Быстрый поиск

Контрольная работа: Основы естествознания

1. Предметная область естествознания

Естествознание обозначение традиционной совокупности наук о природе,ориентированной на исследование пространственно-временной структуры природных объектов, закономерностей их бытия и развития.

Естествознание наряду с науками об обществе и о мышлении являетсяважнейшей составляющей человеческого знания. Становление естествознания как области научного знания произошло в эпоху Возрождения и было связано с использованием экспереминтального метода исследования явлений природы, осуществлением многих географических открытий, представивших исследователям обширный материал по явлениям живой и неживой природы различных стран и континентов. Собирание и систематизация фактов механического, физического, химического и биологического характеров послужило основой для зарождения соответствующих естественных наук.

Цели естествознания – двоякие:

1. Находить сущность явлений природы, их законы и на этой основе предвидеть или создавать новые явления;

2. Раскрывать возможность использования на практике познанных законов, сил и веществ природы.

Можно сказать, что познание истины (законов природы) – непосредственная или ближайшая цель естествознания, а содействие их практическому использованию - конечная цель естествознания.

Для классической философской традиции характерно сближение естествознания с гуманитарным познанием, рассмотрение их в едином ряду целостного постижения единого мира (идеи Гердера об изучении развития живой и неживой природы и человеческой истории как этапов эволюции единого мирового организма; классификация форм движения материи – механической, физической, химической, биологической и социальной – как основа классификации наук у Энгельса и др.). В неоклассической философии вопрос о специфике естествознания остро ставится в связи с осмыслением специфики гуманитарного познания, эксплицируясь в философии Дильтея в рамках дистанцирования им «наук о природе» и «наук о духе». В рамках Баденской школы неокантианства вопрос о специфике естествознания также артикулировался в связи с осмыслением специфики гуманитарного и естественно-научного видов познания.

В своей исторической динамике естествознание выдвигает вперед ту или иную свою область в качестве лидирующей и оказывающей влияние на другие науки и на все естествознание в целом. В качестве такого лидера может выступать как одна наука, так и несколько (групповое лидерство). В истории естествознания можно проследить следующих лидеров: механика (17-18 вв), химия, физика, биология (19 в), физика (первая половина 20 в), химия, физика, биология (вторая половина 20 в). Утверждение в естествознании 20 в группового лидерства связано как с крупными достижениями химии, физики и биологии в познании неживой и живой природы, так и с расширением и углублением связей этих наук с производством, их все большей ориетацией на на решение современных задач общества.

Таким образом, можно сказать, что все это приводит к повышению роли естествознания в жизни общества и возрастанию внимания со стороны общества к нему.

2. Античная натурфилософия

Натурфилософия попытка истолковать и объяснить природу, основываясь на результатах, полученных научными методами, с целью найти ответы на некоторые философские вопросы.

Натурфилософия занимается естественно-научными понятиями (субстанция, материя, сила, пространство, время, жизнь, развитие, закон природы), познанием связей и закономерностей явлений природы.

Различают следующие этапы развития философии:

1. Античная натурфилософия

2. Средневековая натурфилософия

3. Натурфилософия Нового времени

3.1. Натурфилософия XIX века

Понятие «philosophia naturalis» впервые встречается у Сенеки. Возникла натурфилософия фактически еще до появления собственно философии, из так называемой космогонии, сохраняя мифологический характер последней. Родоначальниками собственно натурфилософии были ионийские философы, в частности милетская школа, представителями которой являются Фалес, Анаксимандр и Анаксимен. Ими рассматривались следующие основные проблемы:

· материя и ее (атомическая) структура,

· гармония (математическая) Вселенной,

· соотношение вещества и силы,

· неорганического и органического[1].

Каким образом представители милетской школы решали вопрос о субстанции мира, едином основании многообразия вещей? Фалес считал, что началом всех вещей, их субстанцией (т.е. то, из чего возникают все вещи и во что они в конечном счете превращаются) является вода. Мир удивителен, он одушевлен и полон божеств, но началом всего существующего является вода. Ученик Фалеса Анаксимен считал началом всего воздух. Гераклит признал первоначалом огонь.

Анаксимандр считал, что все произошло из беспредельного вещества, которое он назвал апейроном. Эмпедокл брал в качестве основы четыре вещества: огонь, воду, воздух и землю. Все указанные философы использовали один и тот же способ понимания многого: они считали, что в основе мира находится материальная субстанция. Субстанция есть то, что не нуждается для своего объяснения в другом. Анаксимен считал воздух началом, основой, субстанцией мира. Все возникает из воздуха через его разряжение и сгущение. Разряжаясь, воздух становится сначала огнем, затем эфиром, а сгущаясь -- ветром, облаками, водой, землей и камнем. Анаксимен (около 560-480 гг. до н.э.) -- один из наиболее ярких представителей «метеорологической» традиции древнегреческой науки, в которой основные естественнонаучные проблемы (начала и структуры Космоса) решались по аналогии с метеорологическими. Написавший сочинение «О природе», возвращается от абстрактного к конкретному, физическому и берет в качестве первоначала всего сущего одну из четырех стихий - воздух. Анаксимен называет воздух беспредельным, то есть апейрос. Так апейрон превратился из субстанции в её свойство. Все обилие стихий Анаксимен объясняет степенью сгущения воздуха. Душа также состоит из воздуха. «Подобно тому, - пишет он, - как душа наша, будучи воздухом, сдерживает нас, так дыхание и воздух объемлют мир». Воздух владеет свойством бесконечности. Его сгущение Анаксимен связывал с остыванием, а разрежение - с нагреванием. Являясь источником и души, и тела, и всего космоса, воздух первичен даже по отношению к богам. Он не отрицал богов, но считал, что «не богами создан воздух, а они сами из воздуха».

Обобщая взоры представителей Милетской школы, отметим, что философия у них возникает не как обычная рационализация мифа, а как определенный синтез мифического и эмпирического знания, знания и мудрости. На данной базе они пробовали дать целостную картину мира. «Первоначало» представителей Милетской школы, будь то вода Фалеса, воздух Анаксимена либо апейрон Анаксимандра, порождает (конкретно, как у Фалеса и Анаксимена, либо опосредованно, через «противоположности», как у Анаксимандра) все обилие имеющихся вещей, объемлет все сущее.

3. Механистическая физическая картина мира

Чтобы подчеркнуть фундаментальныйй характер основных и важнейших знаний о природе, ученые ввели понятие естественно-научной картины мира, под которой понимают систему важнейших принципов и законов, лежащих в основе окружающего нас мира. Сам термин «картина мира» указывает, что речь идет здесь не очасти или фрагменте знания, а о целостной системе[2].

В истории науки научные картины мира не оставались неизменными, а сменяли друг друга, таким образом, можно говорить об эволюции научных картин мира. Наиболее наглядной представляется эволюция физических картин мира: натурфилософской – до 16-17 вв., механистической – до второй половины 19 в., термодинамической (в рамках механистической теории) в 19 в., релятивистской и квантово-механической в 20 в.

Физическая картина мира создается благодаря фундаментальным экспериментальным измерениям и наблюдениям, на которых основываются теории, объясняющие факты и углубляющие понимание природы.

Механистическая картина мира складывалась под влиянием материалистических представлений о материи и формах ее существования. Основополагающими идеями этой картины мира являются классический атомизм, восходящий к Демокриту и, так называемый, механицизм. Само становление механистической картины справедливо связывают с именем Галилео Галилея, впервые применившего для исследования природы экспериментальный метод вместе с измерениями исследуемых величин и последующей математической обработкой результатов.

Ядром механистической картины мира является механика Ньютона (классическая механика). Формирование классической механики и основанной на ней механистической картины мира происходило по двум направлениям:

1. Обобщение полученных ранее результатов и, прежде всего, законов свободного падения тел, открытых Галилеем, а также законов движения планет, сформулированных Кеплером;

2. Создание методов для количественного анализа механического движения в целом.

Важнейшими принципами механистической картины мира являются:

1. принцип относительности.

Утверждает, что все инерциальные системы отсчета с точки зрения механики совершенно равноправны (эквивалентны). Переход от одной инерциальной системы отсчета к другой осуществляется на основе преобразований Галилея.

2. принцип дальнодействия.

В механистической картине мира было принято, что все взаимодействие передается мгновенно, и промежуточная среда в передаче взаимодействия участия не принимает. Это положение и было названо принципом дальнодействия.

3. принцип причинности.

Как уже было сказано, в механистической картине мира все многообразие явлений природы к механической форме движения материи (механистический материализм, механицизм). С другой стороны известно, что беспричинных явлений нет, что всегда можно выделить причину и следствие. Причина и следствие взаимосвязаны, влияют друг на друга. Следствие одной причины может стать причиной другого следствия. Эту мысль развивал математик Лаплас.

4. Галактики: общая характеристика, виды, эволюция

Галактика гравитационно-связанная система из звезд, межзвездного газа, пыли и темной материи.

Галактики чрезвычайно далекие объекты, расстояние до ближайших из них принято измерять в мегапарсеках, а до далеких – в единицах красного смещения z. Именно из-за удаленности различить на небе невооруженным глазом можно всего лишь три из них: туманность Андромеды, Большое и Малое Магеллановы Облака. Разрешить изображение до отдельных звезд не удавалось вплоть до начала ХХ века. К началу 1990-х годов насчитывалось не более 30 галактик, в которых удалось увидеть отдельные звезды, и все они входили в местную группу. После запуска космического телескопа «Хаббл» и ввода в строй10-метровых наземных телескопов число галактик, в которых удалось различить отдельные звезды, резко возрасло.

В пространстве галактики распределены неравномерно: в одной области можно обнаружить целую группу близких галактик, а можно не обнаружить ни одной, даже самой маленькой галактики (так называемые войды). Размеры галактик от нескольких тысяч до нескольких сотен тысяч световых лет, а расстояние между галактиками достигает миллионов световых лет.

Около 90% массы галактик приходится на долю темной материи и энергии. Природа этих невидимых компонентов пока не изучена. Существуют свидетельства того, что в центре многих галактик находятся сверхмассивные черные дыры. Пространство между галактиками практически не содержит вещества и имеет среднюю плотность меньше одного атома на кубический метр. Предположительно, в видимой части вселенной находится около 100 млрд. галактик.

По классификации, предложенной «Хабблом» в 1925 году существуют несколько видов галактик:

· эллиптические,

· линзообразные,

· обычные спиральные,

· пересеченные спиральные,

· неправильные.

Эллиптические галактики – класс галактик с четко выраженной сферической структурой и уменьшающейся к краям яркостью. Они сравнительно медленно вращаются, заметное вращение наблюдается только у галактик со значительным сжатием. В таких галактиках нет пылевой материи, которая в тех галактиках, в которых она имеется, видна как темныеполосы на непрерывном фоне звезд галактики. Поэтому внешне эллиптические галактики отличаются друг от друга в основном одной чертой большим или меньшим сжатием.

Доля эллиптических галактик в общем числе галактик в наблюдаемой части вселенной около 25%.

Спиральные галактики названы так, потому что имеют внутри диска яркие рукава звездного происхождения, котрые почти логарифмически простираются из балджа (почти сферического утолщения в центре галактики). Такие галактики имеют центральное сгущение и несколько спиральных ветвей, или рукавов, которые имеют голубоватый цвет, так как в них присутствует много молодых гигантских звезд. Эти звезды возбуждают свечение диффузных газовых туманностей, разбросанных вместе с пылевыми облаками вдоль спиральных ветвей. Диск спиральной галактики обычно окружен большим сфероидальным гало (светящееся кольцо вокруг объекта), состоящим из старых звезд второго поколения. Все спиральные галактики вращаются со значительными скоростями, поэтому звезды, пыль и газы сосредоточены у них в узком диске. Обилие газовых и пылевых облаков и присутствие ярких голубых гигантов говорит об активных процессах звездообразования, происходящих в спиральных рукавах этих галактик.

Многие спиральные галактики имеют в центре перемычку (бар), от концов которой отходят спиральные рукава. Наша Галактика также относится к спиральным галактикам с перемычкой.

Линзообразные галактики – это промежуточный тип между спиральными и эллиптическими. У них есть балдж, гало и диск, но нет спиральных рукавов. Их примерно 20% среди всех звездных систем. В этих галактиках яркое основное тело – линза, окружено слабым ореолом. Иногда линза имеет вокруг себя кольцо.

Неправильные галактики – это галактики, которые не обнаруживают ни спиральной ни эллиптической структуры. Чаще всего такие галактики имеют хаотичную форму без ярко выраженного ядра и спиральных ветвей. В процентном отношении составляют одну четверть от всех галактик. Большинство неправильных галактик в прошлом являлись спиральными или эллиптическими, но были деформированы гравитационными силами.

Образование галактик рассматривают как естественный этап эволюции Вселенной, происходящей под действием гравитационных сил. По-видимому, около 14 млрд. лет назад в первичном веществе началось обособление протоскоплений. В протоскоплениях в ходе разнообразных динамических процессов происходило выделение групп галактик. Многообразие форм галактик связано с разнообразием начальных условий. Сжатие галактики длится около 3 млрд. лет. За это время происходит превращение газового облака в звездную систему. Звезды образуются путем гравитационного сжатия облаков газа. Когда в центре сжатого облака достигаются плотности и температуры, достаточные для эффективного протекания термоядерных реакций, рождается звезда. В недрах массивных звезд происходит термоядерный синтез химических элементов тяжелее гелия.. Эти элементы попадают в первичную водородно-гелиевую среду при взрывах звезд или при спокойном истечении вещества со звездами. Таким образом, звезды первого поколения обогащают первичный газ химическими элементами тяжелее гелия. Эти звезды наиболее старые и состоят из водорода, гелия и очень малой примеси тяжелых элементов. В звездах второго поколения примесь тяжелых элементов более заметная, так как они образуются из уже обогащенного тяжелыми элементами первичного газа.

Страницы: 1, 2