Этапы становления современного естествознания o o 1 этап

Этапы становления современного естествознания o o 1 этап наука была связана с опытом практической и познавательной деятельности Возникновение науки, вероятно, следует отнести к каменному веку, т. е. к той эпохе, когда человек в процессе непосредственной жизнедеятельности начинает накапливать и передавать другим знания о мире Кульминационным пунктом этого этапа стала наука Древнего Египта и Вавилона o o 2 этап начался примерно в V в. до н. э. в Древней Греции; в это время мифологическое мышление сменяют первые программы исследования природы и не только появляются образцы исследовательской деятельности, но и осознаются некоторые фундаментальные принципы познания природы Науку стали понимать как сознательное, целенаправленное исследование природы

Древняя Греция - Милет o Фале с (др. -греч. Θαλῆς ὁ Μιλήσιος, 640/624 — 548/545 до н. э. ) — древнегреческий философ и математик из Милета (Малая Азия). Представитель ионической натурфилософии и основатель милетской (ионийской) школы, с которой начинается история европейской науки n Милет в 600 года до н. э. – самый процветающий город грекоязычного мира o

Идея науки- существуют законы природы и человек своим разумом способен его определить o o Греческий мыслитель Фалес около 600 года до н. э. задался вопросом: «Из чего состоит Вселенная? » и пришел к неверному ответу: «Все вещи суть вода» . И все же – это важнейшее из утверждений в истории науки. Без него – либо без чегонибудь ему подобного – не было бы науки o o o Фалес и его ученики – ионики – первыми попытались объяснить устройство Вселенной, не прибегая к богам и богиням Основное исходное положение: Вселенная ведет себя в соответствии с определенными законами природы, которые не могут быть изменены. Второе положение: Человеческий разум способен установить природу законов, управляющих Вселенной

Аристотель (др. -греч. Ἀριστοτέλης; 384 до н. э. , Стагир — 322 до н. э. , Халкида, остров Эвбея) o o o Создал понятийный аппарат, который до сих пор пронизывает философский лексикон и сам стиль научного мышления. Аристотель был первым мыслителем, создавшим всестороннюю систему философии, охватившую все сферы человеческого развития — социологию, философию, политику, логику, физику. Его взгляды на онтологию имели серьёзное влияние на последующее развитие человеческой мысли. Скульптура головы Аристотеля — копия работы Лисиппа, Лувр.

Этапы становления современного естествознания o o o o 3 этап длился до второй половины XV в. ознаменованный развитием схоластики (обсуждение вопроса отношения знания к вере и отношения общего к единичному) В это время большое значение придавалось вненаучным видам знания (астрология, алхимия, магия, кабалистика и т. п. ) Развивались математика, астрономия и медицина Центр естественно-научных исследований в начале этого этапа переместился в Азию o Фрэ нсис Бэ кон (англ. Francis Bacon); Поворот в естествознании в Западной Европе в XII-XIV вв. o (1561 — 1626) — английский философ, историк, политический связан с переосмыслением роли деятель, основоположник эмпиризма опытного знания

Этапы становления современного естествознания o o o 4 этап — вторая половина XV —XVIII в. отмечен возникновением науки в том смысле, что наука — не что иное, как естествознание, умеющее строить математические модели изучаемых явлений, сравнивать их с опытным материалом, проводить рассуждения посредством мысленного эксперимента Начало этого этапа отмечено созданием гелиоцентрической системы (Н. Коперник) и учением о множественности миров и бесконечности Вселенной (Дж. Бруно) o o Никола й Копе рник (польск. Mikołaj Kopernik) o 1473 -1543 польский астроном, математик, экономист, каноник

От геоцентрической системе мира к гелиоцентрической o а o Является ли шарообразная Земля центром Вселенной? Аристарх Самосский (конец 4 в. — 1 -я пол. 3 в. до н. э), – нет, Аристотель(384 -322 до н. э. ), за ним Птоломей ( II век н. э. ) – да. Клавдий Птоломей, исходя из физики Аристотеля, жившего за 500 лет до него, строит геоцентрическую систему мира: все светила движутся вокруг шарообразной неподвижной Земли, являющейся центром мироздания. Теория небесных сфер Аристотеля-Птоломея просуществовала почти 1. 5 тыс. лет, пока не была научно опровергнута Н. Коперником. Геоцентрическая система мира сменилась гелиоцентрической. o o o

Этапы становления современного естествознания o o o Лондонское Королевское общество В XVII в. происходит признание создано в 1660 году и утверждено социального статуса науки Королевской хартией в 1662 году. Во второй половине XVII в. возникают o Парижская академия наук основанная в 1666 году Людовиком XIV Лондонское Королевское общество и по предложению Жан-Батиста Кольбера, Парижская академия наук чтобы вдохновлять и защищать французских учёных В это время появляются работы И. o Визит Людовика XIV в Академию в 1671 Кеплера, X. Гюйгенса, Г. Галилея, И. году Ньютона С их именами связано рождение основ современной физики и необходимого для нее математического аппарата, формулирование основных идей классической механики (три основных закона движения, закон всемирного тяготения и т. п. ), экспериментального естествознания. Это эпоха Великих географических открытий (В. да Гама, Ф. Магеллан и др. ).

Исаак Ньютон Isaac Newton o o o Дата рождения: 25 декабря 1642 (4 января 1643)(1643 -01 -04) Место рождения: Вулсторп, Линкольншир, Королевство Англия Дата смерти: 20 марта 1727 (31 марта 1727)(1727 -03 -31) (84 года) Место смерти: Кенсингтон, Мидлсекс, Англия, Королевство Великобритания Научная сфера: физика, математика, астрономия Альма-матер: Тринити-колледж Портрет кисти Кнеллера (1689)

Этапы становления современного естествознания o o 5 этап первая половина XIX в. Начало этого этап характеризуется совмещением исследовательской деятельности и высшего образования Наука превращается в профессию, что завершает ее становление как современной науки Данный этап можно назвать этапом эволюционных идей в естествознании o 1) 2) 3) 4) 5) 6) В это время появляются : космогоническая гипотеза Канта-Лапласа теория катастроф теория геологического и биологического эволюционизма формулировка Периодической системы химических элементов начала клеточной теории закон сохранения и превращения энергии

Естествознание XX века o o o o В конце XIX - начале XX в. разрабатывается: классическая электродинамика, обнаруживается и изучается явление радиоактивности, открыты электрон и атомное ядро, формулируются квантовая гипотеза и квантовая теория атома, специальная теория относительности, общая теория относительности o Альберт Эйнштейн Albert Einstein o 1879 -1955

Альберт Эйнштейн Albert Einstein o o o o Дата рождения: 14 марта 1879(1879 -03 -14) Место рождения: Ульм, Королевство Вюртемберг, Германская империя Дата смерти: 18 апреля 1955(1955 -04 -18) (76 лет) Место смерти: Принстон, Нью-Джерси, США Страна: Германия апатрид (лицо без гражданства) Швейцария США Научная сфера: Теоретическая физика Место работы: Патентное бюро в Берне/ Цюрихский университет/ Карлов университет/ Институт Кайзера Вильгельма/ Лейденский университет/ Институт фундаментальных исследований Альма-матер: Высшая техническая школа Цюриха Известен как: Создатель общей и специальной теории относительности Награды и премии Нобелевская премия по физике (1921) медаль Копли медаль Планка медаль Маттеуччи

Естествознание XX века o § § § Важными событиями развития естествознания XX в. являются создание: модели расширяющейся Вселенной, квантовой механики, кибернетики, открытие расщепления ядра урана структуры генетического кода и т. д.

Научные революции o Революция в науке — период развития науки, во время которого старые научные представления замещаются частично или полностью новыми, появляются новые теоретические предпосылки, методы, материальные средства, оценки и интерпретации, плохо или полностью несовместимые со старыми представлениями. o o Первая научная революция XVII века Вторая научная революция конца XVIII века — 1 -я половина XIX века Третья научная революция конец XIX века — середина XX века Четвертая научная революция 90 -е годы XX века[

Научные революции Нового и Новейшего времени o o § § Первая научная революция произошла в XVII в. и завершилась становлением классического естествознания Распространена идея о возможности редукции (сведения) всего знания о природе к фундаментальным принципам и представлениям механики Строится и развивается механистическая картина природы Выступает одновременно и как картина реальности применительно к сфере физического знания и как общенаучная картина мира o o o Вторая научная революция произошла в конце XVIII -первой половине XIX в. и отмечена переходом к дисциплинарно организованному естествознанию В это время механистическая картина мира утрачивает статус общенаучной В биологии, географии и других областях естествознания формируются специфические картины реальности Несводимы к механической, а отражают идеалы эволюционного объяснения Одной из центральных становится проблема соотношения методов науки, синтеза знаний и классификации наук

Научные революции Нового и Новейшего времени § Первая и вторая глобальные революции в естествознании характеризуются формированием и развитием классической науки и ее стиля мышления

Научные революции Нового и Новейшего времени o o o o o Третья научная революция связана со становлением неклассического естествознания в период с конца XIX до середины XX в. В это время в физике открыта делимость атома, происходит становление релятивистской и квантовой теории; в космологии формулируется концепция нестационарной Вселенной; в химии начинается развитие квантовой химии; в биологии происходит становление генетики; возникают : кибернетика теория систем o § § Новая система познавательных идеалов и норм открывала путь к освоению сложных саморегулирующихся систем, характеризующихся: уровневой организацией, наличием относительно независимых и изменчивых подсистем вероятностным взаимодействием их элементов существованием управляющего уровня и обратных связей, обеспечивающих целостность системы

Нильс Бор Niels Bohr o o o o o Дата рождения: 7 октября 1885(1885 -10 -07) Место рождения: Копенгаген, Дания Дата смерти: 18 ноября 1962(1962 -11 -18) (77 лет) Научная сфера: теоретическая физика Место работы: Кембриджский университет Манчестерский университет Копенгагенский университет Институт Нильса Бора Альма-матер: Копенгагенский университет Знаменитые ученики: Лев Ландау Хендрик Крамерс Оскар Клейн Оге Бор Джон Уилер Известен как: один из создателей современной физики Награды и премии Нобелевская премия по физике (1922)

Научные революции Нового и Новейшего времени o o Четвертая научная революция происходит в современную эпоху, начиная с последней трети XX в В ходе этой научной революции рождается новая, постнеклассическая наука Специфику современной науки определяют комплексные исследовательские программы, в которых принимают участие специалисты из различных областей знания Формируется концепция глобального эволюционизма o o o § § Объектами современных междисциплинарных исследований все чаще становятся открытые и саморазвивающиеся системы Историчность комплексного объекта и изменчивость его поведения предполагают построение возможного поведения системы в точках бифуркации (раздвоения) В естествознание начинает внедряться идеал исторической реконструкции: в дисциплинах, традиционно изучающих эволюционные объекты (геология, биология, география), в современной космологии и астрофизике

Основные принципы глобального эволюционизма o o o Концепция глобального эволюционизма единая модель универсальной эволюции, модель выявления общих законов природы, связывающих в единое целое -происхождение Вселенной, -возникновение Солнечной системы и Земли, -возникновение жизни -возникновение человека и общества В этой концепции Вселенная определяется как развивающееся во времени природное целое Вся история Вселенной от Большого взрыва до возникновения общества рассматривается как единый процесс, в котором космический, химический, биологический и социальный типы эволюции преемственно и генетически связаны между собой

Классификация наук и отраслей естествознания o Исходя из различных o классификаций (как чисто научных, так и ведомственных), а 1. также из структуры большинства классических университетов, можно выделить пять фундаментальных направлений 2. естествознания: 1) 2) 3) 4) 5) физика, химия, геология, 3. биология география Особое место занимает математика, которая по существу является достаточно универсальным языком для естественно-научных дисциплин o Эти дисциплины можно сгруппировать следующим образом: физико-химический цикл, изучающий наиболее общие свойства материи и ее видов (субстанций и веществ) цикл наук о Земле, рассматривающий вопросы проявления общих свойств материи на Земле; биологические науки, с этой точки зрения имеющие двойственную позицию: с одной стороны, они занимаются свойствами материи, а с другой - в рамках этих наук рассматривают и распределение жизни на Земле в пределах различных систем разного ранга (биогеоценозы - от самых малых до

Определения естественных наук o o § § Считается, что физика – фундаментальная отрасль естествознания, но каждая из наук имеет свой объект исследования и базируется на своих законах Физика- наука о природе, изучающая простейшие и вместе с тем наиболее общие свойства материального мира Химия – наука о веществах, их строении, свойствах и взаимных превращениях Предмет химии: -химические элементы и их соединения, -закономерности, которым подчиняются различные химические реакции o o o § Геология — комплекс наук о составе, строении и истории развития земной коры и Земли Биология — система наук о живой природе, которая изучает различные проявления жизни География - наука, изучающая поверхность Земли, а также облекающие и подстилающие ее слои вещества, которые в совокупности составляют географическую оболочку Центральным вопросом географии является выяснение взаимоотношений в системе природа — общество

История отраслей естествознания o o o Рассмотрим основные этапы развития физико-химичекой отрасли естествознания Физика и химия сложились как науки, имеющие: свой объект исследований, специфическую методологию длительную историю становления

Основные периоды развития естественных наук № Период времени Периоды развития химии* № Период времени Предалхимический период 1 1 От начала цивилизации до IV в. нашей эры 2 IVв. н. э. - XVI в. Алхимический период: 3 XVI-XVIII век Период объединения химии до 2 -й половины XVIII в. -подпериод ятрохимии рубеж XVII-XVIII вв. -подпериод пневматической химии 2 Периоды развития физики IV в. до н. э. конец XVI в. Доклассическоая физика XVIв. – конец XIX в. Классическая физика Геоцентрическую систему мировых сфер Аристотеля-Птоломея Создание гелиоцентрической системы И. Ньютон формулирует фундаментальные законы механики, закон всемирного тяготения -подпериод теории флогистона 2 -я половина XVIII в. -подпериод антифлогистонной системы 4 Первые 60 лет XIX в. Период количественных законов 5 С 60 -х годов XIX в Современный период до наших дней 3 С конца XIX в. до наших дней 1 я половина XXв Современная физика Постклассическая физика наряду с классическими, развиваются квантовые представления 2 я половина XXв Постнеклассический период развития физики

От начала цивилизации до XVI века нашей эры № Период времени Периоды развития химии № Период времени Периоды развития физики 1 От начала цивилизации до IV в. нашей эры IV в. до н. э. Предалхимический период 1 IV в. до н. э. конец XVI в. IV в. до н. э. Iв. н. э. Доклассическоая физика касты жрецов 1 -я естественно-научная система. Аристотеля: из 4 -х абстр. принципов (сухость, влажность, холод, тепло) выводит 4 осн. элемента (земля, вода, огонь, воздух) 2 IVв. н. э. - XVI в. Алхимический период: -алхимия египетская, -греческая, -арабская, -раннего и позднего средневековья, -натуральная магия… Алхимики добавляют еще 3 принципа: неразрушаемость (соль), горючесть (сера) и металличность (ртуть). Поиск философского камня, эликсира долголетия Открывается переходом от эгоцентризма к геоцентризму. Аристотель создает геоцентрическую систему мировых сфер, развитую позднее Птоломеем в целостную космологическую модель. Сферическая, неподвижная Земля располагается в центре; окружена 8 сферами, несущими Луну, Солнце и 5 планет (Меркурий , Венера, Марс, Юпитер, Сатурн). На внешней сфере - неподвижные звезды. Аристотель - создатель 1 -й естественно-научной картины мира

XVI-XVIII век 3 XVI-XVIII век Период объединения химии Зарождение и упрочнение химии как науки, независимой от других естественных наук до 2 -й половины XVIII в. -подпериод ятрохимии Начало совр. промышл. х. Реформаторы алхимии: Парацельс в области медицины (соль, сера, ртуть). Агрикола в области металлургии и горного дела рубеж XVII-XVIII вв. -подпериод пневматической химии Исследование газов, открытие газообразных простых тел и соединений: Бойль, Блэк, Кавендиш, Пристли… -подпериод теории флогистона Г. Э. Шталь создает теорию флогистона для объяснения явлений горения и окисления удаляющийся из них при г. и ок. (Ме-сл. в-ва, сост. из соотв. эл-та и флогистона. ) 2 -я половина XVIII в. 4 -подпериод антифлогистонной системы Труды Лавуазье: выяснил роль О 2, разрушив теорию флогистона (Ме+О 2→Ме. О), заложил основы хим. систематики (Ме – эл-т, оксид –сл. в-во) экспериментально доказал закон сохранения масс (закон М. В. Ломоносова-Лавуазье) первые 60 лет XIX в. Период количественных законов: Закон постоянства состава Закон эквивалентов Закон кратных отношений -Возникновение и развитиее атомной теории Дальтона, -атомно-молекулярной теории Авогадро, - формулировка понятий: атом, молекула, эквивалент.

XVI-XVIII век 2 XVIв. – конец XIX в. 1514 начало XVIIв. 1687 г. «Матема тические начала натуральной философии» Классическая физика Создание гелиоцентрической системы Н. Коперником - в центре находится неподвижное Солнце -Земля вращается вокруг своей оси -планеты обращаются вокруг Солнца. Открытие законов движения планет И. Кеплером -планеты движутся не по круговым, а по эллиптическим орбитам Астрономические открытия Г. Галилея (1 -ый телескоп) -Солнце, и, следовательно, все планеты, вращаются вокруг своей оси -сформулировал принципы инерции и относительности (дальнейшее обобщение сделано в теории относительности А. Эйнштейном) И. Ньютон формулирует фундаментальные законы механики ( 3 закона динамики ), закон всемирного тяготения, разрабатывает интегральное и дифференциальное исчисление. Достижения в других областях: - установлены опытные газовые законы; -предложено уравнение кинетической теории газов; сформулирован принцип равномерного распределения энергии по степеням свободы, 1 -е и 2 -е начало термодинамики; - открыты законы Кулона, Ома и электромагнитной индукции; - разработана электромагнитная теория; -явления интерференции, дифракции и поляризации света получили волновое истолкование -сформулированы законы поглощения и рассеивания света.

С конца XIX в. до наших дней № 5 Период времени Периоды развития химии С 60 -х годов XIX в до наших дней 1861 1869 Последние десятилетия Современный период -создана теория химического строения вещества А. М. Бутлеровым -Д. И. Менделеевым открыт периодический закон и разработана периодическая классификация элементов -разработаны представления о валентности -теория ароматических соединений и стереохимия -углубились методы исследования строения вещества -успехи в синтетической химии -теория электролитической диссоциации. С. Аррениуса - термодинамическая трактовка химических процессов -теория неравновесных процессов И. Пригожина - установление структуры молекулы ДНК -расшифровка молекулярного генного механизма наследственности и т. п.

С конца XIX в. до наших дней 3 С конца XIX в. до наших дней Современная физика Постклассическая физика начало XX-1970 -е годы 1900 1905 1913 20 -е годы 1905 1915 1947 1987 2 -я половина XXв Характерная особенность – наряду с классическими, развиваются квантовые представления Квантовая теория М. Планка Квантовая теория фотоэффекта А. Эйнштейна Учение о радиоактивности и строении атома Э. Резерфорда Квантовая теория атома Н. Бора Принцип неопределенности В. Гейзенберга Волновая механика Э. Шредингера Разработка квантовой механики Создание специальной и общей теории относительности А. Эйнштейном Развитие ядерной физики, Создание транзистора. Развитие полупроводниковой технологии и на ее базе микроэлектроники Создание квантовых генераторов, в том числе лазеров Открытие сверхпроводимости Постнеклассический период развития физики - формирование новой науки синергетики (природные явления рассматриваются как сложные системы) Компьютерные технологии, интернет, электронные журналы Математическое моделирование Новые технологии, новые виды связи Нанопромышленность

Стивен Уильям Хокинг Stephen William Hawking o o o Дата рождения: 8 января 1942(1942 -01 -08) (68 лет) Место рождения: Оксфорд, Великобритания Страна: Великобритания. Научная сфера: теоретическая физика, прикладная математика, астрофизика Место работы: Кембриджский университет, Канадский Институт теоретической физики (англ. Perimeter Institute) Альма-матер: Оксфордский университет, Кембриджский университет Научный руководитель: Дэннис Сиама (англ. Dennis Sciama) Награды и премии Премия Вольфа (1988) Литературная премия принца Астурийского (1989) Медаль Копли (2006) Президентская Медаль Свободы (2009) o Сайт: http: //www. hawking. org. uk/