ПРОГРАММА КУРСА

“Концепции современного естествознания”

Естествознание как отрасль научного познания

Понятие культуры. Материальная и духовная культура. Основные компоненты духовной культуры. Наука как один из основных компонентов духовной культуры.

Наука и познание. Научное, донаучное и вненаучное познание. Наука как система исследовательской деятельности, направленная на производство новых знаний. Признаки науки. Функции науки. Наука как социальный институт. Наука и производство. Наука и государство. Научные школы. Проблемы организации науки и управления научными исследованиями. Влияние науки на другие формы культуры. Наука и экономика. Экономика науки. Наука и мораль. Нравственная ответственность ученого. Наука и идеология. Наука и право. Наука и развитие общества. Возрастание роли науки в истории человечества. Интернациональный характер науки. Вклад российских ученых в развитие мировой науки.

Проблема классификации наук. Фундаментальные и прикладные науки. Понятие математических, естественных, общественных, гуманитарных и технических наук. Особенности познавательной деятельности в разных отраслях науки. Проблема культур в науке: от конфронтации к сотрудничеству. Взаимодействие наук. Материальное единство мира и единство наук.

Структура естественнонаучного познания. Уровни научного познания. Эмпирический уровень научного познания. Факты науки. Эмпирические законы. Теоретический уровень научного познания. Структура научной теории: идеальные объекты, исходные понятия, принципы и законы. Функции научной теории: описание, объяснение, предсказание. Типология научных теорий: фундаментальные, прикладные, феноменологические др. Основные этапы становления научной теории. Интерпретация теории как логико-гносеологическая процедура. Научная картина мира как специфический компонент научного знания, как интегральный образ действительности; ее структура и функции. Частнонаучные картины мира: физическая, химическая, астрономическая и биологическая др. Научная картина мира и мировоззрение. Стиль мышления в науке. Вопрос о лидере естествознания.

Понятие метода. Метод как знание о способах организации средств познания, как система регулятивных принципов, как форма опосредования теории и практики. Соотношение теории и метода. Метод и методология. Эмпирические (наблюдение, описание, измерение, эксперимент) и теоретические (аксиоматический, генетический, гипотетико-дедуктивный, метод математической гипотезы, метод моделирования) естественнонаучного познания.

Научные проблемы и их типология. Явные и неявные формулировки проблем. Так называемые “неразрешимые проблемы” науки.

Эволюционные и революционные этапы развития науки. Природа научных революций. Основные этапы развертывания революции в науке. Научная революция и научно-техническая революция.

1. Основные исторические периоды развития естествознания

Проблема генезиса науки. Накопление рациональных знаний о природе в системе первобытного сознания. Мифология и магия. Развитие протонаучных знаний в цивилизациях древнего Востока.

Возникновение науки в древнегреческой культуре. Античная математика: общая характеристика. Проблема субстанции в древнегреческой науке. Атомизм как первая научная теоретико-методологическая программа. Математическая программа в античной науке. Физика, механика и космология Аристотеля. Геоцентрическая система Птолемея и завершение создания первой научной картины мира. Упадок античной науки.

Естествознание в эпоху Средневековья. Продолжение накопления в период Средневековья эмпирических фактов и обобщений, технического опыта и мастерства. Наука на средневековом Востоке. Сохранение достижений античной науки в университетах Западной Европы. Физические идеи средневековья. Химия и алхимия, астрономия и астрология в средневековье. Средневековая математика: общая характеристика.

Эпоха Возрождения и начало коренных преобразований в способе познания природы. Мировоззренческая революция эпохи Возрождения. Правовые идеи Возрождения. Процесс отпочкования естественнонаучных знаний от философии и зарождение аналитического исследования природы. Формирование экспериментального метода. Гелиоцентрическая система мира Коперника как начало формирования классического естествознания. Мировоззренческое и методологическое значение труда Коперника “Об обращении небесных сфер” (1543).

Научная революция в естествознании ХVIVII вв. Значение работ Кеплера, Галилея и Ньютона в формировании классической механики как первой фундаментальной естественнонаучной теории. Законы динамики. Пространство и время в классической механике. Субстанциальная и реляционная концепции пространства и времени. Энергия и импульс как меры движения в классической механике. Космология Ньютона.

Развитие естествознания в ХVIII в. Принцип дальнодействия. Теория теплорода. Корпускулярная теория света. Развитие учения об электричестве и магнетизме в ХУШ в. Формирование идеи развития природы. Идея развития в астрономии. Создание внегалактической астрономии. Космогония Канта. Лапласовский детерминизм. Революция в химии (Лавуазье). Развитие геологии во второй половине ХVIII - начале ХIХ вв.

Вторая (классическая) научная картина мира. Методологические установки классического естествознания.

Важнейшие открытия в естествознании первой половины ХIХ в. Закон сохранения и превращения энергии. Победа атомно-молекулярного учения.

Волновая теория света. Интерференция, дифракция и поляризация света. Возникновение полевой концепции. Дискретная и континуальная парадигмы в физике. Теория электромагнитного поля. Принцип близкодействия. Диапазоны электромагнитного излучения. Электромагнитное поле и электромагнитные волны. Проблема эфира. Вещество и поле.

Специфика биологии как науки. Закономерности развития биологического знания. Структура биологического знания. Развитие биологии в конце ХVIII - начале ХIХ вв. Зарождение эволюционных представлений. Концепции эволюции: ламаркизм, катастрофизм, униформизм. Актуалистический метод. Дарвиновская революция. Принципы и понятия дарвиновской теории эволюции. Зарождение генетики.

Тепловая физика: от Карно к Гиббсу. Энергия, температура, энтропия. Становление статистической физики. Вероятность как атрибут сложных систем. Проблема необратимости систем реальности. Стрела времени.

Фундаментальные открытия в физике во второй половине ХIХ в. как решающие предпосылки глубокого кризиса классического естествознания. Научная революция на рубеже ХIХ-ХХ вв.

2.Естествознание ХХ века (Третья научная картина мира)

2.1.Современная физическая картина мира

Принципиальные трудности в физике на рубеже ХIХ-ХХ вв. Фундаментальные противоречия в принципиальных основах классической механики. Создание А. Эйнштейном специальной теории относительности. Основные идеи, принципы и понятия специальной теории относительности. Проблема фундаментальной системы отсчета и определения абсолютного движения. Новое понимание роли субъекта познания в физике.

Основные идеи, принципы и понятия общей теории относительности. Современный этап развития общей теории относительности. Искривление пространства - времени. Макромир и мегамир. Проблема природы гравитационного поля. Попытки геометризации физики. Единая теория поля как идеал физического познания. Абсолютное и относительное, вариантное и инвариантное в современной физике. Проблема реальности в свете релятивистской физики.

Формирование квантовой физики. Гипотеза квантов. Становление квантовых идей от М. Планка до Н. Бора. Теория атома Н. Бора. Макромир и микромир. Принцип соответствия. Соотношение между классической и квантовой механиками. Корпускулярно-волновой дуализм. Основные идеи, принципы и понятия квантовой механики. Физический смысл волновой функции. Вопрос об объективности квантово-механического описания реальности. Проблема интерпретации квантовой механики. Динамические и статистические закономерности. Роль прибора в познании микроявлений. Принцип дополнительности. Проблема наглядности в квантовой физике. Проблема синтеза релятивистских и квантовых принципов и создания единой картины физического мира. Методологические установки неклассической физики.

Мир элементарных частиц. Фундаментальные физические взаимодействия (электромагнитное, "сильное", "слабое" и гравитационное). Проблема единства физики. Характеристики элементарных частиц. Взаимопревращаемость элементарных частиц. Классификация элементарных частиц. Лептоны. Адроны. Частицы - переносчики взаимодействий. Проблема структуры элементарных частиц. Проблема элементарности.

Теории элементарных частиц. Квантовая электродинамика. Теория кварков. Теория электрослабого взаимодействия. Квантовая хромодинамика. Симметрия как принцип построения и структурной организации физических теорий. Роль теории групп в описании физических полей “элементарных частиц”. Проблема взаимосвязи микро- и мега- миров. На пути к Великому объединению.

Будущее физики.

2.2. Современная астрономическая картина мира.

Основные особенности астрономии ХХ в.: создание качественно новых методов наблюдения, превращение астрономии из оптической во всеволновую, открытие “нестационарности” Вселенной и др. Космические системы как объект астрономических исследований. Гравитационное взаимодействие как основной системообразующий фактор космических объектов. Особенности познания космических систем. Значение наблюдения и теории в астрономическом познании. Качественные изменения в теоретическом базисе современной астрономии. Искусственные спутники и космические полеты - начало развития экспериментальных методов в астрономии. Мировоззренческое значение астрономии.

Солнечная система. Планеты и их спутники. Строение планет. Происхождение планет. Химический состав вещества во Вселенной.

Природа звезд. Эволюция звезд. Звезда от “рождения” до “смерти”. Сверхновые звезды. Черные дыры. Общее представление о галактиках и их изучении. Наша Галактика - звездный дом человечества. Межзвездная среда. Понятие Метагалактики.

Вселенная как объект космологии. Классическая и неклассическая космологии. Космологические парадоксы. Формирование релятивистской космологии. Расширение Вселенной. Эволюция Вселенной. Модели эволюции Вселенной. Возраст Вселенной. Теория “горячей Вселенной”. Сценарии прошлого Вселенной. Инфляционная модель Большого Взрыва. Сценарии будущего Вселенной. Проблема множественности вселенных. Проблема бесконечности Вселенной. Мировоззренческий аспект космологии. Антропный принцип в космологии.

Физика и астрофизика. Взаимосвязь космологических и микрофизических констант. Единство физики микромира и астрофизики как основа глубокого понимания физического мира, материального единства мира вообще. Астрономия как источник новых физических идей.

Жизнь во Вселенной и ее возможные формы. Проблема существования внеземных цивилизаций и установления связи с ними. Космонавтика и мировоззрение.

Методологические установки неклассической астрономии ХХ в.

2.3.Современная биологическая картина мира

Особенности биологии в ХХ в. Кризис дарвинизма в конце ХIХ - начале ХХ вв. Изучение природы наследственности. Создание хромосомной теории наследственности. Популяционная генетика. Идеи, принципы и понятия синтетической теории эволюции. Достижения молекулярной биологии в ХХ в. Революция в молекулярной биологии.

Особенности биологической формы организации материи (целостность, обмен веществ, подвижность, раздражимость, рост, размножение, приспособляемость). Молекулы живых систем. Белки и нуклеиновые кислоты. Конвариантная редупликация (биологическое “узнавание”, матричный синтез).

Клеточное строение организмов. Жизненный цикл клетки. Единство и многообразие клеточных типов. Дифференциация и интеграция функций в организме. Гомеостаз. Многообразие биологических видов. Принципы систематики и таксономии. Эволюция живого. Онтогенез и филогенез.

Уровни организации живых систем (молекулярно-генетический, онтогенетический, популяционно-видовой, биогеоценотический). Организм как целое, его системная организация. Особенности физиологии основных систем организма. Популяции, сообщества, экосистемы. Принципы их организации. Формы биологических отношений в сообществах. Круговороты вещества и энергии.

Биосфера, ее эволюция, ресурсы, пределы устойчивости. Биопродуктивность. Ресурсы биосферы и демографические проблемы. Антропогенные воздействия на биосферу. Современный экологический кризис и пути его преодоления. Принципы рационального природопользования. Охрана природы. Экологическое право. Что мы можем сделать для сохранения жизни на Земле?

Проблема происхождения жизни, ее мировоззренческое значение. Основные современные направления исследования проблем происхождения жизни. Возраст живого на Земле. Образование простых органических соединений. Возникновение сложных органических соединений. “Первичный бульон” и образование коацерватов. Возникновение простейших форм живого.

Проблема "уникальности живого". Революция в космохимии. Жизнь во Вселенной.

Развитие органического мира. Основные этапы геологической истории Земли. Начальные этапы эволюции жизни. Образование царства растений и царства животных. Завоевание суши. Основные пути эволюции наземных растений. Пути эволюции животных.

От биологической к социальной форме движения материи. Проблема происхождения человека. Предпосылки антропосоциогенеза (неорганические, биологические). Возникновение труда. Развитие древнейшей техники человека. Становление социальных отношений. Генезис сознания и языка.

Биология и общество. Человек: организм и личность. Биосоциальные основы поведения. Человек и космические циклы. Стресс и тренировка. Здоровье и патологические потомство. Биологический возраст. Борьба с болезнями, продление жизни.

Биологически обоснованные потребности и естественные права человека. Основы биоэтики. Биополитика. Биотехнология.

2.4.Самоорганизация в живой и неживой природе

Проблема самоорганизации систем живой и неживой природы в истории науки. Понятия и принципы синергетики. Математическое моделирование процессов самоорганизации. Характеристики самоорганизующихся систем (открытость, нелинейность, диссипативность). Параметры порядка. Закономерности самоорганизации. Понятие бифуркации. Режимы с обострением. Динамический хаос. Стохастические структуры. Хаос и Гармония.

Принципы и понятия синергетики в современной физике, астрономии. химии, биологии, геологии, экологии. Гуманитарные приложения синергетики.

Принцип универсального эволюционизма.

Заключение

Естествознание в условиях современного глобального кризиса цивилизации. От индустриальной к постиндустриальной (информационной) цивилизации. Естествознание как революционизирующая сила цивилизации.

Постнеклассический этап развития естествознания. Методологические установки постнеклассической науки ХХI в.

Взаимовлияние науки и обыденного, массового сознания. Наука и квазинаучное мифотворчество.

Перспективы человека. Будущее естествознания.