Контрольная работа по "Концепции современного естествознания"

Гипотеза  нередко строится как предположение  о причине прошлых явлений, о  закономерном порядке, который уже  прекратился, но его предположение объясняет определенную совокупность явлений, хорошо известных из истории или наблюдаемых в настоящее время. Гипотетическим является наше знание, например, о формирование Солнечной системы, о состоянии земного ядра, о происхождении жизни на Земле и т.д.

Гипотеза  прекращает свое существование в  двух случаях: во-первых, когда она, получив подтверждение, превращается в достоверное знание и становится частью теории; во-вторых, когда гипотеза опровергнута и становится ложным знанием.

 

1. Логическая структура гипотезы и её виды

 

Гипотеза  представляет собой систему понятий, суждений и умозаключений. При этом в отличие от них структура  она носит сложный, синтетический  характер. Ни одно отдельно взятое понятие, суждение, умозаключение в своем  содержании не составляет еще гипотезы. Обратимся, например, к известной гипотезе академика А.И. Опарина о происхождении жизни на Земле. Ее положения не ограничиваются каким-либо одним суждением, например, о том, что жизнь возникла в воде или началась с появлением сложных надмолекулярных белковых структур. Данная гипотеза, как и любая другая, пытается объяснить процесс возникновения жизни на Земле во всей его сложности. Естественно, что это невозможно сделать одним суждением или умозаключением. Даже более узкая гипотеза, касающаяся какого-либо одного явления, например, гипотеза об авторстве вновь найденной художественной картины, состоит не из одного суждения, а из целой системы суждений и умозаключений, которая обосновывает вероятность выдвинутого предположения. При этом характер таких суждений обосновывается на взглядах различных экспертов (специалистов) в своей отрасли знания.

В структуре  гипотезы различают следующие элементы.

• основание гипотезы - совокупность фактов или обоснованных утверждений, на которых основывается предположение.
• форма гипотезы - совокупность умозаключений, которая ведет от основания гипотезы к основному предположению.
• предположение (или гипотеза в узком смысле слова) - выводы из фактов и утверждений, обосновывающих гипотезу.

Будучи  одинаковыми по логической структуре, гипотезы тем не менее различаются по своему содержанию и выполняемым функциям. Выделяют несколько видов гипотез по следующим основаниям:

Общая гипотеза - это вид гипотезы, объясняющей причину явления или группы явлений в целом.

Частная гипотеза - это разновидность гипотезы, объясняющая какую-либо отдельную сторону или отдельное свойство явления или события.

Так, например, гипотеза о происхождении жизни  на Земле -это общая гипотеза, а  гипотеза о генезисе сознания человека - частная.

При этом необходимо иметь в виду, что деление  гипотезы на общую и частную имеет  смысл, когда мы соотносим одну гипотезу с другой. Это деление не является абсолютным, гипотеза может быть частной  по отношению к одной гипотезе и общей по отношению к другим гипотезам.

Разновидностью  частной гипотезы является версия. Версия (лат. versio - оборот, видоизменение; франц. version - перевод, истолкование) - одно из нескольких возможных, отличительное  от других объяснение или толкование какого-либо факта, явления, события. Примером могут служить различные версии о личности "Железной маски" - узнике Бастилии. Версии могут возникать при чтении какого-либо текста, когда отсутствует его общепринятое понятие. Так, например, в литературоведении широко распространены версии былин. Часто используется гипотеза в судебно-следственной практике при объяснении отдельных фактов или совокупности обстоятельств.

Кроме общих и частных гипотез различают  еще научные и рабочие гипотезы. Научная - это гипотеза, объясняющая  закономерности развития явлений природы, общества и мышления. Чтобы быть научной, гипотеза должна отвечать следующим требованиям: а) она должна быть единственным аналогом данного процесса, явления; б) она должна давать объяснение как можно большему числу связанных с этим явлением обстоятельств; в) она должна быть способной предсказывать новые явления, не входящие в число тех, на основе которых она строилась. Так, например, научная гипотеза А. Эйнштейна в области относительности предметов, явлений и их связи с пространством и временем превратилась в стройную научную теорию, инициирующую ряд направлений в физике.

Рабочая гипотеза - это временное предположение или допущение, которым пользуются при построении гипотезы. Рабочая гипотеза выдвигается, как правило, на первых этапах исследования. Она непосредственно не ставит задачу выяснить действительные причины исследуемых явлений, а служит лишь условным допущением, позволяющим сгруппировать и систематизировать результаты наблюдений и дать согласующееся с наблюдениями описание явлений. Рабочие гипотезы, в частности, с успехом применяются в социологии. Особенно они важны, например, на первых этапах конкретных исследований в области общественного мнения, выяснения приоритетности тех или иных политических деятелей, анализе межличностных отношений в микрогруппах и т.д.

Таким образом, использование гипотез  в теории и практике имеет большое  значение. Гипотеза является формой развития научных знаний. С точки зрения логической структуры она не сводится к какой-то одной форме мышления: понятию, суждению или умозаключению, а включает в свой состав все эти формы.

3. История естествознания

 

1. Корпускулярно-волновой дуализм света  и вещества.

 

В истории  развития учения о свете сменяли  друг друга корпускулярная теория света (Ньютон) и волновая (Р. Гук, Ч. Гюйгенс, Т. Юнг, Ж. Френель), представлявшая свет как механическую волну. В 70-х годах после утверждения теории Максвелла под светом стали понимать электромагнитную волну.

В начале 20-го века на основе экспериментов было неопровержимо доказано, что свет обладает как волновыми, так и корпускулярными свойствами. Было также обнаружено, что в проявлении этих свойств существуют вполне определенные закономерности: чем меньше длина волны, тем сильнее проявляются корпускулярные свойства света.

В 1924 г. французский физик Л. де Бройль выдвинул смелую гипотезу: корпускулярно-волновой дуализм имеет универсальный характер, т.е. все частицы, имеющие конечный импульс Р, обладают волновыми свойствами. Так в физике появилась знаменитая формула де Бройля , где m – масса частицы, V – ее скорость, h – постоянная Планка.

В настоящее  время волновые свойства микрочастиц  находят широкое применение, например, в электронном микроскопе. Современные  электронные микроскопы позволяют  видеть молекулы и даже атомы вещества (увеличение в 105-106 раз).

При проявлении у микрообъекта корпускулярных свойств  его волновые свойства существуют как  потенциальная возможность, способная  при определенных условиях перейти  в действительность (диалектическое единство корпускулярных и волновых свойств материи).

По современным  представлениям квантовый объект –  это не частица, не волна, и даже не то и не другое одновременно. Квантовый  объект – это нечто третье, не равное простой сумме свойств  частицы и волны. Для выражения  свойства квантового объекта у нас в языке просто нет соответствующих понятий. Но, поскольку сведения о микрообъекте, о его характеристиках мы получаем в результате взаимодействия его с прибором (макрообъектом), то и описывать этот микрообъект приходится в классических понятиях, т.е. используя понятия волны и частицы.

Принцип дополнительности. Итак, из сказанного выше следует, что корпускулярные и  волновые свойства микрообъекта являются несовместимыми в отношении их одновременного проявления, однако они в равной мере характеризуют объект, т.е. дополняют друг друга. Эта идея была высказана Н. Бором и положена им в основу важнейшего методологического принципа современной науки, охватывающего в настоящее время не только физические науки, но и все естествознание – принципа дополнительности (1927). Суть принципа дополнительности по Н. Бору сводится к следующему: как бы далеко не выходили явления за рамки классического физического объяснения, все опытные данные должны описываться при помощи классических понятий. Для полного описания кванотово-механических явлений необходимо применять два взаимоисключающих (дополнительных) набора классических понятий, совокупность которых дает наиболее полную информацию об этих явлениях как о целостных.

Важно отметить, что идея дополнительности рассматривалась Бором как выходящая за рамки чисто физического познания. Он считал (и эта точка зрения разделяется в настоящее время), что интерпретация квантовой механики «имеет далеко идущую аналогию с общими трудностями образования человеческих понятий, возникающих из разделения «субъекта и объекта».

Принцип дополнительности, как общий принцип  познания может быть сформулирован  следующим образом: всякое истинное явление природы не может быть определено однозначно с помощью  слов нашего языка и требует для  своего определения, по крайней мере, двух взаимоисключающих дополнительных понятий. К числу таких явлений относятся, например, квантовые явления, жизнь, психика и др. Бор, в частности, видел необходимость применения принципа дополнительности в биологии, что обусловлено чрезвычайно сложным строением и функциями живых организмов, которые обеспечивают им практически неисчерпаемые скрытые возможности.

 

4. Физика

 

1. Электрическое и магнитное поле. Кто из ученых впервые  ввел в науку понятие  поля?

 

1. Электрическое поле

 

По современным  представлениям, электрические заряды не действуют друг на друга непосредственно. Каждое заряженное тело создает в окружающем пространстве электрическое поле, которое оказывает силовое действие на другие заряженные тела.

Главное свойство электрического поля – действие на электрические заряды с некоторой силой. Таким образом, взаимодействие заряженных тел осуществляется не непосредственным их воздействием друг на друга, а через электрические поля, окружающие заряженные тела.

Для количественного  определения электрического поля вводится силовая характеристика - напряженность электрического поля.

Напряженностью электрического поля называют физическую величину, равную отношению силы, с которой поле действует на положительный пробный заряд, помещенный в данную точку пространства, к величине этого заряда:

 

Напряженность электрического поля – векторная  физическая величина. Направление вектора совпадает в каждой точке пространства с направлением силы, действующей на положительный пробный заряд.

Напряженность электрического поля, создаваемого системой зарядов в данной точке пространства, равна векторной сумме напряженностей электрических полей, создаваемых в той же точке зарядами в отдельности:

 

 

Это свойство электрического поля означает, что  поле подчиняется принципу суперпозиции

В соответствии с законом Кулона, напряженность  электростатического поля, создаваемого точечным зарядом Q на расстоянии r от него, равна по модулю

 

Это поле называется кулоновским. В кулоновском поле направление вектора зависит от знака заряда Q: если Q > 0, то вектор направлен по радиусу от заряда, если Q < 0, то вектор направлен к заряду.

Для наглядного представления электрического поля используют силовые линии. Эти линии проводятся так, чтобы направление вектора в каждой точке совпадало с направлением касательной к силовой линии.

 

2. Магнитное поле

 

В XIX веке была обнаружена связь между электричеством и магнетизмом и возникло представление о магнитном поле. По современным представлениям, проводники с током оказывают силовое действие друг на друга не непосредственно, а через окружающие их магнитные поля.

Источниками магнитного поля являются движущиеся электрические заряды (токи). Магнитное поле возникает в пространстве, окружающем проводники с током, подобно тому, как в пространстве, окружающем неподвижные электрические заряды, возникает электрическое поле. Магнитное поле постоянных магнитов также создается электрическими микротоками, циркулирующими внутри молекул вещества (гипотеза Ампера).