Курс лекций по концепциям современного естествознания, страница 3

Лекция 2. Вопрос 1. «Математический и вербальный способы описания реальности»

Математика, достижения которой широко используются всеми современными естественными науками, сама к естественным наукам не относится, поскольку не занимается изучением каких либо объектов или явлений реального мира. В основе математики лежат аксиомы придуманные человеком. Для математики не имеет решающего значения вопрос, выполняются ли эти аксиомы в реальности или нет. Более того, выводы математики не подлежат экспериментальной проверке. Однако в ходе изучения реальных объектов и явлений часто оказывается, что свойства, характеризующих их величин приближенно соответствуют аксиоматике того или иного раздела математики, при этом ранее доказанные в математике утверждения становятся применимыми к таким объектам. Например, силу, являющуюся в механике мерой взаимодействия тел, удобно представлять как вектор и использовать при работе с ней векторный анализ. Это позволяет создать математическую модель (или теорию) исследуемого природного явления, которая не только объединяет и объясняет результаты проделанных опытов и наблюдений, но также может быть использована для предсказания результатов будущих экспериментов, дающих возможность проверить все следствия из нее. Таким образом, математика играет роль лаконичного, экономного и емкого языка, термины которого, в силу высокой степени абстрактности, могут быть применимы к внешне современно разнородным объектам окружающего мира. Очевидно, что более простые объекты нашего мира, являющиеся предметом изучения естественных наук низших уровней, удовлетворяют более простым системам аксиом, следствия из которых математиками изучены более полно. Поэтому физика, изучающая самые элементарные составные части материи оказывается наиболее математизированной наукой. Представления о математике всего лишь как о предельно абстрактном и сжатом языке имеет альтернативу. Многие математики верят, что математика не просто язык для описания природы, но внутренне присуща самой природе. Впервые такое утверждение было сделано Пифагором, который заявил, все вещи – суть числа. В настоящее время вера в математическую сущность природы усиливается благодаря тому, что многие естественные науки, по существу, стали представлять свод математических теорий, довольно скупо приправленные экспериментальными фактами. Создание математической модели изучаемого явления приносит удовлетворение только самим учеными, но рано или поздно им приходиться рассказывать о своих достижениях тем, кто не силен в математике. Этот рассказ приходиться вести обычным языком. То есть, необходима языковая модель. Создание такой вербальной модели часто вызывает большие трудности. Особенно остро эти трудности стали проявляться при инторпритации современных физических теорий.  Дело в том, что объекты микромира, изучением которых занимается современная физика, не поддаются нашему чувственному восприятию и принципиально не наблюдаемы. Но о том, что непосредственно не поддается чувственному восприятию, не может быть описано обычным языком. Объекты микромира сочетают в себе не совместимые, с точки зрения здравого смысла, свойства. Поэтому при описании приходиться отказываться от образов и понятий обычного языка, довольствуясь математическими моделями.

Вопрос 2. «Эксперимент и его значения в естествознании.

Научный метод познания»

Непосредственная цель естественных наук – открытия, исследования и объяснения различных природных явлений, а также предсказание новых явлений. Для того чтобы открыть и исследовать явление, пользуются наблюдением и экспериментом. Эксперимент позволяет следить за ходом изучаемого явления в контролируемых условиях, что дает возможность воссоздать его каждый раз при повторении этих условий. Для объяснения экспериментальных данных выдвигается гипотеза, правильность которой проверяется путем выяснения согласия следствий, вытекающих из гипотезы, с результатами последующих экспериментов. Успешно прошедшая такую экспериментальную проверку гипотеза превращается в научный закон или теорию. В этом суть так называемого научного метода познания (аналитический, точный, естественно научный, рациональный, западный). Важными особенностями научного метода являются строгость, постоянное критическое осмысление результатов и постоянная проверка опытным путем. Для научного метода, эксперимент – критерий истины. Научный метод называется также аналитическим, потому что он идет от сложного к простому. Явления разделяются на части, каждые из которых подвергаются анализу в отдельности. Главным свойством нашего мира, благодаря которому возможно само существования научного метода познания, является повторяемость явлений. В следствие повторяемости, результаты исследования могут быть неоднократно проверены. Повторяемость обусловлена тем, что в природе действуют неизменные законы. Таким образом, эксперименты позволяют выявлять законы, которым подчиняются исследуемые в них явления.