Научная картина мира, понятие, структура, функции. Корпускулярно – волновой дуализм. Его сущность

Реферат по дисциплине:

«Концепции современного естествознания»

Научная картина мира, понятие, структура, функции.

Корпускулярно – волновой дуализм. Его сущность

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

 

1.Введение

2. Научная картина мира, понятие, структура, функции

3. Понятие и структура  научной картины мира

4. Современная научная  картина мира и ее отличие  от ненаучных картин мира

5. Взаимосвязь общей научной  и естественнонаучной картин  мира

6. Функциональность научной  картины мира

7. Список литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Представления о свойствах  и закономерностях окружающей нас  природы возникают на основе тех  знаний, которые в каждый исторический период дают конкретные науки, изучающие  определенные области явлений и  процессов природы. Поскольку природа  есть нечто единое целое, постольку  и знания о ней должны иметь  целостный характер, т.е. представлять собой определенную систему. Такую  общую совокупность научных знаний о природе издавна называют учением  о природе или естествознанием.

Раньше в естествознание входили все сравнительно немногочисленные знания, которые были известны о  природе, но уже с эпохи Возрождения  возникают и обособляются отдельные  его отрасли и дисциплины, т.е. начинается процесс дифференциации естественнонаучного знания. Ясно, что не все знания являются одинаково  важными для понимания природы.

Чтобы подчеркнуть фундаментальный  характер основных и важнейших знаний о природе, ученые ввели понятие  естественнонаучной картины мира. Сам  термин «картина мира» указывает  на то, что речь здесь идет не о  части или фрагменте мира, а  о целостной концепции природы. Как правило, в формировании такой  картины природы наибольшее значение приобретают фундаментальные понятия  и законы наиболее развитых отраслей естествознания, которые в определенный исторический период выдвигаются в  качестве основополагающей науки или  лидера естествознания. Не подлежит сомнению, что фундаментальные науки оказывают  свое влияние на представления о  мире других наук и ученых определенной эпохи. Но это не означает, что другие науки не участвуют в формировании картины природы. В действительности такая картина возникает как  результат синтеза фундаментальных открытий и законов разных отраслей и дисциплин естествознания.

С течением времени ученые открывают различные явления  и устанавливают закономерности этих явлений, с последующим выводом  теории и доказательством ее на практике опытным путем. В данной работе в  третьем разделе мы рассмотрим одно из таких явлений отрытых сначала  гипотетически французским ученым де Бройлем, а в последующем подтвержденное опытным путем американскими  физиками К. Дэвиссоном и Л. Джермером.. Речь пойдет о корпускулярно-волновом дуализме микрообъектов.

 

 

 

2. Научная картина  мира

 

2.1 Понятие и  структура научной картины мира

 

Научная картина мира —  это целостная система представлений  об общих свойствах и закономерностях  природы, возникающая в результате обобщения и синтеза основных естественно-научных понятий, принципов, методологических установок или - особая форма систематизации знаний, качественное обобщение и мировоззренческий синтез различных научных теорий.

Будучи целостной системой представлений об общих свойствах  и закономерностях объективного мира, научная картина мира существует как сложная структура, включающая в себя в качестве составных частей общенаучную картину мира и картины  мира отдельных наук (физическая, биологическая, геологическая и т.п.). Картины  мира отдельных наук, в свою очередь, включают в себя соответствующие  многочисленные концепции — определенные способы понимания и трактовки  каких-либо предметов, явлений и  процессов объективного мира, существующие в каждой отдельной науке.

В структуре научной картины  мира можно выделить два главных  компонента — понятийный и чувственно-образный. Понятийный представлен философскими категориями (материя, движение, пространство, время и др.) и принципами (материального единства мира, всеобщей связи и взаимообусловленности явлений, детерминизма и др.), общенаучными понятиями и законами (например, закон сохранения и превращения энергии), а также фундаментальными понятиями отдельных наук (поле, вещество, Вселенная, биологический вид, популяция и др.).

Чувственно-образный компонент  научной картины мира — это  совокупность наглядных представлений  о тех или иных объектах и их свойствах (например, планетарная модель атома, образ Метагалактики в  виде расширяющейся сферы и др.).

 

2.2 Современная  научная картина мира и ее  отличие от ненаучных картин  мира.

 

Основой современной научной  картины мира являются фундаментальные  знания, полученные, прежде всего, в  области физики. Однако в последние  десятилетия прошлого века все больше утверждалось мнение, что в современной  научной картине мира лидирующее положение занимает биология. Это  выражается в усилении влияния, которое  оказывает биологическое знание на содержание научной картины мира. Идеи биологии постепенно приобретают  универсальный характер и становятся фундаментальными принципами других наук. В частности, в современной науке  такой универсальной идеей является идея развития, проникновение которой  в космологию, физику, химию, антропологию, социологию и т.д. привело к существенному  изменению взглядов человека на мир.

Главное отличие научной  картины мира от ненаучных картин мира (например, религиозной) состоит  в том, что научная картина  мира строится на основе определенной доказанной и обоснованной фундаментальной  научной теории. Вместе с тем научная  картина мира как форма систематизации знания отличается от научной теории. Если научная картина мира отражает объект, отвлекаясь от процесса получения  знания, то научная теория содержит в себе не только знания об объекте, но и логические средства проверки их истинности. Научная картина мира играет эвристическую роль в процессе построения частных научных теорий.

 

2.3 Взаимосвязь  общей научной и естественнонаучной  картин мира

 

Важнейшие концепции естествознания служат основой научных представлений  об общей картине природы, поскольку  в них формулируются фундаментальные  понятия, принципы и законы естествознания в каждую историческую эпоху его  развития. Именно они составляют научную  основу картины природы в целом  и поэтому в значительной степени  определяют научный климат эпохи. В  теснейшем взаимодействии с развитием  наук о природе, начиная с XVII в., развивалась  математика, которая создала для  тогдашнего естествознания такие мощные математические методы, как дифференциальное и интегральное исчисления, а также  дальнейшие их ответвления.

Основой картины природы  и мира в целом служили мировоззренческие  и философские идеи о строении мироздания, законы его изменения  и развития. Человек всегда стремился  понять окружающий его мир и свое место в нем. Поэтому уже на ранних этапах цивилизации возникают  мифологические и религиозные представления  о мире, которые со временем вытесняются  научными взглядами на него.

Однако без учета результатов  исследования экономических, социальных и гуманитарных наук наши знания о  мире в целом будут заведомо неполными  и ограниченными. Человек не только природное существо, он теснейшими узами связан с обществом, в котором  протекает вся его деятельность. Фундаментальные понятия и принципы жизнедеятельности общества составляют вторую, дополнительную часть целостной  научной картины мира. Поэтому  следует различать естественнонаучную картину природы, которая составляет первую часть общей картины мира и формируется из результатов  исследований и достижений наук о  природе. Общая же научная картина  мира представляет собой синтез фундаментальных  понятий, принципов и закономерностей  естествознания и обществознания.

2.4 Преимущество  и функциональность научной картины  мира

 

Преимущество научной  картины мира, благодаря которому она вытеснит все прежние картины, состоит в ее «единстве — единстве по отношению ко всем исследователям, всем народностям, всем культурам». Следовательно, она имеет объективный характер, и поэтому ее цель «состоит не в  полном приспособлении наших мыслей к нашим ощущениям, а в полном освобождении физической картины мира от индивидуальности творческого ума».

Разумеется, без творческой деятельности ученого, его воображения  и интуиции, невозможно создание картины  мира, но в окончательном виде эта  картина не должна содержать каких-либо ссылок на индивидуальные особенности  исследователя. Именно поэтому есть возможность ее использования учеными  разных народов и культур.

Картина мира у любого человека слишком индивидуальна, поскольку  она основана на собственном опыте, личных впечатлениях и ощущениях. Наука  стремится найти объективные, не зависящие от индивидуального субъекта закономерности природы. Поэтому в  науке приходится абстрагироваться от личных ощущений и представлений  и построить такую систему  знаний о природе, с которой мог  бы согласиться каждый исследователь. Ясно, что не всякая система знаний представляет собой картину природы. Для этого необходимо, во-первых, чтобы эта система отображала наиболее фундаментальные свойства и закономерности природы; во-вторых, все такие свойства должны рассматриваться  в рамках единой, целостной картины, так как никакой отдельный  фундаментальный закон естествознания не составляет еще картины природы; в-третьих, естественнонаучная картина  мира должна быть такой общей теоретической  моделью окружающей природы, которая  допускает дополнения, исправления  и уточнения в связи с развитием  научных представлений о мире; в-четвертых, научную картину мира следует постоянно соотносить и  сверять как с самой природой, так и с изменением фундаментальных  знаний о ней.

В процессе эволюции и прогресса  научного познания происходит смена  старых понятий новыми понятиями, менее  общих теорий более общими и фундаментальными теориями. А это со временем неизбежно  приводит к смене научных картин мира, но при этом продолжает действовать  принцип преемственности, общий  для развития всего научного знания. Старая картина мира не отбрасывается  целиком, а продолжает сохранять  свое значение, уточняются только границы ее применимости. Электромагнитная картина мира не отвергла механистическую картину мира, а уточнила область ее применения. Аналогично этому квантово-релятивистская картина не отбросила электромагнитную картину, а указала пределы ее применимости.

По мере развития науки  и практики в научную картину  мира будут вноситься изменения, исправления и улучшения, но эта  картина никогда не обретет характера  абсолютной истины.

3. Корпускулярно  – волновой дуализм. Его сущность

 

3.1 Необычные свойства  микрообъектов. Гипотеза де Бройля

 

В природе микрообъекты имеют  необычные свойства, которые проявляются  посредством экспериментов. Так  учеными было установлено, что микрообъекты в одних опытах обнаруживают себя как материальные частицы, или корпускулы, в других — как волны.

Новый радикальный шаг  в развитии физики был связан именно с распространением корпускулярно-волнового  дуализма на мельчайшие частицы вещества — электроны, протоны, нейтроны и  другие микрообъекты. В классической физике вещество всегда считалось состоящим  из частиц, и потому волновые свойства казались явно чуждыми ему. Тем удивительнее оказалось обнаружение существования  у микрочастиц волновых свойств.

Первым гипотезу о наличии  волновых свойств у микрочастиц  материи высказал в 1924 г. известный  французский ученый Л. де Бройль. По-видимому, он руководствовался при этом интуитивной  идеей о симметрии между веществом  и полем и особенно новыми взглядами  на свет, элементарные объекты которого — фотоны — обладают одновременно волновыми и корпускулярными  свойствами. Несмотря на коренное различие между веществом и полем, такая  глубокая аналогия оказалась верной и послужила исходной точкой для  разработки новой квантовой физики.

Гипотеза де Бройля состояла в следующем:

Каждой материальной частице  независимо от ее природы следует  поставить в соответствие волну, длина которой обратно пропорциональна  импульсу частицы:

 

 

где   — длина волны,

р — импульс частицы, равный произведению ее массы на скорость: р =mv,

h — постоянная Планка.

 

3.2 Доказательство  гипотезы де Бройля, сущность  явления

 

Экспериментально эта  гипотеза была подтверждена в 1927 г. американскими  физиками К. Дэвиссоном и Л. Джермером, впервые обнаружившими явление дифракции электронов на кристалле никеля. Как мы уже знаем, явление дифракции свидетельствует о типично волновом характере явления. Впоследствии такая же дифракционная картина была обнаружена у протонов, нейтронов и других элементарных частиц при прохождении ими через дифракционную решетку.

Таким образом, было установлено, что как фотоны, т.е. кванты света, так и вещественные частицы, такие, как электрон, протон, нейтрон и  другие, обладают не только корпускулярными, но и волновыми свойствами. Это принципиально новое явление, названное впоследствии дуализмом волны и частицы, совершенно не укладывалось в рамки классической физики. Действительно, раньше считали, что объекты ее изучения могли обладать либо корпускулярными, либо волновыми свойствами. В отличие от этого микрообъекты, имеющие квантовый характер, обладают одновременно как корпускулярными, так и волновыми свойствами. Например, в одних экспериментальных условиях электрон обнаруживает типично корпускулярные свойства, а в других — волновые свойства, так что его можно было назвать как частицей, так и волной. Тот факт, что поток электронов представляет собой поток мельчайших частиц вещества, знали и раньше, но то, что этот поток обнаруживает волновые свойства, образуя типичные явления интерференции и дифракции, подобно волнам света, звука или жидкости, оказалось полной неожиданностью для физиков.