Visual Science: как делаются лучшие в мире научные иллюстрации. Картины научные


Наука и искусство: 5 примеров вдохновения художников

Что общего между картиной «Крик» Эдварда Мунка и картой Нью-Йорка, сделанной из микробов и дрожжей? Правильно — наука.

Оказывается, художники нередко обращаются к науке в поисках вдохновения. Представляем вам подборку наиболее интересных историй создания художественных шедевров.

Эдвард Мунк. «Крик»

  • «Крик» Эдварда Мунка

Норвежский художник Эдвард Мунк написал картину «Крик» в 1893-м году. В своем дневнике он рассказал, что был вдохновлен кроваво-красным небом, которое он увидел во время прогулки с друзьями. Удивительная атмосфера картины породила немало споров о том, что же именно увидел на небе Мунк. Одна из самых популярных гипотез предполагает, что художник мог наблюдать пепел вулкана Кракатау после его извержения в 1883 году.

О самых последних догадках исследователей, «Популярная механика» уже рассказывала: метеоролог из Университета Осло предположила, что Эдвард Мунк мог вдохновиться, увидев в небе редкое явление — перламутровые облака, причиной появления которых становятся низкие температуры и высокая степень освещенности.

Мария Сибилла Мериан. Акварельный рисунок дерева гуайявы (Psidium guajava), паука-птицееда (Avicularia avicularia), паука-крестовика (Avicularia gen. spec.), паука-волка (Rhoicinus spec.), американского таракана (Periplaneta americana), муравья-листореза (Atta cephalotes), муравья-портного (Oecophylla spec.), колибри (Trochilidae gen. spec.).

  • Научные наброски как искусство, Мария Сибилла Мериан

Немецкая художница Мария Сибилла Мериан видела красоту там, где ее не замечали другие. Будучи энтомологом, она часто изображала на своих картинах насекомых. В 1705-м году художница сделала набросок тарантула, поедающего колибри. Ее работа в конечном итоге дала название целому семейству пауков (птицееды). Несмотря на то, что сначала ее гравюра была раскритикована и названа «чистой выдумкой», позже было доказано, что пауки-птицееды все-таки иногда питаются мясом птицы.

Большинство самых ярких работ Марии Сибиллы Мериан появились благодаря ее двухлетней научной экспедиции в Суринам (Южная Америка) с 1699 по 1701 года. Она подробно изобразила метаморфозы насекомых, которые никто никогда не видел прежде, а некоторые из запечатленных ею представителей исследователи по всему миру ищут до сих пор.

Уильям Тернер. «Упадок Карфагена»

  • Вулканические закаты Уильяма Тернера

Британский живописец Джозеф Мэллорд Уильям Тернер (более известный как Уильям Тернер) славился своими картинами, на которых были изображены впечатляющие закаты, бушующие моря и лунные сцены. Согласно исследованию, опубликованному в 2014 году в журнале Atmospheric Chemistry and Physics, Тернер в 1816 году написал свои знаменитые закаты, будучи под впечатлением от вулканических выбросов в атмосфере, которые были вызваны извержением вулкана на Тамбора в 1815-м году (оно стало крупнейшим вулканическим извержением в истории человечества). В результате этого в мире установились глобальные климатические аномалии, породившие Год без лета.

Мехмет Беркмен и Марии Пенил."Нейроны"

  • Шедевры из микробов

На ежегодном конкурсе искусства Американского общества микробиологов бактерии и дрожжи становятся краской, а агар-агар — холстом. Микробиологи создают шедевры внутри чашек Петри — такие, как например, работа Мехмета Беркмена и Марии Пенил под названием «Нейроны». Она получила первый приз в 2015-м году, обойдя карту Нью-Йорка, составленную из микробов, и изображение фермы в сезон сбора урожая, сделанное из дрожжей.

Винсент Ван Гог. «Звездная ночь»

  • «Звездная ночь» Винсента Ван Гога

Картина Винсента Ван Гога «Звездная ночь» может показаться причудливой и нереалистичной, однако она тоже имеет отношение к науке. В 2006-м году физики из Национального автономного университета в Мексике посвятили целое исследование этому шедевру. Они выяснили, что Ван Гог на самом деле изобразил турбулентность. Интересно, что это физическое явление художник изображал и на других картинах, над которыми он работал во время борьбы с психическими проблемами. Это, например, «Дорога с кипарисом и звездой» и «Пшеничное поле с воронами».

www.popmech.ru

Научная картина мира

Научная картина мира (НКМ) включает в себя важнейшие достижения науки, создающие определенное понимание мира и места человека в нем. В нее не входят более частные сведения о свойствах различных природных систем, о деталях самого познавательного процесса.

В отличие от строгих теорий, научная картина мира обладает необходимой наглядностью.

Научная картина мира – это особая форма систематизации знаний, преимущественно качественное их обобщение, мировоззренческий синтез различных научных теорий.

В истории науки научные картины мира не оставались неизменными, а сменяли друг друга, таким образом, можно говорить об эволюции научных картин мира. Наиболее наглядной представляется эволюция физических картин мира: натурфилософской – до XVI – XVII вв., механистической – до второй половины XIX в., термодинамической (в рамках механистической теории) в XIX в, релятивистской и квантово-механической в XX веке. На рисунке схематично представлено развитие и смена научных картин мира в физике.

Физические картины Мира

Существуют общенаучные картины мира и картины мира с точки зрения отдельных наук, например, физическая, биологическая и т.п.

Из истории научных представлений Первобытное знание

Первобытная культура синкретичная – нерасчлененная. В ней тесно переплетаются познавательная, эстетическая, предметно-практическая и другие виды деятельности. Интересна следующая история. В одной центральноавстралийской пустыне заблудилась группа путешественников-европейцев. Ситуация в тех условиях трагическая. Проводник, абориген, успокоил путешественников: «В этой местности я раньше никогда не был, но знаю ее… песню». Следуя словам песни, он вывел путешественников к источнику. Этот пример ярко иллюстрирует единство науки, искусства и повседневного обыденного опыта.

Мифология

В первобытную эпоху отдельные стороны, аспекты мира обобщались не в понятиях, а в чувственно-конкретных, наглядных образах. Совокупность связанных между собой подобных наглядных образов и представляла собой мифологическую картину мира.

Миф есть способ обобщения мира в форме наглядных образов.

Миф несет в себе не только определенное обобщение и понимание мира, но и переживание мира, некоторое мироощущение.

Первобытный миф не только рассказывался, но и воспроизводился ритуальными действиями: плясками, обрядами, жертвоприношениями. Совершая ритуальные действия, человек поддерживал связь с теми силами (существами), которые сотворили мир.

Мифологическое сознание постепенно преобразовывалось рациональными формами. Переход к научному познанию мира требовал появления качественно новых, по сравнению с мифологическими, представлений о мире. В таком немифологическом мире существуют не антропоморфные, а независимые от людей и Богов процессы.

Милетская школа

Естествознание начинается тогда, когда формулируется вопрос: существует ли за многообразием вещей некое единое начало. Возникновение европейской науки принято связывать с Милетской школой. Ее историческая заслуга состояла в постановке первой и важнейшей естественно-научной проблемы – проблемы первоначала. Представители Милетской школы – Фалес, Анаксимандр, Анаксимен – были одновременно и первыми учеными-естествоиспытателями, и первыми философами.

Фалес Милетский вошел в историю науки и как философ, и как математик, который выдвинул идею математического доказательства. Идея математического доказательства – величайшее достижение древнегреческих мыслителей.

Платон

Платон предположил существование двух реальностей, двух миров. Первый мир – это мир множества единичных, изменяющихся, подвижных вещей, материальный мир, который отражается чувствами человека. Второй мир – это мир вечных, общих и неизменных сущностей, мир общих идей, который постигается разумом.

Идея – это то, что видно разумом в вещи. Это некое конструктивное начало, порождающая модель. Это старые мифологические Боги, переведенные на философский язык. Идея – это некоторое общее понятие, некоторое обобщение.

Никто из Богов и героев не пребывал в мире идей. Мир идей первичен по отношению к миру чувственных вещей. Материальный мир производен от идеального.

studfiles.net

Научные картины мира

СИБИРСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ПОТРЕБИТЕЛЬСКОЙ КООПЕРАЦИИ

Контрольная работа по концепциям современного естествознания

Новосибирск 2010

План:

Введение

1. Механическая картина мира

2. Электромагнитная картина мира

3. Квантово – полевая картина мира

Введение

Само понятие «научная картина мира появилось в естествознании и философии в конце 19 в., однако специальный, углубленный анализ его содержания стал проводиться с 60-х годов 20 века. И, тем не менее, до сих пор однозначное толкование этого понятия не достигнуто. Дело в том, что само это понятие несколько размыто, занимает промежуточное положение между философским и естественнонаучным отражением тенденций развития научного познания. Так существуют общенаучные картины мира и картины мира с точки зрения отдельных наук, например, физическая, биологическая, или с точки зрения каких-либо господствующих методов, стилей мышления - вероятностно-статистическая, эволюционистская, системная, синергетическая и т.п. картины мира. В то же время, можно дать следующие объяснение понятия научной картины мира. (НКМ).

Научная картина мира включает в себя важнейшие достижения науки, создающие определенное понимание мира и места человека в нем. В нее не входят более частные сведения о свойствах различных природных систем, о деталях самого познавательного процесса. При этом НКМ не является совокупностью общих знаний, а представляет собой целостную систему представлений об общих свойствах, сферах, уровнях и закономерностях природы, формируя, таким образом, мировоззрение человека.

В отличие от строгих теорий НКМ обладает необходимой наглядностью, характеризуется сочетанием абстрактно-теоретических знаний и образов, создаваемых с помощью моделей. Особенности различных картин мира выражаются в присущих им парадигмах. Парадигма (греч.–пример, образец) – совокупность определенных стереотипов в понимании объективных процессов, а также способов их познания и интерпретации.

НКМ – это особая форма систематизации знаний, преимущественно качественное их обобщение, мировоззренческий синтез различных научных теорий. [3]

1.Механическая картина мира

В истории науки научные картины мира не оставались неизменными, а сменяли друг друга, таким образом, можно говорить об эволюции научных картин мира. Физическая картина мира создается благодаря фундаментальным экспериментальным измерениям и наблюдениям, на которых основываются теории, объясняющие факты и углубляющие понимание природы. Физика – это экспериментальная наука, поэтому она не может достичь абсолютных истин (как и само познание в целом), поскольку эксперименты сами по себе несовершенны. Этим обусловлено постоянное развитие научных представлений.

Основные понятия и законы МКМ

МКМ складывалась под влиянием материалистических представлений о материи и формах ее существования. Само становление механической картины справедливо связывают с именем Галилео Галилея, впервые применившего для исследования природы экспериментальный метод вместе с измерениями исследуемых величин и последующей математической обработкой результатов. Этот метод принципиально отличался от ранее существовавшего натурфилософского способа, при котором для объяснения явлений природы придумывались априорные, т.е. не связанные с опытом и наблюдением, умозрительные схемы, для объяснения непонятных явлений вводились дополнительные сущности.

Законы движения планет, открытые Иоганном Кеплером, в свою очередь, свидетельствовали о том, что между движениями земных и небесных тел не существует принципиальной разницы, поскольку все они подчиняются определенным естественным законам. [2]

Ядром МКМ является механика Ньютона (классическая механика).

Формирование классической механики и основанной на ней механической картины мира происходило по 2-м направлениям:

1) обощения полученных ранее результатов и, прежде всего, законов свободного падения тел, открытых Галилеем, а также законов движения планет, сформулированных Кеплером;

2) создания методов для количественного анализа механического движения в целом.

В первой половине 19 в. наряду с теоретической механикой выделяется и прикладная (техническая) механика, добившаяся больших успехов в решении прикладных задач. Все это приводило к мысли о всесилии механики и к стремлению создать теорию теплоты и электричества так же на основе механических представлений.

В любой физической теории присутствует довольно много понятий, но среди них есть основные, в которых проявляется специфика этой теории, ее базис. К таким понятиям относят:

· материя,

· движение,

· пространство,

· время,

· взаимодействие

Каждое из этих понятий не может существовать без четырех остальных. Вмести они отражают единство Мира.

МАТЕРИЯ–это вещество, состоящее из мельчайших, далее неделимых, твердых движущихся частиц – атомов. Вот почему важнейшими понятиями в механике были понятия материальной точки и абсолютно твердого тела. Материальная точка – тело, размерами которого в условиях данной задачи можно пренебречь, абсолютно твердое тело – система материальных точек, расстояние между которыми всегда остается неизменным.

ПРОСТРАНСТВО. Ньютон рассматривал два вида пространства:

· относительное, с которым люди знакомятся путем измерения пространственных отношения между телами;

· абсолютное – это пустое вместилище тел, оно не связано со временем, и его свойства не зависят от наличия или отсутствия в нем материальных объектов. Пространство в Ньютоновской механике является

- трехмерным (положение любой точки можно описать тремя координатами),

- непрерывным,

- бесконечным,

- однородным (свойства пространства одинаковы в любой точке),

- изотропным (свойства пространства не зависят от направления).

ВРЕМЯ. Ньютон рассматривал два вида времени, аналогично пространству: относительное и абсолютное. Относительное время люди познают в процессе измерений, а абсолютное (истинное, математическое время) само по себе и по своей сущности, без всякого отношения к чему-либо внешнему, протекает равномерно и иначе называется длительностью. Время течет в одном направлении – от прошлого к будущему.

ДВИЖЕНИЕ. В МКМ признавалось только механическое движение, т.е.изменение положения тела в пространстве с течением времени. Считалось, что любое сложное движение можно представить как сумму пространственных перемещений. Движение любого тела объяснялось на основе трех законов Ньютона, при этом использовались такие понятия как сила и масса.

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ. Современная физика все многообразие взаимодействий сводит к 4-м фундаментальным взаимодействиям: сильному, слабому, электромагнитному и гравитационному.

Следует сказать, что в классической механике вопрос о природе сил, собственно, и не стоял, вернее, не имел принципиального значения. Просто все явления природы сводились к трем законам механики и закону всемирного тяготения, к действию сил притяжения и отталкивания.

Основные принципы МКМ

Важнейшими принципами МКМ являются:

· принцип относительности,

· принцип дальнодействия,

· принцип причинности.

Принцип относительности Галилея. Принцип относительности Галилея утверждает, что во всех инерциальных системах отсчета все механические явления протекают одинаково. Инерциальная система отсчёта (ИСО) — система отсчёта, в которой справедлив закон инерции: любое тело, на которое не действуют внешние силы или действие этих сил компенсируется, находится в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения.

Принцип дальнодействия. В МКМ было принято, что взаимодействие передается мгновенно, и промежуточная среда в передаче взаимодействия участия не принимает. Это положение и было названо принципом дальнодействия.

Принцип причинности. Беспричинных явлений нет, всегда можно (принципиально) выделить причину и следствие. Причина и следствие взаимосвязаны, влияют друг на друга. Следствие одной причины может стать причиной другого следствия. Эту мысль развивал математик Лаплас. Он полагал, что все связи между явлениями осуществляется на основе однозначных законов. Это учение обусловленности одного явления другим, об их однозначной закономерной связи вошло в физику как так называемый лапласовский детерминизм (предопределенность). Существенные однозначные связи между явлениями выражаются физическими законами. [1]

2.Электромагнитная картина мира

Основные экспериментальные законы электромагнетизма.

Электрические и магнитные явления были известны человечеству с древности. Впоследствии было установлено, что существует два вида электричества: положительное и отрицательное.

Что касается магнетизма, то свойства некоторых тел притягивать другие тела были известны еще в далекой древности, их назвали магнитами. Свойство свободного магнита устанавливаться в направлении «Север-Юг» уже во II в. до н.э. использовалось в Древнем Китае во время путешествий.

18-й век, ознаменовавшийся становлением МКМ, фактически положил начало и систематическим исследованиям электрических явлений. Так было установлено, что одноименные заряды отталкиваются, появился простейший прибор – электроскоп. В 1759 г. английский естествоиспытатель Р. Симмер сделал заключение о том, что в обычном состоянии любое тело содержит равное количество разноименных зарядов, взаимно нейтрализующих друг друга. При электризации происходит их перераспределение.

В конце 19-го, начале 20-го века опытным путем было установлено, что электрический заряд состоит из целого числа элементарных зарядов е=1,6×10-19 Кл. Это наименьший существующий в природе заряд. В 1897 г. Дж. Томсоном была открыта и наименьшая устойчивая частица, являющаяся носителем элементарного отрицательного заряда (электрон). [4]

mirznanii.com

Научные иллюстрации | Журнал Популярная Механика

На сегодняшний день коллектив Visual Science и команда ее научных консультантов в России, США, Германии и Гонконге включает более 70 человек, а ее работы можно увидеть в материалах крупнейших фармацевтических и биотехнологических компаний, на обложках самых авторитетных научных изданий и ведущих СМИ мира.

Александр Грек

24 ноября 2016 11:30

В университете Иван имел возможность сравнивать наши учебники с зарубежными. И первое, что бросалось в глаза, — насколько все в западных учебниках было нагляднее и понятнее проиллюстрировано. «Но даже в этих изданиях химия, биология, анатомия, требующие наглядной и понятной визуализации, были представлены на уровне развития компьютерной графики 1980-х, — рассказал нам Иван. — Голливуд, рекламная и игровая индустрии пользуются технологиями на порядок более продвинутыми, в то время как визуализация сложных объектов и явлений окружающего мира для науки, образования и технологий так и осталась в прошлом». Так появилась идея визуализировать структуры белков и макромолекулярных комплексов на новом уровне. «Поначалу у нас не было цели, чтобы кто-то наши модели покупал, — добавляет Иван, — было просто желание поднять эту область на новый уровень».

Выпускник биологического факультета МГУ Иван Константинов основал компанию в 2007 году, заработав «стартовый капитал» на первую графическую станцию прокладкой кабеля в Люберцах. Выпускник биологического факультета МГУ Иван Константинов основал компанию в 2007 году, заработав «стартовый капитал» на первую графическую станцию прокладкой кабеля в Люберцах.

«Сидел днями и ночами, делал и делал, пока не понял, что достиг предела своих возможностей в 3D-моделировании, — вспоминает Иван. — Тогда в команде появился человек, который стал помогать с моделями. Потом стало не хватать научной экспертизы — и к нам присоединился Юрий Стефанов, который с тех пор бессменно курирует научное направление, соблюдая точность и достоверность, базовые ценности Visual Science». Понемногу команда стала пополняться специалистами по IT, графическому дизайну, маркетингу и международным коммуникациям, педагогами-методистами, гейм-дизайнерами… Но сначала команда столкнулась с проблемами монетизации. «Как быть, если ты крошечный и находишься в России, а твои основные клиенты — крупные компании и университетские центры в США и Европе? — говорит Иван. — Помогло наше стремление к максимальной научной достоверности, уже наработанные алгоритмы и технологии и, конечно, случай».

В-форма ДНК В-форма ДНК Самая часто встречающаяся пространственная форма ДНК: на каждый виток спирали приходится около десяти нуклеотидных пар. Диаметр — 2 нм, глубина бороздок — 0,85 и 0,75 нм.

В Visual Science обратили внимание на проблему в научной визуализации, связанную с точным представлением макромолекулярных структур, таких как вирусы, белковые комплексы, клеточные органеллы и т. д. Они зачастую слишком велики, чтобы исследоваться такими «тонкими» методами, как рентгеноструктурный анализ, но при этом чересчур малы для таких подходов, как криоэлектронная томография или микроскопия. «Получается, что для довольно хорошо изученных вирусов, имеющих значение для всего человечества — таких как ВИЧ, грипп или Эбола, — невозможно получить модель с атомной и даже молекулярной детализацией, используя какой-то один метод, — объясняет Иван. — Например, для ВИЧ известна структура отдельных компонентов, имеется биохимическая и вирусологическая информация об их взаимодействии друг с другом, но картины самого вируса с высокой детализацией не было». Эти данные, как фрагменты пазла, собирались около года, прежде чем в Visual Science была получена первая достоверная модель ВИЧ. В 2010-м она была признана лучшей научной иллюстрацией в мире по версии журнала Science и Национального научного фонда США. Изображение вируса попало на обложки ведущих научных журналов, включая Nature Medicine, стало популярным и в СМИ, появившись в таких авторитетных изданиях, как NY Times и Washington Post. Мировое признание помогло открыть многие двери и получить заказы от крупных компаний.

Достоверные 3D-модели сердца и близлежащих сосудов, внутренних органов и скелета лягушки. Изображения созданы на основе данных компьютерной микротомографии препаратов травяной лягушки, полученных совместно с кафедрой зоологии позвоночных МГУ.

Правильное позиционирование

«Мы быстро поняли, что нашим клиентам нужна не просто визуализация, а определенная услуга: донести суть своей сложной разработки без потери смысла либо продвинуть свой наукоемкий продукт, — рассказывает Иван. — Так у нас появился отдел, который стал заниматься маркетингом высокотехнологичных компаний. Его задачей стало привлечение к деятельности нашего клиента внимания нужной аудитории посредством методов, которыми мы владеем лучше всех в мире — научной визуализации». Заказчики поделились на две большие группы: корпоративный сектор — крупные международные компании, у которых есть задачи внутренней и внешней коммуникации, и небольшие стартапы, создающие весь образ и позиционирование с нуля. Для них Visual Science помогает сделать все, начиная от фирменного стиля и заканчивая разработкой упаковки, промоматериалами и представлением на выставках. «Поскольку мы сами из отрасли, мы знаем многие нюансы, — улыбается Иван, — правильный облик, правильные коммуникации».

Образовательный плакат с дополненной реальностью, подготовленный для Политехнического музея. В приложении «Плакаты Политеха» можно увидеть лягушку объемной, рассмотреть отдельные системы органов с разных сторон.

Но самая любимая тема Константинова — образование, про него он готов говорить часами. Visual Science занимается иллюстрированием учебников и книг, созданием образовательных роликов, плакатов, приложений и научной анимации. А самая горячая область здесь — виртуальная (VR) и дополненная (AR) реальность. «Изначально мы работали с высококачественными 3D-моделями, — объясняет Иван, — которые все равно приходилось «трамбовать» в двумерный мир бумаги или экрана. Мы не могли полностью донести все преимущества изначальной объемной модели. А VR дает возможность показать все это во всей красе.

Иммуноглобулин IgG1 Иммуноглобулин IgG1 Антитела, участвующие в иммунном ответе. Две «легкие» L-цепи молекулы (красные) и две «тяжелые» H-цепи (серые) заканчиваются парой изменчивых доменов Fab (верхние), которые связывают антигены. Можно разглядеть и желтые атомы серы, необходимые для удержания цепей вместе.

«У нас есть огромное преимущество — мы всегда очень честно делали модели, — Иван открывает экран компьютера, — Меня спрашивали, почему вы обсчитываете, например, мембрану вируса из ста тысяч отдельных молекул, вместо того чтобы просто наложить высококачественную текстуру? Но мы хотели, чтобы всегда была возможность продемонстрировать объект с другой стороны, сделать срезы, убрать мембрану и показать под ней матрикс… Если я делаю срез черепа, я хочу, чтобы было видно внутреннее строение кости. И эта честность оказалась востребована в виртуальной реальности». Тот материал, который Visual Science нарабатывал многие годы, идеально подошел для новой технологии VR. Пользователь может взять любую модель, покрутить, посмотреть со всех сторон, приблизить — и увидеть каждую деталь такой, какова она на самом деле.

Микробиореактор Homunculus Микробиореактор Homunculus Взрыв-схема инструмента для выращивания клеточных культур в микроскопических резервуарах, сквозь которые прокачивается питательная среда.

Компания вложила значительные ресурсы в троекратное увеличение своей вычислительной мощности, а в ближайшее время нарастит ее еще в несколько раз. «Мы с большим интересом участвуем в образовательных проектах с элементами развлечения, в том, что называется Edutainment, — продолжает Иван. — Мотивировать детей встать на путь научного познания мира через проверку фактов, через построение критических гипотез, оценку источников… Не просто увидеть и забыть, а пойти дальше. Все успешные ученые и технологические предприниматели, с кем я общался, сходятся в том, что их путь начался либо с талантливого педагога, либо с яркого эмоционального опыта науки. И такой опыт мы уже можем создать».

Фото

Лягушачьи проблемы

Один из проектов был поддержан московским Политехническим музеем, при участии которого в Visual Science были созданы образовательные плакаты для школ с элементами дополненной реальности. Установив на смартфон специальное приложение, можно увидеть эти картины по‑новому, получив совершенно новый, увлекательный пласт информации. Задача эта оказалась далеко не такой простой, какой выглядела поначалу.

Системы Crispr Системы Crispr Эндонуклеаза Cas9 (темно-серая) вносит двухцепочечные разрезы в участке ДНК (фиолетовая), комплементарном связанной с ней направляющей РНК (зеленая).

«Посмотрите на плакат с анатомией земноводного, — поясняет Иван. — Нам потребовалась достоверная модель лягушки, на которой можно было бы посмотреть скелет, кровеносную систему, внутренние органы. Оказалось, что материалов, достаточных для создания такой модели, нет нигде в мире! В итоге наши ребята провели собственную работу, изучив лягушку в рентгеновском томографе большой мощности и разрешения». Но и этого оказалось недостаточно: мягкие ткани с их примерно одинаковой плотностью в томографе почти неразличимы. Поэтому в собственной лаборатории Visual Science была отработана новая технология пропитки тканей контрастными веществами.

Вирус папилломы человека Вирус папилломы человека Оболочка состоит из двух белков, основного (L1, желтый) и минорного (L2, темно-серый). Внутри вирусной частицы при помощи нуклеосом клетки-хозяина (серые) упакована кольцевая молекула ДНК (оранжевая).

В итоге были получены точные изображения органов лягушки с фантастическим разрешением: на модели видны даже капилляры легких и спиральный клапан в ее крошечном сердце. И когда школьник наводит камеру смартфона на плакат, содержащий общий план вскрытия, он может переключаться между системами органов. Выбрав кровеносную систему, увидеть ее трехмерную картину; выбрав скелет — рассмотреть объемные кости вплоть до миниатюрных фаланг лягушачьих пальцев. А обходя плакат, он может рассмотреть все это с разных сторон.

В матричной РНК инсулина 333 нуклеотида: на ее основе рибосомы синтезируют молекулы препроинсулина, содержащего 110 аминокислотных остатков. Этот протеин «дорабатывается» другими клеточными ферментами, так что в готовом инсулине уже 51 аминокислота.

«В битве за внимание детей современные учебники проигрывают создателям игр, над которыми работают лучшие дизайнеры и программисты мира, — говорит Иван. — Эти плакаты — наша первая попытка вернуть детское внимание к теме знаний. Жанр непростой, он требует колоссальных методических и технологических ресурсов, и не могу сказать, что все работает именно так, как хотелось бы, но первый шаг сделан, а следующий уже будет на новом уровне». Встретимся там — с детьми и очками виртуальной реальности.

www.popmech.ru

Научные картины мира - часть 2

В результате многочисленных исследований электрических явлений, предпринятых в 18-19 вв. был получен ряд важнейших законов.

Закон сохранения электрического заряда : в электрически замкнутой системе сумма зарядов есть величина постоянная.

Закон взаимодействия точечных зарядов, или закон Кулона :

, где e - относительная диэлектрическая проницаемость среды (в вакууме e = 1). Силы Кулона существенны до расстояний порядка 10-15 м. На меньших расстояниях начинают действовать ядерные силы.

В 19 веке в науку вошло понятие поля. Начало было положено в работах М.Фарадея. Поле неподвижных зарядов получило название электростатического.

Открытие Эрстеда. Природа магнетизма оставалась неясной до конца 19 в., а электрические и магнитные явления рассматривались независимо друг от друга, пока в 1820 г. датский физик Х. Эрстед не открыл магнитное поле у проводника с током. Так была установлена связь электричества и магнетизма. Силовой характеристикой магнитного поля является напряженность. В отличие от незамкнутых линий электрического поля силовые линии магнитного поля замкнуты, т.е. оно является вихревым.

Законы Ома, Джоуля-Ленца: важнейшими открытиями в области электричества явились открытый Г. Омом закон цепи электрического тока I=U/R, а также закон Джоуля-Ленца для количества тепла, выделяющегося при прохождении тока по неподвижному проводнику за время t: Q = IUT.

Работы М.Фарадея. Исследования английского физика М.Фарадея придали определенную завершенность изучению электромагнетизма. Он открыл закон электромагнитной индукции. (Суть закона: изменяющееся магнитное поле приводит к возникновению ЭДС индукции). Работая над исследованием электромагнитной индукции, Фарадей приходит к выводу о существовании электромагнитных волн. Позже, в 1831 г. он высказывает идею об электромагнитной природе света.

Одним из первых, кто оценил работы Фарадея и его открытия, был Д.Максвелл, который разработал теорию электромагнитного поля, которая значительно расширила взгляды физиков на материю и привела к созданию электромагнитной картины мира (ЭМКМ). [1]

Теория электромагнитного поля Д. Максвелла

Теорию поля Д. Максвелл разрабатывает в своих трудах «О физических линиях силы» и «Динамическая теория поля.

Суть сводилась к тому, что изменяющееся магнитное поле создает не только в окружающих телах, но и в вакууме вихревое электрическое поле, которое, в свою очередь, вызывает появление магнитного поля. Таким образом, в физику была введена новая реальность – электромагнитное поле. Мир стал представляться электродинамической системой, построенной из электрически заряженных частиц, взаимодействующих посредством электромагнитного поля. В последствии Максвелл пришел к выводу, что должны существовать электромагнитные волны, причем скорость их распространения должна равняться скорости света. Отсюда вывод: свет – разновидность электромагнитных волн.

Разработав ЭМКМ, Максвелл завершил картину мира классической физики («начало конца классической физики»). Теория Максвелла является предшественницей электронной теории Лоренца и специальной теории относительности А. Эйнштейна.

Электронная теория Лоренца.

Голландский физик Г. Лоренц считал, что теория Максвелла нуждается в дополнении, так как в ней не учитывается структура вещества. Лоренц высказал в этой связи свои представления об электронах, т.е. крайне малых электрически заряженных частицах, которые присутствуют во всех телах.

В 1987 г. был открыт электрон, и теория Лоренца получила свою материальную основу. Совместно с немецким физиком П. Друде Лоренц разработал электронную теорию металлов. [2]

1. Квантово – полевая картина мира

В основе современной КПКМ лежит новая физическая теория – квантовая механика, описывающая состояние и движение микрообъектов. Она является базой для развития современного естествознания.

В основе квантовой механики лежат фундаментальные идеи о квантовании физических величин и корпускулярно-волновом дуализме.

Формирование идеи квантования физических величин

Определение: физические величины, которые могут принимать лишь определенные дискретные значения, называются квантованными. А само их выражение через квантовые числа называется квантованием. Сама идея квантования сформировалась на основе ряда открытий в конце 19-го – начале 20-го века. Рассмотрим основные из них.

Открытие электрона. В 1897 г. был открыт электрон. Его заряд оказался наименьшим, элементарным. Заряд любого тела равен целому числу элементарных зарядов.

Тепловое излучение. Во второй половине 19 века в результате исследования теплового излучения был открыт ряд законов: Кирхгофа, Стефана-Больцмана, Вина. Однако из теории, основанной на традиционных представлениях об электромагнитных излучениях, следовало, что энергия теплового излучения на всех частотах равнялась бесконечности, что противоречило закону сохранения энергии.

В 1900 г. Макс Планк для выхода из этой ситуации предложил следующую гипотезу (впоследствии названную квантовой гипотезой Планка): электромагнитное излучение испускается отдельными порциями – квантами, величина которых пропорциональна частоте излучения. Гипотеза Планка фактически стала началом новой физики – квантовой физики.

Таким образом, если в классической физике считалось, что энергия может изменяться непрерывно и принимать любые, сколь угодно близкие значения, то согласно квантовым представлениям, она может принимать лишь дискретные значения, равному целому числу квантов энергии.

В 1905 г. А. Эйнштейн, приняв гипотезу Планка, расширил ее, предположив, что свет не только излучается квантами, но и распространяется и поглощается тоже квантами (названными впоследствии фотонами). Таким образом, свет представляет собой поток световых частиц – фотонов.

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). 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. Л. де Бройль выдвинул гипотезу: корпускулярно-волновой дуализм имеет универсальный характер, т.е. все частицы, имеющие конечный импульс Р, обладают волновыми свойствами. Так в физике появилась формула де Бройля , где m – масса частицы, V – ее скорость, h – постоянная Планка. При проявлении у микрообъекта корпускулярных свойств его волновые свойства существуют как потенциальная возможность, способная при определенных условиях перейти в действительность.

По современным представлениям квантовый объект – это не частица, не волна. Квантовый объект – это нечто третье, не равное простой сумме свойств частицы и волны. Но, поскольку сведения об объекте и его характеристиках мы получаем в результате взаимодействия с прибором, то и описывать его приходится в классических понятиях, т.е. используя понятия волны и частицы.

Принцип дополнительности . Принцип дополнительности, как общий принцип познания может быть сформулирован следующим образом: всякое истинное явление природ требует для своего определения, по крайней мере, двух взаимоисключающих дополнительных понятий.

Соотношения неопределенностей Гейзенберга

Двойственная природа микрочастиц поставила науку перед вопросом о границах применимости понятий классической физики. В классической механике всякая частица движется по определенной траектории и всегда имеет точные значения координаты, импульса, энергии. По-другому обстоит дело с микрочастицей. Микрочастица, обладая волновыми свойствами, не имеет траектории, а значит, не может иметь одновременно точных значений координаты и импульса. Меру этой неопределенности в значениях координаты, импульса, энергии и времени нашел Гейзенберг.

Это положение связано с так называемым принципом соответствия, имеющим важное философское и методологическое значение. Принцип соответствия может быть сформулирован следующим образом: Теории, справедливость которых была экспериментально установлена для определенной группы, с появлением новой теории не отбрасываются, а сохраняют свое значение для прежней области явлений, как предельная форма и частный случай новых теорий.

Как и все предшествующие картины Мира, КПКМ представляет собой процесс дальнейшего развития и углубления знаний о физических явлениях. Процесс становления и развития КПКМ продолжается и прошел уже ряд стадий: 1) утверждение корпускулярно-волновых представлений о материи;

2) изменение методологии познания и отношения к физической реальности;

Все рассмотренные ранее картины мира отличались своей трактовкой таких фундаментальных понятий как пространство, время, движение, принцип причинности, взаимодействия. [1]

Список литературы:

1. Дягилев Ф.М. Концепции современного естествознания. - М.: Изд. ИЭМПЭ, 1998.

2. Дубнищева Т.Я.. Концепции современного естествознания. Новосибирск: Изд-во ЮКЭА, 1997.

3. Кун Т. Структура научных революций М.: Мир, 1997

4. Ильченко В.Р. На перекрестках физики, химии и биологии. М.: Просвещение 1998

mirznanii.com

Научная картина мира | Гуманитарная энциклопедия

Научная картина мира — это особая форма научного теоретического знания, репрезентирующая предмет исследования науки (см. Наука) соответственно определённому этапу её исторического развития, посредством которой интегрируются и систематизируются конкретные знания, полученные в различных областях научного поиска.

Различают основные формы научной картины мира:

  1. Общенаучная картина мира — целостная система обобщённых представлений о свойствах и закономерностях действительности (вселенной, живой природе, обществе и человеке), построенная в результате обобщения и синтеза фундаментальных знаний, полученных в различных различных науках на соответствующих стадиях их исторического развития. В этом смысле понятие научной картины мира используется для обозначения горизонта систематизации знаний, полученных в различных научных дисциплинах. Наряду с этим термин «общенаучная картина мира» широко применяется для обозначения мировоззренческих структур, лежащих в фундаменте культуры определённой исторической эпохи; в этом же значении используются термины «образ мира», «модель мира», «видение мира», характеризующие целостность научно-ориентированного мировоззрения.
  2. Естественнонаучная и социальная картины мира — система представлений о природе и обществе, обобщающие достижения соответственно естественных и гуманитарных наук. В этом смысле понятие научной картины мира используется для обозначения целостного образа мира на основе научных онтологий, включающих представления о природе и обществе.
  3. Специальные научные картины мира (дисциплинарные онтологии) — системы представлений о предметах отдельных наук (физическая, химическая, биологическая, техническая и тому подобные картины мира). Специальная научная картина мира формирует целостный образ предмета научного исследования в его главных системно-структурных характеристиках посредством фундаментальных понятий, представлений и принципов конкретной науки, которое складывается на соответствующем этапе её исторического развития и меняется при переходе от одного этапа к другому. В данном контексте термин «мир» наделяется специфическим смыслом, обозначая не мир в целом, а предметную область отдельной науки. Чтобы избежать терминологических проблем, для обозначения дисциплинарных онтологии применяют также термин «картина исследуемой реальности». Наиболее изученным её образцом является физическая картина мира. Но подобные картины есть в любой науке, как только она конституируется в качестве самостоятельной отрасли научного знания. Обобщённый системно-структурный образ предмета исследования вводится в специальной научной картине мира посредством представлений:
    • о фундаментальных объектах, из которых полагаются построенными все другие объекты, изучаемые соответствующей наукой;
    • о типологии изучаемых объектов;
    • об общих особенностях их взаимодействия;
    • о пространственно-временной структуре реальности.

    Все указанные представления могут быть описаны в системе онтологических принципов, которые выступают основанием научных теорий соответствующей дисциплины. Каждая из конкретно-исторических форм специальной научной картины мира может реализовываться в ряде модификаций. Среди них существуют линии преемственности (например: развитие ньютоновских представлений о физическом мире Эйлером, развитие электродинамической картины мира Фарадеем, Максвеллом, Герцем, Лоренцем, каждый из которых вводил в эту картину новые элементы). Но возможны ситуации, когда один и тот же тип картины мира реализуется в форме конкурирующих и альтернативных друг другу представлений об исследуемой реальности (например: борьба ньютоновской и декартовской концепций природы как альтернативных вариантов механической картины мира; конкуренция двух основных направлений в развитии электродинамической картины мира — программы Ампера — Вебера, с одной стороны, и программы Фарадея — Максвелла — с другой).

Научная картина мира является особым типом теоретического знания (см. Теория). Её основными компонентами являются представления о фундаментальных объектах, о типологии объектов, об их взаимосвязи и взаимодействии, о пространстве и времени. В реальном процессе развития теоретического знания научная картина мира выполняет ряд функций, среди которых главными являются эвристические (функционирование научной картины мира как исследовательской программы научного поиска), систематизирующие и мировоззренческие. Эти функции имеют системную организацию и характерны как для специальных, так и для общенаучной картины мира.

Таким образом, научную картину мира можно рассматривать в качестве некоторой теоретической модели исследуемой реальности, отличной от моделей (теоретических схем), лежащих в основании конкретных теорий. Во-первых, они различаются по степени общности. На одну и ту же картину мира может опираться множество теорий, в том числе и фундаментальных (например, с механической картиной мира были связаны механика Ньютона — Эйлера, термодинамика и электродинамика Ампера — Вебера; с электродинамической картиной мира связаны не только основания электродинамики Максвелла, но и основания механики Герца). Во-вторых, специальную картину мира можно отличить от теоретических схем, анализируя образующие их абстракции — идеальные объекты (например, в механической картине мира процессы природы характеризовались посредством таких абстракций как «неделимая корпускула», «тело», «взаимодействие тел, передающееся мгновенно по прямой и меняющее состояние движения тел», «абсолютное пространство» и «абсолютное время»).

Идеальные объекты, образующие картину мира, в отличие от идеализации конкретных теоретических моделей всегда имеют онтологический статус. Будучи отличными от картины мира, теоретические схемы, составляющие ядро теории, всегда связаны с ней. Установление этой связи является одним из обязательных условий построения теории. Процедура отображения теоретических моделей (схем) на картину мира обеспечивает ту разновидность интерпретации уравнений, выражающих теоретические законы, которую в логике называют концептуальной (или семантической) интерпретацией и которая обязательна для построения теории. Вне картины мира теория не может быть построена в завершённой форме.

Научные картины мира выполняют три основные взаимосвязанные функции в процессе исследования:

  1. систематизируют научные знания, объединяя их в сложные целостности;
  2. выступают в качестве исследовательских программ, определяющих стратегию научного познания;
  3. обеспечивают объективацию научных знаний, их отнесение к исследуемому объекту и их включение в культуру.

Специальная научная картина мира интегрирует знания в рамках отдельных научных дисциплин. Естественнонаучная и социальная картины мира, а затем общенаучная картина мира задают более широкие горизонты систематизации знаний. Они интегрируют достижения различных дисциплин, выделяя в дисциплинарных онтологиях устойчивое эмпирически и теоретически обоснованное содержание. Например, представления современной общенаучной картины мира о нестационарной Вселенной и Большом взрыве, о кварках и синергетических процессах, о генах, экосистемах и биосфере, об обществе как целостной системе, о формациях и цивилизациях и тому подобные были развиты в рамках соответствующих дисциплинарных онтологии физики, биологии, социальных наук и затем включены в общенаучную картину мира.

Осуществляя систематизирующую функцию, научные картины мира вместе с тем выполняют роль исследовательских программ. Специальные научные картины мира задают стратегию эмпирических и теоретических исследований в рамках соответствующих областей науки. По отношению к эмпирическому исследованию целенаправляющая роль специальных картин мира наиболее отчётливо проявляется тогда, когда наука начинает изучать объекты, для которых ещё не создано теории и которые исследуются эмпирическими методами. Представления об исследуемой реальности, вводимые в картине мира, обеспечивают выдвижение гипотез о природе явлений, обнаруженных в опыте. Соответственно этим гипотезам формулируются экспериментальные задачи и вырабатываются планы экспериментов, посредством которых обнаруживаются все новые характеристики изучаемых в опыте объектов.

В теоретических исследованиях роль специальной научной картины мира как исследовательской программы проявляется в том, что она определяет круг допустимых задач и постановку проблем на начальном этапе теоретического поиска, а также выбор теоретических средств их решения (например, в период построения обобщающих теорий электромагнетизма соперничали две физические картины мира и соответственно две исследовательские программы: Ампера — Вебера, с одной стороны, и Фарадея — Максвелла, с другой; они ставили разные задачи и определяли разные средства построения обобщающей теории электромагнетизма: программа Ампера — Вебера исходила из принципа дальнодействия и ориентировала на применение математических средств механики точек, программа Фарадея — Максвелла опиралась на принцип близкодействия и заимствовала математические структуры из механики сплошных сред). В междисциплинарных взаимодействиях, основанных на переносах представлений из одной области знаний в другую, роль исследовательской программы выполняет общенаучная картина мира. Она выявляет сходные черты дисциплинарных онтологий, тем самым формирует основания для трансляции идей, понятий и методов из одной науки в другую (например, обменные процессы между квантовой физикой и химией, биологией и кибернетикой, породившие целый ряд открытий XX века, целенаправлялись и регулировались общенаучной картиной мира.

Факты и теории, созданные при целенаправляющем влиянии специальной научной картины мира, вновь соотносятся с ней, что приводит к двум вариантам её изменений. Если представления картины мира выражают существенные характеристики исследуемых объектов, происходит уточнение и конкретизация этих представлений. Но если исследование наталкивается на принципиально новые типы объектов, происходит радикальная перестройка картины мира. Такая перестройка выступает необходимым компонентом научных революций (см. Научная революция). Она предполагает активное использование философских идей и обоснование новых представлений накопленным эмпирическим и теоретическим материалом. Первоначально новая картина исследуемой реальности выдвигается в качестве гипотезы. Её эмпирическое и теоретическое обоснование может занять длительный период, когда она конкурирует в качестве новой исследовательской программы с ранее принятой специальной научной картиной мира. Утверждение новых представлений о реальности в качестве дисциплинарной онтологии обеспечивается не только тем, что они подтверждаются опытом и служат базисом новых фундаментальных теорий, но и их философско-мировоззренческим обоснованием.

Представления о мире, которые вводятся в картинах исследуемой реальности, всегда испытывают определённое воздействие аналогий и ассоциаций, почерпнутых из различных сфер культурного творчества, включая обыденное сознание и производственный опыт определённой исторической эпохи. Например, представления об электрическом флюиде и теплороде, включённые в механическую картину мира в XVIII веке, складывались во многом под влиянием предметных образов, почерпнутых из сферы повседневного опыта и техники соответствующей эпохи. Здравому смыслу XVIII века легче было согласиться с существованием немеханических сил, представляя их по образу и подобию механических, например представляя поток тепла как поток невесомой жидкости — теплорода, падающего наподобие водной струи с одного уровня на другой и производящего за счёт этого работу так же, как совершает эту работу вода в гидравлических устройствах. Но вместе с тем введение в механическую картину мира представлений о различных субстанциях — носителях сил — содержало и момент объективного знания. Представление о качественно различных типах сил было первым шагом на пути к признанию несводимости всех видов взаимодействия к механическому. Оно способствовало формированию особых, отличных от механических, представлений о структуре каждого из таких видов взаимодействий.

Онтологический статус научных картин мира выступает необходимым условием объективации конкретных эмпирических и теоретических знаний научной дисциплины и их включения в культуру. Через отнесение к научной картине мира специальные достижения науки обретают общекультурный смысл и мировоззренческое значение. Например, основная физическая идея обшей теории относительности, взятая в её специальной теоретической форме (компоненты фундаментального метрического тензора, определяющего метрику четырёхмерного пространства-времени, вместе с тем выступают как потенциалы гравитационного поля), малопонятна тем, кто не занимается теоретической физикой. Но при формулировке этой идеи в языке картины мира (характер геометрии пространства-времени взаимно определён характером поля тяготения) придаёт ей понятный для неспециалистов статус научной истины, имеющей мировоззренческий смысл. Эта истина видоизменяет представления об однородном евклидовом пространстве и квазиевклидовом времени, которые через систему обучения и воспитания со времён Галилея и Ньютона превратились в мировоззренческий постулат обыденного сознания. Так обстоит дело с многими открытиями науки, которые включались в научную картину мира и через неё влияют на мировоззренческие ориентиры человеческой жизнедеятельности.

В исторической динамике развития научной картины мира можно выделить три больших этапа:

  1. научная картина мира додисциплинарной науки;
  2. научная картина мира дисциплинарно-организованной науки;
  3. современная научная картина мира, соответствующая этапу усиления междисциплинарных взаимодействий.

Первый этап функционирования научной картины мира связан со становлением в культуре Нового времени (XVII век) механической картины мира как единой, выступающей и как общенаучная, и как естественнонаучная, и как специальная. Её единство задавалось через систему принципов механики, которые транслировались в смежные отрасли знания и выступали в них в качестве объясняющих положений.

Второй этап функционирования научной картины мира связан со становлением дисциплинарной организации науки (конец XVIII — первая половина XIX века) возникает спектр специально-научных картин мира. Они становятся особыми, автономными формами знания, организующими в систему наблюдения факты и теории каждой научной дисциплины. Возникновение естественнонаучного, технического, а затем гуманитарного знаний способствовало оформлению предметных областей конкретных наук и приводило к их дифференциации. Каждая наука в этот период не стремилась к построению обобщённой картины мира, а вырабатывала внутри себя систему представлений о собственном предмете исследования (специальную научную картину мира).

Наряду с этим возникают проблемы построения общенаучной картины мира, синтезирующей достижения отдельных наук. Единство научного знания становится ключевой философской проблемой науки XIX — первой половины XX века. Усиление междисциплинарных взаимодействий в науке XX века приводит к уменьшению уровня автономности специальных научных картин мира. Они интегрируются в особые блоки естественнонаучной и социальной картин мира, базисные представления которых включаются в общенаучную картину мира.

Третий этап функционирования научной картины мира связан с формированием постнеклассической науки, характеризующейся усилением процессов дисциплинарного синтеза знаний (со второй половины XX века). Этот синтез осуществляется на основе принципов универсального (глобального) эволюционизма, соединяющего принципы эволюции и системного подхода. Выявляются генетические связи между неорганическим миром, живой природой и обществом, в результате устраняется резкое противопоставление естественнонаучной и социальной научной картин мира. Соответственно усиливаются интегративные связи дисциплинарных онтологий, которые все более выступают фрагментами или аспектами единой общенаучной картины мира. Особенностью современной научной картины мира является не стремление к унификации всех областей знания и их редукции к онтоологическим принципам какой-либо одной науки, а единство в многообразии дисциплинарных онтологий. Каждая из них предстаёт частью более сложного целого, и каждая конкретизирует внутри себя принципы глобального эволюционизма. Современная научная картина мира воплощает идеалы открытой рациональности, и её мировоззренческие следствия сопряжены с философско-мировоззренческими идеями и ценностями, возникающими на почве различных и во многом альтернативных культурных традиций. Во многом её развитие выступает одним из аспектов поиска новых мировоззренческих смыслов и ответов на исторический вызов, стоящий перед современной цивилизацией. Общекультурный смысл научной картины мира определяется её включённостью в решение проблемы выбора жизненных стратегий человечества, поиска новых путей цивилизационного развития.

gtmarket.ru

4.5 Научная картина мира. Исторические формы научной картины мира

Любой ученый находится под влиянием определенного мировоззрения, потому что он – человек своей эпохи, своего исторического времени. Так, ученые средних веков находились под влиянием мировоззрения, составной частью которого явился геоцентризм. В XVI – XVII вв. в мировоззрение ученых внедряется гелиоцентризм.

Мировоззрение это совокупность взглядов человека на мир, на свое место в этом мире.

В состав мировоззрения входят:

1. Знания о природе, об обществе, о культуре, о самом человеке. Эти знания исторически развиваются.

2. Идеалы и ценности. Это те предметы (материальные или духовные), на которые ориентируется человек в своей жизни, к достижению которых он стремится.

3. Убеждения людей и их вера. Различаются религиозная вера (вера в сверхъестественное) и научная вера (вера в прогресс научного знания).

Для просвещенного человека, то есть человека, который оценивает мир на основе достоверных знаний, ядром мировоззрения является наука и научная картина мира.

Научная картина мира – это упорядоченная система знаний, которая обобщает результаты естественных, технических и социальных наук на том или ином отрезке исторического времени.

Научная картина мира, в отличие от ненаучной картины мира, опирается на достоверные знания, т.е. на такие знания, которые подтверждены практикой. Достоверные знания можно воспроизвести неоднократно, опытно подтвердить их.

Основная функция и предназначение научной картины мира –обеспечение синтеза, интеграции научных знаний. Она выполняет задачу упорядочивания, систематизации научных знаний.

В содержание научной картины мира входят не все наличные научные знания, а лишь те научные знания, которые имеют наиболее важный и принципиальный характер на данном этапе научного развития.

Очень часто в научной картине мира законы природы формулируются в образной форме. Это делается для того, чтобы научная картина мира была понятна не только узкому кругу ученых, но и широкой просвещенной публике. Нередко законы природы выражаются в форме отрицания. Выражение «Нельзя создать вечный двигатель» формулирует закон сохранения энергии.

Научная картина мира не остается неизменной. Она эволюционирует и в связи с этим можно выделить три основные исторические формы научной картины мира:

1. Классическая научная картина мира

2. Неклассическая научная картина мира

3. Постнеклассическая научная картина мира

Классическая научная картина мира господствует в XVII-XIX вв. Она основана на достижениях науки Нового времени. Основателями этой картины мира явились Н.Коперник, Г.Галилей, И.Ньютон. Эталоном объяснения мира здесь считается однозначная причинно-следственная зависимость. Прошлое изначально определяет настоящее, настоящее изначально определяет будущее. Считалось, что все состояния мира могут быть однозначно просчитаны и предсказаны. Эталоном познания считалась объективность, то есть независимость научных знаний от субъекта, от наблюдателя.

Неклассическая научная картина мира зарождается на рубеже XIX – ХХ вв. На возникновение этой картины мира повлияли достижения в области термодинамики, открытие явлений электромагнетизма, исследование микромира, идея относительности А. Эйнштейна. В данной научной картине мира случайность считается не чем-то внешним и побочным в развитии объекта, а важнейшей стороной происходящих событий. Изменения осуществляются, подчиняясь закону вероятности и больших чисел, т.е. выдвигается идея статистического понимания причинности. Кроме этого, утверждается, что на результат познания значительное влияние оказывает наблюдатель (субъект), а также используемые приборы.

Постнеклассическая научная картина мира начинает формироваться в 70-е годы ХХ в. На эту картину мира серьезное влияние оказали труды бельгийского ученого И. Пригожина о синергетике. С самого начала и к любому данному моменту времени будущее остается непредопределенным. Развитие может пойти в одном из нескольких направлений. Предсказать, в каком именно направлении пойдет будущее развитие событий, невозможно. Направление развития чаще всего определяется каким-то незначительным фактором. Достаточно небольшого «укола» и система перестраивается, выбирает иное направление развития. Придается очень большое значение роли случайности в развитии. Случайное и незначительное событие может вызвать глобальные изменения в мире и в развитии системы.

Функции научной картины мира:

1. Объяснительная функция. Научная картина мира объясняет природные и социальные процессы на базе имеющихся знаний.

2. Функция систематизации научного знания. В научной картине мира обобщаются наиболее важные узловые научные идеи, характерные для той или иной эпохи.

studfiles.net


Смотрите также