Понятие картина мира. Естественнонаучная картина мира и ее связь с наукой и мировоззрением

         Представления о свойствах и особенностях окружающей нас природы возникают на основе тех знаний, которые в каждый исторический период дают нам разные науки, изучающие различные процессы и явления природы. Поскольку природа представляет собой нечто единое и целое, поскольку и знания о ней должны иметь целостный характер, т.е. представлять собой определенную систему. Такую систему научных знаний о природе издавна называют Естествознанием. Раньше в Естествознание ходили все сравнительно немногочисленные знания, которые были известны о Природе, но уже с эпохи Возрождения возникают  и обособляются отдельные его отрасли и дисциплины, начинается процесс дифференциации научного знания. Ясно, что не  все эти знания являются одинаково важными для понимания окружающей нас природы.

         Чтобы подчеркнуть фундаментальный характер основных и важнейших знаний о природе, ученые ввели понятие естественнонаучной картины мира, под которой понимают систему важнейших принципов и законов, лежащих в основе окружающего нас мира. Сам термин «картина мира» указывает, что речь идет здесь не о части или фрагменте знания, а о целостной системе. Как правило, в  формировании такой картины наиболее важное значение приобретают концепции и теории наиболее развитых в определенный исторический период отраслей естествознания, которые выдвигаются в качестве его лидеров. Не подлежит сомнению, что, что лидирующие науки накладывают  свою печать на представления и научное мировоззрение ученых  соответствующей эпохи.

Но это отнюдь не означает, что другие науки не участвуют в формировании картины природы. В действительности она возникает как результат синтеза фундаментальных открытий и результатов исследовании всех  отраслей и дисциплин естествознания.

        Существующая картина природы, рисуемая естествознанием, в свою очередь оказывает воздействие на другие отрасли науки, в том числе и социально-гуманитарные. Такое воздействие выражается в распространении концепций, стандартов и критериев научности естествознания на другие отрасли научного познания. Обычно именно концепции и методы наук о природе и естественнонаучная картина мира в целом в значительной степени определяют научный климат науки. В теснейшем взаимодействии с развитием наук о природе  начиная с ХVI в. развивалась математика, которая создала для естествознания такие мощные математические методы, как дифференциальное и интегральное исчисления.

         Однако без учета результатов исследования экономических, социальных и гуманитарных наук наши знания о мире в целом будут заведомо неполными и ограниченными. Поэтому следует различать естественнонаучную картину мира, которая формируется из достижений и результатов познания наук о природе,  и картину мира в целом, в которую в качестве необходимого дополнения входят важнейшие   концепции и принципы общественных наук.

        Наш курс посвящен концепциям современного естествознания  и соответственно этому мы будем рассматривать научную картину природы, как она исторически сформировалась в процессе развития естествознания. Однако еще до появления научных представлений о природе люди задумывались  об окружающем их мире, его строении и происхождении.  Такие представления вначале выступали в форме мифов и передавались от одного поколения к другому. Согласно древнейшим мифам, весь  видимый упорядоченный и организованный мир, который в античности назывался космосом, произошел из дезорганизованного мира, или неупорядоченного хаоса.

В античной натурфилософии, в частности у Аристотеля  (384-322до н. э.), подобные взгляды нашли свое отражение в делении мира на совершенный небесный «космос» обозначал у древних греков всякую упорядоченность, организацию, совершенство, согласованность и даже военный строй. Именно такое совершенство и организованность приписывались небесному миру.

        С появлением экспериментального естествознания и научной астрономии  в эпоху Возрождения была показана явная несостоятельность подобных представлений. Новые взгляды на окружающий мир стали основываться на результатах и выводах естествознания соответствующей эпохи и стали поэтому называться естественно-научной картиной мира.

       Одной из первых возникла механистическая картина мира, поскольку изучение природы началось с анализа простейшей формы движения материи - механического перемещения тел.

1.1 Механистическая картина мира

        Становление механистической картины мира справедливо связывают с именем Галилео Галилея, который установил законы движения свободнопадающих тел и сформулировал механический принцип относительности. Но главная заслуга Галилея в том, что он впервые применил для исследования природы экспериментальный метод вместе с измерениями исследуемых величин и математической обработкой результатов измерений. Если эксперименты   спорадически ставились и раньше, то математический их анализ впервые систематически стал применять именно он.

         Подход Галилея к изучению природы принципиально отличался от ранее существовавшего натурфилософского способа, при котором для объяснений  явлений природы  придумывались априорные, не связанные с опытом и наблюдениями, чисто умозрительные схемы.

Натурфилософия, что следует из ее названия, представляет собой попытку использовать общие философские принципы для объяснения природы. Такие попытки предпринимались еще с античной эпохи, когда недостаток конкретных данных философы стремились компенсировать общими философскими рассуждениями. Иногда при этом высказывались гениальные догадки, которые на многие столетия опережали результаты конкретных исследований. Однако после того как постепенно возникали конкретные науки и они отделялись от нерасчлененного философского знания, натурфилософские объяснения стали тормозом для развития науки.

      В этом можно убедиться, сравнив взгляды на движение Аристотеля и Галилея. Исходя из априорной натурфилософской идеи, Аристотель считал «совершенным» движение по кругу, а Галилей, опираясь на наблюдение и эксперимент, ввел понятие интернационального движения. По его мнению, тело, не подверженное воздействию каких- либо внешних сил, будет двигаться не по кругу, а равномерно по прямой траектории или оставаться в покое. Такое представление, конечно, - абстракция и идеализация, поскольку в действительности нельзя наблюдать такую ситуацию, чтобы на тело не действовали какие-либо силы. Однако эта абстракция является плодотворной, ибо она мысленно продолжает тот эксперимент, который приближенно можно осуществить в действительности, когда, изолируясь от действия целого ряда внешних сил, можно установить, что тело будет продолжать свое движение по мере уменьшения воздействия на него посторонних сил.

       Переход к экспериментальному  изучению природы, и математическая обработка результатов экспериментов, позволили Галилею открыть законы движения свободно падающих тел.  Принципиальное отличие нового метода исследования природы от натурфилософского, состояло, следовательно, в том, что в нем  гипотезы систематически проверялись опытом.  Эксперимент можно рассматривать как вопрос, обращенный к природе. Чтобы получить на него определенный ответ, необходимо так сформулировать вопрос, чтобы получить на него вполне однозначный и определенный ответ.  Для этого следует так построить эксперимент, чтобы по возможности максимально изолироваться от воздействия посторонних факторов, которые мешают наблюдению изучаемого явления в «чистом виде». В свою очередь гипотеза, представляющая собой вопрос к природе, должна допускать эмпирическую проверку выводимых из нее некоторых следствий. В этих целях, начиная с Галилея, стали широко использовать математику для количественной оценки результатов экспериментов.

Новый крупный шаг в развитии естествознания ознаменовался открытием законов движения планет. Если Галилей имел дело с изучением движения земных тел, то немецкий астроном Иоганн Кеплер (1571-1630) осмелился исследовать движения небесных тел, вторгся в область, которая раньше считалась запретной для науки. Кроме  того для своего исследования он не мог обратиться  к эксперименту и поэтому вынужден был воспользоваться многолетними статистическим наблюдениями движения планеты Марс, сделанными датским астроном Тихо Браге (1546-1601). Перепробовав множество вариантов,  Кеплер остановился на гипотезе, что траекторией Марса, как и других планет, является не окружность, а эллипс.  Результаты наблюдений Тихо Браге соответствовали этой гипотезе и тем самым подтверждали ее.

        Открытие законов движения планет Кеплером имело неоценимое значение для развития естествознания. Оно свидетельствовало, во-первых , о том, что между движениями земных и небесных тел не существует непреодолимой  пропасти, поскольку все они  подчиняются определенным естественным законам, во-вторых, сам путь открытия законов движения небесных тел в принципе не отличается от открытия законов земных тел.

 Правда, из-за невозможности осуществления экспериментов с небесными телами  для исследования законов их движения пришлось обратиться к наблюдениям. Тем не менее, и здесь исследование осуществлялось в тесном взаимодействии теории и наблюдения, тщательной проверке выдвигаемых гипотез измерениями движений небесных тел.

       Формирование классической механики и основанной на ней механистической картины мира происходило по следующим направлениям: 1. Обобщение полученных ранее результатов и прежде всего законов движения свободно падающих тел, открытых Галилеем, а также законов движения планет, сформулированных Кеплером;

2.  Создание методов для количественного анализа механического движения в целом.

        Известно, что  Ньютон создал свой вариант дифференциального и интегрального исчисления непосредственно для решения основных проблем механики: определения мгновенной скорости как производной от пути по времени движения  и ускорения как производной от скорости по времени или второй производной от пути по времени. Благодаря этому ему удалось точно сформулировать основные законы динамики и закон всемирного тяготения.

          Первый закон, который часто называют законом инерции, утверждает: