Реферат: Дифференциация, интеграция и математизация в развитии науки 2

Всероссийский заочный финансово-экономический институт

Контрольная работа

по «Концепции современного естествознания»

на тему «Дифференциация, интеграция и математизация в развитии науки»

вариант № 7

Руководитель:

Исполнитель:

Владимир 2008 г

Содержание

Введение...................................................................................................................3

1. Процессы дифференциации в развитии науки……………………………….4

2. Процессы интеграции в развитии науки. Взаимосвязь дифференциации и интеграции………………………………………………………………………...7

3. Процессы математизации науки……………………………………………..10

Заключение…………………………………………………………………….....16

Список используемой литературы………………………………………….…..17

Введение

Не сомнений в том, что наука развивается, то есть необратимо качественно меняется со временем. Она наращивает свой объем, непрерывно разветвляется, усложняется и тому подобное. Фактическая история науки внешне выглядит достаточно дробно и хаотично. Но наука изменила бы самой себе, если бы в этом хаосе гипотез, открытий, теорий не попыталась бы отыскать некую упорядоченность, закономерный ход становления и смены идей и концепций, то есть обнаружить скрытую логику развития научного знания.

Выявление логики развития науки означает уяснение закономерности научного прогресса, его движущих сил, причин и исторической обусловленности. Современное видение этой проблемы существенно отличается от того, которое господствовало, пожалуй, до середины нашего столетия. Прежде полагали, что в науке идет непрерывное приращение научного знания, постоянное накопление новых научных открытий и все более точных теорий, создающее в итоге кумулятивный эффект на разных направлениях познания природы. Ныне логика развития науки представляется иной: она развивается не только путем непрерывного накопления новых фактов и идей - шаг за шагом, но и через фундаментальные теоретические сдвиги. В один прекрасный момент они заставляют ученых перекраивать привычную общую картину мира и перестраивать свою деятельность на базе принципиально иных мировоззренческих установок. Логику неспешной эволюции науки (шаг за шагом) сменила логика научных революций и катастрофы. Ввиду новизны и сложности проблемы в методологии науки еще не сложилось общепризнанного подхода логики развития научного знания. Таких моделей множество. Но некоторые все приобрели приоритет.

1. Процессы дифференциации в развитии науки

Дифференциация (франц. differentiation, от лат. differentia — разность, различие), разделение целого на различные части, формы и ступени.

Процесс дифференциации – переход от «единого», общего к расчлененному, «многому». Разделение общего знания на его части, виды или подвиды приводит к появлению новых областей знания, появляются новые объекты и области исследования, целые отрасли научного знания.

Процессы дифференциации превратили науку в сложную и разветвленную систему дисциплин.

В настоящее время насчитывается не менее 15 тыс. различных научных дисциплин. Такое усложнение структуры научного знания имеет несколько причин, во-первых, в основе всей современной науки лежит аналитический подход к действительности, то есть основной прием познания это расчленение изучаемого явления на простейшие составляющие. Этот методологический прием ориентировал исследователей на подробную детализацию изучаемой действительности. Во-вторых, за последние 300 лет резко возросло число объектов доступных для научного изучения, существование универсальных гениев, которые могли охватить все многообразие научного знания стало сейчас физически невозможным, человек способен познать лишь незначительную часть того, что известно человечеству. Процесс формирования отдельных научных дисциплин происходил за счет отграничения предмета каждой из них от предметов других наук. Стержнем того или иного предмета исследования являются объективные законы действительности.

Подобная специализация полезна и неизбежна. Дифференциация научного знания позволяет более глубоко изучить, отдельные аспекты реальности. Она облегчает труд ученых, оказывает влияние на саму структуру научного сообщества. Данный процесс продолжается и по сегодняшний день, генетика относительно молодая наука, но в ней уже наметилось целое семейство дисциплин: эволюционная, популяционная, молекулярная. Продолжают дробиться и более старые науки, например, в химии появились квантовая химия, радиационная химия и т. д. Но в то же время дифференциация научного знания несет в себе и опасность, разложения единой научной картины мира.

Дифференциация наук является закономерным следствием быстрого увеличения и усложнения знаний. Она неизбежно ведет к специализации и разделению научного труда. Последние имеют как позитивные стороны (возможность углубленного изучения явлений, повышение производительности труда ученых), так и отрицательные (особенно "потеря связи целого", сужение кругозора - иногда до "профессионального кретинизма"). Касаясь этой стороны проблемы, А. Эйнштейн отмечал, что в ходе развития науки "деятельность отдельных исследователей неизбежно стягивается ко все более ограниченному участку всеобщего знания. Эта специализация, что еще хуже, приводит к тому, что единое общее понимание всей науки, без чего истинная глубина исследовательского духа обязательно уменьшается, все с большим трудом поспевает за развитием науки...; она угрожает отнять у исследователя широкую перспективу, принижая его до уровня ремесленника"[1]

Взаимное разделение наук, дифференциация изоляционистского типа, была ведущей тенденцией в сфере науки вплоть до XIX века, это привело к тому, что, не смотря на большие успехи, достигнутые наукой на пути прогрессирующей специализации, происходил рост рассогласования научных дисциплин. Возник кризис единства науки. Но уже в рамках классического естествознания постепенно утверждается идея принципиального единства всех явлений природы, а, следовательно, и отражающих их научных дисциплин, поэтому начали возникать смежные научные дисциплины, например, физическая химия, биохимия. Границы, проведенные между оформившимися научными дисциплинами, становятся все более условными, фундаментальные науки так глубоко проникли друг в друга, что возникает проблема формирования единой науки о природе, то есть интеграции научного знания.

2. Процессы интеграции в развитии науки. Взаимосвязь дифференциации и интеграции

Термин интеграция (от лат. восстановление, восполнение), как правило используется для обозначения объединения каких - то частей в единое целое, при этом подразумевается так же преодоление дезинтегрирующих факторов ведущих к разобщенности системы, к чрезмерному росту самостоятельности элементов или частей, что должно повысить степень упорядоченности и организованности системы.

Одновременно с процессом дифференциации происходит и процесс интеграции - объединения, взаимопроникновения, синтеза наук и научных дисциплин, объединение их (и их методов) в единое целое, стирание граней между ними. Это особенно характерно для современной науки, где сегодня бурно развиваются такие синтетические, общенаучные области научного знания как кибернетика, синергетика и др., строятся такие интегративные картины мира, как естественнонаучная, общенаучная, философская (ибо философия также выполняет интегративную функцию в научном познании).

В основе решения проблемы интеграции научного знания лежит философский принцип единства мира. Поскольку мир един его адекватное отражение должно представлять единство; системный целостный характер природы обуславливает целостность естественнонаучного знания, в природе нет абсолютных разграничительных линий. А есть только относительно самостоятельные формы движения материи, переходящие друг в друга и составляющие звенья единой цепи движения и развития, по этому науки, изучающие их, могут обладать не абсолютной, а только относительной самостоятельностью

в организации исследований на стыке наук. Результатом являются «пограничные» науки, но такая интеграция возможна только между смежными дисциплинами

в разработке междисциплинарных научных методов, которые могут применяться в различных науках (спектральный анализ, хроматография, компьютерный эксперимент, еще боле широкую интеграцию позволяет осуществлять применение математического метода)

в поиске объединительных теорий и принципов, к которым можно было бы свести бесконечное разнообразие явлений природы (единая теория поля, глобальный эволюционный синтез в биологии, физике химии и т.д.)

разработка теорий выполняющих общеметодологические функции в естествознании. В результате возникаю синтезирующие дисциплины объединяющие ряд далеко отстоящих друг от друга наук. (кибернетика, синергетика).

изменении самого принципа выделения научных дисциплин. Появился новый тип проблемных наук, они по большей части становятся комплексными, привлекающими для решения одной проблемы сразу несколько дисциплин (онкология и пр.).

В настоящее время можно проследить в науке одновременно и процессы дифференциации и процессы интеграции, но последние, судя по всему, пересиливают, интеграция стала ведущей закономерностью развития научного прогресса. К настоящему времени в науке действует множество интегрирующих факторов, которые позволяют утверждать, что она стала целостным системным образованием, в этом отношении наука вышла из кризиса, и проблема состоит теперь в достижении еще большей организованности и упорядоченности. В современных условиях дифференциация наук уже не приводит к дальнейшему разобщению, а, наоборот, к их взаимному цементированию. Однако разобщение еще далеко не преодолено, а на отдельных участках оно даже усиливается. При этом следует учитывать что интеграция и дифференциация не взаимоисключающие, а взаимодополняющие процессы.

Интеграция – противоположный механизм развития научного знания, в результате которого происходит объединение разрозненных знаний, областей исследования, то есть происходит переход от «многого» к «единому». Это одна из важнейших закономерностей развития научного знания, становления его целостности. Следует подчеркнуть, что далеко не всякое междисциплинарное исследование комплексных проблем является интегративным взаимодействием наук. Сущность интеграции – в уплотнении научной информации, возрастании системности, комплексности и ёмкости знаний. Проблема интеграции научного знания – сложное, многогранное явление, требующее современных средств ее методологического анализа.

3. Процессы математизации науки

Современный этап развития науки характеризуется усилением и углублением взаимодействия отдельных её отраслей, формированием новых форм и средств исследования, в т.ч. математизацией и компьютеризацией познавательного процесса. Распространение понятий и принципов математики в различные сферы научного познания оказывает существенное влияние, как на эффективность специальных исследований, так и на развитие самой математики.

Использование математики в биологических и особенно гуманитарных науках содействовало образованию необычных для классической математики понятий качество, расплывчатое множество, функция принадлежности, отображение, бинарное отношение, алгебраические операции и др. В целом, математизация процесса познания становится определяющим фактором того, что и сама математика подвергается глубоким структурным изменениям. В этом плане развитие математики, образование общенаучных понятий, наметившуюся тенденцию к всестороннему отображению объектов природной и социальной действительности, следует рассматривать в контексте с единым тотальным процессом синтеза научного знания, являющимся отображением единства материального мира.

В процессе математизации естественных, общественных, технических наук и её углубления происходит взаимодействие между методами математики и методами тех отраслей наук, которые подвергаются математизации, усиливается взаимодействие и взаимосвязь между математикой и конкретными науками, формируются новые интегративные направления в науке.

Математика как специфический язык естествознания

Как бы то ни было, естествознание все шире использует математический аппарат для объяснения природных явлений. Можно выделить несколько направлений математизации естествознания:

· количественный анализ и количественная формулировка качественно установленных фактов, обобщений и законов конкретных наук;

· построение математических моделей (об этом несколько позже) и даже создание таких направлений, как математическая физика, математическая биология и т.д.;

· построение и анализ конкретных научных теорий, в частности их языка.

Рассмотрим математику как специфический язык науки, отличающийся от естественного языка, где, как правило, используют понятия, которые характеризуют определенные качества вещей и явлений (поэтому их часто называют качественными). Именно с этого начинается познание новых предметов и явлений. Следующий шаг в исследовании свойств предметов и явлений - образование сравнительных понятий, когда интенсивность какого-либо свойства отображается с помощью чисел. Наконец, когда интенсивность свойства или величины может быть измерена, т.е. представлена в виде отношения данной величины к однородной величине, взятой в качестве единицы измерения, тогда возникают количественные, или метрические, понятия.

Прогресс в научном познании часто связан с введением именно количественных понятий и созданием количественного языка, которые и исторически, и логически возникают на основе языка качественных описаний. Количественный язык выступает как дальнейшее развитие, уточнение и дополнение обычного, естественного языка, опирающегося на качественные понятия. Таким образом, количественные и качественные методы исследования не исключают, а скорее дополняют друг друга. Известно, что количественные понятия и язык использовались задолго до того, как возникло экспериментальное естествознание. Однако только после появления последнего они начинают применяться вполне сознательно и систематически. Язык количественных понятий наряду с экспериментальным методом исследования впервые успешно использовал Г. Галилей.

Преимущества количественного языка математики в сравнении с естественным языком состоят в следующем:

· такой язык весьма краток и точен. Например, чтобы выразить интенсивность какого-либо свойства с помощью обычного языка, нужно несколько десятков прилагательных. Когда же для сравнения или измерения используются числа, процедура упрощается. Построив шкалу для сравнения или выбрав единицу измерения, можно все отношения между величинами перевести на точный язык чисел. С помощью математического языка (формул, уравнений, функций и других понятий) можно гораздо точнее и короче выразить количественные зависимости между самыми разнообразными свойствами и отношениями, характеризующими процессы, которые исследуются в естествознании. С этой целью используются методы математики, начиная от дифференциального и интегрального исчисления и кончая современным функциональным анализом;

· опираясь на крайне важные для познания законы науки, которые отображают существенные, повторяющиеся связи предметов и явлений, естествознание объясняет известные факты и предсказывает неизвестные. Здесь математический язык выполняет две функции: с помощью математического языка точно формулируются количественные закономерности, характеризующие исследуемые явления; точная формулировка законов и

· научных теорий на языке математики дает возможность при получении из них следствий применить богатый математический и логический аппарат.

Все это показывает, что в любом процессе научного познания существует тесная взаимосвязь между языком качественных описаний и количественным математическим языком. Эта взаимосвязь конкретно проявляется в сочетании и взаимодействии естественно-научных и математических методов исследования. Чем лучше мы знаем качественные особенности явлений, тем успешнее можем использовать для их анализа количественные математические методы исследования, а чем более совершенные количественные методы применяются для изучения явлений, тем полнее познаются их качественные особенности.

Математика в естествознании:

· играет роль универсального языка, специально предназначенного для лаконичной точной записи различных утверждений. Конечно, все, что можно описать языком математики, поддается выражению на обычном языке, но тогда изъяснение может оказаться чересчур длинным и запутанным;

· служит источником моделей, алгоритмических схем для отображения связей, отношений и процессов, составляющих предмет естествознания. С одной стороны, любая математическая схема или модель - это упрощающая идеализация исследуемого объекта или явления, а с другой - упрощение позволяет ясно и однозначно выявить суть объекта или явления.

Поскольку в математических формулах и уравнениях отражены некие общие свойства реального мира, они повторяются в разных его областях. На этом свойстве построен такой своеобразный метод естественно-научного познания, как математическая гипотеза, когда к готовым математическим формам пытаются подобрать конкретное содержание. Для этого в подходящее уравнение из смежных областей науки подставляют величины другой природы, а затем производят проверку на совпадение с характеристиками исследуемого объекта. Эвристические возможности этого метода достаточно велики. Так, с его помощью были описаны основные законы квантовой механики: Э. Шрёдингер, приняв волновую гипотезу движения элементарных частиц, нашел уравнение, которое формально не отличается от уравнения классической физики колебаний нагруженной струны, дал его членам совершенно иную интерпретацию (квантово-механическую). Это позволило Шрёдингеру получить волновой вариант квантовой механики.

Приложение математики к разным отраслям естествознания

Приложения математики весьма разнообразны. По мнению акад. А.Н. Колмогорова, область применения математического метода принципиально не ограничена. В то же время роль и значение математического метода в различных отраслях естествознания неодинаковы. Дело в том, что математические методы применимы для объектов и явлений, обладающих качественной однородностью и вследствие этого количественно и структурно сравнимых. Именно со сложностью выявления качественной однородности групп объектов и явлений связана трудность получения математических формул и уравнений для объектов естествознания. Чем более сложными и качественно различными являются природные объекты и явления, тем труднее их сравнивать количественно, т.е. тем труднее они поддаются математизации.

Математический метод полностью господствует в небесной механике, в частности в учении о движении планет. Имеющий очень простое математическое выражение закон всемирного тяготения почти полностью определяет изучаемый здесь круг явлений. Каждый результат, полученный на основе математического метода, с высокой точностью подтверждается в действительности.

В физике тоже велика роль математического метода. Почти не существует области физики, не требующей употребления развитого математического аппарата. Основная трудность исследования заключается не в применении математической теории, а в выборе предпосылок для математической обработки и в истолковании результатов, полученных математическим путем.

В химии для исследования закономерностей также широко используются математические методы. Это возможно потому, что при всем различии свойств химических элементов всеони обладают и общей характеристикой - атомным весом. Сравнение элементов по этому признаку позволило Д.И. Менделееву построить Периодическую систему элементов. На выделении общих свойств химических веществ и соединений обычно и основывается применение математических методов в химии.

В биологических науках и науках о Земле математические методы часто играют подчиненную роль вследствие множества специфических свойств изучаемых здесь систем. Это затрудняет поиски качественной однородности среди них и соответственно математизацию этих наук. Однако и здесь есть высокоматематизированные отрасли, опирающиеся на изучение физических основ природных явлений (геофизика, биофизика и т.д.).

Таким образом, роль математизации в современном естествознании очень велика, и нередко новая теоретическая интерпретация какого-либо явления в естествознании считается полноценной, если удается создать математический аппарат, отражающий основные его закономерности. Однако не следует думать, что все естествознание в итоге будет сведено к математике. Построение различных формальных систем, моделей, алгоритмических схем - лишь одна из сторон развития научного знания, а естествознание развивается, прежде всего, как содержательное знание. Не удается формализовать сам процесс выдвижения, обоснования и опровержения гипотез, научную интуицию. Глубина объяснения и достоверность предсказания зависят в первую очередь от тех конкретных посылок, на которые они опираются, и математизация не может восполнить пробел в отсутствии такого рода посылок. Знаменитый естествоиспытатель Т. Гексли говорил, что математика, подобно жернову, перемалывает то, что под него засыпают, и, как, засыпав лебеду, вы не получите пшеничной муки, так, исписав целые страницы формулами, вы не получите истины из ложных предположений. А, по мнению известного математика Ю.А.Митропольского, применение математики к другим наукам имеет смысл только в единении с глубокой теорией конкретного явления, иначе можно сбиться на простую игру в форму, за которой нет реального содержания.

Заключение

Таким образом, на основании рассмотренного материала, можно сделать выводы, что развитие научного знания неизбежно сопровождается процессами дифференциации, для того, чтобы глубже проникнуть в суть происходящих явлений и детально изучить каждый объект и предмет науки. Но процесс дифференциации, как мы выяснили должен непременно сопровождаться интеграцией. В процессе интеграции происходит взаимопроникновение и объединение в единое целое самых различных направлений научного познания мира, взаимодействие разнообразных методов и идей, что, несомненно, упрощает развитие науки. В современной науке получает все большее распространение объединение наук для разрешения крупных задач и глобальных проблем, выдвигаемых практическими потребностями. Так, например, решение очень актуальной сегодня экологической проблемы невозможно без тесного взаимодействия естественных и гуманитарных наук, без синтеза вырабатываемых ими идей и методов.

Безусловно, математика играет важную роль в развитии науки. Математика проникает в другие сферы деятельности людей и прочно там закрепляется. В настоящее время мы видим бурный рост числа математических приложений, связанный, прежде всего с развитием компьютерных технологий, появлением глобальной сети Internet. Те математические идеи, которые раньше не покидали области академической науки, сейчас являются привычными в обиходе программистов, прикладников, экономистов.

Список используемой литературы

[1] Эйнштейн А. Физика и реальность. - М., 1965. С. 111.