Космологические модели вселенной

План. I. Ведение. II. Научный метод. 1). Суть научного метода. 2). Способы научного познания. 3). Методы, применяемые на всех уровнях научного познания. III. Три научные революции. 1). Развитие науки. Понятие научной революции. 2). Аристотель. 3). Ньютон. 4). Эйнштейн.IV. Космологические модели Вселенной. 1).Предмет космологии. 2). Исторические модели Вселенной. 3). Космологическая модель Эйнштейн – Фридман. 4). Эффект Доплера. 5). Модель большого взрыва.

V. Ключевые понятия тем. VI. Список использованной литературы. Введение. «Концепции современного естествознания» - новый предмет в системе высшего образования. Для того чтобы понять основную задачу этого предмета для начала узнаем, что означает слово «естествознание». Естествознание – это раздел науки, который изучает мир, как он есть, в его естественном состоянии, независимо от человека (гуманитарные науки, и изучают духовные продукты человеческой деятельности, а технические науки, изучают материальную культуру). Результатами научных исследований являются теории, законы, модели, гипотезы, эмпирические обобщения.

Все эти понятия можно объединить одним словом «концепции». Основной задачей курса является формирование у студентов целостного систематизированного представления о концепциях современного естествознания. К современному естествознанию относятся концепции, возникшие в XX в. Не только самые свежие научные данные можно считать современными, а все те, на которых основывается современная наука, поскольку наука состоит не из отдельных, мало связанных между собой теорий, а представляет собой единое целое, включающее знания, ставшие достоянием человека в разное время его истории. В работе будут представлены следующие темы: «Научный метод», «

Три научные революции

Три научные революции », «

Космологические модели Вселенной

5знания, так и от других ненаучных его форм. Научное знание превосходит другие знания своей полнотой, убедительност... Науке присущи следующие специфические черты: - Универсальность – сообщ... - Общезначимость – научные знания пригодны для всех людей; язык науки ... - Критичность – готовность поставить под сомнение и пересмотреть свои ...

выводы требуют, допускают и проходят проверку по определенным сформулированным правилам. - Внеморальность – научные истины нейтральны в морально-этическом плане, а нравственные оценки могут относиться либо к деятельности по получению знания, (этика ученого требует от него интеллектуальной честности и мужества в процессе поиска истины), либо к деятельности по его применению. - Рациональность – получение знаний на основе рациональных процедур.

Составными частями научной рациональности являются: 1).понятийность, т.е. способность определять термины путем выявления наиболее важных свойств данного класса предметов; 2).логичность, т.е. использование законов формальной логики; 3).дискурсивность, т.е. способность раскладывать научные утверждения на составные части. - Чувственность – научные результаты требуют эмпирической проверки с использованием восприятия и только после этого признаются достоверными.

Основные особенности научного знания: - систематичность и логическая выводимость одних знаний из других; - объектами научного познания выступают не только предметы и явления реального мира, но и их своеобразные аналоги - идеализированные объекты; - осознанный контроль над процессами получения нового знания, фиксация и предъявление строгих требований к методам познания; - строгий однозначный язык, четко фиксирующий смысл и значение понятий; - общеобязательность и достоверность открываемых истин, т.е. независимость от познающего субъекта; Важно отметить, что эти особенности, характерны для самых различных наук. Существуют общие принципы и методы для получения нового знания, применяемые в естественных, технических и гуманитарных дисциплинах.

Это свидетельствует не только о взаимосвязи и единстве наук, но и о едином источнике познания, которым является реальный мир: природа и общество.

Главной опорой науки являются её основные элементы: - Твердо установленные факты; - закономерности, обобщающие группы фактов; - теории, представляющие собой системы закономерностей, в совокупности описывающий некий фрагмент реальности; - научные картины мира, рисующие обобщенные образы реальности, в которых сведены в некое системное единство все согласующиеся теории.

Способы научного познания.

В этих элементах очевидна их иерархия, с какого уровня начинается познание и по каким ступеням оно происходит.

Движении от одной ступени познания к другой осуществляется двумя способами познания – эмпирическим (опытным) и теоретическим. Эмпирический уровень познания опирается на непосредственное исследование реальных, чувственно воспринимаемых объектов. Теоретический уровень означает выявление существенных связей и закономерностей изучаемого объекта. Это более высокая, рациональная или логическая ступень научного познания.

Эмпирический и теоретический уровни отличаются средствами и методами исследования. Средства эмпирического познания обязательно включают в себя приборы, установки и другое оборудование для непосредственного практического взаимодействия исследователя с изучаемым объектом. Так же в эмпирическом исследовании применяются необходимые понятийные средства. Они представляют собой особые абстракции, называемые эмпирическими объектами, которые выделяют из реальных объектов некоторый конечный набор признаков и свойств.

Реальные объекты обладают бесконечно большим числом признаков и свойств и являются неисчерпаемыми в своих связях и отношениях. Основными методами эмпирического познания являются наблюдение, эксперимент, измерение. Наблюдение есть чувственное отражение предметов и явлений внешнего мира. Это первоначальный источник информации об объектах окружающей действительности. Научное наблюдение (в отличие от обыденного) характеризуется целенаправленностью и проводится для решения уже поставленной задачи, т.е. существенно зависит от теории.

Такие наблюдения всегда сопровождаются описанием объекта познания и образуют эмпирическую основу научной информации. Наблюдения могут быть непосредственными, опосредованными и косвенными. В первом случае какие-то свойства или стороны объекта исследования воспринимаются органами чувств человека. В пример можно взять изучение численности популяций птиц. Чаще наблюдение бывает опосредованным, выполняемым с помощью технических средств.

Например, микроскопов или телескопов. В современной физике часто используется косвенные наблюдения, при которых наблюдаются не сами объекты, а результаты их воздействия на др. объекты. Эксперимент предполагает целенаправленное и контролируемое воздействие исследователя на изучаемый объект. Важно заметить, что эксперимент включает в себя наблюдение и измерение, однако имеет ряд важных особенностей. Прежде всего, он дает возможность устранить или снизить воздействие посторонних факторов, т.е. изучать объект в «очищенном» виде. Кроме того, объект может быть поставлен в новые, искусственные условия и проявить там отсутствующие ранее свойства.

Наконец, важнейшим достоинством эксперимента является его воспроизводимость. Многократные повторения измерений в специально созданных условиях позволяют повысить точность и достоверность их результатов. Измерением называется нахождение количественного значения какой-либо величины, отражающей одно из свойств объекта исследования.

Измерение не является особым эмпирическим методом, это дополнение к наблюдению или эксперименту. Для того чтобы данные наблюдений или экспериментов получили статус эмпирических зависимостей, необходимо исключить из них субъективные элементы: ошибки приборов и наблюдателя, случайные помехи и др. Получение достоверного знания требует не только обработки данных измерений, но и сравнения множества наблюдений или экспериментов. Средствами теоретического познания являются идеализированные или абстрактные объекты, отличающиеся от эмпирических объектов.

Теоретические понятия представляющие собой идеализированные или абстрактные объекты, отличаются от эмпирических объектов. Теоретические понятия, представляющие собой логическую реконструкцию действительности, наделены не только признаками, содержащимися в реальных объектах, но и, которые такими, которые отсутствуют у любого другого реального объекта. Основными методами теоретического познания являются абстрагирование, идеализация, формализация, индукция и дедукция, а также аксиоматический и системный методы.

Абстрагирование – это мысленное отвлечение от второстепенных сторон объекта с одновременным выделением его существенных сторон или признаков. Абстрагирование позволяет объединить различные объекты в одну группу на базе каких-то общих признаков (абстракция отождествления). Например, сосны и розы относятся к растениям. Выделение некоторых свойств, связанных с предметами материального мира, дает возможность рассматривать их как самостоятельные сущности (изолирующая абстракция). Например, «зимостойкость» или «твердость». Невозможно познать реальный объект во всем его многообразии, оставаясь на этапе чувственного познания.

Возникла потребность в теоретическом осмыслении объекта (конкретного). Этот переход называют восхождением от чувственно-конкретного к абстрактному. Научная абстракция представляет собой лишь средство для более глубокого познания конкретного. Следующее знание о конкретном будет более глубоким и качественно иным, его называют логически-конкретным.

Поэтому дальнейшее движение познания есть восхождения от абстрактного к конкретному. Это восхождение характеризует общее направление научного познания, имеющего целью переход от менее содержательного знания к более содержательному. Идеализация представляет собой частный случай абстрагирования – мысленное внесение изменений в изучаемый объект в соответствии с целями исследования. При идеализации могут быть исключены из рассмотрения некоторые признаки.

Например, материальная точка – тело, лишенное размеров. Такая абстракция применяется к самым различным объектам: молекулам, падающим телам или планетам, движущимся вокруг Солнца. Наоборот, идеализированный объект может быть наделен свойствами, отсутствующими в реальности. Идеализированный объект может обладать определенной наглядностью, необходимой для реализации специфического метода познания – мысленного эксперимента. Он нужен для умозрительного рассмотрения поведения идеализированного объекта, поставленного в определенные условия.

В известной мере такой эксперимент всегда предшествует реальному на этапе планирования. Термин «формализация » означает применение специальной символики, которая позволяет заменить реальный объект множеством знаков или символов. Построение формальной системы состоит из трех этапов: - задание алфавита, т.е. набора знаков; - задание правил построения «слов» или «формул» из исходных знаков; - задание правил перехода от одних «слов» или «формул» к другим «словам» или «формулам» (правил вывода). Такая знаковая система представляет собой определенный искусственный язык, позволяющий проводить исследования без непосредственного обращения к самому объекту.

Этот способ позволяет достичь краткой и четкой фиксации информации. Индукция – метод познания, основанный на получении общего вывода из частных посылок. Упрощенно, это движение познания от частного к общему (открытие закона всемирного тяготения на основании падения всех тел на Землю). Дедукция – метод познания, основанный на получении частных выводов из общих положений.

Или движение познания от общего к частному (исходя из закона всемирного тяготения, можно сделать вывод о падении тел на Луну, или другое небесное тело). И индукция, и дедукция обособленно не применяются. Их используют поочередно на различных этапах процесса познания. Аксиоматический метод - построение научной теории в виде системы аксиомы (или постулатов) и правил вывода (аксиоматики), которые позволяют путем логической дедукции получать утверждения данной теории (пример, геометрия Евклида). Системный метод (или системный подход) представляет собой рассмотрение объектов исследования в качестве элементов некоторой системы, в которой эти элементы связаны между собой определенными отношениями.

Эти отношения или связи образуют структуру системы. Важно отметить, что в результате взаимодействия элементов целостные свойства системы могут качественно отличатся от свойств составляющих её элементов.

Потому, что каждая подсистема может обладать своим качественным своеобразием и относительной автономностью. Методы, применяемые на всех уровнях научного знания. Выше было сказано о применение абстрагирования в создании понятийных средств на этапе эмпирического познания. Также еще используются анализ и синтез, аналогия и моделирование. Анализ – это метод исследования, представляющий собой мысленное расчленение объекта на части для их отдельного изучения.

Например, анализируемое вещество разделяют на составляющие его химические элементы и изучают их свойства. Анализ представляет собой начальный этап процесса познания, после которого необходимо исследовать связи элементов, рассмотреть их в совокупности. Эта задача решается на втором этапе, который называется синтезом. Синтез – это метод исследования предмета или явления как единого целого, в котором раскрываются место и роль каждого элемента, их взаимосвязь и взаимообусловленность.

Анализ и синтез тесно связаны и представляют собой две стороны единого процесса познания. Аналогией называется подобие или сходство каких-либо признаков или свойств у различных объектов. Сходство или различие устанавливается в процессе сравнения. Аналогия позволяет сделать вывод о наличии у изучаемого объекта какого-либо свойства, если такое же свойство надежно зафиксировано у другого объекта, аналогичного изучаемому. Вывод по аналогии представляет собой перенос информации с одного объекта на другой (например, планетарная модель атома, в которой движение электронов уподоблялось вращению планет вокруг Солнца). Аналогия не является доказательством, но дает ощутимый толчок в познании и творчестве, который позволяет наглядно связать неизвестное с уже изученным. Моделированием называется метод исследования, при котором изучаемый объект (оригинал) заменяется аналогом (модель). Сведения, полученные при исследовании модели, переносятся на оригинал, если определенная часть свойств модели считается тождественной свойствам оригинала.

Моделирование применяется в различных видах.

Идеальное моделирование основано на использовании идеальных моделей явления. Физическое моделирование – это экспериментальный метод познания, также основанный на замене изучаемого объекта другим, ему подобным. В основе физического моделирования лежат теория подобия и анализ размеренностей, которые устанавливают количественные критерии подобия. Только наличие этих критериев обеспечивает возможность переноса экспериментальных результатов, полученных на модели, на натурные условия.

Математическое моделирование (в более широком смысле символическое или знаковое) основано на условно-знаковом представлении каких-либо свойств оригинала. К ним относятся разнообразные графики, номограммы, диаграммы и др. при таком моделировании взаимосвязи между различными величинами, описывающими объект или явление, представляются в виде уровней, которые в сочетании с начальными и граничными условиями являются математической моделью процесса.

Решение этих уравнений позволяет получить информацию, недоступную экспериментальным методом. Численное моделирование на ЭВМ – это разновидность математического моделирования, при котором используется ранее созданная математическая модель, но её решение осуществляется цифровой вычислительной машиной. Такое моделирование позволяет разработать большое число вариантов с последующим отбором наиболее реальных и вероятных.

Также это моделирование дает возможность заменить им дорогостоящие физические эксперименты или натурные испытания. Рассмотренная специфика эмпирического и теоретического уровней научного знания позволяет говорить об их известной самостоятельности, однако в процессе познания они участвуют согласованно. Оба уровня целесообразно рассматривать как целостную самоорганизующуюся систему. Современная наука использует сочетание обоих методов при создании, как каждого элемента, так и всей структуры современного научного знания.

Этими методами выявляются: - факты (наблюдения или эксперимент); - первичное эмпирическое обобщение (регулярность фактов); - факты, не встраивающиеся в это обобщение; - теоретическая гипотеза, т.е. мысленная перестройка обобщения, при которой факты впишутся в единую схему; - проверка гипотезы с предсказанием новых фактов; - теория. Проверка истинности научных теорий и закономерностей представляет собой значимую область как естественнонаучной, так и философской мысли.