Физика как основа естествознания
В развитии естествознания физика всегда играла основополагающую роль. Это связано с тем, что, во-первых, все области естествознания опираются на общие физические законы природы, а во-вторых, все явления природы имеют внутренние механизмы, познать которые можно, только понимая их физическую сущность.
Само слово «физика» происходит от греческого «physis» — «природа» [3, 4]. Именно так называлось одно из сочинений древнегреческого философа и ученого Аристотеля (384-322 до н. э.), ученика Платона. Аристотель писал: «Наука о природе изучает преимущественно тела и величины, их свойства и виды движения, а, кроме того, начала такого рода бытия».
Вследствие общности и широты своих законов физика всегда оказывала воздействие на развитие философии и через нее – на развитие всех естественных наук, включая их теоретические основы, методологию, направления исследований, инструмен-товку, обработку и интерпретацию результатов.
В своей основе физика – экспериментальная наука: ее законы базируются на фактах, установленных опытным путем. Эти законы представляют собой количественные соотношения и формулируются на математическом языке. Различают экспериментальнуюфизику – опыты, проводимые для обнаружения новых фактов и для проверки известных физических законов, и теоретическуюфизику, цель которой состоит в формулировке законов природы и в объяснении конкретных явлений на основе этих законов, а также в предсказании новых явлений. При изучении любого явления опыт и теория в равной мере необходимы и взаимосвязаны.
Физические методы использовались в древности в первую очередь применительно к астрономии и были связаны с необходимостью определения времени и ориентации во время путешествий. Изобретение компаса существенно упростило проблемы навигации при мореплавании.
Изобретение микроскопа нидерландским мастером Э.Янсеном (1590) и зрительной трубы Г.Галилеем (1609-1610) привело к быстрому росту прикладных исследований в разных областях. Становление механики в XVI-XVII вв. привело к широкому использованию хронометрических методов для исследования скорости протекания различных процессов, а становление теплотехники – к использованию термометрических методов для исследования свойств различных материалов и физических тел.
Развитие электротехники в XIX в. привело к созданию широкой гаммы измерительной техники. Но еще в начале ХХ в. такие эпохальные открытия, как открытие Э.Резерфордом атомного ядра, можно было делать с помощью сравнительно простой аппаратуры.
В дальнейшем эксперимент стал очень быстро усложняться. Неизмеримо выросла роль измерительной и вычислительной техники. Современные экспериментальные исследования в области атомного ядра и элементарных частиц вещества, радиоастрономии, квантовой электроники и физики твердого тела потребовали изменения подходов и масштабов использования физических методов исследований.
Сегодня физика составляет фундамент главнейших направлений техники и практически всех видов технологий. Электротехника и энергетика, радиотехника и электроника, вычислительная техника, светотехника, строительная техника, гидротехника, значительная часть военной техники выросли на основе физики. Физические методы исследований играют решающую роль во всех естественных науках – в химии, биологии, физиологии, медицине, а также в науках о Земле, космологии, астрономии. То же касается и многих других наук.
Таким образом, от физики зависит многое, и это накладывает на саму физику и на ученых, работающих в области физики, особую ответственность, поскольку их взгляды на реальность и их достижения самым непосредственным образом сказываются на развитии всех областей естествознания. И поэтому особую роль в естествознании имеет теоретическая физика.
Зарождение теоретической физики произошло в древние времена в виде натурфилософии,т. е. философии природы, представляющей собой умозрительное истолкование природных явлений.
После длительного периода средневековья, когда все объяснялось божественным промыслом, интерес к природе как объекту познания и к ее теоретическому осмыслению вновь возник в эпоху Возрождения. Естествознание в целом и его основа – физика оказались тесно связанными с философией и уже в XVI в. вошли в противоречие с религиозными установками.
Начиная с XVIII в., религия, по сути, прекратила свое вмешательство в науку, но с этого момента в самой науке началась борьба научных школ за утверждение своих теорий. В основе самых различных теорий в разных областях естествознания лежат установки теоретической физики, основные положения которой определяют теоретические основы всех конкретных наук о природе. Поэтому ответственность физиков-теоретиков перед наукой особенно велика, ибо их мировоззренческие ошибки могут иметь далеко идущие последствия для всего естествознания.
Историю развития самой физики можно разделить на два неравных периода. К первому периоду можно отнести период становления и развития так называемой классической физики, этот период охватывает всю историю развития физики от древних времен до начала 20-го столетия. В течение этого периода исследователи находили закономерности природы, предполагая наличие в их основе внутренних движений материи.
Второй период – это период от начала 20-го столетия до настоящего Тремени. В этот период произошел отказ от традиций классической физики в связи с тем, что классическая физика оказалась не в состоянии преодолеть разрыв между накопленными опытными данными и созданными тогда теориями.
В настоящее время вновь обостряется борьба концепций в области теоретической физики. Это связано с общим кризисом физики, фактически переставшей играть руководящую роль при проведении прикладных исследований. Но прикладные проблемы естествознания стучатся в дверь, и это в очередной раз требует ревизии основ физической теории.
Источник
Физика как основа естествознания
В развитии естествознания физика всегда играла основополагающую роль. Это связано с тем, что, во-первых, все области естествознания опираются на общие физические законы природы, а во-вторых, все явления природы имеют внутренние механизмы, познать которые можно, только понимая их физическую сущность.
Само слово «физика» происходит от греческого «physis» — «природа» [3, 4]. Именно так называлось одно из сочинений древнегреческого философа и ученого Аристотеля (384-322 до н. э.), ученика Платона. Аристотель писал: «Наука о природе изучает преимущественно тела и величины, их свойства и виды движения, а, кроме того, начала такого рода бытия».
Вследствие общности и широты своих законов физика всегда оказывала воздействие на развитие философии и через нее – на развитие всех естественных наук, включая их теоретические основы, методологию, направления исследований, инструмен-товку, обработку и интерпретацию результатов.
В своей основе физика – экспериментальная наука: ее законы базируются на фактах, установленных опытным путем. Эти законы представляют собой количественные соотношения и формулируются на математическом языке. Различают экспериментальнуюфизику – опыты, проводимые для обнаружения новых фактов и для проверки известных физических законов, и теоретическуюфизику, цель которой состоит в формулировке законов природы и в объяснении конкретных явлений на основе этих законов, а также в предсказании новых явлений. При изучении любого явления опыт и теория в равной мере необходимы и взаимосвязаны.
Физические методы использовались в древности в первую очередь применительно к астрономии и были связаны с необходимостью определения времени и ориентации во время путешествий. Изобретение компаса существенно упростило проблемы навигации при мореплавании.
Изобретение микроскопа нидерландским мастером Э.Янсеном (1590) и зрительной трубы Г.Галилеем (1609-1610) привело к быстрому росту прикладных исследований в разных областях. Становление механики в XVI-XVII вв. привело к широкому использованию хронометрических методов для исследования скорости протекания различных процессов, а становление теплотехники – к использованию термометрических методов для исследования свойств различных материалов и физических тел.
Развитие электротехники в XIX в. привело к созданию широкой гаммы измерительной техники. Но еще в начале ХХ в. такие эпохальные открытия, как открытие Э.Резерфордом атомного ядра, можно было делать с помощью сравнительно простой аппаратуры.
В дальнейшем эксперимент стал очень быстро усложняться. Неизмеримо выросла роль измерительной и вычислительной техники. Современные экспериментальные исследования в области атомного ядра и элементарных частиц вещества, радиоастрономии, квантовой электроники и физики твердого тела потребовали изменения подходов и масштабов использования физических методов исследований.
Сегодня физика составляет фундамент главнейших направлений техники и практически всех видов технологий. Электротехника и энергетика, радиотехника и электроника, вычислительная техника, светотехника, строительная техника, гидротехника, значительная часть военной техники выросли на основе физики. Физические методы исследований играют решающую роль во всех естественных науках – в химии, биологии, физиологии, медицине, а также в науках о Земле, космологии, астрономии. То же касается и многих других наук.
Таким образом, от физики зависит многое, и это накладывает на саму физику и на ученых, работающих в области физики, особую ответственность, поскольку их взгляды на реальность и их достижения самым непосредственным образом сказываются на развитии всех областей естествознания. И поэтому особую роль в естествознании имеет теоретическая физика.
Зарождение теоретической физики произошло в древние времена в виде натурфилософии,т. е. философии природы, представляющей собой умозрительное истолкование природных явлений.
После длительного периода средневековья, когда все объяснялось божественным промыслом, интерес к природе как объекту познания и к ее теоретическому осмыслению вновь возник в эпоху Возрождения. Естествознание в целом и его основа – физика оказались тесно связанными с философией и уже в XVI в. вошли в противоречие с религиозными установками.
Начиная с XVIII в., религия, по сути, прекратила свое вмешательство в науку, но с этого момента в самой науке началась борьба научных школ за утверждение своих теорий. В основе самых различных теорий в разных областях естествознания лежат установки теоретической физики, основные положения которой определяют теоретические основы всех конкретных наук о природе. Поэтому ответственность физиков-теоретиков перед наукой особенно велика, ибо их мировоззренческие ошибки могут иметь далеко идущие последствия для всего естествознания.
Историю развития самой физики можно разделить на два неравных периода. К первому периоду можно отнести период становления и развития так называемой классической физики, этот период охватывает всю историю развития физики от древних времен до начала 20-го столетия. В течение этого периода исследователи находили закономерности природы, предполагая наличие в их основе внутренних движений материи.
Второй период – это период от начала 20-го столетия до настоящего времени. В этот период произошел отказ от традиций классической физики в связи с тем, что классическая физика оказалась не в состоянии преодолеть разрыв между накопленными опытными данными и созданными тогда теориями.
В настоящее время вновь обостряется борьба концепций в области теоретической физики. Это связано с общим кризисом физики, фактически переставшей играть руководящую роль при проведении прикладных исследований. Но прикладные проблемы естествознания стучатся в дверь, и это в очередной раз требует ревизии основ физической теории.
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
Источник
Физика как фундамент естествознания. Редукционизм.
По общепринятому мнению, физика образует фундамент естествознания. Попытаемся раскрыть этот тезис, рассматривая основные аспекты, в которых обычно употребляется термин «фундаментальный», и попробуем выделить основные аспекты фундаментальности физики.
Коснемся, прежде всего, лингвистической фундаментальности физики. Естественные науки являются эмпирическими в том смысле, что их положения основываются на совокупности эмпирических данных и проверяются путем сопоставления с ними. Следовательно, для них фундаментальное значение имеют высказывания, описывающие эти данные. В обыденной жизни сообщения о каком-либо факте суть описания чего-то непосредственно наблюдаемого. В физике отчет об экспериментальных фактах обязательно предполагает совокупность теорий, дающих истолкование того, что непосредственно констатируется. Еще в конце 19 в. П.Дюгем отмечал: «Физический эксперимент есть точное наблюдение группы явлений, связанное с истолкование этих явлений. Это истолкование заменяет конкретные данные, действительно полученные наблюдением, абстрактными и символическими описаниями, соответствующими этим данным, на основании допущенных наблюдателем теорий».
Эта черта характеризует прежде всего и по преимуществу физический эксперимент (причем в сколько-нибудь сложных случаях предполагается использование соответствующих приборов). Большинство наблюдений, как в физике, таки в других науках, носят «приборный» характер, и поэтому не только осознание экспериментальных фактов и их связи друг с другом предполагают наличие соответствующей теории, но и простое описание того, что наблюдается, опирается на теоретические представления об используемых приборах, позволяющее истолковать, например, трек в камере Вильсона как след определенной элементарной частицы.
Центральным в развиваемом взгляде является утверждение существенно физического характера любых используемых приборов. Приборов биологических, физиологических, химических и т.д. не бывает. Любой используемый ученым прибор есть всегда в своей основе физический объект и для истолкования своих показаний требует соответствующих физических теорий. Это обстоятельство делает язык физики неотъемлемым элементом языка любой другой естественно-научной дисциплины и может быть названо лингвистической (языковой) фундаментальность физики.
Далее коснемся эпистемологической фундаментальности физики (доктрины моно- и поли фундаментальности). Среди разнообразных значений слова «фундаментальность» можно выделить еще один аспект, связанный с отношением физики к эмпирическим данным. Как известно, слово «фундаментальность» применительно к науке, как правило, означает различение наук теоретических, ориентированных на раскрытие законов, описывающих объект безотносительно к его практическому использованию. В этом смысле справедливо говорить о фундаментальном характере самых различных концепций в физике, химии, геологии и т.д. на наш взгляд, целесообразно ввести понятие так называемой эпистемологической фундаментальности.
Как уже отмечалось, естественные науки опираются на эмпирические данные. На первых этапах развития естествознания в методологии естественных наук доминировал так называемый индуктивистский подход, согласно которому наиболее общие положения естественных наук выводятся из опытных данных путем прямых индуктивных обобщений. Этот упрощенный взгляд отвергнут современной философией науки было осознано, что нет формально-логического пути от опытных данных к теории. Наиболее важные фундаментальные законы не выводятся из опытных данных, а в лучшем случае лишь «навеваются» ими.
Рассматривая теперь систему естественно-научных дисциплин, правомерно поставить вопрос: выводятся ли наиболее важные положения данной дисциплины из каких-либо других научных концепций, или их единственным оправданием является ссылка на опытные данные?
Теперь в связи со сказанным можно ввести понятия монофундаментальности и полифундаментальности. Тезис монофундаментальности утверждает, что есть лишь одна фундаментальная дисциплина, положения которой ни из каких других дисциплин вывести нельзя – они обречены на фундаментальный (в смысле ниоткуда невыводимый) характер. Концепция полифундаментальности предполагает наличие многих фундаментальных (в указанном смысле) наук.
В реальной истории естественных наук на фундаментальный статус претендовали физика, химия, биология. Это означает, что основные положения этих наук оправдывались ссылками на опыт и ниоткуда не могли быть выведены. Явно упрощая реальную историю науки, можно сказать, что первой лишилась фундаментального статуса химия. На сегодня основные особенности химии объясняются на базе квантовой физики. Химия лишилась фундаментального статуса 9разумеется, только в указанном здесь смысле), но приобрела глубокое теоретическое обоснование. В этом смысле можно сказать, что физика обречена на фундаментальный статус. Даже если допустить, что в будущем появится некая наука, из которой можно будет теоретически вывести современную физику, то эта гипотетическая наука и будет называться новой физикой.
Следует отметить, что изложенное здесь решение вопроса о статусе химии является дискуссионным, хотя возражения, на наш взгляд, не носят достаточно убедительного характера.
Явно сложнее обстоит дело со статусом биологии. На сегодня судьба биологии становится похожей на судьбу химии. В 20 в. произошли радикальные сдвиги в биологии: открытие двойной спирали ДНК, создании молекулярной генетики, развитие неравновесной термодинамики и синергетики – все это позволяет не просто говорить о важнейших жизненных феноменах на языке простого описания, а раскрывать их глубокую физико-химическую основу. Тем не менее вопрос о фундаментальности биологии не может считаться решенным на уровне, сопоставимом с химией. Грубо говоря, признание фундаментальности биологии означает признание особого класса биологических законов, в принципе не могущих быть объясненными на базе физико-химических законов. На наш взгляд признание таких (их иногда называют биотоническими) законов представляется не очень вероятным.
Подытоживая изложенное, можно сказать, что физика обладает особой фундаментальностью, которую можно назвать эпистемологической. Можно утверждать, что основные особенности любых наук могут быть выведены из неких философских установок. Такого типа построения явно находятся за пределами науки.
Наконец, рассмотрим онтологическую фундаментальность физики (оппозицию редукционизма и антиредукционизма). По существу, положения, развитые в предыдущем разделе, уже касались проблематики, которая будет рассмотрена в настоящем разделе. Концепция моно фундаментальности, о которой шла речь, на несколько другом языке может быть названа концепцией редукционизма, — различие здесь в ракурсе, под которым рассматривается проблема. В предыдущем разделе она рассматривалась под эпистемологическим углом зрения, а здесь будет рассматриваться как проблема онтологическая, т.е как проблема, касающаяся строения реальности, так сказать, устройства окружающего нас мира.
Прежде всего, разберемся, что следует понимать под редукционизмом. В советской философии эта проблем часто обсуждалась в связи с развитой Энгельсом концепцией форм движения материи. В концепции Энгельса безусловно верным представляется тезис о движении способе существования материи и выделение различных структурных уровней организации материи (названных Энгельсом формами движения материи). В диалектическом материализме основное внимание акцентировалось на подчеркивании качественной специфики высших форм движения (биологической по сравнению химической, химической по сравнению с физической). Стремление объяснить главные особенности химических процессов на базе физических законов несправедливо осуждалось как редукционизм или даже механицизм.
В то же самое время совершенно правильно осуждалось объяснение феномена сознания материальными процессами головного мозга. Никто не может отрицать связь процессов мышления с деятельность головного мозга. Но не верным является утверждение, что суть объяснения сознания заключается в анализе деятельности мозга без учета сложного взаимоотношения этой деятельности к социальной природе человека, его детерминированности системой социальных связей и отношений. Нет формально-логического пути от деятельности мозга к сознанию общественного человека, хотя и без мозга сознание невозможно. Нет формально-логического пути от описания движения атомов, их колебаний, покачиваний к идеальным образам сознания.
Антиредукционизм фиксирует некую целостность, некий качественно своеобразный феномен и дает его первоначальное описание. В этом его продуктивная роль. Редукционим всегда требует идти глубже, попытаться понять целое на основе познания его элементов («атомов»)– объяснить целостность, а не просто констатировать ее наличие. Но такое объяснение некотором плане невозможно, оно требует понимания некоторой целостности не просто как системы взаимодействующих элементов, («атомов»), а как элемента некоторой подсистемы более широкой системы.
Разбирая подробнее эту сложную проблему, обратимся к идеям классического атомизма, к атомизму Демокрита. По Демокриту, сущность всех вещей одна – это атомы и пустота. Поэтому возможна лишь одна единственная наука о вещах — корпускулярная физика. Редукционизм, сведение сложного к простому, целостности к частям – таково необходимое следствие логики Демокрита.
Но как было понято уже Платоном, целостность, сущность некоторой вещи имеет какую-то иную природу, чем сама вещь, и анализ ее требует иного метода, чем тот, который предлагает атомистический редукционизм.
Атомизм внутренне, логически противоречив. Действительно, атомистический редукционизм необходимо требует деления и сам же кладет ему предел. Физически-телесное понимание физических тел необходимо предполагает такое же понимание атома. И здесь атомизм опровергает самого себя. Атом есть вещь лишь в отношении макротел, сам же по себе он неделимая сущность, вечное, неизменное, абсолютное.
С физической точки зрения этот предел установлен совершенно произвольно. Атом — логическая остановка вещественной редукции. Атом – не просто физический объект, а логический, он – сущность. Атом – та граница, где физический анализ должен уступить анализу логическому. Атом есть логическое «тело» и именно в этом качестве он неделим.
Логический анализ, анализ определенности, качества у Демокрита отсутствует. Вещь анализируема лишь постольку, поскольку она есть лишь количественно-пространственная конфигурация одного единого качества. Конфигурация изменчива, преходяща, а качество, сущность неизменны. Она есть инвариантный индивид, инвариантное тело. Изменчивы лишь варианты сущности, неизменны сами сущности как инварианты, как индивиды, как атомы. Механицизм Демокрита, таким образом, касается лишь макротел. На уровне атома он стоит на позиции целостности.
Точка зрения субстрата в античной философии реализована Демокритом со всей последовательностью и до конца, доведена до важнейших антиномий, которые и явились предметом упорных поисков теоретической диалектической мысли.
Определенность разложима с точки зрения субстрата лишь постольку, поскольку она берется как нечто несущественное, летучее. Поскольку она есть устойчивое качество, целостность, сущность, она неделима. Вопрос может возникнуть лишь о том, что признать за такого рода сущность. Демокрит объявил таким атом, но мы уже знаем, что Демокритов атом – условная граница анализа. Эта граница может быть проведена в любом месте, где мы фиксируем целостность. Пространство не задает нам этих границ, не задает их и субстрат вещи. Что же мешает в таком случае каждое качество, каждую определенность объявить целостностью, логически неделимым объектом, логическим атомом?
Вопрос, поставленный выше является одним из самых трудных как в истории философии, так и в истории науки.
Редукционизм – сведение сложных качеств и закономерностей к наиболее простым и единственным. И далеко не всегда претензии редукционизма научно несостоятельны.
Задача философии – доказательство несостоятельности тезиса об универсальности редукционизма как научного метода в принципе. А это – вопрос не просто о методе, о способе научно-теоретического анализа. Этот вопрос касается прежде всего содержания знания. Как метод редукционизм вполне приемлем в тех или иных отдельных случаях. Но редукционизм есть главным образом теория, притом философская теория, состоящая в признании лишь одного какого-либо класса существенных определений и в отрицании всяких иных определений. С этой точки зрения редукционизм может быть опровергнут только путем доказательства реального существования сущностей различного уровня, не сводимых друг к другу.
Суть вопроса заключается не в том, применимы или неприменимы методы одной научной дисциплины в области другой, а понимании самой этой области, т.е. не в способе или методе ее исследования, а именно в содержании. Представляет ли собой предмет науки некоторую самостоятельную сущность, или побочная формация какой-то иной реальности, лежащей в компетенции другой науки. Решение вопроса поэтому не может основываться на признании того, что каждая наука имеет право судить о предмете «со своей точки зрения», следствием чего должна быть известная терпимость дисциплин в отношении друг друга. «Точка зрения» науки должна быть объективно обоснована природой той реальности, к которой она обращается, должны быть указаны объективные критерии, позволяющие (или не позволяющие) применить методы одной науки к предметной области другой.
Если мы предполагаем существование качеств, не сводимых к их атомно-молекулярной структуре, то мы должны показать эту несводимость не «с точки зрения», а независимо от нее.
С точки зрения материалистической диалектики, целостная характеристика вещи, ее сущность не есть простой суммарный эффект взаимодействия частей, простой результат некоторого внутреннего взаимодействия. Целостность, это новое существенное качество, неанализируемое и неразложимое, если его рассматривать исключительно в отношении к вещи самой по себе, взятой изолированно от связи и отношения вещей, абстрактно. Целое, существенная определенность есть не только некоторое содержание, определенным образом построенное, субстрат, гармонически связанные части. Этот субстрат – лишь условие целостности, ее возможность ее действительность составляет связь с более широкой системой вещей, которая выражается в том, что вещи ней положена совершенно определенная функция. Роль частей в организации вещи и роль самой вещи в более широкой организации различны. В этой более широкой организации вещь выступает именно как целостная вещь, как сущность, внутреннее строение которой уже снято. Ее внутреннее строение есть только условие, тогда как действительное основание определенности вещи как целого, как сущности уже заложено в самом строении этой более широкой сферы.
Определяющая роль целого по отношению к своим собственным «частям», точка зрения, исходящая из «целого» и приходящая затем к пониманию «частей» его – это и было всегда почвой, на которой вырастала диалектика.
В исследовании тех сфер, где возникает существенная целостная определенность, определенность формы, и состоит научное, теоретическое познание, противостоящее эмпиризму и редукционизму.
Рассмотреть становление некоторой существенной всеобщей определенности вещи и становление самой этой вещи в данной определенности – не одно и то же. Форма (сущность, целостность) не может быть понята из отдельной вещи, тогда как вещь может и должна быть понята из всеобщей формы. Именно это и является главным аргументом против эмпиризма и редукционизма. Это различие и является самым существенным в определении природы теоретического познания в отличие от эмпирического.
Источник