ao complexo, do abstrato ao concreto, do antigo ao novo. E embora as ciências mais complexas se baseiem em ciências menos complexas, isso não significa a redução das superiores para as inferiores. Na classificação de Comte, não existem ciências como a lógica, porque, em sua opinião, ela faz parte da matemática, e a psicologia, que é parte da biologia, parte da sociologia.

Outras etapas no desenvolvimento do problema da classificação das ciências, tomadas, em particular, por Wilhelm Dilthey (1833-1911), levaram à separação das ciências do espírito e das ciências da natureza. Na obra "Introdução às ciências do espírito", o filósofo as distingue principalmente por assunto. O assunto das ciências naturais são fenômenos externos ao homem. As ciências do espírito estão imersas na análise das relações humanas. Na primeira, os cientistas estão interessados ​​em observar objetos externos como dados das ciências naturais; em segundo lugar, experiências internas. Aqui colorimos nossas ideias sobre o mundo com nossas emoções, enquanto a natureza está silenciosa, como se fosse alienígena. Dil-tey tem certeza de que o apelo à "experiência" é o único fundamento das ciências sobre o espírito. A autonomia das ciências sobre o espírito estabelece uma conexão entre os conceitos de "vida", "expressão", "compreensão". Não existem tais conceitos nem na natureza nem nas ciências naturais. A vida e a experiência são objetivadas nas instituições do Estado, Igreja, jurisprudência, etc. Também é importante que o entendimento se volte para o passado e sirva como fonte de ciências sobre o espírito.

Wilhelm Windelband (1848-1915) propõe distinguir as ciências não por assunto, mas por método. Ele divide as disciplinas científicas em nomotéticas e ideográficas. No departamento do primeiro - o estabelecimento de leis gerais, a regularidade de objetos e fenômenos. Estes últimos visam estudar fenômenos e eventos individuais.

No entanto, a oposição externa entre natureza e espírito não é capaz de fornecer uma base exaustiva para toda a diversidade das ciências. Heinrich Rickert (1863-1936), desenvolvendo a ideia apresentada por Windelband sobre a separação das ciências nomotéticas e ideográficas, chega à conclusão de que a diferença decorre de diferentes princípios de seleção e ordenação dos dados empíricos. A divisão das ciências em ciências da natureza e ciências da cultura em sua famosa obra de mesmo nome expressa melhor a oposição de interesses que dividem os cientistas em dois campos.

Para Rickert, a ideia central é que a realidade dada na cognição é imanente na consciência. A consciência impessoal constitui a natureza (ciências naturais) e a cultura (ciências culturais). A ciência natural visa identificar leis gerais, que são interpretadas por Rickert como regras a priori da razão. A história lida com fenômenos únicos irrepetíveis. A ciência natural está livre de valores, cultura e compreensão individualizante da história é o reino dos valores. A indicação de valor é especialmente importante. “Aquelas partes da realidade que são indiferentes aos valores e que consideramos no sentido indicado apenas como natureza, têm para nós ... apenas interesse científico natural ... sua aparência individual tem significado para nós não como individualidade, mas como uma instância de conceito mais ou menos geral. Ao contrário, nos fenômenos da cultura e naqueles processos que lhes colocamos como passos preliminares em alguma relação... curso não repetitivo, ou seja, nós os estudamos também historicamente, de forma individualizada. Rickert distingue três Reinos: realidade, valor, significado; correspondem a três métodos de compreensão: explicação, compreensão, interpretação.

Sem dúvida, a separação dos métodos nomotéticos e ideográficos foi um passo importante na classificação das ciências. Em um sentido geral, o método nomotético (do grego nomothetike, que significa "arte legislativa") visa generalizar e estabelecer leis e se manifesta nas ciências naturais. De acordo com a distinção entre natureza e cultura, as leis gerais são desproporcionais e incomensuráveis ​​com uma existência única e singular, na qual há sempre algo inexprimível com a ajuda de conceitos gerais. Disso decorre a conclusão de que o método nomotético não é um método universal de cognição e que o método ideográfico deve ser utilizado para conhecer o "único".

O nome do método ideográfico (do grego, idios - "especial", grapho - "eu escrevo") indica que este é um método das ciências históricas da cultura. Sua essência está na descrição de eventos individuais com sua coloração de valor. Eventos significativos podem ser destacados entre eventos individuais, mas sua regularidade única nunca é vista. Assim, o processo histórico aparece como um conjunto de eventos únicos e inimitáveis, em contraste com a abordagem das ciências naturais declarada pelo método nomotético, onde a natureza é coberta pela regularidade.

As ciências culturais, de acordo com Rickert, são difundidas em áreas como religião, igreja, direito, estado e até economia. E embora a economia possa ser posta em causa, Rickert a define assim: "As invenções técnicas (e, portanto, a atividade econômica que delas derivam) são geralmente feitas com a ajuda das ciências naturais, mas elas mesmas não pertencem ao objetos da pesquisa científica natural."

É possível considerar que na coexistência desses dois tipos de ciência, e dos métodos a eles correspondentes, se refletem as respostas daquelas disputas distantes entre nominalistas e realistas, que agitavam as disputas escolásticas medievais? Aparentemente sim. Afinal, aquelas afirmações que se ouvem das ciências ideográficas (em particular, que o indivíduo é a base do geral e este não existe fora dele, não podem ser separadas umas das outras e assumem uma existência separada), são ao mesmo tempo, os argumentos dos nominalistas, para quem é o indivíduo, como um fato da vida real, podem ser tomados como a base do conhecimento verdadeiro.

No que se refere à situação atual, deve-se notar que tanto nas ciências exatas, pomológicas, voltadas para a regularidade e repetição, quanto nas ciências individualizantes, ideográficas, voltadas para o singular e o único, o singular não pode e não deve ser ignorado. A ciência natural tem o direito de se recusar a analisar fatos individuais, e será justa aquela crônica em que a conexão geral dos eventos não será traçada?

Para a metodologia e a filosofia da ciência interessam as reflexões de Rickert, nas quais o geral e o individual não se opõem simplesmente, o que seria ingênuo, mas aparece a diferenciação, ou seja, a diferenciação. em distinguir os tipos de geral e singular. Nas ciências naturais, a relação do geral com o singular é a relação do gênero e do indivíduo (exemplo). Nas ciências sócio-históricas, a singularidade, por assim dizer, representa, representa a universalidade, atuando como um padrão manifestado de forma visual. Série causal individual - tal é o propósito e o significado das ciências históricas.

Princípios da classificação das ciências por F. Engels. Quando em 1873 Engels começou a desenvolver uma classificação das formas de movimento da matéria, a visão de Comte sobre a classificação das ciências foi difundida nos círculos científicos. O fundador do positivismo, O. Comte, tinha certeza de que cada ciência tem como assunto uma forma separada do movimento da matéria, e os objetos de várias ciências são nitidamente separados uns dos outros: matemática | física | química | biologia | sociologia. Essa correspondência foi chamada de princípio de coordenação das ciências. Engels prestou atenção em como os objetos estudados por várias ciências estão interligados e passam um para o outro. A ideia surgiu para refletir o processo de desenvolvimento progressivo da matéria em movimento, seguindo uma linha ascendente do mais baixo ao mais alto, do simples ao complexo. A abordagem em que a mecânica foi ligada e passou para a física, esta última para a química, depois para a biologia e as ciências sociais (mecânica... física... química... biologia... ciências sociais), ficou conhecida como o princípio da subordinação. E, de fato, para onde quer que olhemos, nunca encontraremos nenhuma forma de movimento completamente separada de outras formas de movimento, em toda parte e em toda parte há apenas processos de transformação de uma forma de movimento em outras. As formas do movimento da matéria existem em um processo contínuo-descontínuo de transformação umas nas outras. “A classificação das ciências”, observou F. Engels, “cada uma das quais analisa uma forma separada de movimento ou uma série de formas interligadas de movimento da matéria, é ao mesmo tempo uma classificação, um arranjo, de acordo com à sua sequência inerente dessas próprias formas de movimento, E é aí que reside seu significado”.

Quando Engels começou a trabalhar em "A Dialética da Natureza", o conceito de energia já estava estabelecido na ciência, estendido ao campo dos inorgânicos - natureza inanimada. No entanto, tornou-se cada vez mais claro que não pode haver fronteira absoluta entre a natureza animada e inanimada. Um exemplo convincente disso foi o vírus - uma forma de transição e uma contradição viva. Uma vez em um ambiente orgânico, ele se comportou como um corpo vivo, enquanto em um ambiente inorgânico ele não se manifestou assim. Pode-se dizer que Engels previu com grande visão a transição de uma forma de movimento da matéria para outra, pois quando seu conceito surgiu, a ciência havia estudado apenas as transições entre as formas mecânica e térmica. Também havia interesse na suposição de que descobertas notáveis ​​logo apareceriam na intersecção das ciências, nas áreas de fronteira. Retomando o desenvolvimento de uma dessas áreas fronteiriças que ligam natureza e sociedade, Engels propôs a teoria do trabalho da antropossociogênese - a origem do homem e da sociedade humana. Certa vez, Charles Darwin (1809-1882), realizando estudos anatômicos comparativos do homem e dos macacos, chegou à conclusão de que o homem era de origem puramente animal. Ele identificou duas formas de competição: intraespecífica e interespecífica. A competição intraespecífica levou à extinção das formas não adaptadas e garantiu a sobrevivência das aptas. Essa posição formou a base da seleção natural. Engels, por outro lado, apreciou o papel dos fatores sociais, e em particular o papel especial do trabalho, no processo de antropossociogênese. No século XX. Foi na intersecção das ciências que surgiram as áreas mais promissoras das novas ciências: a bioquímica, a psicolinguística, a informática.

Assim, se nas primeiras classificações das ciências as capacidades naturais da alma humana (memória, imaginação, etc.) que "Ela coloca o princípio da objetividade na base da divisão das ciências: as diferenças entre as ciências se devem às diferenças nos objetos que estudam". Assim, a classificação das ciências tem um fundamento ontológico sólido - a diversidade qualitativa da própria natureza, várias formas de movimento da matéria.

Em conexão com os novos dados da ciência natural, a classificação de cinco termos das formas de movimento da matéria desenvolvida por Engels foi submetida a refinamentos significativos. A mais famosa é a classificação moderna proposta por B. Kedrov, na qual ele distinguiu seis formas principais de movimento: físico subatômico, químico, físico molecular, geológico, biológico e social. Note-se que a classificação das formas de movimento da matéria foi concebida como base para a classificação das ciências.

Há outra abordagem, segundo a qual toda a diversidade do mundo pode ser reduzida a três formas de movimento da matéria: básico, parcial e complexo. Os principais incluem as formas mais amplas de movimento da matéria: física, química, biológica, social. Vários autores questionam a existência de uma única forma física do movimento da matéria. No entanto, dificilmente se pode concordar com isso. Todos os objetos unidos pelo conceito do físico têm duas das propriedades físicas mais comuns - massa e energia. Todo o mundo físico é caracterizado por uma lei geral de conservação de energia.

Os formulários privados fazem parte dos principais. Assim, a matéria física inclui vácuo, campos, partículas elementares, núcleos, átomos, moléculas, macrocorpos, estrelas, galáxias, Metagaláxia. As formas complexas de matéria e movimento incluem astronômicas (Metagalaxia - galáxia - estrelas - planetas); geológico (consistindo nas formas físicas e químicas do movimento da matéria nas condições de um corpo planetário); geográfica (incluindo formas físicas, químicas, biológicas e sociais de movimento de matéria dentro da lito-, hidro- e atmosfera). Uma das características essenciais das formas complexas de movimento da matéria é que o papel dominante nelas é, em última análise, desempenhado pela forma mais baixa de matéria - física. Por exemplo, os processos geológicos são determinados por forças físicas: gravidade, pressão, calor; as leis geográficas são determinadas pelas condições e proporções físicas e químicas das camadas superiores da Terra.

Conclusão

A filosofia da ciência, logicamente, deve ser clara sobre que tipo de ciência prefere lidar. De acordo com a tradição já estabelecida, embora bastante jovem, todas as ciências foram divididas em três clãs: natural, social, técnica. No entanto, por mais que esses grupos de ciências concorram entre si, em sua totalidade eles têm um objetivo comum associado à compreensão mais completa do universo.

As questões de classificação e interconexão das ciências naturais são discutidas até hoje. Ao mesmo tempo, existem diferentes pontos de vista. Uma delas é que todos os fenômenos químicos, a estrutura da matéria e sua transformação podem ser explicados com base no conhecimento físico; não há nada específico em química. Outro ponto de vista - cada tipo de matéria e cada forma de organização material (física, química, biológica) são tão isolados que não há ligações diretas entre eles. É claro que pontos de vista tão diferentes estão longe de ser a verdadeira solução da mais complexa questão de classificação e hierarquia das ciências naturais. Uma coisa é bastante óbvia - apesar de a física ser um ramo fundamental das ciências naturais, cada uma das ciências naturais (com a mesma tarefa geral de estudar a natureza) é caracterizada por seu objeto de estudo, sua metodologia de pesquisa e baseia-se em sua leis próprias que não são redutíveis às leis de outros ramos. E conquistas sérias na ciência natural moderna são mais prováveis ​​com a combinação bem-sucedida de conhecimento abrangente acumulado durante um longo período de tempo em física, química, biologia e muitas outras ciências naturais.

Lista de fontes usadas

1. Karpenkov S.Kh. K26 Conceitos de ciências naturais modernas: Um livro para universidades. - M.: Projeto Acadêmico, 2000. Ed. 2º, rev. e adicional – 639 p.
2. Likhin A.F. Conceitos de ciência natural moderna: livro didático. - MTK Welby, Prospekt Publishing House, 2006. - 264 p.
3. Turchin V.F. Fenômeno da Ciência: Uma Abordagem Cibernética à Evolução. Ed. 2º - M.: ETS, 2000. - 368 p.
4. Khoroshavina S. G. Conceitos de ciência natural moderna: um curso de palestras / Ed. 4º. - Rostov n/D: Phoenix, 2005. - 480 p.

Agência Federal de Educação

Instituição estadual de ensino

Formação profissional superior

Universidade Estadual de Moscou

Instrumentação e informática

E.A. Kolomiytseva

CONCEITOS DA CIÊNCIA NATURAL MODERNA

Minicurso de palestras

Revisores:

Ph.D., prof. Figurovsky E.N., Ph.D., Assoc. Shpichenetsky B.Ya.

E.A. Kolomiytseva. CONCEITOS DA CIÊNCIA NATURAL MODERNA.

Minicurso de palestras. M., 2006, 80 p.

O livro didático é destinado aos alunos do MGUPI que cursam a disciplina "Conceitos da ciência natural moderna"

MGUPI, 2006

Introdução............................................................................................................................	4
Palestra 1. Tema e métodos da ciência natural………………………………………………	4
Palestra 2. Métodos práticos de pesquisa física. Quantidades físicas e medidas………………………………………………………………………………….	7
Palestra 3. Macromundo. Movimento na mecânica clássica .......................................................................	9
Palestra 4. Forças na natureza. Interações fundamentais………………………..	13
Palestra 5. Medidas de movimento - quantidade de movimento e energia. Leis de conservação e simetria do espaço-tempo………………………………………………………………………	15
Palestra 6. Campos físicos. Conceitos de curto e longo alcance………….	18
Palestra 7. Megamundo. Elementos da teoria privada da relatividade. Conceito relativístico…………………………………………………………………………………..	19
Palestra 8. Problemas de espaço e tempo……………………………………………	21
Palestra 9. Processos ondulatórios…………………………………………………………….	25
Palestra 10. Leis do microcosmo. Dualismo de onda corpuscular da matéria. O princípio da complementaridade e os problemas da causalidade…………………………………	29
Palestra 11. Partículas elementares. Quark……………………………………………..	32
Palestra 12. Radioatividade…………………………………………………………………	34
Palestra 13. Padrões dinâmicos e estatísticos………………………….	36
Palestra 14. Energia em processos termodinâmicos…………………………………..	39
Palestra 15. Ordem e desordem na natureza. Transições de fase. Entropia. A segunda lei da termodinâmica e a "seta do tempo"…………………………………………………..	41
Palestra 16. Sinergética. A razão entre ordem e caos em sistemas abertos não-equilíbrios……………………………………………………………………………………….	44
Palestra 17. Origem e evolução do Universo…………………………………….	47
Palestra 18. Planeta Terra …………………………………………………………………	53
Palestra 19. Elementos de química ……………………………………………………………………	57
Palestra 20. Água e hipóteses sobre a origem da vida na Terra. Auto-organização na natureza viva……………………………………………………………………………..	60
Palestra 21. Biosfera e problemas ambientais. O conceito de noosfera ………………………..	63
Palestra 22. Base molecular da vida. ADN e informação………………………..	67
Palestra 23. O fenômeno do homem ……………………………………………………………….	70
Palestra 24. Teoria da evolução em biologia. Princípios do evolucionismo universal. O caminho para uma única cultura .................................................. ......................... .................................. ...	74
Perguntas de preparação para exames……………………………………………………..	77
Tarefas para solução independente………………………………………………….	79
	80

Introdução

A disciplina "Conceitos da ciência natural moderna" está incluída no padrão educacional estadual para as ciências humanas e sociais. O objetivo deste curso é familiarizar os alunos com as ideias modernas sobre a natureza e o lugar do homem nela. Não é segredo que muitos deles têm um viés para o conhecimento puramente humanitário. Enquanto isso, um especialista moderno precisa de uma visão ampla. Talvez a perspectiva mais tentadora seja mostrar aos alunos a vida de uma pessoa em sua unidade com a natureza, a integridade e a singularidade do meio ambiente, para fazê-los sentir a beleza e a força do pensamento humano, capaz de abranger o mundo inteiro desde o Universo a uma partícula elementar, desenvolver o gosto pelo conhecimento, incentivar a leitura de literatura de ciência popular e a auto-educação. Em última análise, esta é uma condição necessária para a formação de uma personalidade harmoniosa.

Palestra 1.

O assunto e os métodos da ciência natural

1. O assunto das ciências naturais. Ciências naturais e cultura humanitária.

Ciência naturalé um complexo de conhecimento sobre a natureza, que constitui uma das partes mais importantes da cultura humana.

A cultura é um conceito amplo e multifacetado que pode ser definido de várias maneiras. Há um grande número de diferentes definições de cultura (cerca de 170), das quais daremos uma que reflete satisfatoriamente suas características mais importantes:

A cultura é um sistema de meios de atividade humana, graças ao qual a atividade de um indivíduo, grupos e toda a humanidade é planejada, realizada e estimulada em sua interação com a natureza e entre si.

Assim, a cultura como um todo pode ser dividida em três ramos principais:

cultura material(ferramentas, moradias, roupas, transporte) - toda a esfera da atividade material e seus resultados;

cultura social- as regras básicas de comportamento na sociedade;

cultura espiritual(conhecimento, educação, moral, direito, cosmovisão, ciência, arte).

Assim, o conhecimento da humanidade pode ser dividido em

sistema de conhecimento sobre a natureza - ciências naturais e

um sistema de conhecimento sobre os valores positivamente significativos da existência de um indivíduo, grupos, estados, a humanidade como um todo - as humanidades.

Cada uma dessas seções do conhecimento humano tem suas próprias especificidades:

O conhecimento das ciências naturais é profundamente especializado, em constante aperfeiçoamento, diferenciado pela objetividade, confiabilidade e de grande importância para a existência do homem e da sociedade.

O conhecimento humanitário é ativado a partir do pertencimento do indivíduo a um determinado grupo social. Eles são caracterizados pela subjetividade, ou seja, permitem a possibilidade de interpretações, idealizações que contradizem as propriedades reais dos objetos.

No entanto, a ciência natural e o conhecimento humanitário estão interligados, sendo partes independentes de um único sistema de conhecimento da ciência:

baseiam-se em uma única base: as necessidades e interesses do homem e da humanidade na criação de condições ótimas para a autopreservação e melhoria da vida;

entre eles há um intercâmbio de resultados alcançados.

2. A ciência e o método científico.

A ciência- um termo que denota conhecimento generalizado e sistematizado em qualquer campo.

Desde os tempos antigos, as pessoas têm tentado Compreendo a essência dos fenômenos naturais observados e suas regularidades. Além disso, o primeiro motivo para isso foi o interesse prático - a possibilidade usar conhecimento recebido. Assim, inicialmente coexistiram dois aspectos da ciência natural - cognitivo e aplicado. Na ciência moderna, esses dois aspectos também estão presentes.

O conhecimento das leis da natureza e a criação de uma imagem do mundo com base nisso é o mais imediato e mais próximo meta Ciências Naturais. O objetivo final é promover o uso prático dessas leis. A perspectiva de aplicação prática desta ou daquela descoberta nem sempre é óbvia desde o início, a teoria, via de regra, desenvolve-se com algum avanço.

Assim, no sistema de ciências naturais, identificamos dois níveis - o nível teórico e o nível prático (experimental).

As técnicas utilizadas na assimilação teórica e prática da realidade constituem o método científico. Assim, a ciência responde à pergunta: "O que é a realidade?", e o método científico indica como lidar com essa realidade.

métodos científicos são diferentes nível:

Unidos (universal): dialético, metafísico;

Científico geral (usado em todas as ciências): prático (empírico) - observação, descrição, medição, experimento, e teórico - comparação, analogia, análise e síntese, idealização, generalização, ascensão do abstrato ao concreto, indução e dedução;

Especial-científico (usado em disciplinas específicas).

Uma característica da ciência natural moderna é sua orientação construtiva, ou seja, a realidade não é apenas estudada, mas também projetada com objetivos específicos. Isso se expressa no uso generalizado de métodos de modelagem matemática de processos e fenômenos com a ajuda de computadores.

A etapa inicial do estudo é, via de regra, a prática; serve também como critério final para a veracidade (adequação) de qualquer teoria, bem como o propósito do estudo.

3. Aspectos históricos do desenvolvimento das ciências naturais.

O processo de formação das ciências naturais não foi uniforme. O desenvolvimento do pensamento científico pode ser dividido em etapas. Em cada estágio, predominava um certo estilo de pensamento, baseado nas conquistas da ciência disponíveis na época. Assim, definiu-se o leque de tarefas a serem pesquisadas e a metodologia da pesquisa. Tais realizações científicas geralmente reconhecidas e o estilo dominante de pensamento científico são chamados de paradigma. Uma mudança, muitas vezes um colapso radical do paradigma existente, significa uma transição para o próximo estágio no desenvolvimento da ciência natural e é chamado de revolução científica e tecnológica.

Primeira etapa, que floresceu no período antigo, caracteriza-se pela predominância do raciocínio puramente especulativo sobre a natureza das coisas e fenômenos. A ciência natural neste estágio ainda não está separada da filosofia e, de fato, elas constituem uma ciência, a filosofia natural, que reflete as idéias dos antigos sobre o mundo como um todo. Apesar dos insights surpreendentes de Demócrito, Arquimedes e outros, a filosofia natural ainda não pode ser considerada uma ciência no sentido moderno.

Primeira revolução científica e tecnológica muitos historiadores da ciência associam-se às atividades de Aristóteles. Foi então que a ciência começou a se diferenciar de outras formas de conhecimento do mundo. A ideia da esfericidade da Terra foi expressa, um modelo geocêntrico do mundo foi construído.

As ideias de Aristóteles determinaram o estado da ciência até o Renascimento.

Segunda revolução científica e tecnológica associada à introdução na prática científica do experimento como forma de testar hipóteses. Durante esse período, ocorreu o acúmulo de material factual e sua generalização, a ciência natural adquiriu uma forma mais familiar para nós. Nas obras dos cientistas modernos - Galileu, Kepler, Newton - foram lançadas as bases da ciência clássica.

Segunda fase O desenvolvimento da ciência natural durou até o final do século XIX, esta é a época do pleno florescimento da ciência clássica. A lei da conservação e transformação da energia foi estabelecida. ótica, eletrodinâmica, termodinâmica, mecânica teórica foi construída (Hamilton, Lagrange, Maxwell, Fresnel, Boltzmann). Na química, um conceito estrito de um elemento foi estabelecido (Lavoisier), reações químicas e compostos foram estudados, a lei periódica de Mendeleev foi descoberta e surgiu a química estrutural (Butlerov). Na biologia, as ideias mais importantes sobre a evolução de todos os seres vivos vencem (Lamarck, Darwin); a célula foi descoberta (Schleiden e Schwann) e o material portador da hereditariedade - o gene (Mendel).

Assim, estavam preparadas as condições para uma nova revolução científica e tecnológica, que capturou todo o século XX e continua até hoje.

Por terceira revolução científica e tecnológica característica:

Interação estreita de vários campos da ciência, desenvolvimento de vínculos interdisciplinares. A grande maioria das descobertas ocorre na intersecção das ciências.

Transição de ideias clássicas para não-clássicas: criação da teoria da relatividade geral e especial, teoria quântica de campos (mecânica quântica).

Estudo dos processos não lineares de não equilíbrio mais complexos que ocorrem em sistemas complexos. Acontece que esses processos, que levam à auto-organização do sistema, ao surgimento de novas estruturas, procedem de forma semelhante em várias áreas das ciências naturais. Isso nos permite considerar disciplinas como física, cosmologia, geologia, química, biologia e até mesmo disciplinas tradicionalmente humanitárias como história, etnologia, sociologia e economia de um ponto de vista unificado. Essa abordagem tem sido chamada sinergia. Esta é a área mais promissora da ciência natural moderna.

O rápido desenvolvimento das tecnologias de informação, que permitem realizar uma enorme quantidade de cálculos em alta velocidade e explorar os processos mais complexos. A informação se equipara à matéria.

Na vanguarda da ciência natural moderna está uma pessoa, seus interesses e objetivos. A ciência torna-se ética.

4. As principais seções da ciência natural moderna.

Atualmente, existem cerca de 15 mil disciplinas científicas no mundo, e seu número está em constante crescimento. Acredita-se que a cada 10-15 anos a quantidade de informação científica dobre. Há um grande número de ciências interdisciplinares.

Claro, é praticamente impossível classificar todas as ciências naturais. Você só pode construir cadeias, guiadas por algum princípio. Por exemplo, de acordo com a complexidade do objeto em estudo: física  química (inorgânica, orgânica)  biologia  medicina. Pela escala do objeto em estudo: astronomia (em particular, astrofísica)  geologia (incluindo a geologia de planetas individuais)  geografia  ecologia  biologia. De acordo com o método utilizado: lógica  matemática  física. Como você pode ver, a ciência chave em cada uma dessas cadeias é a física. É esta ciência que estuda as leis mais fundamentais e fundamentais da natureza. Portanto, o conhecimento de conceitos e leis físicas básicas é um componente obrigatório de qualquer educação.

5. Níveis estruturais de organização da matéria.

No cerne das idéias modernas sobre a estrutura do mundo material está Abordagem de sistemas. Qualquer objeto ou fenômeno, de acordo com esta abordagem, é considerado como uma formação complexa, que inclui componentes organizados em integridade. Damos definições dos conceitos mais importantes:

Sistema- um conjunto de elementos e relações entre eles;

Conexões- a relação entre os elementos do sistema. Os laços compõem estrutura sistemas. Eles podem ser horizontais (coordenação entre elementos da mesma ordem) e verticais (refletindo subordinação, ou seja, subordinação, de elementos de ordem diferente). O conjunto de links horizontais forma os níveis de organização do sistema, o conjunto de links verticais reflete sua hierarquia.

Toda a matéria do Universo é também um sistema colossal e complexo. Podem ser distinguidos três níveis da estrutura da matéria:

Ao estudar o assunto "Conceitos da ciência natural moderna", nós, como em qualquer ciência, devemos passar das ideias e conceitos mais simples para os mais complexos. Os mais simples e familiares para nós são aqueles fenômenos que encontramos na vida cotidiana e observamos diretamente. Todos eles são descritos dentro da estrutura das ideias clássicas, que devem ser lembradas no início do curso.

Palestra 2.

Métodos práticos de pesquisa física. Quantidades físicas e medidas.

A interação inicial de uma pessoa (pesquisador) com um objeto ou fenômeno ocorre diretamente na prática. Aqui há um acúmulo e sistematização de fatos, sua descrição. Tudo isso - prático, ou empírico, o nível de conhecimento. Inclui observação, medição, experimento. Somente com base nos dados recebidos é construído hipótese e há um aumento para um mais alto, teórico nível de conhecimento.

1. Observações.

A observação tem sido a principal forma de obter informações sobre o mundo circundante e os fenômenos que ocorrem nele desde a antiguidade. A observação pode ser realizada tanto com a ajuda de nossos sentidos naturais: visão, audição, olfato, tato e até paladar. No entanto, todos esses sentimentos são desenvolvidos em diferentes pessoas em graus variados, de modo que tais observações são bastante imperfeitas. Quaisquer conclusões tiradas de tais observações serão altamente subjetivas.

Há um grande número de fenômenos que geralmente são inacessíveis à percepção humana direta. Por exemplo, não vemos ondas eletromagnéticas cujas frequências estão fora do alcance óptico, não percebemos o ultra-som, não somos capazes de olhar para o micromundo.

Para um estudo mais objetivo, profundo e versátil da realidade, o corpo humano precisa ser "ajudado" - é necessário o uso de instrumentos. No entanto, o sistema dispositivo-objeto não é mais o mesmo que o objeto original.

Medições e instrumentos de medição.

A observação torna-se parte da pesquisa científica se certas comparações e conclusões forem feitas com base nessa observação. Para comparar quaisquer propriedades de objetos materiais, é necessário dar a essas propriedades características quantitativas. Além disso, na mecânica quântica acredita-se que apenas os objetos que podem ser medidos realmente existem: “O fundamentalmente imensurável é fisicamente irreal” (Bohr, Heisenberg). O procedimento para obter informações quantitativas sobre o objeto de estudo é chamado de medição. O instrumento utilizado para medir chama-se instrumento. A teoria da medição lida com uma ciência especial - metrologia. A maneira mais simples de medir ( Em linha reta) reside no fato de que o objeto em estudo é comparado com padrão tomado como uma unidade. O padrão mais famoso é uma haste de platina-irídio de 1 metro de comprimento, armazenada em Paris, na Câmara de Pesos e Medidas. A inconveniência de tais medições associadas ao armazenamento e reprodução de cópias do padrão é óbvia. Atualmente (desde 1983) decidiu-se considerar 1 metro como a distância percorrida pela luz no vácuo em um tempo de 1/299792458 segundos.

Para medir o tempo, você também precisa de um padrão. Atualmente, acredita-se que 1 segundo é o tempo durante o qual existem 9192631830 períodos de oscilações da radiação emitida pelo isótopo de césio
.

Observe que para medir as quantidades que descrevem os fenômenos do macrocosmo, os fenômenos do microcosmo e do megamundo estão envolvidos.

De acordo com os últimos acordos, o comprimento de referência de 1 metro não é medido diretamente, mas é calculado pela fórmula
, Onde comé a velocidade da luz no vácuo. Essa medida é chamada indireto. A grande maioria das medições físicas são indiretas. As medições indiretas também podem incluir o método extrapolação, que se baseia na suposição de que na área onde não foram feitas medições, o comportamento do sistema permanece o mesmo. A extrapolação nem sempre é confirmada pela experiência.

1. Dimensões Físicas. Sistema internacional SI.

Ao medir, o pesquisador obtém características quantitativas de qualquer propriedade de um determinado objeto. Cada quantidade tem seu próprio significado físico e sua própria unidade de medida - a dimensão. Valores de diferentes dimensões não podem ser comparados, somados ou subtraídos uns dos outros, porque eles descrevem diferentes propriedades de objetos.

As unidades de medida provaram ser convenientemente acordadas entre todos os países. Isso se deveu principalmente a interesses econômicos. Atualmente, a comunidade mundial adotou um sistema métrico único de medidas, denominado Sistema Internacional (SI). Suas unidades básicas (exigindo definição usando um padrão):

Comprimento - 1 metro;

Tempo - 1 segundo;

Peso - 1 quilograma;

Temperatura termodinâmica - 1 Kelvin;

A quantidade de substância é 1 mol;

A força da corrente elétrica - 1 Ampere;

Intensidade da luz - 1 candela;

As quantidades físicas restantes são obtidas a partir das listadas e são chamadas de derivadas, por exemplo, N, J, W, V, Ohm.

4. Erros de medição.

Qualquer medição só pode ser realizada com alguma precisão. É fundamentalmente impossível obter um valor absolutamente preciso de uma quantidade física por várias razões. A primeira delas é que a medição é o resultado da interação do dispositivo e do objeto. Por sua vez, os próprios dispositivos são dispositivos técnicos e têm capacidades limitadas. Além disso, propriedades probabilísticas são inerentes a qualquer quantidade física, e esta é uma propriedade fundamental de toda matéria, sobre a qual falaremos especialmente em uma palestra especial. Diz-se que a medida de grandeza X 0 produzido com certa precisão
, e o próprio valor é chamado erro absoluto ou erro absoluto de medição. O cientista natural só pode afirmar que o verdadeiro valor da quantidade que está sendo medida está no intervalo de (
) antes (
):
.

Às vezes é mais conveniente falar sobre erro relativo ou erro de medição relativo:
. Esse valor, especialmente quando expresso em porcentagem, dá uma ideia muito clara da precisão das medições.

Vamos listar principais fatores imprecisões experimentais. Além dos erros grosseiros do próprio experimentador, eles podem ser divididos em dois grupos:

1) sistemático, que são determinados pela classe de precisão do dispositivo (1/2 divisão) e, possivelmente, algum tipo de erro constante do dispositivo;

2) estatística devido a desvios aleatórios do valor verdadeiro em cada experimento em particular. Muitas vezes é necessário tomar a média como o verdadeiro valor da quantidade.
, Onde Né o número de experimentos. Quanto mais experimentos fossem feitos, mais ao valor verdadeiro.

Experimentar.

Via de regra, o pesquisador planeja suas observações e medições com antecedência, guiado por algumas hipótese, ou seja suposições sobre o resultado esperado. A. Einstein salientou que "só a teoria determina o que pode ser observado". Para uma visão mais profunda da essência do fenômeno, é necessário alterar as condições do experimento, interferindo assim no objeto de estudo.

Ações intencionais associadas a mudanças no próprio objeto de estudo são chamadas de experimentar. O experimento permite revelar tais propriedades e regularidades dentro do objeto, que ficam ocultas em condições normais.

Uma forma especial de experimento - experimento mental. Recentemente, cada vez mais importância tem sido experimento numérico em que o cientista lida com modelos matemáticos de fenômenos naturais.

1. Usando os resultados do experimento. Teoria. Critérios de caráter científico e verdade da teoria.

Os resultados do experimento devem ser interpretados. Se a hipótese inicial do pesquisador for confirmada, então a pesquisa se move para um novo nível - teórico , ou seja uma teoria científica está sendo construída dentro da estrutura do paradigma existente. Se não for possível construir uma teoria satisfatória que descreva o fenômeno observado, isso pode levar a uma mudança revolucionária de paradigma.

Programa de trabalho