Современная естественнонаучная картина мира

В соответствии с современным процессом "гуманизации" биологии возрастает ее роль в формировании научной картины мира. Обнаруживаются две "горячие точки" в ее развитии: стык биологии и наук о неживой природе и стык биологии и общественных наук.

Представляется, что с решением вопроса о соотношении социального и биологического научная картина мира отразит мир в виде целостной системы знаний о неживой природе, живой природе и мире социальных отношений. Если речь идет о ЕНКМ, то должны иметься в виду наиболее общие закономерности природы, объясняющие отдельные явления и частные законы.

ЕНКМ - это интегрированный образ природы, созданный путем синтеза естественнонаучных знаний на основе системы фундаментальных закономерностей природы и включающий представления о материи и движении, взаимодействиях, пространстве и времени.

2. Строение вещества, энергия

В конце прошлого и начале нынешнего века в есте​ствознании были сделаны крупнейшие открытия, кото​рые коренным образом изменили наши представления о картине мира. Прежде всего, это открытия, связанные со строением вещества, и открытия взаимосвязи вещества и энергии. Если раньше последними неделимыми части​цами материи, своеобразными кирпичиками, из кото​рых состоит природа, считались атомы, то в конце про​шлого века были открыты электроны, входящие в состав атомов. Позднее было установлено строение ядер ато​мов, состоящих из протонов (положительно заряженных частиц) и нейтронов (лишенных заряда частиц).

Согласно первой модели атома, построенной англий​ским ученым Эрнестом Резерфордом (1871—1937), атом уподоблялся миниатюрной солнечной системе, в которой вокруг ядра вращаются электроны. Такая система была, однако, неустойчивой: вращающиеся электроны, теряя свою энергию, в конце концов должны были упасть на ядро. Но опыт показывает, что атомы являются весьма устойчивыми образованиями и для их разрушения требу​ются огромные силы. В связи с этим прежняя модель строения атома была значительно усовершенствована вы​дающимся датским физиком Нильсом Бором (1885—1962), который предположил, что при вращении по так назы​ваемым стационарным орбитам электроны не излучают энергию. Такая энергия излучается или поглощается в виде кванта, или порции энергии, только при переходе электрона с одной орбиты на другую.

Значительно изменились также взгляды на энергию. Если раньше предполагалось, что энергия излучается непрерывно, то тщательно поставленные эксперименты убедили физиков, что она может испускаться отдельны​ми квантами. Об этом свидетельствует, например, явле​ние фотоэффекта, когда кванты энергии видимого света вызывают электрический ток. Это явление, как извест​но, используется в фотоэкспонометрах, которыми поль​зуются в фотографии для определения выдержки при экспозиции.

В 30-е годы XX в. было сделано другое важнейшее открытие, которое показало, что элементарные частицы вещества, например, электроны обладают не только корпускулярными, но и волновыми свойствами. Таким путем было доказано экспериментально, что между ве​ществом и полем не существует непроходимой границы: в определенных условиях элементарные частицы веще​ства обнаруживают волновые свойства, а частицы поля — свойства корпускул. Это явление получило название дуализма волны и частицы — представление, которое никак не укладывалось в рамки обычного здравого смысла. До этого физики придерживались убеждения, что вещество, состоящее из разнообразных материаль​ных частиц, может обладать лишь корпускулярными свойствами, а энергия поля— волновыми свойствами. Соединение в одном объекте корпускулярных и волно​вых свойств совершенно исключалось. Но под давлени​ем неопровержимых экспериментальных результатов ученые вынуждены были признать, что микрочастицы одновременно обладают как свойствами корпускул, так и волн.

В 1925—1927 г. для объяснения процессов, происхо​дящих в мире мельчайших частиц материи — микроми​ре, была создана новая волновая, или квантовая механи​ка. Последнее название и утвердилось за новой наукой. Впоследствии возникли и разнообразные другие квантовые теории: квантовая электродинамика, теория эле​ментарных частиц и другие, которые исследуют законо​мерности движения микромира.

3. Теория относительности

Другая фундаментальная теория современной физики — теория относительности, в корне изменившая научные представления о пространстве и времени. В специальной тео​рии относительности получил дальнейшее применение уста​новленный еще Галилеем принцип относительности в меха​ническом движении. Согласно этому принципу, во всех инерциальных системах, т.е. системах отсчета, движущихся друг относительно друга равномерно и прямолинейно, все механические процессы происходят одинаковым образом, и поэтому их законы имеют ковариантную, или ту же самую математическую форму. Наблюдатели в таких системах не заметят никакой разницы в протекании механических явле​ний. В дальнейшем принцип относительности был использо​ван и для описания электромагнитных процессов. Точнее го​воря, сама специальная теория относительности появилась в связи с преодолением трудностей, возникших в этой теории.