Естественно-научная картина мира

1.

ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНАЯ
КАРТИНА МИРА

2.

Понятие естественнонаучной
картины мира
Естествознание – комплекс наук о природе, взятых
в их взаимосвязи. При этом под природой
понимается весь мир в многообразии его форм.
Объект естествознания – природа.
Предмет естествознания – факты и явления
природы, которые воспринимаются нашим органами
чувств непосредственно или опосредованно, с
помощью приборов.
Картина мира - упорядоченная совокупность знаний
о действительности, сформировавшаяся в сознании
(общественном, групповом, индивидуальном).

3.

Картины мира
НАУЧНАЯ
ФИЛОСОФСКАЯ
МИФОЛОГИЧЕСКАЯ
КАРТИНЫ
МИРА
Естественнонаучная
Физическая
Химическая
Биологическая
Астрономическая
Географическая
Гуманитарная
Психологическая
Социологическая
Педагогическая
Языковая
Историческая
РЕЛИГИОЗНАЯ
ОБЫДЕННАЯ
Технологическая
Кибернетическая
Техническая
Экономическая
Управленческая

4.

Научная картина мира – целостная система
представлений о мире, его общих свойствах и
закономерностях, возникающая в результате
обобщения различных научных теорий.
Естественнонаучная картина мира - это система
основных концепций (идей, законов, принципов,
знаний) о природе.
Конце́пция (от лат. conceptio — понимание,
система) — генеральный замысел, руководящая
идея, система взглядов на явления в мире, в
природе, в обществе.
Естествознание является основой для формирования
научной картины мира.

5.

Наука. Функции науки.
Критерии научного знания.
Наука — это сфера человеческой деятельности,
представляющая собой рациональный способ
познания мира, основанный на эмпирической
проверке или математическом доказательстве.

6.

Функции науки
1. Познавательная
1) Производство новых знаний
2) Объяснение (понимание)
3) Предсказание
2. Мировоззренческая
Наполняет мировоззрение человека
представлением об окружающей
действительности на основе формирования
научной картины мира.
3. Производственная
(катализатор развития)
Наука - производительная сила общества,
основа совершенствования и модернизации
производства и других сфер жизни человека
(здравоохранение, образование, быта).
4. Социальная
Наука включена в процессы социального
развития и управления им при взаимодействии
гуманитарных и технических наук.
5. Культурная
Наука – феномен человеческой культуры,
общественное достояние, содержательно
наполняет образовательный процесс.

7.

Критерии научного знания
Системность
Достоверность
Критичность
Общезначимость
Преемственность
Прогнозированность
Детерминированность
Фрагментарность
Чувственность
Незавершенность
Рациональность
Внеморальность
Обезличенность
Универсальность

8.

История естествознания.
Основные этапы развития науки и
естественнонаучные революции
Этап истории
Открытия
4000 лет до н. э. 3000
лет до н. э
Научные догадки египетских жрецов, составление солнечного календаря
Предсказание солнечных и лунных затмений китайскими мыслителями
2000 лет до н. э.
Разработка семидневной недели и лунного календаря в Вавилоне
VII в до н. э.
Первые представления о единой естественно-научной картине мира в античный период.
Возникновения представлений о материальной первооснове всех вещей. Зарождение школы
античных натурфилософов.
VI в. до н. э.
Создание математической концепции Пифагора
V в. до н. э.
Атомистическая концепция Левкиппа-Демокрита
IV в. до н. э.
«Физика» Аристотеля
II в. н. э.
Геоцентрическая система мира Птолемея
1543 г.
Гелиоцентрическая система строения мира Н. Коперника
XVII в.
Становление механистической картины мира на основе законов механики И. Кеплера и И.
Ньютона
XIX в.
Возникновение электромагнитной картины мира на основе трудов М. Фарадея и Д. Максвелла
XX в.
Становление современной естественно-научной картины мира

9.

Естественнонаучные революции
1. Создание геоцентрической системы мира
2. Переход от геоцентризма к гелиоцентризму. Полицентризм.
3. Отказ от центризма. Идея относительности.
4. Создание единой физической теории (осуществляется в
настоящее время).

10.

Типы научной рациональности
Рациональность - способность мыслить и действовать на основе
разумных норм.
Научная рациональность - это совокупность правил, норм, образцов
научно-познавательной деятельности, обеспечивающих научную
истинность результата познания
1. Классический тип научной рациональности (XVII в - первая
половина XIX в.в.)
2. Неклассический тип научной рациональности (вторая
половина XIX в - начало XX в)
3. Постнеклассический тип рациональности (начало XX в по
н.в.)

11.

Становление эволюционного
естествознания
Глобальный эволюционизм — это убеждение в том,
что как Вселенная в целом, так и отдельные ее
элементы не могут существовать, не развиваясь.
ЭТАПЫ
1. 18 век.
Астрономия
Геология
2. 19 век.
Биология
3. 20 век.
Все естественные и гуманитарные науки

12.

Формы научного знания
Теория
Научный факт
Научный закон
Научные принципы
Гипотезы
Категории науки

13.

Уровни научного познания
Эмпирический
Теоретический
Преимущественно чувственные формы
познания
Рациональные формы познания
Главная задача – описание предметов и
явлений
Главная задача - объяснение
изучаемых явлений
Основные формы знания – факты и
эмпирические законы
Основные формы знания - закон,
принцип, научная теория.

14.

Эмпирические методы научного
познания
Наблюдение
Измерение
Эксперимент

15.

Теоретические методы научного
познания
Абстрагирование
Идеализация
Формализация
Индукция
Дедукция
Аналогия
Моделирование
Анализ
Синтез
Классификация

16.

Современный метод научного
познания
Схема познания А.Эйнштейна

17.

Принцип цикличности
В.Г. Разумовского
МОДЕЛЬ
СЛЕДСТВИЯ
ФАКТЫ
ЭКСПЕРИМЕНТ

18.

ФИЗИЧЕСКАЯ
КАРТИНА
МИРА

19.

Физика – основа естественных наук
Физика – наука о природе, изучающая простейшие и
вместе с тем наиболее общие свойства материального
мира
Законы физики лежат в основе всего естествознания
• ФКМ исторически сложилась раньше других
естественнонаучных картин мира.
Физическая картина мира – представление об
универсуме (Вселенной), о мире и его процессах,
выработанное физикой на основе эмпирического и
теоретического познания.
Физическая картина мира – основа современной
естественнонаучной картины мира.

20.

Соотношение времени жизни
Вселенной и человека
Возникновение
Вселенной
0
Возникновение
Солнца и Земли
Наше
время
13 млрд. лет
На этой шкале продолжительность жизни человека примерно равна
размеру атома (10-9 м)
Глазов
0
Москва
1000 км
Если это расстояние принять за возраст Вселенной, то время жизни
человека будет примерно равно 1 см

21.

Механистическая картина мира
Аристотель
(384 до н.э.- 322 до н.э.)
1. Фундаментальный труд «Физика»
2. Понятия: движение, пространство,
материя, сила

22.

Галилео Галилей
(1564 — 1642 гг.)
1. Закон инерции
2. Постоянство ускорения свободного
падения
3. Принцип относительности
4. Определяет силу как векторную
величину
5. Фундаментальный труд «Диалог о
двух главнейших системах мира»

23.

Ньютон Исаак
(1643 — 1727 гг.)
1. Законы механики
Первый закон - закон инерции (постулат
существования ИСО)
Второй закон- зависимость ускорения тела от
равнодействующей всех приложенных к телу сил и
массы тела.
Третий закон - две материальные точки
взаимодействуют с силами, равными по величине,
противоположно направленными и расположенными
вдоль прямой, соединяющей эти точки.
2. Закон всемирного тяготения
3. Вводится понятие инертной и гравитационной массы
4. Фундаментальный труд «Математические начала
натуральной философии

24.

Основные понятия и принципы МКМ
ПОНЯТИЯ
Материя
Движение
Пространство
Время
Взаимодействие
ПРИНЦИПЫ
Принцип
относительности
Галилея
Принцип
дальнодействия
Принцип
причинности

25.

Основные понятия МКМ
МАТЕРИЯ – это вещество, состоящее из мельчайших, далее неделимых,
абсолютно твердых движущихся частиц – атомов (корпускулярная теория).
Материя – дискретна (прерывиста).
ПРОСТРАНСТВО - «пустое вместилище тел» (по И.Ньютону)
Пространство - трехмерное, непрерывное, бесконечное, однородное,
изотропное, абсолютное.
Пространственные отношения в МКМ описываются геометрией Евклида
Свойства пространства не зависят от находящихся в нем тел
ВРЕМЯ – понятие, характеризующее сменяемость процессов, их
длительность.
Время однородно, изотропно, абсолютно

26.

ДВИЖЕНИЕ - изменение положения тела в пространстве с течением
времени (механическое движение)
Любое сложное движение можно представить как сумму пространственных
перемещений (принцип суперпозиции движения)
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ - воздействие тел или частиц друг на друга,
приводящее к изменению состояния их движения.

27.

Материя
Считается, что Вселенная состоит из трех типов
вещества: нормальной материи, «темной материи»
и «темной энергии». Нормальная материя состоит
из атомов, из них же состоят звезды, планеты, люди
и все другие видимые объекты в нашей Вселенной.
Как ни унизительно это звучит, но нормальная
материя почти наверняка составляет наименьшую
долю Вселенной, где-то между 1% и 10%. Согласно
популярной в настоящее время модели Вселенной
70% материи приходится на темную энергию, 25% – на
темную материю и 5% – на нормальную материю.

28.

Современные представления о строении материи
предполагают в ее основе три группы
фундаментальных частиц: лептоны, кварки, кванты
полей
Лептоны - фундаментальные частицы с полуцелым
спином, не участвующие в сильном взаимодействии.
Кварки - это тип элементарной частицы и
фундаментальная составляющая материи. Кварки
объединяются, образуя составные частицы,
называемые адронами, наиболее стабильными из
которых являются протоны и нейтроны,
составляющие атомные ядра.
Кванты полей - скалярные частицы, пока что не
обнаружены экспериментально. Задача их
обнаружения стоит на повестке дня экспериментов
на новом поколении строящихся ускорителей.

29.

Материя – вещество или тело, обладающее инертностью,
т. е. массой, и непроницаемостью, т. е. плотностью и
твёрдостью.
Физические поля — это особая форма материи, которая
создается источниками поля — физическими телами
(«вещами»), частицами микромира, обладающими
массой, а также заряженными частицами.
Разумнее считать вакуум особой формой материи,
атомарной субстанцией в противовес молекулярному
веществу. Другими словами, материей, недоступной
нашим органам чувств, но тем не менее состоящей из
вполне конкретных материальных частиц, а значит,
обладающей вполне определенными физическими
характеристиками и химическими свойствами.

30.

Основные принципы
ПРИНЦИП ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ГАЛИЛЕЯ: внутри равномерно
движущейся (инерциальной) системы все механические процессы
протекают так же, как и внутри покоящейся.
В инерциальных системах отсчета все механические явления
протекают одинаково.
ПРИНЦИП ДАЛЬНОДЕЙСТВИЯ: взаимодействие между телами
передается мгновенно, промежуточная среда в передаче взаимодействия
участия не принимает.

31.

ПРИНЦИП ПРИЧИННОСТИ: любые события
(причины) влекут за собой определенные
следствия.
Принцип причинности указывает на
однонаправленность причинно-следственных
связей.
Принцип причинности находит отражение в т.н.
лапласовском детерминизме.
Лапласовский детерминизм: все элементы
физического мира связаны между собой
причинно-следственными связями (законами).
• Лапласовский детерминизм отрицает
случайность событий.
• Лапласовский детерминизм является
философским обобщением ньютоновского
детерминизма.
• Ньютоновский детерминизм: «если я знаю,
каково первоначальное состояние системы,
то я могу предсказать ее будущее».
Лаплас Пьер Симон
(1749 — 1827 гг.)

32.

Ньютоновская методология исследований
Не должно принимать в природе иных причин
сверх тех, которые истинны и достаточны для
объяснения явлений.).
Одинаковым явлениям следует приписывать
одинаковые причины.
Независимые и неизменные при экспериментах
свойства тел, подвергнутых исследованию, надо
принимать за общие свойства материальных тел.
Законы, индуктивно (т.е. путем обобщения),
выведенные из опыта, нужно считать верными,
пока им не противоречат другие наблюдения.

33.

Открытие реликтового фона Вселенной
Реликтовое излучение – электромагнитное
излучение, заполняющее наблюдаемую часть
Вселенной.
Реликтовое излучение соответствуют
излучению абсолютно чёрного тела с
температурой 2,7 К.
Реликтовое излучение было обнаружено в
1965 в радиодиапазоне электромагнитного
излучения на длине волны 7,35 см

34.

Открытие реликтового излучения подтвердило предложенную в
1946 г. Г.А. Гамовым (модель горячей Вселенной), согласно
которой Вселенная на ранние стадиях расширения
характеризовалась не только высокой плотностью, но и высокой
температурой, достаточной для протекания ядерных реакций
синтеза лёгких элементов.

35.

Основные понятия синергетики
Синергетика (греч. synergetikos – совместный, согласовано
действующий) – наука о самоорганизации систем.
Главная идея синергетики — идея о принципиальной возможности
спонтанного возникновения порядка и организации из беспорядка и
хаоса в результате процесса самоорганизации.

36.

Самоорганизация - образование упорядоченных
структур, происходящие не за счет действия
внешних сил (факторов), а в результате внутренней
перестройки системы.
Самоорганизация - фундаментальное понятие,
указывающее на развитие в направлении от менее
сложных объектов к более сложным и
упорядоченным формам организации вещества.

37.

Открытые системы
Открытые системы – системы, которые обмениваются с
окружающей средой веществом, а также энергией, импульсом,
информацией.
Свойства открытых систем:
когерентность – согласованное поведение всех частей
системы,
наличие точек бифуркации – «точек ветвления решений» в
развитии системы;
эмерджентность – свойство системы как целого, отсутствует у
её частей;
иерархичность – существование взаимосвязанных структурных
уровней;
стационарность – постоянство (в течение определенного
времени) параметров системы;
устойчивость – способность возвращаться в равновесное
состояние после прекращения внешнего воздействия;
инерционность – сопротивление воздействию внешней среды;
колебательность – периодическое изменение параметров
системы при приближении к новому состоянию.

38.

Ключевые положения синергетики
(по Г. Хакену):
Исследуемые системы состоят из нескольких или
многих одинаковых или разнородных частей,
которые находятся во взаимодействии друг с
другом.
Эти системы являются нелинейными.
При рассмотрении физических, химических и
биологических систем речь идет об открытых
системах, далеких от теплового равновесия.
Эти системы подвержены внутренним и внешним
колебаниям.
Системы могут стать нестабильными.
Происходят качественные изменения.
В этих системах обнаруживаются эмерджентные
(т.е. вновь возникшие) новые качества.
Возникают пространственные, временные,
пространственно-временные или функциональные
структуры.
Структуры могут быть упорядоченными или
хаотичными.
Во многих случаях возможна математизация.

39.

Материальное единство мира
Мир чрезвычайно разнообразен, но
вещество звезд точно такое же, как
вещество, из которого состоит
Земля. Атомы, из которых состоят
все тела вселенной, совершенно
одинаковы. Живые организмы
состоят из тех же атомов, что и
неживая материя. Это означает, что
материальные предметы и процессы
во вселенной связаны между собой,
они находятся в непрерывном
саморазвитии и представляют всего
лишь момент в бесконечности.
Материя подчиняется общим и
специфическим законам и не
представляет собой проявление
сверхъестественных сил.

40.

Материализм представляет целостность мира,
который был доказан в философии и научными
опытами, а также жизненной практикой различных
наций.
Фридрих Энгельс

41.

Материализма
Сторонники теории
материализма
видели материю основой бытия и
признавали за ней первенство.
Сознание же вторично, так как
присуще только человеку и
отражает материальную
реальность. Материализм
утверждает, что единственное, что
может быть действительно
доказано, это материя. Таким
образом, согласно материализму,
все вещи материальны и все
является результатом
материальных взаимодействий,
без учета духа или сознания.
Диалектический материализм
объясняет сознание как продукт
высокоорганизованного органа –
мозга и его материальной
деятельности. Сознание
представляет собой идеальную
материю и отличается от прочих
материальных явлений, поскольку
является результатом эволюции.
Диалектический материализм
обосновывает сознание как не
полное совпадение, а единство
материи и сознания путем раскрытия
их действительного отношения:
первичности материи и вторичности
сознания. Сам мир представляет
собой не хаос, а закономерную
систему структурных уровней
материи.

42.

Молекулярная биология
Молекулярная биология изучает основы жизнедеятельности
организмов на уровне макромолекул. Целью молекулярной биологии
является установление роли и механизмов функционирования этих
макромолекул на основе знаний об их структурах и свойствах.

43.

Объектом изучения молекулярной биологии являются сами
нуклеиновые кислоты — дезоксирибонуклеиновые (ДНК),
рибонуклеиновые (РНК) — и белки, а также их макромолекулярные
комплексы — хромосомы, рибосомы, мультиферментные системы,
обеспечивающие биосинтез белков и нуклеиновых кислот.
Молекулярная биология также граничит по объектам исследования и
частично совпадает с молекулярной генетикой, вирусологией,
биохимией и рядом других смежных биологических наук.