Классическая стратегия естественнонаучного мышления

Министерство Образования Российской Федерации

РЕФЕРАТ

на тему

Классическая стратегия естественнонаучного мышления

классическая физика лапласовский детерминизм

Выполнила: Дубровская

Елена Сергеевна

КубГТУ 01-ЭК-51

Краснодар 2001

Введение

 

Многие авторы, говоря о развитии науки, подчеркивают, что “она в своем развитии проходит три этапа: классический, неклассический и постнеклассический (современный). Соответственно этому различают и три исторических типа научной рациональности, сменявшие друг друга в истории техногенной цивилизации. Между ними, как этапами развития науки, существуют своеобразные “перекрытия”, причем появление каждого нового типа рациональности не отбрасывало предшествующего, а только ограничивало сферу его деятельности, определяя его применимость только к определенным типам проблем и задач”.

Рассмотрение классического типа естественнонаучной рациональности в ней ограничено рамками классической физики.

Практически все крупные философские течения мысли в XX веке (и экзистенционализм, и феноменализм, и постпозитивизм, и русская религиозная философия), а также ряд крупных, философски мыслящих учёных пересматривают смысл и значение логики естественнонаучного мышления нового времени. Пересмотр обычно завершается или поисками нового типа рациональности, или же выводами о неизбежности отказа от всякой логики и переходу к иррационализму, религии, мистике.

Новый тип мышления свидетельствует о пересмотре столь важного для науки нового времени понятия как объективность в смысле независимости предмета изучения и знания, получаемого о нём, от субъектных характеристик учёного и от всех случайных моментов процесса познания, другими словами, от контекста получения знания. Такая зависимость ставит под сомнение возможность воспроизведения научных результатов, а отсюда трансформируется понятие истины. Вот эти-то, действительно достаточно серьёзные, повороты в развитии науки XX в. заставляют серьёзно задуматься о судьбах логики научного мышления.

КЛАССИЧЕСКИЙ ТИП ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНОЙ РАЦИОНАЛЬНОСТИ

Рациональность - это определенный тип вписывания человека в мир. Человек может вписываться в мир через любовь к богу, может вписываться в него через любовь к природе. Рациональность - это такое вписывание в мир, когда оно опосредовано работой в идеальном плане. Еще в эпоху Парменида стало ясно, что проникнуть в сущность вещей нельзя путем простого наблюдения, обобщения фактов. Необходимы специальные процедуры трансформации реальных объектов в идеальные, существующие только в мысли. Мир идеальных объектов - это теоретический мир. Его преобразовывают, с ним работают только в мыслях и при помощи мысли. Например, можно мысленно представить, что существует мир, в котором сопротивление, возникающее при трении поверхности одного тела о поверхность другого, стало бесконечно малым. Сконструировав такой мир, затем можно установить законы, которые будут в нем действовать. Именно теоретически, т.е. мысленно сконструировав такой мир, Г. Галилей открыл закон инерции.

Открыв способность мышления работать с идеальными объектами, античность тем самим открыла рациональность. Наука использовала это открытие, но внесла в него существенные изменения и дополнения.

Античность не запрещала мысли конструировать любые идеальные объекты. Никто и ничто не контролировали деятельность мышления по созданию идеальных миров. Наука на такую свободу мысли согласиться не могла, ибо она искала знания, пригодные для практического использования. Наука признает правомерной работу мысли только с такими идеальными объектами, которые проверяемы на практике (непосредственно или опосредованно). Что же это за идеальные объекты, откуда они берутся, как конструируются?

Ядром классической физики является классическая механика Ньютона, которая изучает механическое движение тел. Как известно, механическим движением тела называется изменение его положения в пространстве относительно других тел с течением времени.

Итак, чтобы вскрыть сущность механического движения тел, нужно любое материальное тело представить в идеальной форме. Как известно, в классической механике тело задается идеализацией “материальная точка”. Тело, размерами которого в данных условиях движения можно пренебречь, называется материальной точкой. Решить основную механическую задачу означает найти траекторию, по которой движется тело. Весьма существенно, что эта траектория определяется в механике единственным образом. Если же траектория движения макротела не определена однозначно или значения ее некоторых характеристик строго не определены, то с точки зрения механики Галилея-Ньютона задача считается некорректно поставленной. Классическая материальная точка, или классическая частица, - это маленький, локализованный в ограниченной области пространства комочек материи, движущийся по законам механики Ньютона. Классические материальные точки движутся по определенным траекториям, так что в любой момент времени точно фиксированы их координаты и импульсы. В классической механике Ньютона состояние системы полностью определяется значениями координат и импульсов всех частиц систем.

Итак, сама механическая задача, необходимость ее решения породила идеализацию “материальная точка”. Четко просматривается и метод образования этой идеализации - абстрагирование, т.е. отбрасывание определенных реальных свойств реальных объектов. (Идеализация - образование абстрактных объектов посредством мысли в результате отвлечения от принципиальной невозможности осуществить их практически. Реальные прототипы идеализаций могут быть указаны лишь с той или иной степенью приближения).

Чем наука теоретически более развита, тем большее число идеализаций она использует. И действительно, развитие классической физики связано с тем, что в ней растет число идеализаций, причем появляются не только идеализации тел, но и процессов (представление волны как плоской, абсолютно упругий удар, идеальный цикл Карно и т.д.), и условий (адиабатическая оболочка, замкнутая система и т.д.). Расширяются и способы образования идеализаций. Например, начинают строиться идеализации путем мысленного перехода к предельному случаю в развитии какого-либо свойства. Так, располагая реальные тела в ряд соответственно увеличению их твердости, можно мысленно продолжить этот ряд и в конце его представить такое тело, которое не деформируется под действием любых тел. Это и будет “абсолютно твердое тело”.

Идеализации строились так, чтобы относительно тех сторон идеализаций, которые для исследователя несущественны, можно было делать любые предположения. Например, идеальным газом может быть в принципе газ любого типа (кислород, азот, смесь газов т.д.). Это следует из сути данной идеализации: статистическая система, частицы которой взаимодействуют друг с другом только в процессе столкновений, а все остальное время движутся как свободные, называется идеальным газом.

Идеализации строились и так, чтобы “схватить” определенные стороны сущности реальных объектов или процессов. Это позволяло переходить от них к изучению реальных объектов. Работа с идеализациями в классической физике сделала ясным, что если теория описывает идеализированный объект или процесс, то ее непосредственно к действительности применять нельзя. А поэтому идеализированные теории классической физики стали обрастать разделами знания, которое можно было применять к решению непосредственно практических задач (например, баллистика).

Развитие эксперимента и математики, накопление теоретических знаний приводят к тому, что в классической физике появляется другая форма идеального задания объекта - идеальная модель. Абстрактные объекты, которые воспроизводят в мыслях лишь некоторые черты реальных объектов, называются идеальными моделями объектов, например, модель атома Резерфорда.

Идеальные модели физических объектов в классической физике строились на основании экспериментальных данных и теоретических представлений о данной области физических объектов. Однако идеальные модели формально-логически из этих данных не выводятся. Они как бы “навеиваются” этими данными. Это “навеивание” носит очень сложный характер. Механизм его на сегодняшний день не раскрыт.

Работа ученых-физиков с идеальными моделями реальных объектов приучила их к пониманию того, что:

1. Поскольку модель воспроизводит не все, а лишь некоторые свойства оригинала и так как ученый-теоретик задает вопросы реально существующим объектам, а ответы на них ищет на их идеальных моделях, так как у него просто нет иного представления об объекте, то всегда можно поставить такой вопрос, на который нельзя получить ответа на существующей идеальной модели изучаемого объекта. Так модель атома Резерфорда в принципе не могла ответить на вопрос: почему атом устойчив? Стал понятен и выход из таких ситуаций - переходить к новым моделям изучаемых объектов. Тем самым физическая рациональность указала магистральный путь развития физического знания.

2. Никакое физическое явление не может быть полностью объяснено какой-либо одной моделью. Реальный объект в теоретическом естествознании может быть представлен не одной, а несколькими моделями. Это приводит к тому, что одна и та же конкретная задача может решаться разными способами. Это требует выяснения соотношения старой теории с новой, которая описывает и объясняет более широкий круг фактов.

Итак, первое направление развития естественнонаучной рациональности в рамках классической физики связано с наработкой разных способов представления реальных физических объектов в идеальной форме.

Второе направление развития естественнонаучной рациональности в рамках классической физики было связано с требованиями выполнения корректности постановки задач механики.

Выше мы подчеркивали, что, если траектория движения макротела не определена однозначно или значения ее некоторых характеристик строго не определены, то с точки зрения механики Галилея-Ньютона задача считается некорректно поставленной. Сформулированная так корректность постановки механических задач выделила определенный тип закономерностей. Получил он название “динамическая закономерность”. Суть динамической закономерности в рамках классической механики сводится к следующему: если мы знаем состояние механической системы и воздействие на нее, то совершенно однозначно можно определить состояние этой системы в любой наперед заданный момент времени.

Развитие всей классической физики, начиная от механики твердого тела и сплошных сред и кончая классической электродинамикой, происходило под определяющим воздействием классической механики. Само логическое строение последующих теорий классической физики в принципе аналогично схеме классической механики. Такой тип закономерностей, как уже подчеркивалось, получил название динамических.

В качестве определяющей черты класса динамических закономерностей обычно рассматривается строго однозначный характер всех без исключения связей и зависимостей, отображаемых в рамках соответствующих представлений и теорий на основе этих законов. В негативной формулировке это означает: там, где нет строгой однозначности в связях, нельзя говорить и о соответствующих закономерностях. Из однозначного характера связей вытекает их равноценность: любая рассматриваемая связь, независимо от природы соответствующих свойств или параметров, в равной мере признается необходимой.

На основе развития классической физики и ее успехов схема жестокой детерминации была в известной мере абсолютизирована. Философская концепция, выразившая это, получила название “лапласовский детерминизм”. Он в рамках классической физики развивался. И к началу двадцатого века его основные положения были следующими:

1. Хаос - сугубо деструктивное начало мира, он ведет в никуда. Для такого вывода были весьма веские основания. Действительно, в соответствии с фундаментальными законами статистической механики, образование организованных структур в изолированных системах с большим числом частиц может носить только характер флуктуаций, имеющих чрезвычайно малую вероятность появления. Чем значительнее масштаб флуктуаций, тем менее возможна ее реализация. Гораздо более вероятны процессы разрушения, дезорганизации правильных структур, которые, как правило, и имеют место, когда система не взаимодействует с другими объектами или взаимодействует с термостатом.

Развитие изолированных систем приводит к тому, что система стремится к равновесному состоянию, что означает, что ее энтропия достигает максимального значения. Равновесное состояние является состоянием наибольшей разупорядоченности, так как именно его реализации отвечает наибольшая вероятность. Состояние термодинамического равновесия и соответствует поднятию “максимальный хаос системы”. Чем большее число микросостояний реализует данное макросостояние, тем больше хаос в системе. Второе начало термодинамики гласит, что любая замкнутая система стремится перейти в состояние с большим хаосом, что означает, что энтропия системы будет расти.

С другой стороны, для замкнутой динамической системы произвольной сложности А. Пуанкаре доказана следующая теорема: за достаточно большое время фазовая траектория в Г-пространстве вернется в область, сколь угодно близкую к начальной точке этой траектории. Таким образом, любое неравновесное макроскопическое состояние рано или поздно должно повториться, как бы ни было велико отклонение от равновесия. Однако расчеты показывают, что время возврата порядка 10единиц времени. В то же время, возраст Вселенной оценивается как Т ~ 5 109 лет.

Таким образом, имеет место практическая необратимость макроскопических процессов, если речь идет о сколько-нибудь существенных отклонениях от термодинамического равновесия.

2.Случайность тщательно изгонялась из научных теорий. Существовало убеждение, что случайности не сказываются, забываются, стираются, не оставляя следа в общем течении событий природы.

Мир, в котором мы живем, рассматривался как не зависящий ни от микрофлуктуаций на нижележащих уровнях бытия, ни от малых влияний космоса. Неравновесность и неустойчивость рассматривались как досадные неприятности, которые должны быть преодолены. Это нечто негативное.