Не только естественные и технические науки, но и социальные науки изучают количественные отношения своих объектов. Поэтому математика является универсальным языком науки. И поэтому математизация науки – одна из важнейших закономерностей развития научного знания. В ответе на данный вопрос следует раскрыть этапы математизации науки, преимущества математического моделирования и компьютерного эксперимента.
3. Философские проблемы естественных наук.
3.1. Философские проблемы физики
Место физики в системе естественных наук. Проблема редукционизма.
Физика является фундаментом естественных наук. Эта фундаментальность имеет как онтологические, так и методологические основания.1) Онтологические основания. Онтология – это философское учение о бытии. Физика с частнонаучных позиций раскрывает такие фундаментальные онтологические категории как «материя», «движение», «пространство», «время». Физическая картина мира является основой естественнонаучной картины мира. Механические и другие физические процессы являются исходными и фундаментальными формами движения. 2) Методологические основания. Методы познания, разработанные в физике, выступают фундаментом методологии естествознания. Они всё больше проникают в другие естественные науки, успешно применяются в исследованиях в астрономии, химии, геологии, медицине.
Проблема фундаментальности физики связана с проблемой редукционизма. Редукционизм – это методологический подход, который заключается в сведении сложного к простому, в сведении свойств целого к сумме свойств частей. В науке не прекращаются споры, в которых сущность редукционизма понимается по-разному и вызывает разные оценки. Это связано с тем, что редукция действительно является эффективным методом познания, но имеет ограниченные возможности. Примером ошибочности редукционизма стало применение этого подхода в науке в XVII-XVIII веках, когда считалось возможным любые процессы, в том числе биологические и социальные, свести к механическому движению и объяснить законами механики. Такой редукционизм является примером метафизического мышления. Его сторонники не различают качественного своеобразия разных форм движения материи. В философии в общем виде сохраняется классификация, предложенная Ф. Энгельсом, согласно которой выделяются пять форм движения: механическое движение, физическое, химическое, биологическое и социальное. Признаком, по которому производится данная классификация, является степень сложности материальных процессов.
Между формами движения существуют закономерные взаимосвязи. 1) Каждая более сложная форма движения материи исторически развилась из менее сложных (кроме механического и физического движения). 2) Более сложные формы движения включают в себя все предшествующие, менее сложные. Поэтому редукция во многих случаях является эффективным методом познания сложных систем и процессов. Доказало свою эффективность познание физической природы химических связей, физико-химической основы биологических процессов. 3) В тоже время, более сложные формы движения материи качественно не сводятся ни к одной из менее сложных форм, ни к их сумме. Ошибочное толкование этого положения привело некоторых учёных к критике диалектического материализма. Чтобы правильно понять утверждение о качественной несводимости форм движения надо применить системный подход. Система – это совокупность взаимодействующих элементов. Благодаря особым взаимосвязям у системы появляются качественно новые свойства, отсутствующие у элементов в отдельности. Это не значит, что новые свойства системы необъяснимы из свойств элементов. Можно объяснить, как свойства элементов и особые связи приводят к появлению новых свойств системы. В тоже время, целостную систему нужно изучать именно как целостность, с учётом связей и взаимодействия элементов. К этому выводу пришёл один из основателей системного подхода Л. Берталанфи. И это же положение лежит в основе диалектико-материалистического учения о качественной несводимости форм движения.
Таким образом, фундаментальность физики не означает возможности сведения сложных материальных процессов, протекающих в биологических и социальных системах, к совокупности физических процессов, свойственных неорганической природе.
Развитие физической картины мира.
Все важнейшие теории физики в совокупности составляют физическую картину мира. Физическая картина мира претерпевает постоянные изменения. Периоды плавного развития сменялись периодами научных революций, когда физическая картина мира полностью перестраивалась. Можно выделить три основных этапа в её развитии: механистическая, электромагнитная и квантово-релятивистская картины мира.
Далее в ответе необходимо назвать и охарактеризовать основные положения механистической картины мира, сохранявшейся в физике с XVII по XIX вв. Создание механистической картины было шагом вперёд в познании человеком мира. Её достоинство в том, что она верно описывает ряд объектов и явлений. В тоже время, механистическая картина мира является упрощённой и во многом ошибочной. Физические и связанные с ними философские учения XVII-XVIII вв. отличаются метафизичностью. Метафизика – это метод познания, который не учитывает в полном объёме все взаимосвязи исследуемого объекта и не учитывает его развитие. Механистическая картина мира не объясняла как появился мир, как он развивается, как в нём возникают качественно новые объекты и процессы. Мир как механизм движется, функционирует на одном качественном уровне, но не развивается. Поэтому большинство физиков и философов XVII – XVIII вв. объясняли происхождение мира с помощью религиозных догматов.
На смену механистической пришла электромагнитная картина мира (70-е годы XIX в. – н. XX в.). В ответе необходимо раскрыть основные идеи физики этого периода. Характерной чертой электромагнитной картины мира было противопоставление вещества и поля. Эти представления просуществовали недолго. Ряд открытий начала XX века привели к формированию новой – квантово релятивистской картины мира, которая с изменениями и дополнениями существует до сих пор. В ответе следует кратко охарактеризовать эти открытия.
Развитие физической картины мира находится в тесной связи с развитием философии. Современные квантово-релятивистские представления подкрепляют конкретнонаучным содержанием философскую диалектико-материалистическую картину мира.
Представления о структуре материи в философии и физике
Под структурой материи могут пониматься, во-первых, уровни структурной организации материи и, во-вторых, взаимосвязь различных видов или форм материи. Философия во взаимодействии с физикой пришла к выводу о принципиальной неисчерпаемости материи. Материя неисчерпаема в своей структуре как количественно, так и качественно. Структура материи проявляется в виде бесконечного многообразия различных систем. Но из этого многообразия современная наука может теоретически и эмпирически установить существование конечного числа видов и уровней материи.
Ответ на данный вопрос следует начать с характеристики таких фундаментальных абстракций современной физики как частицы и поля. Различение вещества и поля как видов материи появилось в физике во второй половине XIX века. В тоже время, противопоставление вещества и поля имеет ограниченный характер. Диалектический материализм утверждает принцип материального единства мира, принцип всеобщих взаимосвязей, взаимопроникновения и взаимопревращения материальных объектов. Эти принципы подтверждаются современной физикой. Между веществом и полем нет непреодолимых барьеров. В ответе необходимо раскрыть научные представления о корпускулярно-волновом дуализме материи.
Далее следует охарактеризовать стандартную модель физики элементарных частиц, её сильные и слабые стороны. В стандартной модели возникают определённые трудности: она не объясняет, почему частиц именно столько и почему они обладают именно такими свойствами? Преодолеть эти трудности физика пытается в рамках других теорий, в том числе, в рамках теории суперструн.
В качестве примера, иллюстрирующего качественную неисчерпаемость материи, следует раскрыть смысл таких понятий как «антиматерия», «виртуальные частицы». Далее необходимо перейти к характеристике четырёх видов взаимодействий.
Особое место в структуре материи занимает такой объект как физический вакуум. Представление о вакууме как о пустоте было свойственно классической механике и метафизической философии XVII –XVIII веков. В XIX веке диалектический материализм изгнал понятие пустоты, т.к. пространство – это форма материи, а форма не может быть без содержания. В ХХ веке развитие квантовой механики привело к новой трактовке вакуума. Реальный, физический вакуум - это не пустота, а особое состояние материи, которое имеет сложную скрытую структуру, и обнаруживает свои свойства во взаимодействии с частицами.
Таким образом, развитие физики подтверждает диалектико-материалистическое представление о материи как объективной реальности, единой, но бесконечно многообразной и неисчерпаемой.
Проблема элементарности в философии и физике.
Важную роль в философском познании мира играют парные категории диалектики «часть и целое». Наряду с ними также употребляются понятия «элемент и система». Классические представления о целостности включают следующие положения: целое состоит из частей, целое сложнее своих частей, масса целого равна сумме масс частей. Философы и естествоиспытатели всегда пытались найти простейшие элементы, из которых возникает всё многообразие природы. В наивном материализме философов Древнего мира такими элементами выступали четыре стихии – огонь, вода, воздух и земля. Со времён Демокрита элементами материи стали считаться атомы. С 1897 г., т.е. с открытия электрона, элементарными стали называть частицы, из которых состоят атомы. В настоящее время употребление понятия «элементарность» для описания микрообъектов становиться всё более условным. Большинство частиц не отвечают признакам элементарности.