ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Брянский государственный технический университет
В.И.Попков
ВВЕДЕНИЕ
В ЛОГИКУ И МЕТОДОЛОГИЮ
ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК
Утверждено редакционно-издательским советом
университета в качестве учебного пособия
Брянск
ИЗДАТЕЛЬСТВО БГТУ
2009
Стр.1
3
Не то, что мните Вы, природа
Не слепок, не бездушный лик,
В ней есть душа, в ней есть свобода,
В ней есть любовь, в ней есть язык.
Ф.И.Тютчев
ВВЕДЕНИЕ
В последние годы произошли изменения в представлениях
общества о целях и содержании образования как
такового, приведшие к появлению новой образовательной
парадигмы, основанной на гуманистических и демократических
принципах и ставящей в центр внимания задачу
воспитания гармонически развитой личности. Изменились
требования к характеру и качеству профессиональной
подготовки специалистов вследствие качественного скачка
в социально – экономическом и техническом развитии
общества. Они выражаются в появлении новых типов
теоретических и практических задач, отличающихся системным
и междисциплинарным характером, нестандартностью,
глобальностью возможных последствий. Такие
задачи не имеют простых и однозначных решений, что
требует существенного изменения характера всей профессиональной
деятельности специалистов (инженеров,
экономистов, менеджеров и др.), обусловливает необходимость
подготовки специалистов нового типа, умеющих
творчески и широко мыслить, способных самостоятельно
принимать решения и сознающих свою личную и корпоративную
ответственность за их результаты. Особую роль в
решении этих проблем играет естественно-научная подготовка
специалистов.
При интенсивном развитии новых сложных процессов
и технологий физика, химия и другие естественные науки
все чаще выступают по отношению к технологии не только
как ее естественно-научное обоснование, но и как повседневный
рабочий инструмент. Растет насыщенность
производства физическими методами контроля, расширяются
масштабы использования в технике и технологиях
Стр.3
4
новых физических эффектов и явлений, нанотехнологий,
информационных технологий. Увеличение наукоемкости
приближает инженерные теории к физическим. В настоящее
время не может быть выдающихся технических решений
без использования фундаментальных открытий.
Вся история развития техники представляет собой галерею
блестяще реализованных в инженерных конструкциях
теоретических и экспериментальных физических открытий:
законы термодинамики, использованные в тепловых
двигателях; научные идеи К.Э.Циолковского, воплощенные
в ракетной технике; электродинамика Максвелла
– Фарадея, ставшая основой современной радиоэлектроники;
открытие электрона Д.Томсоном, положившее начало
технической электронике; теория относительности
А.Эйнштейна и открытие деления урана, лежащие в основе
ядерной энергетики; предсказание В.А.Фабрикантом
возможности создания молекулярного генератора световых
волн на основе теории индуцированного излучения
А.Эйнштейна и создание лазеров Н.Г.Басовым,
А.М.Прохоровым и Ч.Таунсом; полупроводниковая техника
и многое другое.
Главная цель высшего образования – формирование
гармонически развитой личности, в совершенстве владеющей
основами профессиональной деятельности, удовлетворяющей
современным требованиям производства,
обладающей научным мировоззрением, потребностью и
умением познавать окружающий мир, работать творчески.
Науки о природе не только обеспечивают технологический
прогресс, но и формируют менталитет инженера,
особый тип рационального мышления. Критически – аналитическая
рациональность, свойственная естественнонаучному
знанию, важна для мировоззренческой ориентации
современного инженера. Она приучает инженера к
относительности систем отсчета и суждений, к уяснению
ограниченности и модельности наших представлений о
мире, к новым представлениям об объективности научного
знания, к пониманию дополнительности и альтернативности
как природных, так и социальных феноменов.
Инженеру необходимо систематическое знакомство с ме
Стр.4
5
тодами физического моделирования как специфической
формой научного мышления и познания окружающего
мира. Физическое моделирование приучает к анализу и
учету условий функционирования объекта, к необходимости
сопоставления теоретических построений с действительностью,
к относительности области применения тех
или иных моделей, а также к абстрагированию и формализации
информации.
Естественно-научное образование становится неотъемлемой
частью подготовки экономистов разного профиля,
оно способствует формированию умений выпускников
решать комплексные задачи, понимать глобальные проблемы
современности. Участвуя в организации и управлении
производством, насыщенном наукоемкими технологиями,
формировании общественных отношений, регулировании
финансовых потоков, выпускники экономических
специальностей нуждаются в определенном багаже
естественно-научных знаний, позволяющих непосредственно
влиять на инновационный процесс, быстро и
правильно оценивать те или иные предложения по совершенствованию
современных технологий, предвидеть
прорывы научно-технического прогресса. Для ознакомления
студентов-экономистов с современной естественнонаучной
картиной мира в учебные планы введена дисциплина
«Концепции современного естествознания».
Несмотря на существенное отличие естественных наук
от экономики, можно привести множество примеров взаимопроникновения
их методов и подходов к анализу явлений.
Основой такой общности является целостный характер
мира, взаимообусловленность происходящих в
нем процессов, которые часто проявляются в завуалированной,
опосредованной форме. В решении экономических
задач существенную помощь может оказать методология,
применяемая в естественных науках. В последнее
время экономическая наука широко использует методы
математического моделирования, такие термины и понятия,
как энтропия, синергетика, бифуркации и т.п. Эволюционный
метод, специфический для биологии и физики,
все глубже внедряется и в экономическую науку. Поэтому
Стр.5
6
знания в области естествознания дают экономисту дополнительные
инструменты в собственной практической
деятельности, обогащают и совершенствуют методы экономического
исследования.
Важнейшей задачей профессиональной подготовки
специалиста является формирование научного мировоззрения.
Особенно возрастает роль мировоззренческой
подготовки в условиях непрерывного научно – технического
прогресса, перехода к постиндустриальному и открытому
обществу, глобального распространения информационных
технологий. Особенно велика в формировании
мировоззрения роль физики. Физика имеет тесные
связи как с другими естественными науками, опирающимися
на лежащие в основе изучаемых ими явлений физические
закономерности и использующими физические методы
исследований, так и с общетехническими дисциплинами
(сопротивлением материалов, теоретической механикой,
электротехникой и др.). Физика является естественно-научным
основанием техники. В то же время физика,
изучая наиболее общие и фундаментальные законы
природы, имеет много точек соприкосновения с философией.
В физике широко используются важнейшие философские
категории: материя и движение, пространство и
время, конечное и бесконечное, необходимое и случайное,
причина и следствие и т.д. С другой стороны, физика
дает огромный фактический материал для конкретизации
и развития философских законов и категорий, понимания
многих методологических проблем науки.
В результате изучения естественных наук специалисту
необходимо усвоить общие естественно-научные и
методологические подходы, осознать единство Человека
и Природы, потребность в формировании целостной
естественно-научной культуры и развитии рационального
естественно-научного мышления. Другая задача курса –
логически показать, как за сменой естественно-научных
теорий происходит закономерная смена мировоззрений,
как Человек шаг за шагом раскрывает законы Природы,
постепенно углубляя и совершенствуя процесс познания
Стр.6
7
Мира. И как незнание элементарных законов и закономерностей
может привести к катастрофам.
Разнообразна деятельность инженеров, экономистов,
менеджеров, маркетологов, информатиков. При принятии
управленческих или других решений им приходится учитывать
многие факторы. Но вполне очевидно, что в чем
бы ни состоял бизнес, он так или иначе связан с окружающим
нас миром – земным пространством, материальными
объектами, живыми людьми. Все это как раз является
предметом естествознания. Естествознание необходимо
человеку, так как дает ему информацию для принятия
решений; методы решения задач в любых сферах деятельности,
наиболее целесообразные для сохранения
окружающего нас мира; примеры научных подходов к исследованию
разнообразных явлений действительности.
Н.Н.Моисеев писал:
«Кризис во взаимоотношениях Природы и
общества стремительно нарастает, и образование
должно далеко выходить за рамки узкого
профессионализма. Современный человек должен
видеть мир в его целостности. Только
представление об общей логике развития того
мира, в котором мы живем, поможет нам избежать
катастрофических последствий кризиса,
который неумолимо надвигается. А может, и
избежать самого кризиса!».
Создание целостного представления об окружающем
нас мире – главная задача естественных наук.
Данное учебное пособие представляет собой философское
и методологическое введение в естественнонаучные
дисциплины, изучение которых предусмотрено
учебными планами инженерных, экономических и гуманитарных
специальностей. В нем рассмотрены основные
философские и методологические вопросы естественных
наук, место и роль естествознания в культуре и системе
наук, отражено современное состояние исследований в
данной области.
Учебное пособие предназначено для студентов всех
специальностей и направлений, изучающих естественно
Стр.7
8
научные дисциплины, включая «Концепции современного
естествознания», а также всем интересующимся методологическими
проблемами современного естествознания.
1. ПРЕДМЕТ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ
Естествознание – комплекс наук о различных свойствах
и формах движения материи и их взаимных превращениях.
В современном понимании естествознание
представляет собой систему наук о природе, взятых во
взаимной связи. Естествознание – одна из трех основных
областей научного знания о природе, обществе и мышлении.
Современное естествознание включает в себя такие
отрасли научного знания, как физика, механика, химия,
геология, минералогия, астрономия, метеорология, биология,
генетика, анатомия и физиология человека и многие
другие. Основой современного естествознания является
физика, поэтому физическим концепциям будет уделено
особое внимание.
Предмет естествознания – факты и явления окружающего
нас мира, воспринимаемые нашими органами
чувств. Задача естествоиспытателя – обобщить эти факты
и создать теоретическую модель изучаемого явления
природы, познать законы, управляющие ими.
Естествознание выступает теоретической базой таких
областей человеческой деятельности, как производство,
техника, технология. Естествознание, как и наука вообще,
оказывает влияние на общество двумя путями: изменением
производства и воздействием на мировоззрение, на
общий стиль мышления. Естествознание является естественно-научным
фундаментом формирования научной
картины мира. Современное естествознание – это не
просто наука о природе, а наука о природе как единой целостности.
В
своем развитии естествознание прошло несколько
этапов. Самые древние естественные науки зародились
несколько тысячелетий назад на Древнем Востоке и в
Древней Греции: астрономия, механика, физика, биология,
география, почвоведение и др. Вплоть до Нового
Стр.8
174
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение…………………………………………………..3
1. Предмет естествознания…………………………….8
2. Культура и наука……………………………………..11
3. Научная картина мира………………………………20
4. Связь науки с другими компонентами культуры..24
5. Виды научного знания……………………………… 29
6. Проблема культур в науке………………………….31
7. Материя и движение ………………………………..38
8. Пространство и время…………………………….. 48
9. Материальное единство мира……………………..54
10. Характерные черты науки…………………………..58
11. Мышление……………………………………………..60
12. Структура научного познания………………………62
13. Методы научного познания…………………………64
13.1.Философские методы………………………...67
13.2.Общенаучные методы………………………..68
13.2.1. Эмпирические методы исследования.68
13.2.2. Методы теоретического познания……74
13.2.3. Общелогические методы и приемы….77
13.2.4. Математика – универсальный язык
естествознания…………………………………………..88
13.3. Прочие методы……………………………….94
14. Гипотеза и теория…………………………………..94
15. Критерии научного знания ………………………103
16. Модели развития науки…………………………..106
17. Дифференциация и интеграция в науке……....121
18. Принципы организации современного естествознания.
Системный метод в современном естествознании……………………………………………
…..
126
19. Особенности современной научной картины мира.…………………………………………………….......130
Заключение
……………………………………………..135
Стр.174