Содержание

1. Естественно-научная и гуманитарная культура. 3

2. Корпускулярно-волновой дуализм.. 7

2.1. Волновые свойства света. 9

2.2. Квантовые свойства света. 10

2.3. Единство корпускулярно-волновых свойств света. 12

3. Строение Земли. 12

Список литературы.. 15

1. Естественно-научная и гуманитарная культура

Человек обладает знанием об окружающей вселенной о самом себе и собственных произведениях. Это делит всю имеющуюся у него информацию на два больших раздела естественнонаучное и гуманитарное знание. Различие между естественным и гуманитарным знанием состоит в том, что[1]:

-             основано на разделении субъекта, (человека) и объекта исследования (природы), при этом преимущественно изучается объект. Центром второй сферы знания – гуманитарной является сам субъект познания. То есть то что изучают естественные науки материально, предмет изучения гуманитарных дисциплин носит скорее идеальный характер, хотя изучается разумеется в своих материальных носителях. Важной особенностью гуманитарного знания в отличие от естественно научного, является нестабильность быстрая изменчивость объектов изучения.

-             в природе в большинстве случаев господствуют определенные и необходимые причинно-следственные взаимосвязи и закономерности, поэтому основная задача естественных наук выявить эти связи и на их основе объяснить природные явления, истинна здесь непреложна и может быть доказана. Явления духа даны для нас непосредственно, мы переживаем их как свои, основной принцип здесь понимание, истинность данных – данных в значительной степени субъективна, она результат не доказывания, а интерпретации.

-             метод естествознания «генерализирующий» (то есть его цель отыскать общее в разнообразных явлениях, подвести их под общее правило), закон тем важнее, чем он универсальнее, чем больше случаев под него подпадает. В гуманитарных науках, тоже выводится общие закономерности, иначе они небыли бы науками, но поскольку основным объектом исследования является человек, невозможно пренебречь его индивидуальностью, поэтому метод гуманитарного знания можно назвать «индивидуализирующим.

-             на естественные и гуманитарные науки в разной степени оказывает влияние система человеческих ценностей. Для естественных наук нехарактерны ценностно-окрашенные суждения, составляющие существенный элемент гуманитарного знания. Гуманитарное знание может испытывать влияние той или иной идеологии, и в гораздо большей степени связана с ней, чем естественно научное знание.

Гуманитарная культура основывается на знаниях этики, религиоведения, юриспруденции, искусствознания, философии, литературоведения, педагогики и других наук Системообразующие ценности гуманитарных наук — гуманизм, идеалы добра, истины, красоты, совершенства, свободы и т. д. Эти ценности имеют решающее значение в целеполагающей деятельности людей, так как поднимают человека от состояния животного эгоизма к всесторонней общественной жизни.

Те или иные группы ценностей и соответственно виды гуманитарной культуры могут наполняться специфическим социальным содержанием. Их общественная значимость относительна и утверждается в соответствии с той или иной ролью, которую они играют в определенную историческую эпоху. Например, религиозные ценности католицизма доминировали в общественной жизни государств западной Европы в XI—XIV вв[2]. В настоящее время в этих государствах превалируют политические и правовые ценности (демократия, права человека и т. п.).

Существенную роль в современной индустриальной цивилизации играют экономические и утилитарно-практические ценности, в которых осмысливаются явления материальной культуры.

Важно подчеркнуть, что и в гуманитарном знании, и в целом в гуманитарной культуре существенным образом представлены интересы субъекта. Поэтому неизбежны различные варианты осмысления и оценки "позитивности" одних и тех же общественных явлений для того или иного человека, группы, социума, государства. В этом и заключается специфика гуманитарной культуры. Естественно-научная культура во многом исключает субъективизм ученого.

Специфика естественно-научной культуры состоит в том, что знание о природе постоянно совершенствуется, отличается вы­сокой степенью объективности, представляет собой наиболее достоверный (истинный) слой массива человеческого знания, имеющего большое значение для существования человека и общества[3]. Кроме того, это глубоко специализированное знание. Для "рядовых" потребителей естественно-научной культуры необходимы научно-мировоззренческие популярные "переводы" (толкования) знаний о природных объектах. В любом случае для человека вообще естественно-научная культура есть важ­нейшее средство социализации, а для многих специалистов — решающее условие их эффективной деятельности.

Специфика гуманитарной культуры состоит в том, что знание о системе ценностных зависимостей в обществе активизируется исходя из принадлежности индивида к определенной социальной группе. В основе актуализации нередко лежат общечеловеческие ценности (гуманизм, демократия, права человека, нормы морали и т. д.). Все это имеет решающее значение в социальной адаптации индивида. Проблема истинности решается с учетом знания об объекте и оценки полезности этого знания познающим или потребляющим субъектом. При этом не исключается возможность толкований, противоречащих реальным свойствам объектов, насыщенность теми или иными идеалами и проектами будущего.

В методологии науки под этими терминами естественно-научной и гуманитарной культурой понимают две различные традиции, которые сформировались в изучении природы, т.е. в естествознании, с одной стороны, и исследовании явлений духовной жизни общества, т.е. в гуманитарных науках - с другой. Это различие обусловлено самой спецификой объектов изучения естественных и гуманитарных наук.

В то время как в природе действуют слепые, стихийные и не зависимые от человека процессы, в обществе ничего не совершается без сознательных целей, интересов и мотиваций. На этом основании естественно-научную культуру нередко противопоставляют культуре гуманитарной. Поскольку методы исследования в естествознании сформировались раньше, чем в гуманитарных науках, то в истории познания делались неоднократные попытки перенести их целиком и полностью, без соответствующих изменений и уточнений, в гуманитарные науки.

Такие попытки не могли не встретить сопротивления и критики со стороны специалистов, изучавших явления социальной жизни и духовной культуры. Иногда подобное сопротивление сопровождалось полным отрицанием какого-либо значения методов естествознания для исследования социально-культурных и гуманитарных процессов. Однако в последние десятилетия под влиянием научно-технической революции и в связи с возникновением новых общенаучных и междисциплинарных направлений исследования былая конфронтация между естествоиспытателями и гуманитариями все больше уступает место согласию и стремлению понять и использовать методы друг друга.

Мы являемся свидетелями того, как социологи, юристы, педагоги и другие специалисты-гуманитарии начинают применять системный подход, идеи и методы кибернетики и теории информации в своих исследованиях.

Таким образом, можно утверждать закономерно выделения естественно научной и гуманитарной культур как особых типов культуры, они неразрывно связаны между собой:

-             сам человек существо биосоциальное, природное и общественное в нем неразрывно связанно;

-             оба типа культуры принимают участие в формировании человеческого мировоззрения, а оно представляет собой целостное явление;

-             имеется целый ряд пограничных проблем;

-             естествознание часто сталкивается с проблемами социального или этического характера, хотя естество знание изучает преимущественно природу, но второй стороной исследования всегда является человек, поэтому методология исследования всегда включает в себя элементы гуманитарного знания, гуманитарные науки могут дать дополнительные данные подтверждающие истинность теории.

-             с другой стороны гуманитарные науки все шире используют методы и данные естественных наук.

Взаимосвязь естественно-научной и гуманитарной культур заключается в следующем:

-             они имеют единую основу, выраженную в потребностях и интересах человека и человечества в создании оптималь­ных условий для самосохранения и совершенствования;

-             осуществляют взаимообмен достигнутыми результатами (это нашло свое выражение, например, в этике естествозна­ния, рационализации гуманитарной культуры и т. п.);

-             взаимно координируют в историко-культурном процессе;

-             являются самостоятельными частями единой системы знаний науки;

-             имеют основополагающую ценность для человека, ибо он выражает единство природы и общества.

Антропная основа естественно-научной и гуманитарной культур приобретает на рубеже XX—XXI вв. первостепенное значение.

Эти средства создаются людьми, постоянно совершенствуются и состоят из трех содержательных типов культур- материальной, социальной и духовной.

2. Корпускулярно-волновой дуализм

Рассмотренные в данном разделе явления - излучение чёрного тела, фотоэффекта, эффект Комптона- служат доказательством квантовых (корпускулярных) представлений о свете как о потоке фотонов. С другой стороны, такие явления, как интерференция, дифракция и поляризация света, убедительно подтверждают волновую (электромагнитную) природу света. Наконец, давление и преломление света объясняются как волновой, так и квантовой теориями. Таким образом, электромагнитное излучение обнаруживает удивительное единство, казалось бы, взаимоисключающих свойств – непрерывных (волны) и дискретных (фотоны), которые взаимно дополняют друг друга.

Более детальное рассмотрение оптических явлений приводит к выводу, что свойства непрерывности, характерные для электромагнитного поля световой волны, не следует противопоставлять свойствам дискретности, характерным для фотона. Свет, обладая одновременно корпускулярными и волновыми свойствами, обнаруживает определённые закономерности в их проявлении. Так, волновые свойства света проявляются в закономерностях его распространения, интерференции, дифракции, поляризации, а корпускулярные – в процессах взаимодействия света с веществом. Чем больше длина волны, тем меньше энергия и импульс фотона и тем труднее обнаруживаются квантовые свойства света (с этим связано, например, существование красной границы фотоэффекта). Наоборот, чем меньше длина волны, тем больше энергия и импульс фотона и тем труднее обнаруживается волновые свойства (например, волновые свойства (дифракция) рентгеновского излучения обнаружены лишь после применения в качестве дифракционной решётки кристаллов).[4]

Взаимосвязь между двойственными корпускулярно-волновыми свойствами света можно объяснить, если использовать, как это делает квантовая оптика, статистический подход к рассмотрению закономерностей рассмотрения света. Например, дифракция света на щели состоит в том, что при прохождении света через щель происходит перераспределение фотонов в пространстве. Так как вероятность попадания фотонов в различные точки экрана неодинакова, то и возникает дифракционная картина. Освещённость экрана пропорциональна вероятности попадания фотонов на единицу площади экрана. С другой стороны, по волновой теории, освещённость пропорциональна квадрату амплитуды световой волны  той же точке экрана. Следовательно, квадрат амплитуды световой волны в данной точке пространства является мерой вероятности попадания фотонов в данную точку.

2.1. Волновые свойства света

Дисперсия

 В основных опытах Ньютона заключались два важных открытия:

1) Свет различного цвета характеризуется различными показателями преломления в данном веществе (дисперсия).

2) Белый цвет есть совокупность простых цветов.

Мы знаем в  настоящее время, что разным цветам соответствуют различные длины световых волн. Поэтому первое открытие Ньютона можно сформулировать следующим образом: показатель преломления вещества зависит от длины световой волны. Обычно он увеличивается по мере уменьшения длины волны.

Дифракция

У световой волны не происходит изменения геометрической формы фронта при распространении в однородной среде. Однако если распространение света осуществляется в неоднородной среде, в которой, например, находятся не прозрачные экраны, области пространства со сравнительно резким изменением показателя преломления и т. п., то наблюдается  искажение фронта волны. В этом случае происходит перераспределение интенсивности световой волны в пространстве. При освещении, например, непрозрачных экранов точечным источником света на границе тени, где  согласно законам геометрической оптики должен был бы проходить скачкообразный переход от тени к свету, наблюдается ряд тёмных и светлых полос, часть света проникает в область геометрической тени. Эти явления относятся к дифракции света.

Поляризация

Явления интерференции и дифракции, послужившие для обоснования волновой природы света, не дают еще полного представления о характере световых волн. Новые черты открывает нам опыт над прохождением света через кристаллы, в частности через турмалин.

2.2. Квантовые свойства света.

Фотоэффект

Гипотеза Планка о квантах послужила основой для объяснения явления фотоэлектрического эффекта, открытого в 1887г. немецким физиком Генрихом Герцем.

Явление фотоэффекта обнаруживается при освещении цинковой пластины, соединенной со стержнем электрометра. Если пластине и стержню передан положительный заряд, то электрометр не разряжается при освещении пластины. При сообщении пластине отрицательного электрического заряда электрометр разряжается, как только на пластину попадает ультрафиолетовое излучение. Этот опыт доказывает, что с поверхности металлической пластины под действием света могут освобождаться  отрицательные электрические заряды. Измерение заряда и массы частиц, вырываемых светом, показало, что эти частицы – электроны.

Фотоэффекты бывают нескольких видов: внешний и внутренний фотоэффект, вентильный фотоэффект и ряд других эффектов.

Внешним фотоэффектом называют явление вырывания электронов из вещества под действием падающего на него света.

Внутренним фотоэффектом называют появление свободных электронов и дырок в полупроводнике в результате разрыва связей между атомами за счет энергии света, падающего на полупроводник.

Вентильным фотоэффектом называют возникновение под действием света электродвижущей силы в системе, содержащей контакт двух различных полупроводников или полупроводника и металла.

Эффект Комптона

Наиболее полно корпускулярные свойства света проявляются в эффекте Комптона. Американский физик А. Комптон (1892-1962), исследуя в 1923 г. Рассеяние монохроматического рентгеновского излучения веществами с лёгкими атомами (парафин, бор), обнаружил, что в составе рассеянного излучения наряду с излучением первоначальной длины волны наблюдается также более длинноволновое излучение.

Эффектом Комптона называется упругое рассеяние коротковолнового  электромагнитного излучения (рентгеновского и гамма-излучений) на свободных (или слабосвязанных) электронах вещества, сопровождающееся увеличением длины волны. Этот эффект не укладывается в рамки волновой теории, согласно которой длина волны при рассеянии изменяться не должна: под действием периодического поля световой волны электрон колеблется с частотой поля и поэтому излучает рассеянные волны той же частоты.[5]

Объяснение эффекта Комптона дано на основе квантовых представлений о природе света. Если считать, как это делает квантовая теория, что излучение имеет корпускулярную природу.

Эффект Комптона наблюдается не только на электронах, но и на других заряженных частицах, например протонах, однако из-за большой массы протона его отдача «просматривается» лишь при рассеянии фотонов очень высоких энергий.

Как эффект Комптона, так и фотоэффект на основе квантовых представлений обусловлены взаимодействием фотонов с электронами. В первом случае фотон рассеивается, во втором - поглощается. Рассеяние происходит при взаимодействии фотона со свободными электронами, а фотоэффект – со связанными электронами. Можно показать, что при столкновении фотона со свободными электронами не может произойти поглощения фотона, так как это находится в противоречии с законами сохранения импульса и энергии. Поэтому при взаимодействии фотонов со свободными электронами может наблюдаться только их рассеяние, т.е. эффект Комптона.

2.3. Единство корпускулярно-волновых свойств света

Итак, свет корпускулярен в том смысле, что его энергия, импульс, масса и спин локализованы в фотонах, а не размыты в пространстве, но не в том, что фотон может находиться в данном точно определенном месте пространства. Свет ведет себя как волна в том смысле, что распространение и распределение фотонов в пространстве носят вероятный характер: вероятность того, что фотон находится в данной точке определяется квадратом амплитуды в этой точке. Но вероятностный (волновой) характер распределения фотонов в пространстве не означает, что фотон в каждый момент времени находится в какой-то одной точке.

Таким образом, свет сочетает в себе непрерывность волн и дискретность частиц. Если учтем, что фотоны существуют только при движении (со скоростью с), то приходим к выводу, что свету одновременно присущи как волновые, так и корпускулярные свойства. Но в некоторых явлениях при определенных условиях основную роль играют или волновые, или корпускулярные свойства и свет можно рассматривать или как волну, или как частицы (корпускулы).

3. Строение Земли

Наша планета не только единое естественное тело, но и само­организующаяся система, развитие которой инициируется про­тивоборством двух фундаментальных природных тенденций — стремлением к разрушению упорядоченности и стремлением к образованию все более упорядоченных систем.

Пока человек не проник в глубь Земли далее 12—15 км, но глубин примерно до 200 км разными путями выносится нару­жу вещество недр и оказывается доступным для исследователей. Сведения о более глубоких слоях добываются косвенными мето­дами. Вещество метеоритов рассматривают как реликтовые остатки прошлого, отражающие состав и структуру вещества протопланетного облака в зоне формирования планет земной группы, но их не считают надежными.[6]

Различают три главные концентри­чески расположенные области: ядро, мантия и кора. Ядро и ман­тия в свою очередь подразделяются на дополнительные оболоч­ки, различающиеся физико-химическими свойствами. Ядро за­нимает центральную область земного геоида и разделяется на две части. Внутреннее ядро находится в твердом состоянии, оно окружено внешним ядром, пребывающим в жидкой фазе. Внутреннее ядро полагают состоящим из железа (80%) и никеля (20%). Соответствующий сплав при давлении земных недр имеет температуру плавления порядка 4500°С. Внешнее ядро содержит железо (52%) и эвтектику (жидкая смесь твердых веществ), образуемую железом и серой (48%). Не исключается небольшая примесь никеля. Температура Плавления такой смеси оценивается примерно равной 3200°С.[7]

С жидким состоянием внешнего ядра связывают представле­ния о природе земного магнетизма. Магнитное поле Земли из­менчиво, из года в год меняется положение магнитных полюсов. Предполагают, что магнитное поле создается процессом, названным эффектом динамомашины с самовозбуждением. Мантию образуют различные силикаты (соединения, в основе которых кремний). Предполагается, что состав нижней мантии подобен составу каменных метеоритов, хондритов.

Верхняя мантия непосредственно связана с самым внешним слоем — корой. Верхняя мантия состоит из оливина (~б0%), пироксена (-30%) и полевого шпата (-10%). В определенных зонах этого слоя происходит частичное плавление минералов и образуются щелочные базальты — основа океанической коры. Хрупкая кора, обладающая высокой степенью жесткости, вместе с частью подстилающей мантии об­разует особый слой толщиной порядка 100 км, называемый ли­тосферой. Верхняя мантия обладает особенностью, определяющей характер ее взаимодействия с литосферой: по от­ношению к кратковременным нагрузкам она ведет себя как же­сткий материал, а по отношению к длительным нагрузкам — как пластичный. Литосфера создает постоянную нагрузку на верх­нюю мантию и под ее давлением подстилающий слой, называе­мый астеносферой, проявляет пластичные свойства, литосфера “плавает” в нем. Такой эффект называют изостазией.

Астеносфера опирается на более глубокие слои мантии, плотность и вязкость которых возрастают с глуби­ной. Причина этого — сдавливание пород. В целом же литосфера, астеносфера и остальная мантия могут рассматри­ваться в качестве трехслойной системы, каждая из частей кото­рой подвижна относительно других компонентов. Особой под­вижностью отличается легкая литосфера, опирающаяся на не слишком вязкую и пластичную астеносферу.

Земная кора, образующая верхнюю часть литосферы, в ос­новном слагается из восьми химических элементов: кислород, кремний, алюминий, железо, кальций, магний, натрий и калий. Половина всей массы коры приходится на кислород, который содержится в ней в связанных состояниях, в основном в виде окислов металлов. Геологические особенности коры определя­ются совместными действиями на нее атмосферы, гидросферы и биосферы — этих трех самых внешних оболочек планеты. Со­став коры и внешних оболочек непрерывно обновляется.

Самые верхние оболочки Земли — гидросфера и атмосфера — заметно отличаются от других оболочек, образующих твердое тело планеты. Гидросфера и атмосфера возникли на ранней стадии формирования планеты, а может быть, и одновременно с ее формированием. Нет сомнений, что океан и атмосфера существовали 3,8 млрд. лет назад.

Среди сообщества оболочек Земли особое место занимает биосфера. Она захватывает верхний слой литосферы, почти всю гидросферу и нижние слои атмосферы. Под биосферой понималась совокупность заселяющей поверхность планеты живой материи вместе со средой обитания.

Список литературы

1.           Дубнищева Т.Я. Концепции Современного естествознания. Основной курс в вопросах и ответах – Новосибирск: Сибирское университетское издательство, 2003.

2.           Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания. - М.: Феникс, 2002.

3.           Небел Б. Наука об окружающем мире. Как устроен мир. – М.: Мир, 2000.

4.           Пахустов Б.К. Концепции современного естествознания: УМК. – Новосибирск: СибАГС, 2001.

5.           Рузавин Г.И. Концепции современного естествознания: Учебник для вузов. - М.: Гардарика, 2002.

6.           Хрестоматия по философии. Под ред. Иванченко Н.С. - Ростов-на-Дону.: Феникс, 2003.

---

[1] Хрестоматия по философии. Под ред. Иванченко Н.С. - Ростов-на-Дону.: Феникс, 2003. – с. 57.

[2] Хрестоматия по философии. Под ред. Иванченко Н.С. - Ростов-на-Дону.: Феникс, 2003. – с. 84.

[3] Пахустов Б.К. Концепции современного естествознания: УМК. – Новосибирск: СибАГС, 2001. – с. 122.

[4] Рузавин Г.И. Концепции современного естествознания: Учебник для вузов. - М.: Гардарика, 2002. – с. 154.

[5] Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания. - М.: Феникс, 2002. – с. 211.

[6] Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания. - М.: Феникс, 2002. – с. 415.

[7] Рузавин Г.И. Концепции современного естествознания: Учебник для вузов. - М.: Гардарика, 2002. – с. 381.