Естественнонаучная картина мира

Введение

С процессом накопления знаний и развитием науки возникает своего рода «идейная надстройка», формируется гипотетическая умозрительная единая система представлений – модель общего устройства окружающей действительности.
Культурный человек должен хотя бы в общих чертах представлять, как устроен мир, в котором он живет, как «работают» в нём законы природы. Знание законов природы позволяет взглянуть на деятельность человека и её последствия в мире и является эффективным средством борьбы с мистическими представлениями.
Актуальность темы реферата заключается в том, что современное миропонимание – важный компонент человеческой культуры, научная картина мира начинает активно задавать направление теоретических и экспериментальных исследований, стимулирует постановку одних научных проблем и противостоит появлению других.
Цель работы – более полное изучение естественнонаучной картины мира.
Для достижения поставленной цели необходимо решить несколько задач: рассмотреть историю естествознания и возникновение новоевропейской науки, исторические и современные модели возникновения Вселенной и Солнечной системы, теорию происхождения жизни, эволюционное учение о человеке, концепцию химического элемента, модель современных химических знаний и другие моменты.
Структура реферата включает в себя несколько частей: введение, основную часть (четыре главы), заключение и библиографический список, состоящий из десяти источников литературы.
1. История естествознания
1.1 Зарождение научного метода познания
Наука – термин, используемый в самом широком смысле. Науку обычно определяют как особую интеллектуальную деятельность человека, целью которой является выработка достоверного знания об окружающей действительности. К науке относят и сам результат этой деятельности – систему достоверных знаний о данной области действительности в виде совокупности основополагающих идей, теорий, законов, рабочих гипотез и т. п.
О науке как самостоятельном элементе духовной человеческой культуры начинают говорить лишь с XVII века. В XVII веке трактовка научного знания по сравнению с античным периодом была принципиально изменена, были сформулированы новые цели познания, новая методология взаимодействия с природой. Наука − это, прежде всего, метод, метод не только познания, но и преобразования мира.
Общепризнанным родоначальником нового подхода к науке является знаменитый английский политический деятель и философ Френсис Бэкон (1561 − 1626 гг.). Именно он является родоначальником английского эмпиризма. Центральная часть философии Ф. Бэкона – учение о методе как о величайшей преобразовательной силе.
Иная методология научного познания была предложена Рене Декартом (1596 − 1650 гг.). Рене Декарт был на 35 лет моложе Ф. Бэкона. Французский философ, физик, математик и физиолог Рене Декарт (латинизированное имя – Картезий, Cartesius) родился в Лаэ близ Тура в знатной, но небогатой семье. Образование получил в иезуитской школе Ла Флеш в Анжу (окончил в 1614 г.) и в университете в Пуатье (1616 г.). В 1617 г. (в начале Тридцатилетней войны) поступил на военную службу, которую оставил в 1621 г.; после нескольких лет путешествий переселился в Нидерланды (1629 г.), где провёл двадцать лет в уединённых научных занятиях.
1.2 Методы и приёмы научного познания
Роль методов в познании и практике исключительно велика. Познавательная деятельность невозможна без различного рода приёмов и средств, с помощью которых объект познаётся субъектом. Человеческое мышление представляет собой сложный познавательный процесс, включающий в себя использование множества взаимосвязанных методов, форм и приёмов познания. Метод (от греч. methods – путь к чему-либо) – это способ достижения определённой цели, совокупность приёмов или операций практического или теоретического освоения действительности.
К настоящему времени в науке сложилось множество эффективных методов познания. С точки зрения границ применимости методы можно разделить на группы:
всеобщие (универсальные). Всеобщие (универсальные) методы характеризуют человеческое мышление в целом и применяются во всех сферах познавательной деятельности человека;
общие (общенаучные) методы: применимые в ряде различных наук;
частные (специальные) методы, применяемые только в отдельных областях знания для выполнения определенных познавательных операций.
При характеристике методов их соотносят также с эмпирическим или теоретическим уровнями исследования. Наиболее употребительна следующая типология: эмпирический и теоретический уровни познания, характеризующиеся специфическим методами научного познания (Рисунок 1.1).

Рисунок 1.1 - Методы научного познания

1.3 Особенности научной методологии познания и критерии достоверности научного познания
Согласно классификации И. Канта в истории человеческой цивилизации прослеживаются три принципиально различных периода познания окружающего мира: религиозный, метафизический и научный. Научный период сменяет идолопоклонство, магию и суеверия; познание природы становится рационалистическим. Порывая с магическим суеверием, поклонением животным, тотемам и тому подобным, человек начал осознавать существование объективных всеобщих природных законов. Наиболее ярко преимущества зарождающегося рационального подхода изучения природы описаны в заметках францисканского монаха Роберта Бэкона, жившего в XIII веке.
За всю историю человечество накопило огромное количество различных по своему характеру знаний о мире. Это ставит вопрос о специфических чертах научного знания и тесно связанных с этими чертами критериями, которые позволили бы отличить научное знание от ненаучного.
В настоящее время существуют несколько классификаций критериев научности знаний. Некоторые признаки и критерии являются общими, некоторые не совпадают или перекликаются со специфическими чертами научного знания.
2. Астрономическая картина мира
2.1 Исторические модели возникновения Вселенной и Солнечной системы
Полного и исчерпывающего ответа на вопрос о возникновении Вселенной и Солнечной системы современная наука не даёт. Существуют более 200 разнообразных гипотез происхождения звезд, планет и Вселенной. Над разработкой этого вопроса работала целая плеяда выдающихся астрономов и физиков нескольких столетий, однако наибольшее признание получили лишь некоторые из гипотез. Первые научные гипотезы относительно происхождения Земли и Солнечной системы были выдвинуты лишь в XVIII веке. С тех пор не переставали появляться всё новые и новые теории соответственно росту космогонических и космологических представлений.
Первыми, претендовавшими на статус научных, были гипотезы И. Канта и П. С. Лапласа. Особенности этих теорий в том, что цель их разработки заключалась в попытке отойти от религиозной картины мира и объяснить происхождение Вселенной и Солнечной системы исходя из идеи эволюционного развития природы, исключая из этого процесса какие-либо внешние причины.
Первой в этом ряду была знаменитая гипотеза И. Канта.
Кант считал, что сначала, после акта Творения, не было ничего, кроме «бездны вечности», наполненной бесчисленными атомами материи, распределенными с разной плотностью в бесконечном пространстве. В этом безграничном хаосе действовали только две силы: притяжения и отталкивания, благодаря которым возникли первые образования. Более плотные, а следовательно, и более тяжелые образования притянули менее тяжелые, в результате чего возникли прочные материальные ядра. Однако так как всем атомам одновременно была присуща и сила отталкивания, то противодействие обеих сил породило вращательное движение. Вследствие падения и налипания на ядра всё новых и новых масс атомов возникла между неокрепшими слоями сила трения, разогревшая материю до раскаленного состояния. Так загорается первое Солнце... Но атомы всё продолжают падать на него, увеличивая объём светила. Вместе с тем по мере роста объёма сила притяжения между прочным ядром и атомами, находящимися на периферии, слабеет. Побеждает сила отталкивания. И вот уже самые крайние внешние части огненного кома отрываются от ядра и летят по касательной в безбрежное пространство. Оторвавшиеся части растут и разогреваются точно так же, как и Солнце, дорастая до размеров планет. Так родились все планеты, все спутники планет.
Несколько позже (1797 г.) французским математиком П. С. Лапласом была разработана новая гипотеза о происхождении планет, перекликающаяся с гипотезой И. Канта, но имеющая и существенные отличия.
Лаплас полагал, что Солнце существовало первоначально в виде огромной раскалённой газообразной туманности. Эта туманность изначально медленно вращалась в пространстве. От вращающейся туманности последовательно отделялись кольца, которые, конденсируясь в определенных точках, постепенно превращались в планеты и другие тела солнечной системы. В общей сложности от первоначальной туманности отделилось десять колец, распавшихся на девять планет и пояс астероидов – мелких небесных тел. Спутники отдельных планет сложились из вещества вторичных колец, оторвавшихся от раскаленной газообразной массы планет.
2.2 Современные модели возникновения Вселенной и Солнечной системы
Сегодня космогонических гипотез о возникновении Вселенной и Солнечной системы достаточно много. Кроме того, они часто альтернативны друг к другу, претендуя каждая на единственно правильное описание мироздания. Да и вряд ли различные альтернативные идеи могут сосуществовать мирно. Ведь Вселенная у нас одна, издана, – как говорил французский математик Анри Пуанкаре, – только в одном экземпляре. Однако современное естествознание (конца XX и начала XXI в.) считает, что оно может ответить на вопрос бытия Вселенной теорией Большого взрыва на основе идей общей теории относительности.
А. Эйнштейн предложил вместо бесконечной, стационарной и однородной модели Вселенной Ньютона с плоским эвклидовым пространством конечную модель трёхмерной сферы, но также однородную и стационарную. Правда, чтобы построить свою модель, Эйнштейну пришлось несколько видоизменить уравнения тяготения, выведенные в общей теории относительности. Модель Вселенной Эйнштейна статична. Чтобы предотвратить стягивание своей Вселенной гравитационными силами и её гибель, Эйнштейн вынужден был предположить, что существует еще одна сила (он ввел её в модель с помощью так называемой «космологической постоянной»), роль которой заключается в отталкивании и удержании звезд на некотором расстоянии друг от друга.
Абсолютное большинство учёных признают экспериментальное подтверждение модели Большого взрыва и расширяющейся Вселенной

. Позже классическая модель Большого взрыва была дополнена Дж. Гамовым и получила название модели «горячей Вселенной».
По представлениям Гамова, перед взрывом температура и давление в точке сингулярности были невероятно высоки. Затем произошел чудовищный взрыв. В первые мгновения жизни во Вселенной было так горячо, что ни один из компонентов вещества (атомы, молекулы) существовать не мог. Лишь в конце первых трех минут образовалось небольшое количество ядерного материала (ядра водорода и гелия), а первые целые атомы легких элементов возникли через несколько сотен тысяч лет после Большого взрыва.
Антропный принцип – один из фундаментальных принципов современной космологии, который фиксирует связь между крупномасштабными свойствами нашей Вселенной (Метагалактики) и существованием в ней человека, наблюдателя. Антропный принцип впервые был выдвинут Г. М. Идлисом в 1958 г. Им был поставлен вопрос о причине того, почему наблюдаемая нами часть Вселенной представляет собой расширяющуюся систему галактик, состоящих из звёзд с обращающимися вокруг них планетами, на одной из которых обитает человек.
2.3 Мегаобъекты Вселенной. Звёзды и галактики
Звёзды – самые распространенные объекты во Вселенной. Главными характеристиками звезды считаются светимость, масса и радиус. Рождение звёзд – процесс таинственный, скрытый от наших глаз, даже вооруженных телескопом.
Уже в XIX веке в астрономии учёные стали активно решать задачу упорядочивания и создания классификации наблюдаемых во Вселенной звёзд в процессе их эволюционного развития.
Нейтронные звёзды. Известно, что в некоторых сверхновых звездах сильная гравитация в недрах сверхгиганта заставляет электроны поглотиться атомным ядром, где они, сливаясь с протонами, образуют нейтроны. Ядро звезды теперь представляет собой плотный шар из атомных ядер и отдельных нейтронов. Такие звёзды, известные как нейтронные, чрезвычайно малы – не более размера крупного города − и имеют невообразимо высокую плотность.
Чёрная дыра – область пространства-времени, гравитационное притяжение которой настолько велико, что покинуть её не может даже свет. Поэтому чёрной дыре дали образное название – «гравитационная могила». Белая дыра является временной противоположностью чёрной дыры. Если из чёрной дыры невозможно выбраться, то в белую дыру невозможно попасть.
Звёзды составляют различные системы: двойные, тройные, кратные. Более крупными коллективами являются рассеянные звездные скопления: от десятков и сотен до тысячи и двух тысяч звезд.
Галактиками называют гравитационно связанные звездные системы, содержащие миллиарды звезд. К началу XIX века мир небесных тел состоял из звёзд, планет, комет, астероидов и «косматых» объектов, как называли в те годы непонятные туманности, не различимые ни в какие телескопы. К началу XX века астрономы уже знали примерно 13 тыс. таких туманностей.
2.4 Планеты солнечной системы. Планеты земной группы и планеты-гиганты
Планета – это небесное тело, вращающееся по орбите вокруг звезды или её остатков, достаточно массивное, чтобы стать округлым под действием собственной гравитации, но недостаточно массивное для начала термоядерной реакции.
Планеты можно поделить на два основных класса: большие, имеющие невысокую плотность, планеты-гиганты, и менее крупные планеты, имеющие твёрдую поверхность – планеты земной группы. Согласно определению Международного астрономического союза, в Солнечной системе 8 планет. В порядке удаления от Солнца – четыре землеподобных: Меркурий, Венера, Земля, Марс; затем четыре планеты-гиганта: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. В Солнечной системе также есть, по крайней мере, пять карликовых планет: Плутон (до 2006 г. считавшийся девятой планетой), Макемаке, Хаумеа, Эрида и Церера. За исключением Меркурия и Венеры, вокруг всех планет обращается хотя бы по одному спутнику.
Знание о Вселенной и Солнечной системе кардинальным образом зависит от того инструментария, которым располагает наблюдатель. Непосредственное, визуальное наблюдение дают представления лишь о самых ближайших астрономических объектах. Изобретение Г. Галилеем телескопа произвело настоящую астрономическую революцию и позволило расширить знания о планетах солнечной системы, особенностей поверхностей планет и спутников.
На 2 ноября 2014 г. достоверно подтверждено существование 1849 экзопланет в 1160 планетных системах, из которых в 471 имеется более одной планеты. Размеры экзопланет лежат в пределах от размеров планет земной группы до более крупных, чем планеты-гиганты.
2.5 Земля как планета Солнечной системы
Земля – третья по порядку от Солнца планета Солнечной системы. Пятая по размеру среди всех планет Солнечной системы, она является также крупнейшей по диаметру, массе и плотности среди планет земной группы.
Обращается Земля вокруг Солнца по орбите, близкой к круговой. Расстояние от Солнца 149,6 млн км. Если смотреть со стороны Северного полюса небесной сферы, то обращение Земли, как и других планет (кроме Венеры), вокруг Солнца происходит против часовой стрелки. Средняя скорость движения Земли по орбите равна 29,765 км/с, период обращения (продолжительность года) составляет 365,26 солнечных суток. Сутки на Земле равны 23 ч 56 мин 4,1 с. Средний диаметр Земли − 12756 км, масса − 5,98 · 1024 кг, средняя плотность − 5,52 г/см3 , площадь поверхности − 510 млн км2, объем − 1,083 · 1012км3.
Научные данные указывают на то, что Земля образовалась из солнечной туманности около 4,54 млрд лет назад и вскоре после этого приобрела свой единственный естественный спутник – Луну
Предположительно жизнь появилась на Земле примерно 3,9 млрд лет назад, то есть в течение первого миллиарда после её возникновения.

3. Биологическая картина мира
3.1 Биология как наука, ее развитие
Подобно многим естественным наукам, биология относится к наукам, предметом изучения которых является природа. Но в отличие от всех других наук о природе биология изучает величайшую и до сих пор окончательно не решённую проблему – раскрытие сущности живого, происхождение и причины его разнообразия.
Биология – система наук, объектами изучения которой являются живые существа и их взаимодействие с окружающей средой.
Как особая наука биология выделилась из естественных наук в XIX веке, когда учёные обнаружили, что живые организмы обладают некоторыми общими для всех характеристиками.
В настоящее время условно можно выделить три направления в биологии:
классическая биология;
эволюционная биология;
физико-химическая биология.
На границах со смежными науками возникают биомедицина, биофизика (изучение живых объектов физическими методами), биометрия и т. д. В связи с практическими потребностями человека возникают такие направления, как космическая биология, социобиология, физиология труда, бионика и др.
Биологические науки используют методы наблюдения, моделирования (в том числе компьютерного), описания, сравнения, экспериментов (опыта) и исторического сравнения.
Вопрос о периодизации истории развития биологии ещё окончательно не решён. В данном пособии становление биологии рассматривается в соответствии с мнением С. Т. Мелюхина. Согласно С. Т. Мелюхину история развития биологии разделяется на пять основных этапов. Каждый из этапов связан с доминированием определенных мировоззренческих установок, формированием основополагающих представлений, концепций, крупными обобщениями в изучении причин и закономерностей развития природного мира.
Исторически, как и все дисциплины естествознания, биология зародилась в античном мире. Этот этап охватывает весь период античной натурфилософии до возникновения первых биологических дисциплин в науке Нового времени. Его можно охарактеризовать как период сбора, накопления и описания сведений об органическом мире, то есть биология представляла собой чисто описательную науку.
Самые первые сведения о живых существах человек стал собирать, вероятно, с тех пор, когда он осознал свое отличие от окружающего мира. В период рабовладельческого строя возникают ионийская, афинская, александрийская и римская школы в изучении животных и растений.
Биология в эпоху Средневековья. Подобно другим естественным наукам, биология в этот период еще не выделилась в самостоятельную область и существовала в общем русле религиозно-философских взглядов. И хотя накопление знаний о живых организмах продолжалось, о биологии как науке в тот период можно говорить лишь условно
Эпоха Возрождения является переходной от культуры средних веков к культуре Нового времени. Как считают историки науки, начало биологии, как и всего естествознания, связано именно с эпохой Возрождения (Ренессанса). Самый известный ученый этой эпохи Леонардо да Винчи (1452 – 1519 гг.).
Огромный материал по описанию растений и животных, накопленный в предыдущих эпохах, и его дальнейший рост в XVIII веке поставил ботаников и зоологов перед необходимостью разработки системы классификации.
3.2 Теории происхождения жизни
Одним из наиболее интересных, сложных и в то же время актуальных в современном естествознании следует считать вопрос о происхождении жизни. По общему представлению, жизнь едва ли не самое сложное явление природы, происхождение которой до сих пор окончательно не выяснено. Ни одна из конкурирующих теорий в настоящее время не является общепризнанной. На поприще решения данной проблемы происходили и происходят ожесточённые мировоззренческие дискуссии. Именно от ответа на этот вопрос зависит морально-этическое поведение человека, весь его образ жизни, что подчёркивает его непреходящее значение для индивидуальной человеческой жизни и жизни человечества в целом.
Естественнонаучный материализм считает возникновение жизни закономерным результатом действия сил природы, результатом её эволюции. Идеализм исходит из сотворённости мира и подчёркивает качественное отличие живого и неживого.
Теория стационарного существования жизни. Данная концепция – альтернатива религиозной картине мира. Суть теории состоит в утверждении, что Вселенная, природа и органическая жизнь никогда никем не создавались и существуют вечно. Эти взгляды высказывались отдельными философами и естественниками в самые разные периоды развития человеческой цивилизации. Согласно этой теории, виды также никогда не возникали, они существовали всегда и у каждого вида есть лишь две альтернативы: либо изменение численности, либо вымирание.
Концепция панспермии. Согласно данной теории жизнь была занесена на Землю извне. В 1865 г. немецкий врач Г. Рихтер выдвинул гипотезу космозоев (космических зачатков), в соответствии с которой жизнь в рамках всего Космоса является вечной