Возникновение новых наук на стыке дисциплин

| Категория реферата: Остальные рефераты
| Теги реферата: контрольные работы по алгебре, реферат развитие
| Добавил(а) на сайт: Aminev.

В ходе развития науки возникают все новые и новые ее отрасли. Но если первоначально они формировались по предметному признаку, то для современной науки характерно формирование новых научных дисциплин по проблемному признаку. В этом случае новые отрасли возникают в связи с выдвижением новых определенных теорий или проблем. Как писал Поппер, наука начинается не с наблюдений, а именно с проблем, и ее развитие есть переход от одних проблем к другим — от менее глубоких к более глубоким. Проблемы, по его мнению, возникают, либо как следствие противоречия в отдельной теории, либо при столкновении теорий, либо в результате столкновения теории с наблюдением.
[7]

По мере развития научного познания становится все более очевидным, что дисциплинарный подход (т.е. в рамках одной дисциплины) не способствует раскрытию глубоких общих закономерностей и решить стоящую проблему. Для этого нужен междисциплинарный подход (называемый интегративным). С помощью таких подходов и решаются проблемы, в основе которых лежат законы отражающие единство и целостность природы. Вот, что пишет по этому поводу
Тулмин: «Тот опыт, который был накоплен людьми в определенной области, приводит к тому, что они принимают определенные идеалы объяснения. Эти идеалы обуславливают те коллективные цели, которые человек стремиться достичь, когда получает соответствующую специальность и работает в качестве биохимика или физика-атомщика, и те же самые идеалы сохраняют связность самой дисциплины, ставя пределы». [5] Эти пределы зачастую не позволяют решить многие проблемы в рамках одной научной дисциплины. Поэтому и возникают науки на «стыке» традиционных наук.

Например, при решении задач определения примеси в веществе очень часто химики проводят качественный анализ химическими методами, которые дают результаты если примесь составляет не менее определенного количества. Но химические методы обладают пределом чувствительности. Если же примесь составляет малые доли процента, ее можно определить используя физические методы спектрального анализа. Когда биология начинает использовать физические методы в своих исследованиях, они достигли впечатляющих результатов, которые завершились возникновением на стыке биологии и физики новой науки — биофизики. Аналогичным образом возникли биохимия, геофизика, геохимия и другие науки.

Прежние классические представления химии об ионной и ковалентной связях были бессильны в решении многих проблем. Например, почему галогены — сходные элементы одной подгруппы таблицы Менделеева образуют друг с другом многочисленные и прочные соединения. Решить эти задачи удалось только с позиций квантово-механических представлений физики. Так возникла квантовая химия, исходным пунктом которой стало уравнение выведенное в 1926 г. австрийским физиком Шредингером — дифференциальное уравнение второго порядка в частных производных для волновой функции. С помощью этого уравнения можно судить о специфических особенностях и энергии валентных электронов, т.е. электронов участвующих в химических взаимодействиях. Таким образом, выяснилось, что природу химической связи можно вскрыть только методами квантовой механики.

3 Науки, возникшие на «стыке» традиционных дисциплин

Науки на «стыке» традиционных наук начали возникать не сегодня и даже не вчера. Проблемы, встающие перед учеными заставляли при решении использовать методы других наук. Одной из первых появилась физическая химия.

Еще в 1752 г. М.В. Ломоносов говорил: «Физическая химия есть наука, объясняющая на основании положений и опытов физики то, что происходит в смешанных телах при химических операциях». [9] Ломоносов правильно предвосхитил содержание современной физической химии, он верно понял, насколько важно использовать физические знания и методы при изучении химии.
Им был установлен один из основных законов физической химии — закон постоянства массы при химических превращениях. Именно физика постепенно превращала химию из описательной науки в точную. Развитие физической химии в дальнейшем было связано с исследованиями ученых, изучавших действие тепла и электричества на протекание химических процессов. Изучение выделения или поглощения теплоты в процессе химических реакций положил начало термохимии.
В конце XIX в. физическая химия окончательно сформировалась как самостоятельная наука. Она включает в себя целый ряд научных дисциплин.
Физическая химия дает теоретическую основу для других отраслей химической науки и химической технологии.

Биофизика, или биологическая физика, — важное направление современной науки, возникшее на границе биологии с различными разделами физики.
Основная задача биофизики состоит в изучении физических основ строения и функционирования живых систем. По современным представлениям в основе жизнедеятельности всех известных нам биологических объектов лежат законы природы, присущие и остальной материи, например законы физики. При исследовании биологических объектов различной степени сложности, начиная от отдельных молекул и их комплексов и кончая клетками, их сообществом, тканями, органами, целыми организмами, возникает целый комплекс сложных проблем. Их решение требует применения всего арсенала теоретических и экспериментальных методов современной физики, в том числе ряда разделов математической физики, теории информации, кибернетики, автоматического регулирования и других смежных направлений науки. Биофизика вскрыла важные особенности взаимодействия вещества и энергии в биологических системах.
Оказалось, что процессы жизнедеятельности подчиняются законам термодинамики открытых систем с постоянным обменом веществ и энергии с окружающей средой.
Биофизика показала полную справедливость для биологии таких фундаментальных законов физики, как законы сохранения и симметрии. Помимо этих общих подходов к биологическим явлениям с позиций современной физики биофизика решает широкий круг более частных проблем, имеющих большое теоретическое и прикладное значение. На вооружении биофизики сегодня рентгеноструктурный анализ, электронная микроскопия, радиоизотопы, радиоспектроскопия электронного и ядерного магнитного резонанса, оптическая спектроскопия, различные методы радиоэлектроники и кибернетики.

Химическая физика — научная дисциплина, появившаяся на рубеже физики и химии в первой трети ХХ в. Она изучает явления и закономерности на основе познания строения атомов и молекул. Главное внимание уделяется количественным методам исследования, созданию теорий реакционной способности, физическим методам воздействия на химические реакции, изучению физических явлений, сопутствующих химическим реакциям. Химическая физика выделилась из физической химии после того, как в химию пришли понятия атомной физики и квантовой механики, развитие которых чрезвычайно углубило физическую теорию строения вещества и позволило создать новые методы исследования химических реакций. В качестве объектов исследования химической физики зачастую выбираются простые на первый взгляд реакции, например взаимодействие кислорода с водородом. Но изучение их на основе химической физики показало, что эти процессы являются сложными. Механизм химических реакций рассматривается как совокупность элементарных процессов с участием электронов, атомов, молекул, ионов, свободных радикалов. Для современной химической физики характерно применение многочисленных физических методов исследования, дающих глубокую и разнообразную информацию о механизме взаимодействия веществ, о структуре молекул и атомов. Среди проблем, которыми занимается эта наука, такие первостепенно важные, как исследование химической кинематики реакций горения и взрывов, теоретический расчет скоростей реакции в газовой, жидкой и твердой фазах, изучение катализа, выявление закономерностей полимеризации и т.д. Перспективными для химической физики являются исследование реакций, протекающих в экстремальных условиях — при сверхнизких и сверхвысоких температурах, в плазме, в условиях глубокого вакуума или под большим давлением, под влиянием лазерного излучения и т.д. Методы химической физики применяются при изучении многих биологических объектах и процессов, происходящих в живой природе.

Геохимия — наука о химическом составе атмосферы, гидросферы, литосферы
Земли, горных пород, руд, минералов, о распространенности, сочетании и миграции химических элементов и их изотопов на Земле, наука, изучающая историю элементов нашей планеты. Ее основные положения разработаны в ХХ в. на базе современных представлений химии о строении и превращении атомов.
Основоположниками современной геохимии считают советских ученых В.И.
Вернадского и А.Е. Ферсмана, а также норвежского исследователя В.М.
Гольшмидта. Изучением закономерностей поведения всех химических элементов и их изотопов в природе, моделированием процессов их концентрации и рассеяния занимаются теоретическая и экспериментальная геохимия. Геологическая и геохимическая роль живых организмов исследуется биогеохимией.

Биогеохимия — часть геохимии, изучающая геохимические процессы, которые происходят при участии организмов в биосфере-оболочке Земли, включающей атмосферу, гидросферу и верхнюю часть литосферы (земную кору).
Миграцию химических элементов на Земле нельзя понять без учета влияния организмов. Биогеохимические процессы находят отражение на геологических картах. Впервые задачи биогеохимии были сформулированы в СССР академиком
В.И. Вернадским и разрабатывались в специально созданной Биогеохимической лаборатории. Биогеохимия рассматривает не отдельные особи или виды организмов, а всю их совокупность, так называемое живое вещество, выраженное в массе, составе энергии, которую оно привносит в биогеохимические процессы.

Биохимия — наука о химическом составе и химических реакциях живых организмов. Возникнув на стыке химии и биологии, она сформировалась как самостоятельная отрасль знаний в конце ХIХ в., хотя истоки ее относятся к далекому прошлому. Современную биохимию кратко можно охарактеризовать как науку, которая использует химические методы для изучения биологических объектов. В зависимости от природы изучаемых живых организмов биохимия подразделяется на биохимию животных, биохимию растений, и биохимию организмов. Современная биохимия развивается в тесной связи с биоорганической химией и молекулярной биологией, опирается на новейшие достижения химии и физики. Ряд разделов биохимии из-за их большого практического значения выделился в отдельные научные дисциплины.
Современная биохимия — активно развивающаяся наука, она вносит весомый вклад в наши знания о химии живых организмов, имеет важное значение для различных областей практики.

Квантовая химия — это область теоретической химии. Эксперимент для нее важен лишь как путь проверки теоретических положений. Она опирается на фундаментальное представление физики о том, что электрон одновременно может рассматриваться и как частица, и как волна. «Язык» квантовой химии — это очень сложные математические уравнения, составляющие аппарат квантовой механики. Основная задача квантовой химии состоит прежде всего в теоретическом объяснении взаимодействия атомов в молекулах и в более сложных материальных образованиях. Достижения квантовой химии во многом определяют развитие современной теоретической химии.

Астрофизика — раздел астрономии, изучающий физическую природу небесных тел и их систем, их происхождение и эволюцию. В астрофизике почти все данные о далеких небесных телах получают с помощью анализа приходящих от них электромагнитных волн — видимого света и других, невидимых глазом лучей. Основу астрофизики составляют астрофизические наблюдения. Появление спектрального анализа во второй половине ХIХ в. сразу позволило делать выводы о химическом составе небесных тел. На основе данных наблюдательной астрофизики, опираясь на законы физики, астрономы делают выводы об условиях в небесных телах, которые непосредственно не наблюдаются.

Геофизика, или физика Земли, — это комплекс наук, изучающих нашу планету и ее ближайшее окружение — Солнечную систему. Геофизика изучает непостоянное во времени вращение Земли, ее истинную форму, взаимодействие
Земли и Луны (приливы, замедление вращения), климат Земли и др.

Окружающий нас мир сложен и многогранен. Познать его невозможно с позиций только химии, только физики, только биологии и т.д. Качественные прорывы в решении проблем науки возможны при использовании знаний и методов многих традиционных дисциплин, так возникают всё новые и новые науки на
«стыке» традиционных дисциплин.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Кабардин О.Ф. Физика: Справ. материалы. - М.: Просвещение, 1985.-

359с.

2. Краткая философская энциклопедия - М.: Издательская группа

«Прогресс»-«Энциклопедия», 1994.- 576с.

3. НГ Наука //Приложение к «Независимой газете» №9 (13), октябрь 1998г.

4. Рузавин Г.И. Концепции современного естествознания: Учебник для вузов. - М.: Культура и спорт, ЮНИТИ, 1997.- 287с.

5. Современная философия: Словарь и хрестоматия. /Отв. ред. док. филос. наук Кохановский В.П. - Ростов-на-Дону: Феникс, 1995.- 511с.

6. Социология. Наука об обществе. /Под общей редакцией проф. В.П.