Общая характеристика картин мира

Натурфилософская

Противоположное представление о материи: непрерывной (континуальной) в учениях Аристотеля и его последователей и дискретной (корпускулярной) в учении Левкиппа – Демокрита. Основа материи первоначала (элементы, стихии): вода, земля, воздух, огонь.

Взаимодействие как таковое отсутствует, есть только одностороннее воздействие движущего на движимое. Передача такого воздействия – только прямой контакт тел (принцип близкодействия).

Учение Аристотеля о насильственном и естественном движении. Представление Гераклита Эфесского о сохранении материи при движении: «Все течет и движется, и ничего не пребывает».

Принцип причинности в первоначальной форме (каждое событие имеет естественную причину) и его позднейшее уточнение (следствие) причина должна предшествовать следствию.

У Аристотеля пространства без тел не бывает, следовательно, в природе нет пустоты. У каждого тела есть место. У Демокрита пространство заполнено атомами и пустотой. Атомы движутся в пустоте.

Представление о вечности (Платон), некой неметризованной абсолютной длительности. Частное время рассматривалось как движущийся образ вечности. Это время получает числовую оформленность и метризуется с помощью вращения неба. У Аристотеля время выступает как мера движения через систему отношений («раньше», «позже», «одновременно»).

Геометрическая модель мира. Геоцентричная планетная система. Земля круглая (свободно находится в космосе). У каждой планеты, у Солнца и Луны – своя сфера вращения. Расстояние между сферами соответствует тонам и полутонам в музыке – музыкальность Вселенной. Определены радиус и окружность Земли. Учение Аристотеля о Подлунном и Надлунном мирах. Измерены относительные расстояния от Земли до Луны и от Земли до Солнца. К. Птолемей описал и рассчитал неравномерное петлеобразное движение планет на фоне звезд. Ввел понятия: эпицикл – орбитальное движение; деферент – движение планеты вокруг орбиты.

Представители: Филолай, Платон, Демокрит, Аристотель, Фалес, Анаксимандр, Аристарх, Гераклит, Гиппарх, Левкипп, Эмпедокл, Эпикур, Пифагор, Эратосфен, Птолемей.

Механическая

Признание только дискретной материи в виде вещества, ограниченно делимой, согласно атомистическому учению Демокрита.

Существует только один тип взаимодействия – гравитационное, означающее наличие сил притяжения между любыми телами. Передача взаимодействия происходит мгновенно и на любые расстояния (принцип дальнодействия).

Движение ‒ простое механическое перемещение. Законы движения ‒ фундаментальные законы мироздания.

Причина и следствие взаимосвязаны, влияют друг на друга. Следствие одной причины может стать причиной другого следствия. Все связи между явлениями осуществляется на основе однозначных законов, т. е. обусловленности одного явления другим, «Лапласовский детерминизм».

И. Ньютон рассматривал два вида пространства: относительное, с которым люди знакомятся путем измерения пространственных отношений между телами; абсолютное, которое существует по самой своей сущности безотносительно к чему бы то ни было внешнему и остается всегда одинаковым и неподвижным, т.е. абсолютное пространство – это пустое вместилище тел. Свойства пространства: трехмерное (положение любой точки можно описать тремя координатами); непрерывное; бесконечное; однородное (свойства пространства одинаковы в любой точке); изотропное (свойства пространства не зависят от направления).

И. Ньютон рассматривал два вида времени аналогично пространству: относительное, которым человек имеет дело, постоянно сравнивания события, происходящие в прошлом, настоящем и будущем; абсолютное (пустое вместилище событий, не зависящее ни от чего). Свойства времени: однородно; анизотропно.

Н. Коперник предложил гелиоцентрическую модель мира. Ввел понятие астрономической единицы, относительно которой определил расстояния от Солнца до планет. И. Тициус вывел закон планетных расстояний, И. Кеплер вывел законы движения планет (небесной механики). Измерение абсолютных расстояний в Солнечной системе (суточный параллакс) и до ближайших звезд (годичный параллакс).

Представители: Л. Винчи, Д. Бруно, Г. Галилей, И. Ньютон, Р. Декарт, О. Ремер, Д. Кассини, К. Птолемей, Т. Браге, И. Кеплер, Н. Коперник, И. Тициус, Д. Кассини, В. Струве.

Электромагнитная

Материя имеет два самостоятельных состояния: вещество и поле, превращение их друг в друга невозможно. Вещество дискретно и состоит из атомов и молекул, поле непрерывно. Из этих двух состояний поле является преобладающим.

Движение ‒ распространение колебаний в поле, которые описываются законами электродинамики. Основные свойства волнового движения: дифракция и интерференция.

Кроме гравитационного существует электромагнитное взаимодействие, представляющее как притяжение, так и отталкивание тел. Взаимодействие передается с помощью промежуточной среды, т. е. поля со скоростью, не превышающей скорость света (принцип близкодействия).

Причина и следствие имеют вероятностный характер.

А. Эйнштейн ввел в электромагнитную картину мира идею относительности пространства и времени. Так появилась общая теория относительности, ставшая последней крупной теорией, созданной в рамках электромагнитной картины мира (1916 г.)

Представители: М. Фарадей, Д. Максвелл, Г. Лоренц, А. Эйнштейн.

Квантово-механическая

Материя может быть в трех состояниях: вещества, поля и физического вакуума. Физический вакуум место зарождения материи. Природа материи двойственна: одна и та же материя в одних случаях проявляет свойства вещества, а в других – поля. Вещество и поле взаимно превращаемы.

Существует четыре типа взаимодействия: гравитационное, электромагнитное, сильное и слабое. Два последних могут действовать только на ограниченное расстояние в пределах атома и его ядра. Для передачи взаимодействия существуют частицы переносчики (принцип близкодействия).

Движение – любое изменение. Движение – основной атрибут материи.

Все многообразие взаимодействий между явлениями не может быть сведено только к отношениям причинности (принцип многообразия форм детерминации).

Характерна концепция единства пространства и времени. Пространство-время – общая объединенная характеристика материи.

Космологическая модель А. Фридмана: Вселенная не стационарна. Закон расширения Вселенной Э. Хаббла. Теория Большого взрыва. Закономерности эволюции звезд ‒ диаграмма Герцшпрунга – Рессела.

Представители: М. Планк, Э. Шредингер, В. Гейзенберг, Н. Бор, А. Фридман, Э. Хаббл, Э Герцшпрунг, Г. Рессел.

Науки о природе сегодня

Современный этап развития наук о природе определяется, в первую очередь, тем, что наука стала производительной силой. То есть новые виды производства, технологий, зарождаются в недрах науки и временной интервал от идеи до реализации стал очень коротким. Результаты научных исследований очень быстро попадают к реальному потребителю.

Ключевыми признаками современного этапа развития являются переход к технологиям манипулирования в наномире, сближение и взаимопроникновением методов наук и технологий неживой и живой природы.

Если предыдущие этапы развития наук и природе привели к дифференциации наук (из натурфилософии выделились физика, химия, астрономия и др.), то современный этап характеризуется синтезом наук, развитием междисциплинарных подходов.

Сегодня мы являемся свидетелями и участниками принципиальных изменений в культуре, вызванных техногенным характером развития цивилизации. С развитием конвергирующих (конвергенция – процесс сближения, схождения компромиссов, термин употребителен в естественных и гуманитарных науках) технологий связывают надежды на радикальное улучшение в будущем умственных, физических и социальных возможностей человека. Речь идет о конвергенции нано-, био-, инфо- и когнитивных наук и технологий, открывающей удивительные возможности управления биологическими процессами на молекулярном уровне, атомно-молекулярного конструирования материалов и устройств с заранее заданными свойствами, воспроизведения систем живой природы, раскрытия тайн работы мозга, создания «сильного» искусственного интеллекта. Сюда надо добавить и социогуманитарные науки, без них в этой парадигме не появляется человек. Отсюда и аббревиатура НБИКС.

Природоподобные технологии – это те, что не наносят урон окружающему миру, а существуют с ним в гармонии и позволят восстановить нарушенный человеком баланс между биосферой и техносферой.

«Можно двигаться в прежней парадигме, строить все новые атомные станции и увеличивать производство энергии, исчерпывая ресурсы до конца. Но есть и второй путь – создание принципиально новых технологий и систем использования энергии через гибридные материалы и системы на их основе, то есть замена сегодняшнего конечного энергопотребителя системами, воспроизводящими принципы живой природы – на порядки более экономичные и безопасные»: – М.В. Ковальчук, президент Национального исследовательского центра «Курчатовский институт».