смотреть на рефераты похожие на "Первая научная революция. Гелиоцентрическая система мира(Концепции современного естествознания) "

Введение.

За основную концепцию современного естествознания следует принять следующую:

Природа представляет собой единое целое, связанное единой идеей.
Отдельные науки изучают различные проявления этого единого целого, а основная идея содержит се законы природы в виде стройной системы правил. Но система правил или законы природы едины не только для природы Земли, но и для всей Вселенной. Следовательно, - Вселенная представляет единое целое.

Единая идея конструкции Вселенной проявляется в единстве законов, действующих одинаково на Земле и в Космосе.

В своем развитии человечество приобретало знания исходя из опыта, наблюдения природных явлений , попыток осмыслить и использовать понятые явления. Приобретенные знания человечество использовало для удовлетворения своих потребностей, производства изделий и услуг. Но наряду с этим развивалось мышление человека, а вместе с мышлением развивались науки.

«Физика» в переводе с греческого означает «природа». Со времен
Аристотеля(IVв. До н.э.) физикой называют науку о природе. Развитие физики условно подразделяют на три этапа.

Первый этап – древний и средневековый – охватывает период со времен
Аристотеля до начала XVII в. Второй этап – классической физики – связывают с основанием точного естествознания Галилео Галилеем и основателем классической физики Исааком Ньютоном. Третий этап охватывает XXв.

С 1917 по 1991 гг. в России господствовала марксистско-ленинская философия , в соответствии с догмами которой первый этап считался донаучным или ненаучным.

Исследуем тот вопрос подробнее. Как мы помним, наука – это сфера человеческой деятельности, добывающая достоверные знания. К первому периоду человечество обладало большим объемом знаний. Оно научилось добывать и использовать огонь для приготовления пищи, обогрева, литейного производства. Литейное производство основано на знаниях о металлах, способах получения металлических изделий: утвари, украшений, оружия, строительных элементов.

Строительство египетских пирамид относят к 3-2му тысячелетиям до н. э.
Их изучение проводят до сих пор, и не все тайны пирамид открыты. Тайны, которые появились 5 тыс. лет тому назад. Точно установлено, что этот строительство произведено с использованием знаний астрономии.

До Аристотеля люди уже могли находить путь кораблям, движущимся вне видимости земли, по звездам. По звездам же ориентировались караваны в пустыне. Сила ветра использовалась для движения кораблей. Первые ирригационные сооружения появились задолго до Аристотеля в древнем Египте.

Возможно, человечество обладало и многими другими знаниями, но отсутствие систем хранения, переработки и передачи информации привело к потере добытых знаний.

Итак, до Аристотеля человечество обладало большим объемом информации, проверенной и используемой на практике, которую нельзя назвать ненаучной.
Следовательно, и до Аристотеля должны были существовать науки.

А что же было особенного в Ivи. До н. э.?

Оказывается, Аристотель, ученик Платона, впервые рассмотрел атомы как первичные элементы материи. А создав свою теорию строения материи, выступил с резкой критикой своего учителя. Платон учил, что за всеми вещами стоят некие «идеи», создавшие эти вещи. Аристотель же считал, что сущность вещей заключается в самих вещах и нет никаких «идей» вне вещей.

Платона назвали идеалистом, а Аристотеля материалистом.

Но естествознание развивалось независимо от того, кого из ученых называли материалистом, а кого идеалистом.

Во II в. н.э. Птолемей создал геоцентрическую систему. Земля – в центре, Солнце вращается вокруг Земли, двенадцать знаков зодиака – это двенадцать созвездий, по каждому из которых Солнце проходит ежемесячно. Эта теория просуществовала 1200 лет.

А в течение этих 1200 лет развивалась алхимия. Алхимия считалась донаучным направлением в химии. Цель алхимии – найти «философский камень», чтобы превращать металлы в золото, получить эликсир долголетия, найти универсальный растворитель. Как видим, цели алхимии практически те же, что и у современной науки.

В результате: открыты и получены минеральные растворители и красители, стекла, эмали, лекарственные препараты, разработаны технологии дистилляции, применяемые в химической, нефтеперерабатывающей и фармацевтической промышленности.

Через 1200 лет после Птолемея мы попадаем во времена Коперника, создавшего гелиоцентрическую систему (о ней будем говорить ниже). Земля вращается вокруг Солнца и вокруг своей оси, так же, как и другие планеты.
Заметим, что все знания, добытые Птолемеем, сохранились и используются на практике до сих пор.

Еще через двести лет мы попадаем во времена Галилео Галилея и Исаака
Ньютона. Галилео Галилей, основатель точного естествознания, заложил основу современной химии, выдвинул идею относительности движения, установил законы инерции, свободного падения, движения тел по плоскости, построил телескоп с тридцатидвухкратным увеличением и нашел четыре спутника Сатурна, горы на
Луне, пятна на Солнце.

Исаак Ньютон – математик, механик, астроном, физик, создатель классической механики и всех законов Ньютона. Независимо от Лейбница открыл дифференциальное и интегральное исчисления, создал основы современной механики.

Перелистнем еще триста лет и попадем в XX век. Жаном Перреном установлено: молекула – наименьшая частица вещества, обладающая основными химическими связями. Атомы одинаковы на Земле и в космосе. Универсальность физических законов подтверждает единство природы и вселенной в целом.

Основной тенденцией современных наук является специализация по отдельным направлениям. Количество таких специальных наук достигло двухсот, причем в каждой из них своя система понятий и определений, своя терминология. Такое положение затрудняет дальнейшее развитие познания, поскольку много проблем имеют решение именно на стыке наук. Поэтому появляются «смешанные» науки: физическая химия, физическая география, биохимия, биофизика, радиоастрономия и т. д.

Очевидно, что исследования во всех научных направлениях будут продолжаться с той или иной интенсивностью, но среди них есть наиболее важные, без которых человечество не сможет существовать. Это энергетика и экология.

Глава 1.

Этапы развития зрелой науки

Зрелая наука в своем развитии последовательно проходит несколько этапов. Период нормальной науки сменяется периодом кризиса, который либо разрешается методами нормальной науки, либо приводит к научной революции, которая заменяет парадигму. С полной или частичной заменой парадигмы снова наступает период нормальной науки.

Согласно концепции Куна, развитие науки идет не путем плавного наращивания новых знаний на старые, а через смену ведущих представлений -- через периодически происходящие научные революции. Однако, действительного прогресса, связанного с возрастанием объективной истинности научных знаний,
Кун не признает, полагая, что такие знания могут быть охарактеризованы лишь как более или менее эффективные для решения соответствующих задач, а не как истинные или ложные.

В этой связи следует отметить, что Кун не связывает явно смену парадигм с преемственностью в развитии науки, с движением по спирали от неполного знания к более полному и совершенному. По моему мнению, Кун опускает вопрос о качественном соотношении старой и новой парадигмы: является ли новая парадигма, пришедшая на смену старой, лучше с точки зрения прогресса в научном познании? Спираль развития зрелой науки у Куна не направлена вверх к высотам "абсолютной истины", она складывается стихийно в ходе исторического развития науки.

1.2. Нормальная наука

"Нормальной наукой" Кун называет исследование, прочно опирающееся на одно или несколько прошлых научных достижений, которые в течение некоторого времени признаются определенным научным сообществом в качестве основы для развития, то есть это исследование в рамках парадигмы и направленное на поддержание этой парадигмы. При ближайшем рассмотрении "создается впечатление, будто бы природу пытаются втиснуть в парадигму, как в заранее сколоченную и довольно тесную коробку", "явления, которые не вмещаются в эту коробку, часто, в сущности, вообще упускаются из виду».

Нормальная наука не ставит своей целью создание новой теории, и успех в нормальном научном исследовании состоит не в этом. Исследование в нормальной науке направлено на разработку тех явлений и теорий, существование которых парадигма заведомо предполагает. Кратко деятельность ученых в рамках нормальной науки можно охарактеризовать как наведение порядка (ни в коем случае не революционным путем).

По мнению Куна, "три класса проблем -- установление значительных фактов, сопоставление фактов и теории, разработка теории -- исчерпывают ... поле нормальной науки, как эмпирической, так и теоретической". Подавляющее большинство проблем, поднятых даже самыми выдающимися учеными, обычно охватывается этими тремя категориями. Существуют также экстраординарные проблемы, но они возникают лишь в особых случаях, к которым приводит развитие нормального научного исследования. Работа в рамках парадигмы не может протекать иначе, а отказаться от парадигмы значило бы прекратить те научные исследования, которые она определяет. В случае отказа от парадигмы мы приходим к научной революции.

Понятие "нормальной науки", введенное Куном, подверглось острой критике сторонниками критического рационализма во главе с Карлом Поппером.
Поппер согласен с тем, что нормальная наука существует, но если Куну этот феномен представляется как нормальный, то Поппер в работе "Нормальная наука и ее опасности" (1970) рассматривает его как опасный для науки в целом.

В критике понимания Куном нормальной науки можно выделить два направления. Во-первых, полное отрицание самого существования нормальной науки. С этой точки зрения наука никогда бы не сдвинулась с места, если бы основной деятельностью ученых была нормальная наука, как ее представляет
Кун. Сторонники этого направления в критике Куна полагают, что нормальной науки, предполагающей только кумулятивное накопление знания, вообще не существует; что из нормальной науки Куна не может вырасти революции.
"Нормальная наука" отождествляется с теоретическим застоем или стагнацией в науке.

Второе направление в критике нормальной науки представлено К.Поппером.
Он признает существование нормальной науки, но вместе с тем принижает ее роль. Нормальная наука Куна, как считает Поппер, представляет опасность для самого существования науки. "Нормальный" ученый вызывает у Поппера чувство жалости: он не привык к критическому мышлению. На самом деле, хотя ученый и работает обычно в рамках какой-то теории, при желании он может в любой момент выйти за эти рамки. Неверно, однако, на этом основании говорить об истории науки как о непрерывной революции, к чему склоняется Поппер, и принижать роль нормальной науки как периода эволюционного развития в науке.

Действительно, в понимании Куна "самая удивительная особенность проблем нормальной науки ... состоит в том, что они в очень малой степени ориентированы на крупные открытия, будь то открытие новых фактов или создание новой теории". Ученые в русле нормальной науки не ставят себе цели создания новых теорий, каких-то значительных качественных (революционных) преобразований в своей научной дисциплине. Для них результат научного исследования значителен уже потому, что он расширяет область применения парадигмы и уточняет некоторые параметры. Такие результаты, особенно в математике, могут быть предсказаны, но сам способ получения результата или доказательство остается в значительной мере сомнительным. Возникающие проблемы часто оказываются трудными для разрешения, хотя предшествующая практика нормальной науки дала все основания считать их решенными или почти решенными в силу существующей парадигмы. Завершение проблемы исследования требует решения всевозможных сложных инструментальных, концептуальных и математических задач-головоломок.

Таким образом, нормальная наука предстает у Куна как "решение головоломок". Ученый, который преуспеет в этом, становится специалистом своего рода по решению задач-головоломок, и стремление к разрешению все новых и новых задач-головоломок становится стимулом его дальнейшей активности, хотя он и не выходит за рамки нормальной науки. Среди главных мотивов, побуждающих к научному исследованию, можно назвать желание решить головоломку, которую до него не решал никто или в решении которой никто не добился убедительного успеха.

Как я уже обсуждал, работа в рамках парадигмы предполагает, что научное сообщество с приобретением парадигмы получает критерий для выбора проблем, которые могут считаться в принципе разрешимыми, пока эта парадигма является общепризнанной. В значительной степени ученые занимаются только теми проблемами, которые сообщество признает научными или заслуживающими внимания. Парадигма может даже изолировать научное сообщество от тех важных проблем, которые нельзя свести к типу головоломок, поскольку нельзя представить в терминах концептуального и инструментального аппарата, предполагаемого парадигмой. Такие проблемы иногда отбрасываются только потому, что они кажутся слишком сомнительными, чтобы тратить на них время.
Одну из причин кажущегося прогресса в развитии нормальной науки Кун видит в том, что "ученые концентрируют внимание на проблемах, решению которых им может помешать только недостаток собственной изобретательности".

1.3 Аномалии и кризис в науке

Нормальная наука не ставит своей целью нахождение нового факта или теории, тем не менее новые явления вновь и вновь открываются научными исследованиями, а радикально новые теории опять и опять изобретаются учеными. "Открытие начинается с осознания аномалии, то есть с установления того факта, что природа каким-то образом нарушила навеянные парадигмой ожидания, направляющие развитие нормальной науки" -- пишет Кун. Это осознание различия между вновь обнаруженными фактами и теорией приводит затем к более или менее расширенному исследованию области аномалии.

Аномалия появляется только на фоне парадигмы. Чем более точна и развита парадигма, тем более чувствительным индикатором она выступает при обнаружения аномалии, что тем самым приводит к изменению в парадигме.
Осознание аномалии открывает период, когда парадигмальные теории приспосабливаются (подгоняются) к новым обстоятельствам до тех пор, пока аномалия не становится ожидаемой. Причем усвоение теорией нового вида фактов требует чего-то большего, чем просто дополнительного приспособления теории; ученый должен научиться видеть природу в ином свете. Так восприятие обнаруженной аномалии потребовало изменения парадигмы. Все известные в истории естествознания открытия новых видов явлений характеризуются тремя общими чертами: предварительное осознание аномалии, постепенное или мгновенное ее признание и последующее изменение парадигмальных понятий и процедур.

После того как открытие осознано, научное сообщество получает возможность объяснять более широкую область явлений и процессов или более точно описать те явления, которые были известны ранее, но были плохо объяснены. Но этого можно достичь только путем отбрасывания некоторых убеждений прежней парадигмы или их замены другими.

Приведем примеры, свидетельствующие о том, что осознание аномалии явилось предпосылкой к значительным изменениям в теории естествознания.
Расхождения наблюдений положения планет и их предсказания, получаемого с помощью геоцентрической системы Птолемея, привело к наиболее известному в истории естествознания изменению парадигмы -- возникновению астрономии
Коперника и его гелиоцентрической системы. Новая теория света и цвета
Ньютона возникла с открытием, что ни одна из существующих парадигм не способна учесть длину волны в спектре. Новая волновая теория, заменившая ньютоновскую, появилась в результате возрастающего интереса к аномалиям, затрагивающим дифракционные и поляризационные эффекты теории Ньютона.
Обнаружение парадоксов канторовской теории множеств и логики (первые парадоксы, или антиномии, были обнаружены еще самим Г.Кантором, и число их продолжало возрастать) вылилось в кризис оснований математики в начале XX века и возникновение новых теорий и концепций.

Осознание аномалий, как правило, продолжается так долго и проникает так глубоко, что можно с полным основанием сказать: области, затронутые этими аномалиями, находятся в состоянии нарастающего кризиса. Под нарастающим кризисом Кун понимает постоянную неспособность нормальной науки решать ее головоломки в той мере, в какой она должна это делать, и тем более возникающие в науке аномалии, что порождает резко выраженную профессиональную неуверенность в научной среде. По выражению Куна,
"банкротство существующих правил означает прелюдию к поиску новых". Таким образом, на фоне нарастающего кризиса происходит возникновение новых теорий, или, по Куну, "новая теория предстает как непосредственная реакция на кризис".

История науки свидетельствует о том, что на ранних стадиях развития новой парадигмы возможно создание альтернативных теорий. Как замечает Кун,
"философы науки неоднократно показывали, что на одном и том же наборе данных всегда можно возвести более чем один теоретический конструкт". Но ученые редко прибегают к подобному изобретению альтернатив, характерному для допарадигмального периода. "Как и в производстве, в науке смена оборудования -- крайняя мера, к которой прибегают лишь в случае действительной необходимости". Именно кризисы выступают индикаторами своевременности этого переоборудования.

Таким образом, любой кризис начинается с сомнения в существующей парадигме и последующего расшатывания правил исследования в рамках нормальной науки. С этой точки зрения исследование во время кризиса подобно исследованию в допарадигмальный период, однако, в последнем случае ученые сталкивались с большим числом трудностей. Все кризисы заканчиваются одним из трех возможных исходов. Во-первых, иногда нормальная наука доказывает свою способность разрешить проблемы, порождающую кризис, несмотря на кажущийся конец существующей парадигмы (этому соответствует пунктирная стрелка 6 на схеме). Во-вторых, при сложившемся положении вещей решение проблемы может не предвидится, так что не помогут даже радикально новые подходы. Проблема откладывается в сторону (в разряд необоснованных аномальных фактов, см. на схеме стрелку 3) в надежде на ее решение новым поколением ученых или с помощью более совершенных методов. Наконец, возможен третий случай, когда кризис разрешается с возникновением новой теории для объяснения аномалий и последующей борьбой за ее принятие в качестве парадигмы (на схеме этому случаю соответствует процесс, обозначенный стрелками 5, 7, 8). Этот последний способ завершения кризиса
Кун и называет научной революцией, которую я буду рассматривать в следующем подпункте.

1.4. Революция в науке

Научная революция, в отличие от периода постепенного накопления
(кумуляции) знаний, рассматривается как такой некумулятивный эпизод развития науки, во время которого старая парадигма замещается полностью или частично новой парадигмой, несовместимой со старой.

Осознание кризиса, описанное в предыдущем разделе, составляет предпосылку революции.

Как во время политических революций выбор между конкурирующими политическими институтами оказывается выбором между несовместимыми моделями жизни общества, так и во время научных революций выбор между конкурирующими парадигмами оказывается выбором между несовместимыми моделями жизни научного сообщества. Кун утверждает, что "Вследствие того, что выбор носит такой характер, он не детерминирован и не может быть детерминирован просто оценочными характеристиками процедур нормальной науки... Когда парадигмы, как это и должно быть, попадают в русло споров о выборе парадигмы... каждая группа использует свою собственную парадигму для аргументации в защиту этой же парадигмы". Кун считает, что аргументация за выбор какой-то конкретной парадигмы "обращается не к логике, а к убеждению".

Кун показывает, что научные революции не являются кумулятивным этапом в развитии науки, напротив, кумулятивным этапом являются только исследование в рамках нормальной науки, благодаря умению ученых отбирать разрешимые задачи-головоломки.

1 Несовместимость старой и новой парадигмы

В своей теории научных революций Кун не разделяет точки зрения позитивистов, которые считают, что каждая новая теория не должна вступать в противоречие с предшествующей теорией. Наиболее известный пример, приводимый в защиту такого понимания развития науки, является анализ отношения между динамикой Эйнштейна и уравнениями динамики, которые вытекали из "Математических Начал Натуральной Философии" Ньютона. С точки зрения теории Куна эти две теории совершенно несовместимы, как несовместима астрономия Коперника и Птолемея: "теория Эйнштейна может быть принята только в случае признания того, что теория Ньютона ошибочна"

"Можно ли в самом деле динамику Ньютона вывести из релятивистской динамики? ... Представим ряд предложений E1, E2,..., En, которые воплощают в себе законы теории относительности. Эти предложения содержат переменные и параметры, отображающие пространственные координаты, время, массу покоя и т.д. Из них с помощью аппарата логики и математики дедуцируется еще один ряд предложений... Чтобы доказать адекватность ньютоновской механики как частного случая, я должен присоединить к предложениям Ei дополнительные предложения типа (v/c)2