Вторая половина 19 в. в развитии естествознания занимает особое место. Этот период знаменует одновременно и завершение старого, классического естествознания, и зарождение нового, неклассического. Лидером естествознания по-прежнему являлась физика.
Развитие физики
Характерная особенность развития физики этого периода – усиливающиеся противоречия между старыми механистическими и метафизическими методологическими установками и новым содержанием физической науки.
Конец 19 в. в истории физики отмечен рядом принципиальных открытий, которые привели к научной революции. К таким открытиям относятся: открытие рентгеновских лучей, открытие электрона и установление зависимости его массы от скорости, открытие радиоактивности, фотоэффекта и его законов.
Открытие зависимости массы электрона от его скорости, гипотеза о чисто электромагнитной природе массы как будто лишали тела материальности. Возник вопрос об исчезновении массы и материи вообще, поскольку масса понималась как основной признак материальности тела. Ситуация усугубилась с открытием радиоактивности. Ведь не было ответа на вопрос об источнике энергии, которую несет с собой радиоактивное излучение. В связи с этим высказывались сомнения в справедливости законов сохранения массы и энергии. В таких условиях в физике складывается атмосфера разочарования в возможностях научного познания истины, распространяются идеи релятивизма и агностицизма. Многие физики приходили к выводу о неспособности науки дать объективное представление о природе, что истины науки носят относительный характер, что нет объективной реальности, существующей независимо от сознания людей. Например, Пуанкаре считал, что наука неспособна открывать сущность вещей. Ничто не в силах открыть эту сущность. Научные истины – результат соглашения ученых между собой о том, как удобнее выразить то или иное относительное знание. Некоторые (Мах, Авенарриус) шли еще дальше и полностью переходили на позиции субъективного идеализма. Всякий закон есть не что иное, как упорядочение наших субъективных ощущений и т.д. на самом же деле проблема состояла в том, что к концу 19 в. методологические установки классической физики уже исчерпали себя и необходимо было изменять теоретико-методологический каркас естественнонаучного познания.
Преодоление кризиса в науке связано с созданием квантовой теории. Планк – порциальное (квантовое) излучение энергии. Эйнштейн – такое же квантовое поглощение энергии, что дало возможность объяснить фотоэффект. Бор, Резерфорд – построение модели атома.
Развитие астрономии
Триумфом классической механики в астрономии был сначала теоретический расчет, а затем и обнаружение планеты Нептун. Это казалось, должно было бы навеки укрепить ньютоновскую астрономическую картину мира. Вместе с тем повышение точности расчетов позволило обнаружить аномалии в движении перигелия Меркурия (Леверье), что стало первой брешью в ньютоновской астрономической картине мира.
Важнейшее событие в астрономии конца 19 в. – возникновение астрофизики. К открытиям, которые повлекли за собой возникновение и бурное развитие астрофизики, следует отнести: открытие фотографии и спектрального анализа, открытие эффекта Доплера, создание статистической термодинамики. Астрофизика формировалась в русле решения ключевой астрономической проблемы – проблемы строения звезд и источников их энергии.
В это время окончательно утвердилось представление о звездах как о колоссальных газовых шарах, плотных и горячих в центральных частях и разреженных на периферии. Однако, едва возникнув, астрофизика зашла в тупик, т.к. не смогла ответь на вопрос об источнике энергии звезд (Кельвин, Гельмгольц – гравитационное сжатие, что противоречило возрасту Земли). Для этого требовались новые физические представления.
Развитие биологии
Вторая половина 19 в. ознаменовалась утверждением идей дарвинизма, проходившего подчас драматически. Вокруг роли, содержания, интерпретации дарвиновской теории велась острая и длительная борьба, особенно вокруг принципа естественного отбора. Можно указать на 4 основных явления в системе биологического познания второй половины 19 в., которые были этапами в процессе утверждения принципов теории естественного отбора:
- 1) возникновение и бурное развитие филогенетического (экологического) направления (Геккель),
- 2) формирование эволюционной биологии,
- 3) создание экспериментально-эволюционной биологии,
- 4) синтез принципов генетики и дарвинизма и создание синтетической теории эволюции.
Завершение утверждения принципов дарвиновской теории происходит уже в начале 20 в., когда сформировалась синтетическая теория эволюции, внутренне интегрировавшая дарвинизм, генетику и экологию. Кризис биологии проявился, т.о., прежде всего в многообразии и противоречии оценок и интерпретаций сущности эволюционной теории и интенсивно накапливавшихся данных в области генетики.
Вторая половина 19 в. – период не только создания теории естественного отбора, но и бурного развития других важнейших отраслей биологии – эмбриологии (Бэр – принципы сравнительной эмбриологии позвоночных), цитологии (Шлейден, Шванн, Вирхов, Моль и др.), физиологии (Гельмгольц - методы изучения нервно-мышечной системы и органов чувств, Дюбуа-Реймон – основы электрофизиологии, Бернар – секреторные органы пищеварения, синтез гликогена в печени, Сеченов – изучение высшей нервной деятельности).
Кроме того
Были открыты вирусы (Ивановский), хемосинтезирующие бактерии (Виноградский), важнейшим событием стало формулирование Менделем его знаменитых законов. Открытие Менделя опередило свое время: современники не смогли его оценить.
Развитие химии
Конец 19 века называют триумфальным шествием органического синтеза. В эти годы были получены все важнейшие представители углеводородов, спиртов, альдегидов и кетонов, были разработаны универсальные методы синтеза. Значительными оказались успехи в исследовании сахаров, пуриновых оснований.
Формируются стереохимические представления – Вант-Гофф, Ле Бель. Начинает применятся спектральный анализ.
В 1869 г. Менделеев открывает периодический закон химических элементов и создает их классификацию – периодическую систему элементов, которой пользуются до сих пор.
В самостоятельное направление оформляется физическая химия. Аррениус выдвигает теорию электролитической диссоциации, Вант-Гофф создает основы учения о скоростях химических реакций и осмотическую теорию растворов. Оствальд предлагает кинетическую интерпретацию катализа. Возникает химическая термодинамика. Вернер закладывает основы нового направления – химии комплексных соединений. Также как и в физике открытие рентгеновского и радиоактивного излучения, сложного строения атома привели химию к кризису.
Научная революция 20 века
Все вышесказанное явилось началом новейшей революции в естествознании. Она началась в сер. 20-х гг. 20 в. и связана с созданием квантовой механики и сочетанием ее с теорией относительности в новой квантово-релятивистской физической картине мира. Началом следующего этапа революции были: овладение атомной энергией, зарождение кибернетики. Также в этот период наряду с физикой начали лидировать химия, биология, цикл наук о Земле, с сер. 20 в. наука окончательно слилась с техникой.
Квантово-релятивистская научная картина мира стала первымрезультатом новейшей революции в естествознании.
Другим результатом научной революции стало утверждение неклассического стиля мышления. Этому стилю свойственны следующие черты:
1. Изменение понимания предмета знания – им стала теперь не реальность в чистом виде, а некоторый ее срез, полученный в результате определенных теоретических и эмпирических способов освоения этой реальности.
2. Изменение роли субъекта в познании, который стал рассматриваться не как дистанцированный от изучаемого мира, а как находящийся внутри него, детерменированный им. (зависимость знаний об объекте от субъекта и средств познания)
3. изменение в экспериментально-измерительной деятельности, связанные с парадоксом неизмеримости. (возмущающим действием прибора нельзя пренебречь).
4. усиление математизации современной науки.
5. новое понимание объекта исследования как сложной динамической системы.
6. признание возможности одновременного существования различных теоретических систем, по-разному объясняющих один и тот же класс явлений действительности и в то же время остающихся в одинаковой степени истинными
7. переход от лапласовского детерминизма к исследованию статистических закономерностей (вероятностная причинность).
8. тесная связь теоретического исследования не только с экспериментом, но и с техническим применением.
Наконец, еще одним итогом революции в науке стало развитие биосферного класса наук и новое отношение к феномену жизни. Жизнь перестала казаться случайным явлением во Вселенной, а стала рассматриваться как закономерный результат саморазвития материи, также закономерно приведший к возникновению разума. Жизнь и живое понимаются как существенный элемент мира, действенно формирующий этот мир, создавший его в нынешнем виде.
Противостояние науки и религии дошло до своего логического конца. Наука стала религией 20 века. НТР, казалось, предъявила ощутимые доказательства ведущей роли науки в обществе. Но именно это свидетельство стало решающим в достижении обратного эффекта.
Читайте также:
lektsia.com
Реферат по естествознанию
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 2НАУЧНЫЕ РЕВОЛЮЦИИ XX ВЕКА 3
… 4
ВОЗНИКНОВЕНИЕ И РАЗВИТИЕ КВАНТОВОЙ ФИЗИКИ 5
Вторая половина XIX в. в развитии естествознания занимает особое место. Этот период знаменует одновременно и завершение старого, классического естествознания, и зарождение нового, неклассического. С одной стороны, великое научное достижение, заложенное гением Ньютона, — классическая механика — получает в это время возможность в полной мере развернуть свои потенциальные возможности. А с другой стороны, в недрах классического естествознания уже зреют предпосылки новой научной революции: механистической методологии недостаточно для объяснения сложных объектов, которые попали в поле зрения науки.
К концу XIX в. механистическая, метафизическая, предметоцентрическая методология себя исчерпала.
Естествознание стремилось к новой диалектической, системоцентрической методологии. Поиски новой методологии были не простыми, сопряженными с борьбой мнений, школ, взглядов, философской и мировоззренческой полемикой. В конце концов, в первой четверти XX в. естествознание нашло свои новые методологические ориентиры, разрешив кризис рубежа веков.
Великие открытия. Конец XIX в. в истории физики отмечен рядом принципиальных открытий, которые привели к научной революции на рубеже XIX—XX вв.: открытие рентгеновских лучей, открытие электрона и установление зависимости его массы от скорости, открытие радиоактивности, фотоэффекта и его законов и др.
Лидером естествознания по-прежнему оставалась физика.
В начале XX в. кризис в физике разрешается с созданием двух новых способов физического познания — релятивистского и квантового. На их основе формируется неклассическая физика и новая, современная физическая картина мира.
Фундаментальные противоречия в основаниях классической механики. В начале XX в. на смену классической механике пришла новая фундаментальная теория — специальная теория относительности (СТО). Созданная усилиями ряда ученых, прежде всего А. Эйнштейна, она позволила непротиворечиво объяснить многие физические явления, которые не укладывались в рамки классических представлений. В первую очередь это касалось закономерностей электромагнитных явлений в движущихся телах. Создание теории электромагнитного поля и экспериментальное доказательство его реальности поставили перед физиками задачу выяснить, распространяется ли принцип относительности движения (сформулированный еще Галилеем), справедливый для механических явлений, на явления, присущие электромагнитному полю. Во всех инерциальных системах (т.е. движущихся прямолинейно и равномерно друг по отношению к другу) применимы одни и те же законы механики. Но справедлив ли принцип, установленный для механических движений материальных объектов, для немеханических явлений, особенно тех, которые представлены полевой формой материи, в частности электромагнитных волн.
Истоки квантовой физики можно найти в исследованиях процессов излучения тел. Еще в 1809 г. П. Прево сделал вывод, что каждое тело излучает независимо от окружающей среды. Благодаря развитию спектроскопии в XIX в. при изучении спектров излучения начинают обращать внимание и на спектры поглощения. При этом выясняется, что между излучением и поглощением тела существует простая связь: в спектрах поглощения отсутствуют или ослабляются те участки спектра, которые испускаются данным телом. Этот закон получил объяснение только в квантовой теории.
Г. Кирхгоф в 1860 г. сформулировал новый закон, который гласит, что для излучения одной и той же длины волны при одной и той же температуре отношение испускательной и поглощательной способностей для всех тел одинаково. Другими словами, если ЕλТ и АλТ – соответственно испускательная и поглощательная способности тела, зависящие от длины волны λ и температуры Т, то
где φ(λ, T) – некоторая универсальная функция, одинаковая для всех тел.
Кирхгоф ввел понятие абсолютно черного тела как тела, поглощающего все падающие на него лучи. Для такого тела, очевидно, АλТ = 1; тогда универсальная функция φ(λ, T) равна испускательной способности абсолютно черного тела. Сам Кирхгоф не определил вид функции φ(λ, T), а лишь отметил некоторые ее свойства.
При определении вида универсальной функции φ(λ, T) естественно было предположить, что можно воспользоваться теоретическими соображениями, прежде всего основными законами термодинамики. Л. Больцман показал, что полная энергия излучения абсолютно черного тела пропорциональна четвертой степени его температуры. Однако задача конкретного определения вида функции Кирхгофа оказалась весьма трудной, и исследования в этом направлении, основанные на термодинамике и оптике, не привели к успеху.
Опыт давал картину, не объяснимую с точки зрения классических представлений: при термодинамическом равновесии между колеблющимися атомами вещества и электромагнитным излучением почти вся энергия сосредоточена в колеблющихся атомах и лишь ничтожная часть ее приходится на долю излучения, тогда как согласно классической теории практически вся энергия должна была бы перейти к электромагнитному полю.
В 1880-е гг. эмпирические исследования закономерностей распределения спектральных линий и изучение функции φ (λ, T) стали более интенсивными и систематическими. Была усовершенствована экспериментальная аппаратура. Для энергии излучения абсолютно черного тела В. Вин в 1896 г., Дж. Рэлей и Дж. Джине в 1900 г. предложили две различные формулы. Как показали экспериментальные результаты, формула Вина асимптотически верна в области коротких волн и дает резкие расхождения с опытом в области длинных волн, а формула Рэлея – Джинса асимптотически верна для длинных волн, но не применима для коротких.
В 1900 г. на заседании Берлинского физического общества М. Планк предложил новую формулу для распределения энергии в спектре черного тела. Эта формула полностью соответствовала опыту, но ее физический смысл был не вполне понятен. Дополнительный анализ показал, что она имеет смысл только в том случае, если допустить, что излучение энергии происходит не непрерывно, а определенными порциями – квантами (ε). Более того, ε не является любой величиной, а именно, ε = hv, где h – определенная константа (постоянная Планка), a v — частота света. Это вело к признанию наравне с атомизмом вещества атомизма энергии или действия, дискретного, квантового характера излучения, что не укладывалось в рамки представлений классической физики.
…
с. 1kilouma.ru
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ПОВОЛЖСКАЯ АКАДЕМИЯ ГОСУДАРСТВЕННОЙ СЛУЖБЫ
имени П.А. СТОЛЫПИНА »
РЕФЕРАТ
по дисциплине: «Концепции современного естествознания »
на тему «Научные революции XX века»
Выполнила:
студентка 1 курса,
спец. «Организация работы с молодёжью»
группы 106
Кузьмина Мария
Проверила:
Богорубова Татьяна Александровна
САРАТОВ 2011
Содержание:
Введение
2. Революция в молекулярной биологии и генетике
Заключение
Список литературы
Введение
Ведущая роль в развитии науки принадлежит научным революциям, которые, случаясь довольно редко, тем не менее, являются главными и наиболее важными моментами в ее истории.
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 несовместимыми со старыми представлениями.
Четко и однозначно фиксируемых радикальных смен научных картин мира, или научных революций в истории развития естествознания можно выделить три.
Если персонифицировать их по именам ученых, сыгравших в этих событиях наиболее заметную роль, то три глобальные научные революции должны называться аристотелевской, ньютоновской и эйнштейновской.
Три научные революции обусловили три длительных стадии развития науки, каждой из которых соответствует своя картина мира. Это, конечно, не означает, что в истории науки важны одни лишь революции. В промежутках между ними также делаются научные открытия и создаются новые теории. Однако, несомненно, что именно революционные изменения, затрагивающие основы науки, определяют общие контуры научной картины мира на длительный период.
Между аристотелевской и ньютоновской революциями лежит исторический период почти в 2000 лет; Эйнштейна от Ньютона отделяют немногим более 200 лет. Но не прошло и 100 лет со времени появления нынешней научной картины мира, как у многих ученых возникло ощущение близости новой научной революции. Таким образом, можно утверждать, что историческое развитие науки происходит с ускорением.
1. Революция в физике
В области физики революция началась в самом начале 20-го столетия, когда Макс Планк вывел формулу распределения энергии в спектре абсолютно черного тела, из которой следовало, что энергия излучается не равномерно, как предполагали раньше, а частями - квантами. На этой основе Альберт Эйнштейн в 1905 году развил квантовую теорию фотоэффекта. Дальше Нильс Бор предложил модель строения атома, где электроны вращаются по орбитам вокруг ядра атома, словно планеты вокруг солнца.
Но на этом революция не закончилась. Альберт Эйнштейн в 1916 году разработал общую теорию относительности, что практически перевернуло представления всех ученых того времени. В соответствии с этой теорией, гравитация - это не процесс взаимодействия полей и тел в пространстве, а результат искривления пространства-времени. Эта теория объяснила появление так называемых черных дыр, а также искривление световых лучей от звезд при их прохождении рядом с Солнцем.
В 1932 г. Джеймс Чэдвик доказал существование нейтрона. Это научное открытие привело к бомбардировке Хиросимы и Нагасаки, к развитию гонки вооружения и к холодной войне. Но в то же время это открытие послужило толчком к развитию атомной энергетики, а также к использованию радиоизотопов в различных научных сферах. За открытие нейтрона Джеймс Чэдвик в 1935 г. получил Нобелевскую премию в области физики.
16-го декабря 1947 г. Уолтер Браттейн, Джон Бардин и Уильям Шокли открыли свойства полупроводника - управление большими токами при помощи малых. Так появился транзистор - прибор, который состоял из пары p-n переходов. Принцип работы транзистора послужил основой для развития многих сфер научной деятельности и не только. Его изобретение привело к появлению микросхем и микропроцессоров - основы для современных компьютеров и радиоэлектронной аппаратуры и т.д.
Таким образом, проникая в область микромира, физики столкнулись с неожиданными проявлениями физической реальности, для описания которой возникла потребность в новой теории, ибо сделать это с помощью классической механики не удавалось. Поэтапно, благодаря работам ряда физиков и главным образом Бора, Гейзенберга, Шредингера, Планка, де Бройля и других, была построена физическая теория микромира, создана квантовая механика. Согласно этой теории, движение микрочастиц в пространстве и времени не имеет ничего общего с механическим движением макрообъектов и подчиняется соотношению неопределенностей: если известно положение микрочастицы в пространстве, то остается неизвестным ее импульс и наоборот.
2. Революция в молекулярной биологии и генетике
Революция в этой области связана с открытием двойной спирали ДНК. Еще в 1869 ДНК открыл швейцарский биолог Фридрих Мишер. Но тогда он не предполагал, что это носитель генетической информации, который объединяет все живые существа, начиная от человека до земляного червя.
В 20-м веке английский ученый Розалин Франклин, проводя рентгеновский дифракционный анализ молекул ДНК, пришла к выводу, что ДНК имеет форму двойной спирали, которая напоминает винтовую лестницу. Розалин рассказала о результатах своего анализа исследователям Кембриджского Университета Фрэнсису Крику и Джеймсу Уотсону, которые также изучали структуру ДНК. И в 1953 г. они предложили трехмерную структуру молекулы ДНК, за что и получили Нобелевскую премию. Но, несмотря на это, Розалин и дальше продолжала изучать свойства ДНК, открывая все новые ее качества. Научные работы Розалин впоследствии подтолкнули ученых к разработке новых медицинских препаратов, появлению генной инженерии, клонированию животных, органов человека и даже к попытке клонирования самого человека.
Важную роль в развитии биологии сыграл известный ученый Сидни Бреннер, который сделал открытие в области генетической регуляции развития органов. Он изучал вопрос об ограниченной продолжительности жизни клетки. Впоследствии было высказано предположение о запрограммированной смерти клетки - апоптозе.
Бреннер совместно с Джоном Салстоном занимался расшифровкой генома человека. Выполняя исследовательскую работу на земляном черве - нематоде, Сталстон определил первый ген самоубийства клетки.
Роберт Горвиц в 70-е годы, продолжая работу в этом направлении, открыл два гена клеточного самоубийства. Позднее он открыл ген, который удерживает клетку от самоуничтожения. Он нашел соответствующие гены у других животных и человека. Эти научные открытия позволяют продолжить работы в сфере управления процессами старения организмов и предположить возможность контроля развития многих смертельных заболеваний. В 2002 г. Горвиц и Салстон получили Нобелевскую премию в сфере физиологии и медицины.
3. Техническая революция.
Эпоха НТР наступила в 40-50-е годы. Именно тогда зародились и получили развитие её главные направления: автоматизация производства, контроль и управление им на базе электроники; создание и применение новых конструкционных материалов и др. С появлением ракетно-космической техники началось освоение людьми околоземного космического пространства.
Для прогресса современной науки и техники характерно комплексное сочетание их, революционных и эволюционных изменений. Примечательно, что за два -- три десятилетия многие начальные направления НТР из радикальных постепенно превратились в обычные эволюционные формы совершенствования факторов производства и выпускаемых изделий. Новые крупные научные открытия и изобретения 70-80-х годов породили второй, современный, этап НТР. Для него типичны несколько лидирующих направлений: электронизация, комплексная автоматизация, новые виды энергетики, технология изготовления новых материалов, биотехнология. Их развитие предопределяет облик производства в конце ХХ -- начале XXI вв.
НТР дала миру концептуально новые технологии, о которых раньше можно было только прочитать в фантастических романах. Благодаря НТР, люди взглянули на мир совсем другими глазами. Человек почувствовал себя настоящим царём природы, ведь он получил благодаря новым технологиям почти что абсолютный контроль над ней. Уже невозможно представить нашу жизнь без использования новых технология, хотя каких-то там сто пятьдесят лет назад человечество жило совсем по-другому.
Естественно, от влияния новых технологий не укрылось ничего, в том числе и искусство. Другое дело - как новые технологии влияли на каждый из видов искусства. Из древних видов искусства наибольшему влиянию новых технологий подверглась музыка. Всё-таки живопись, скульптура, литература до сих пор используют те же художественные приёмы, что и раньше.
Музыка же под влиянием новых технологий просто преобразилась: теперь у большинства людей слово музыка ассоциируется не с большим концертным залом и симфоническим оркестром, а с магнитофоном и играющей из него незамысловатой мелодией.
Влияние новых технологий на искусство не ограничилось только внесением изменений в старые виды искусства. Благодаря новым технологиям возникли совершенно новые виды искусства: такие как фотография (хотя она может быть отнесена к изобразительному искусству) и кинематограф. В настоящее время они уже стоят по значимости в одном ряду с древнейшими видами искусств.
Ещё один немаловажный момент: новые технологии дали возможность лёгкого тиражирования произведений искусств, в основном произведения литературы, музыки и кино. Теперь все, кому не лень получили возможность распространять по миру свои «шедевры», из-за чего найти настоящее произведение искусства в этом потоке стало невозможно. Особенно остро это стало ощущаться в последние двадцать лет, когда началась эра цифровых технологий -- более качественных, надёжных и дешевых, чем используемые ранее аналоговые.
Новую ступень сущностного самовыявления человека следует рассматривать как новую ступень развития культуры человека, имея в виду, с одной стороны, что сама научно-техническая революция есть часть духовной жизни общества, культуры, рассматриваемой в широком смысле слова как совокупность материальной и духовной культуры (другой ее частью является литература и искусство), а с другой стороны, что научно-техническая революция как выражение определенной ступени развития производства необходимо должна дополняться и “уравновешиваться” новой ступенью революции в культуре, рассматриваемой в узком смысле слова как духовная культура, духовно-творческое развитие человека.
Таким образом, НТР имеет всеохватывающий характер, оказывая влияние на все сферы не только экономической жизни, но и на политику, идеологию, быт, духовную культуру, психологию людей.
stud24.ru
