3. Фундаментальное единство естественных наук. Наблюдение, эксперимент, теория

Если окружающий нас мир един и образует единое и целостное образование, то и знание о нем имеет фундаментальное единство. И хотя наука разделена на дисциплины, но существуют фундаментальные законы отображающие единство и целостность природы, законы составляющие фундаментальное единство естественных наук.

Наблюдение — это первоначальный источник информации, но в основе наблюдений лежит теория, идея.

Эксперимент — важнейший метод эмпирического исследования, для наблюдения процессов в условиях, меньше всего подверженных воздействию посторонних факторов. Измерения являются дополнением любого эксперимента.

На теоретической стадии строят гипотезы и теории, открывают законы науки. Затем гипотезу проверяют экспериментом. Если результаты эксперимента не совпадают с гипотезой, то опровергается сама гипотеза. Но это возможно поспешный вывод, проводятся разнообразные эксперименты и их достоверность зависит от уровня развития науки и техники.

Единство естественных наук подтверждает и междисциплинарные методы исследования, например системный метод. Хотя системы, встречающиеся в природе имеют разное строение и разные признаки, но все они самоорганизующиеся системы, и нельзя противопоставлять живые и неживые системы, новые результаты проливают свет на проблему возникновения живого из неживого.

4. Разделение естествознания на научные дисциплины. Структурные уровни организации материи. Микро, макро, мега мир. Их основные характеристики

В конце средних веков возникло поня­тия «естествознание» Эта новая наука начала свое триумфальное шествие с эпохи Возрождения, когда была признана воз­можность математического описания результатов, полученных экспери­ментальным путем.

С развитием новой науки возникла необходимость более глубокого разделения ее на специальные дисциплины, для более тщательного и глубокого изучения отдельных явлений и процессов определенной об­ласти действительности. Естественные науки, получившие свое граждан­ство с 18 в., — это совокупность всех наук, занимающихся иссле­дованием природы. Главные сферы естественных наук — материя, жизнь, человек, Земля, Вселенная — позволили сгруппировать их следующим об­разом:

1. физика, химия, физическая химия

2. биология, ботаника, зоология

3. анатомия, физиология, учение о происхождении и развитии, учение о наследственности

4. геология, минералогия, палеонтология, метеорология, география

5. астрономия вместе с астрофизикой и астрохимией.

Математика, по мнению ряда натурфилософов, не относится к естествен­ным наукам, но является решающим инструментом их мышления.

Дифференциация научного знания была необходимым этапом в разви­тии науки. Частные науки классифицировались с точки зрения их пред­мета или метода.

В философии существует категория материи, которая обозначает объективную реальность, независимую от восприятия. В физике под понятием материи понимается любое вещество. Вещество может находиться в твердом, жидком, газообразном и плазменном агрегатных состояниях. Принципиально отличное от обычного «вещества» состояние материи в виде поля.

Материальный мир делиться на три сферы: неживая природа, живая природа, социум. Структурность — внутренняя расчлененность реального мира. Неживая природа представлена уровнями: субмикроэлементарном, микроэлементарном, ядерном, атомном, молекулярном, макротел, планет, систем планет, галактик, систем галактик, метагалактик, Вселенной или мира в целом. Живая природа имеет свои уровни: доклеточный (ДНК, РНК, белки), клетки, многоклеточные организмы, виды и популяции, биоценозы, биосфера. Социум представлен уровнями: индивид, семья, коллективы, социальные группы, этносы и нации, государство, союзы государств, человечество.

Материя имеет сложное строение, которое можно рассматривать на нескольких структурных уровнях: на мега уровне материя рассматривается в виде галактик, на макро уровне материя может представлять собой определенное тело, например, стол, на микро уровне — этот стол уже рассматривается как сложная система частиц (молекул, затем — атомов, затем — элементарных частиц). Таким образом весь материальный мир можно рассматривать как мега мир — мир галактик, звезд, комет и др. небесных тел, макро мир — мир окружающих нас вещей, и микро мир — невидимый мир молекул, атомов и элементарных частиц. При этом мега мир включает в себя микро мир (галактики состоят из более мелких тел), макро мир включает в себя микро мир (любое тело состоит из элементарных частиц). Какова структура материи на уровне меньше чем макро уровень (с размерами меньше 10-16 см) пока не ясно. В масштабах, превышающих тысячи мегапарсек, Вселенная бесструктурна. В таких масштабах материя однородна и изотропна, т.е. св-ва везде одинаковы. С развитием науки познания о материи расширяются и горизонты ее изучения раздвигаются.

Для описания макро и мега мира используются уравнения и законы классической физики, которые позволяют определить их положение, скорость, траекторию и т.д. Но эти уравнения бессильны описать микро мир, для этого необходима квантовая физика и статистическая физика, описывающая параметры элементарных частиц вероятностными характеристиками с учетом их волновых свойств. Распределение и структуру материи на мега уровне изучает астрофизика, на микро уровне — атомная физика, ядерная, физика элементарных частиц. Изучает материю на макро уровне физика твердого тела, физика жидкостей и газов.

5. Развитие взглядов на физическую картину мира. Классическая физика, электродинамика, квантовая и статистическая физика

Под картиной мира понимается система важнейших принципов и законов, лежащих в основе окружающего мира. С развитием науки появляются новые теории, открываются новые законы. Естественно те теории, которые господствуют в определенный исторический период, формируют физическую картину мира.

До 19 в. существовала физическая картина мира основанная на классической физике. В основе ее лежали законы движения, которым подчинялись и физические тела вокруг и небесные тела. Известно, что Ньютон создал свой вариант дифференциального и интегрального исчисления для решения этих задач: мгновенная скорость определялась как первая производная пути по времени, ускорение — как первая производная от скорости по времени или вторая производная пути по времени. Благодаря этому были сформулированы законы динамики и закон всемирного тяготения. Эти законы проверялись экспериментально. Таким образом в тот период в основе изучения природы лежали основные законы механики сформулированные Ньютоном:

1. Закон инерции (всякое тело продолжает оставаться в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения, пока под воздействие внешних сил не изменит его).

2. Изменение количества движения пропорционально действующей силе и происходит по прямой по которой действует эта сила.

3. Всякому действию есть равное и противоположно направленное противодействие.