Основные науки о природе

 

Тематический обзор

Современное миропонимание  – важный компонент человеческой культуры. особую роль в его формировании играет общение  человека с природой. Очевидно, что каждый культурный человек должен хотя бы в общих чертах представлять, как устроен мир, в котором он живет, как «работают» в нем законы природы. Это необходимо не только для общего развития. Знание законов природы позволяет по-новому взглянуть на деятельность человека и ее последствия и является эффективным средством борьбы с мистическими представлениями. Каждому человеку сегодня, быть может, как никогда в прошлом, необходимо иметь целостное представление о природе и мире, опирающееся на современную науку и, в первую очередь, на естественнонаучные знания.

 

Основные науки о природе

Слово «естествознание» означает знание о природе. Поскольку природа  чрезвычайно многообразна, то в процессе ее познания формировались различные  естественные науки: физика, химия, биология, астрономия, география, геология и многие другие. Каждая из естественных наук занимается изучением каких-то конкретных свойств природы. При обнаружении новых свойств материи появляются новые естественные науки с целью дальнейшего изучения этих свойств или, по крайней мере, новые разделы и направления в уже имеющихся естественных науках. Так сформировалась целая совокупность естественных наук. По объектам исследования их можно разделить на две большие группы: науки о живой и неживой природе. Важнейшими естественными науками о неживой природе являются : физика, химия, астрономия.

Физика – наука, которая изучает наиболее общие свойства материи и формы ее движения (механическую, тепловую, электромагнитную, атомную, ядерную). Физика имеет много видов и разделов (общая физика, теоретическая физика, экспериментальная физика, механика, молекулярная физика, атомная физика, ядерная физика, физика электромагнитных явлений и т.д).

Химия – наука о веществах, их составе, строении, свойствах и взаимных превращениях. Химия изучает химическую форму движения материи и делится на неорганическую и органическую химию, физическую и аналитическую химию, коллоидную химию и т.д.

Астрономия – наука о Вселенной. Астрономия изучает движение небесных тел, их природу, происхождение и развитие. Важнейшими разделами астрономии, которые сегодня превратились, по существу, в самостоятельные науки, являются космология и космогония.

Космология – физическое учение о Вселенной как целом, ее устройстве и развитии.

Космогония – наука, которая изучает вопросы происхождения и развития небесных тел (планет, Солнца, звезд и др.). Новейшим направлением в познании космоса является космонавтика.

Биология – наука о живой природе. Предметом биологии является жизнь как особая форма движения материи, законы развития живой природы. Итак, в процессе познания природы формировались отдельные естественные науки. Это необходимый этап познания – этап дифференциации знаний, дифференциации наук. Он обусловлен необходимостью охвата все большего и все более разнообразного числа исследуемых природных объектов  и более глубокого проникновения в их детали. Но природа – это единый, уникальный, многогранный, сложный, самоуправляющийся организм. Если природа едина, то единым должно быть и представление о ней с точки зрения естественной науки. Такой наукой является естествознание.

Естествознание – наука о природе как единой целостности или совокупность наук о природе, взятая как единое целое. Последние слова в этом определении еще раз подчеркивают, что это не просто совокупность наук, а обобщенная, интегрированная наука. Это означает, что сегодня дифференциация знаний о природе сменяется их интеграцией. Эта задача обусловлена, во-первых, объективным ходом познания природы и, во-вторых, тем, что человечество познает законы природы не ради простого любопытства, а для использования их в практической деятельности, для своего жизнеобеспечения.

Роль естествознания в  жизни людей велика. Естествознание является основой жизнеобеспечения – физиологического, технического, энергетического. Естествознание –  это теоретическая основа промышленности и сельского хозяйства, всех технологий, различных видов производства, в  том числе производства энергии, продуктов питания, одежды и т.д. Естествознание – это важнейший  элемент культуры человечества, это  один из существенных показателей уровня цивилизации.

 

Научный метод познания природы

Метод – совокупность правил и приемов их иcпользования, которые позволяют гарантированно и систематически добиваться поставленной цели.

Цель научного метода заключается  в получении научного знания о  природных объектах и явлениях. От других видов знания (обыденного, гуманитарно-художественного, религиозного и т.д.) научное отличается систематичностью, объективностью, достоверностью, точностью и практической ценностью.

Систематичность научного знания означает, что данные разных наук не противоречат, а дополняют друг друга.

Объективность научного знания означает независимость от личности исследователя, от его индивидуальности. В отличие от этого оценка достоинств художественного произведения или значимости политического события во многом зависит от субъективных предпочтений и личных убеждений эксперта.

Достоверность научного знания обеспечивается принятой в науке традицией рациональной критики. Ничто не принимается на веру, каждый факт, гипотеза, теория проверяются и перепроверяются.

Точность научного знания связана с использованием особого языка терминов и математических формул. Естественные науки не терпят расплывчатых, двусмысленных, ни к чему не обязывающих утверждений и выводов.

Успехи современного естествознания свидетельствуют об эффективности  научного метода познания. Он складывался  в течение длительного времени  и лишь в конце XVII в. приобрел все  свои основные черты. Именно с этого  времени начинается история науки  в полном смысле этого слова.

 

Элементы научного метода познания

Научное познание начинается с наблюдения природы.

Наблюдение – целенаправленный, строгий процесс восприятия предметов действительности, которые не должны быть изменены.

Уже этот простейший метод  получения знаний требует, как минимум, осмысленной и активной позиции. Наблюдение имеет определенную цель. Место, время и другие обстоятельства наблюдения планируются, а его результаты фиксируются для дальнейшего  использования. Часто наблюдение выполняется  ее помощью технических средств и измерительных приборов.

Результаты наблюдений подвергаются систематизации и классификации, что  позволяет сформулировать эмпирические обобщения.

Эмпирическое обобщение —  замеченная в природе закономерность, причины которой нам еще непонятны.

Например, эмпирическим обобщением наблюдений восхода солнца является вывод о том, что солнце восходит в восточной стороне горизонта. Это еще не теоретический вывод, но уже и не отдельный факт. Это  более общая, чем факт, форма эмпирического  знания. «Эмпирический» означает полученный из опыта, из непосредственных ощущений.

Эмпирическое обобщение  возникает путем индукции.

Индукция — метод познания, основанный на выведении общих следствий из частных посылок.

Так, если в течение нескольких лет наблюдений солнце каждый день восходит на востоке, возникает основание  считать, что оно восходит на востоке  всегда.

Эмпирическое обобщение  неизбежно вызывает вопрос о причинах установленной закономерности, побуждая к выдвижению гипотез.

Гипотеза — предположение о причине той или иной закономерности, о сущности того или иного объекта или явления.

Гипотезы возникают не только в процессе научного познания. Например, в мифологической картине  мира для объяснения каждого явления  предлагается гипотеза, связывающая  его с отдельным духом или  божеством. В религиозных картинах мира в качестве универсальной объяснительной причины всего выступает Бог. Научная же гипотеза должна отвечать следующим требованиям:

1. Быть проверяемой. Гипотеза о существовании всемогущего Бога никакого отношения к науке и научному методу иметь не может, ибо в принципе непроверяема.

2. Обладать общностью, т.е. единым образом объяснять как можно больше разрозненных фактов и эмпирических обобщений. То же требование можно сформулировать «от противного»: число научных гипотез, привлекаемых для объяснения известных эмпирических данных, должно быть минимальным.

3. Обладать предсказательной силой. Предсказательная сила гипотезы заключается, во-первых, в самой возможности делать конкретные и нетривиальные прогнозы на ее основе, а во-вторых, в совпадении выводов  с фактами, установленными уже после формулирования гипотезы.

4. Быть логически непротиворечивой, поскольку из противоречивого положения можно вывести любое желаемое утверждение. Если указанные требования к научной гипотезе выполнены, то на ее базе может быть построена научная теория.

Теория — высшая форма организации научного знания, дающая точное и целостное представление о закономерностях определенной области действительности.

Первым известным нам  человеком, который перешел от решения  конкретных вычислительных задач к  доказательству общих теоретических  утверждений, был грек Фалес Милетский (VII-VI вв. до н.э.). Фалес доказывал, что всякий круг делится диаметром пополам, а всякий угол, опирающийся на диаметр, — прямой, что углы при основании всякого равнобедренного треугольника равны (рис. 1).

Существует такой метод  как Абстракция который позволяют упрощать картину явления и рассматривать его как бы в «чистом виде».

Дедукция — метод познания, основанный на выведении частных следствий из общих посылок.

Греческие мыслители поняли, что соблюдение определенных правил гарантирует получение правильных выводов из правильного исходного  положения. Совокупность правил мышления оформилась в отдельную философскую  дисциплину — логику.

Логика – наука о законах и формах мышления.

Основные законы логики сформулировал  легендарный Аристотель (384-322 гг. до н. э.).

И наконец, в естествознании используется эксперимент.

Эксперимент – метод познания, при помощи которого в контролируемых и управляемых условиях исследуются явления действительности.

Он отличается от наблюдения вмешательством в исследуемый объект. Проводя эксперимент, исследователь  не ограничивается пассивным наблюдением  явлений, а сознательно вмешивается  в их ход.