Система естественно-научных знаний

Естествознание является одной из составляющих системы современного научного знания, включающей также комплексы технических и гуманитарных наук. Естествознание представляет собой эволюционирующую систему упорядоченных сведений о закономерностях движения материи.

Объектами исследования отдельных естественных наук, совокупность которых еще в начале XX в. носила название естественной истории, со времени их зарождения и до наших дней были и остаются: материя, жизнь, человек, Земля, Вселенная. Соответственно современное естествознание группирует основные естественные науки следующим образом:

• физика, химия, физическая химия;
• биология, ботаника, зоология;
• анатомия, физиология, генетика (учение о наследственности);
• геология, минералогия, палеонтология, метеорология, физическая география;
• астрономия, космология, астрофизика, астрохимия.

Конечно же, здесь перечислены лишь основные естественные , на самом же деле современное естествознание представляет собой сложный и разветвленный комплекс, включающий сотни научных дисциплин. Одна только физика объединяет целое семейство наук (механика, термодинамика, оптика, электродинамика и т. д.). По мере роста объема научного знания отдельные разделы наук приобрели статус научных дисциплин со своим понятийным аппаратом, специфическими методами исследования, что зачастую делает их трудно доступными для специалистов, занимающихся другими разделами той же, скажем, физики.

Подобная дифференциация в естественных науках (как, впрочем, и в науке вообще) является естественным и неизбежным следствием всё более сужающейся специализации.

Вместе с тем также естественным образом в развитии науки происходят встречные процессы, в частности складываются и оформляются естественно-научные дисциплины, как часто говорят, «на стыках» наук: химическая физика, биохимия, биофизика, биогеохимия и многие другие. В результате границы, некогда определившиеся между отдельными научными дисциплинами и их разделами, становятся весьма условными, подвижными и, можно сказать, прозрачными.

Эти процессы, приводящие, с одной стороны, к дальнейшему росту количества научных дисциплин, но с другой — к их сближению и взаимопроникновению, являются одним из свидетельств интеграции естественных наук, отражающей общую тенденцию в современной науке.

Именно здесь, пожалуй, уместно обратиться к такой занимающей, безусловно, особое место научной дисциплине, как математика, которая является инструментом исследования и универсальным языком не только естественных наук, но и многих других — тех, в которых можно усмотреть количественные закономерности.

В зависимости от методов, лежащих в основе исследований, можно говорить о естественных науках:

• описательных (исследующих фактические данные и связи между ними);
• точных (строящих математические модели для выражения установленных фактов и связей, т. е. закономерностей);
• прикладных (использующих систематику и модели описательных и точных естественных наук для освоения и преобразования природы).

Тем не менее, общим родовым признаком всех наук, изучающих природу и технику, является сознательная деятельность профессиональных работников науки, направленная на описание, объяснение и предсказание поведения исследуемых объектов и характера изучаемых явлений. Гуманитарные же науки отличаются тем, что объяснение и предсказание явлений (событий) опирается, как правило, не на объяснение, а на понимание реальности.

В этом состоит принципиальное различие между науками, имеющими объекты исследования, допускающие систематическое наблюдение, многократную опытную проверку и воспроизводимые эксперименты, и науками, изучающими по сути уникальные, неповторяющиеся ситуации, не допускающие, как правило, точного повторения опыта, проведения более одного раза какого-либо эксперимента.

Современная культура стремится преодолеть дифференциацию познания на множество самостоятельных направлений и дисциплин, в первую очередь раскол между естественными и гуманитарными науками, явно обозначившийся в конце XIX в. Ведь мир един во всем своем бесконечном многообразии, поэтому относительно самостоятельные области единой системы человеческого знания органически взаимосвязаны; различие здесь преходяще, единство абсолютно.

В наши дни явно наметилась интеграция естественнонаучного знания, которая проявляется во многих формах и становится наиболее выраженной тенденцией его развития. Всё в большей степени эта тенденция проявляется и во взаимодействии естественных наук с науками гуманитарными. Свидетельством этому является выдвижение на передний фронт современной науки принципов системности, самоорганизации и глобального эволюционизма, открывающих возможность объединения самых разнообразных научных знаний в цельную и последовательную систему, объединяемую общими закономерностями эволюции объектов различной природы.

Есть все основания полагать, что мы являемся свидетелями всё большего сближения и взаимной интеграции естественных и гуманитарных наук. Подтверждением тому служит широкое использование в гуманитарных исследованиях не только технических средств и информационных технологий, применяемых в естественных и технических науках, но и общенаучных методов исследования, выработанных в процессе развития естествознания.

Предметом настоящего курса являются концепции, относящиеся к формам существования и движения живой и неживой материи, в то время как законы, определяющие ход социальных явлений, являются предметом гуманитарных наук. Следует, однако, иметь в виду, что, как бы ни различались между собой естественные и гуманитарные науки, они обладают общеродовым единством, каковым является логика науки. Именно подчинение этой логике делает науку сферой человеческой деятельности, направленной на выявление и теоретическую систематизацию объективных знаний о действительности.

Естественно-научная картина мира создается и видоизменяется учеными разных национальностей, среди которых и убежденные атеисты, и верующие различных вероисповеданий и конфессий. Однако в своей профессиональной деятельности все они исходят из того, что мир материален, т. е. существует объективно вне зависимости от изучающих его людей. Заметим, однако, что сам процесс познания может оказывать влияние на изучаемые объекты материального мира и на то, как представляет их себе человек в зависимости от уровня развития средств исследования. Кроме того, каждый ученый исходит из того, что мир принципиально познаваем.

Процесс научного познания — это поиск истины. Однако абсолютная истина в науке непостижима, и с каждым шагом по пути познания она отодвигается дальше и глубже. Таким образом, на каждом этапе познания ученые устанавливают относительную истину, понимая, что на следующем этапе будет достигнуто знание более точное, в большей степени адекватное реальности. И это еще одно свидетельство того, что процесс познания объективен и неисчерпаем.

В современном мире существуют тысячи самых разных наук, образовательных дисциплин, разделов и прочих структурных звеньев. Однако особое место среди всех занимают те, что касаются непосредственно человека и всего, что его окружает. Это система естественных наук. Конечно, все остальные дисциплины тоже важны. Но именно эта группа имеет самое древнее происхождение, а потому и особенное значение в жизни людей.

Что такое естественные науки?

Ответ на этот вопрос прост. Это такие дисциплины, которые занимаются изучением человека, его здоровья, а также всей окружающей среды: почвы, в целом, космоса, природы, веществ, составляющих все живые и неживые тела, их превращений.

Изучение естественных наук было интересно людям с древности. Как избавиться от болезни, из чего состоит тело изнутри, и что они собой представляют, а также миллионы подобных вопросов - это то, что интересовало человечество с самых истоков его возникновения. Ответы на них и дают рассматриваемые дисциплины.

Поэтому на вопрос о том, что такое естественные науки, ответ однозначен. Это дисциплины, которые изучают природу и все живое.

Классификация

Можно выделить несколько основных групп, которые относятся к естественным наукам:

1. Химические (аналитическая, органическая, неорганическая, квантовая, элементоорганических соединений).
2. Биологические (анатомия, физиология, ботаника, зоология, генетика).
3. химия, физико-математические науки).
4. Науки о Земле (астрономия, астрофизика, космология, астрохимия,
5. Науки о земных оболочках (гидрология, метеорология, минералогия, палеонтология, физическая география, геология).

Здесь представлены только основные естественные науки. Однако следует понимать, что каждая из них имеет свои подразделы, отрасли, побочные и дочерние дисциплины. И если объединить все их в единое целое, то можно получить целый естественный комплекс наук, исчисляемый сотнями единиц.

При этом его можно разделить на три большие группы дисциплин:

• прикладные;
• описательные;
• точные.

Взаимодействие дисциплин между собой

Разумеется, ни одна дисциплина не может существовать изолированно от других. Все они находятся в тесном гармоничном взаимодействии друг с другом, формируя единый комплекс. Так, например, знания по биологии были бы невозможны без использования технических средств, сконструированных на основах физики.

При этом превращения внутри живых существ изучить невозможно без знаний по химии, ведь каждый организм - это целая фабрика реакций, происходящих с колоссальной скоростью.

Взаимосвязь естественных наук прослеживалась всегда. Исторически сложилось так, что развитие одной из них влекло за собой интенсивный рост и накопление знаний в другой. Как только стали осваиваться новые земли, открываться острова, участки суши, так сразу получили развитие и зоология, и ботаника. Ведь новые места обитания были заселены (пусть и не все) неизвестными ранее представителями рода человеческого. Таким образом, тесно связались воедино география и биология.

Если говорить об астрономии и смежных с ней дисциплинах, то невозможно не отметить тот факт, что развивались они благодаря научным открытиям в области физики, химии. Конструирование телескопа во многом определило успехи в данной области.

Подобных примеров можно привести массу. Все они иллюстрируют тесную взаимосвязь между всеми естественными дисциплинами, составляющими одну огромную группу. Ниже рассмотрим методы естественных наук.

Методы исследования

Прежде чем остановиться на методах исследования, которыми пользуются рассматриваемые науки, следует обозначить объекты их изучения. Ими являются:

• человек;
• жизнь;
• Вселенная;
• материя;
• Земля.

Каждый из этих объектов имеет свои особенности, и для их изучения необходимо подбирать тот или иной метод. Среди таковых, как правило, выделяют следующие:

1. Наблюдение - один из самых простых, эффективных и древних способов познать мир.
2. Эксперимент - основа химических наук, большинства биологических и физических дисциплин. Позволяет получить результат и по нему сделать вывод о
3. Сравнение - данный метод основан на использовании исторически накопленных знаний по тому или иному вопросу и сравнении их с полученными результатами. На основании анализа делается вывод о новшестве, качестве и прочих характеристиках объекта.
4. Анализ. Данный метод может включать в себя математическое моделирование, систематику, обобщение, результативность. Чаще всего является итоговым после ряда других исследований.
5. Измерение - используется для оценки параметров конкретных объектов живой и неживой природы.

Также существуют самые последние, современные методы исследований, которые применяются в физике, химии, медицине, биохимии и генной инженерии, генетике и прочих важных науках. Это:

• электронная и лазерная микроскопия;
• центрифугирование;
• биохимический анализ;
• рентгено-структурный анализ;
• спектрометрия;
• хроматография и прочие.

Конечно, это далеко не полный список. Существует множество самых различных приспособлений для работы в каждой области научного знания. Ко всему необходим индивидуальный подход, а значит, формируется свой комплекс методик, подбирается аппаратура и оборудование.

Современные проблемы естествознания

Основные проблемы естественных наук на современном этапе развития - это поиск новой информации, накопление теоретической базы знаний в более углубленном, насыщенном формате. До начала XX века главной проблемой рассматриваемых дисциплин было противостояние гуманитарным отраслям.

Однако сегодня данное препятствие уже не актуально, поскольку человечество осознало важность междисциплинарной интеграции в овладевании знаниями о человеке, природе, космосе и прочих вещах.

Теперь перед дисциплинами естественнонаучного цикла стоит иная задача: как сохранить природу и оградить ее от воздействия самого человека и его хозяйственной деятельности? И проблемы здесь самые злободневные:

• кислотные дожди;
• парниковый эффект;
• разрушение озонового слоя;
• исчезновение видов растений и животных;
• загрязнение атмосферы и прочие.

Биология

В большинстве случаев в ответ на вопрос "Что такое естественные науки?" в голову приходит сразу одно слово - биология. Такое мнение у большинства людей, не связанных с наукой. И это совершенно верное мнение. Ведь что, как не биология, напрямую и очень тесно связывает между собой природу и человека?

Все дисциплины, составляющие данную науку, нацелены на изучение живых систем, их взаимодействия между собой и с окружающей средой. Поэтому вполне нормально, что именно биологию считают основоположницей естественных наук.

Кроме того, она является еще и одной из самых древних. Ведь к себе, своему телу, окружающим растениям и животным зародился вместе с человеком. С этой же дисциплиной тесно связаны генетика, медицина, ботаника, зоология, анатомия. Все эти отрасли составляют биологию в целом. Они же дают нам полное представление и о природе, и о человеке, и обо всех живых системах и организмах.

Химия и физика

Эти основополагающие в развитии знаний о телах, веществах и природных явлениях науки являются не менее древними, чем биология. Они также развивались вместе с развитием человека, становлением его в социальной среде. Основными задачами данных наук является изучение всех тел неживой и живой природы с точки зрения протекающих в них процессов, их связи с окружающей средой.

Так, физика рассматривает природные явления, механизмы и причины их возникновения. Химия же базируется на знании веществ и их взаимопревращений друг в друга.

Вот что такое естественные науки.

Науки о Земле

И напоследок перечислим дисциплины, позволяющие узнать больше о нашем доме, имя которому - Земля. К таковым можно отнести:

• геологию;
• метеорологию;
• климатологию;
• геодезию;
• гидрохимию;
• картографию;
• минералогию;
• сейсмологию;
• почвоведение;
• палеонтологию;
• тектонику и прочие.

Всего насчитывается около 35 различных дисциплин. Все вместе они изучают нашу планету, ее строение, свойства и особенности, что так необходимо для жизни людей и развития хозяйства.

Естествознание

В самом широком и наиболее правильном смысле под именем E. должно понимать науку о строении вселенной и о законах, ею управляющих. Стремление и цель E. заключается в механическом объяснении строения космоса во всех его подробностях, в пределах познаваемого, приемами и способами, свойственными точным наукам, т. е. посредством наблюдения, опыта и математического вычисления. Таким образом, все трансцендентальное не входит в область E., ибо его философия вращается в пределах механического, следовательно, строго определенного и отграниченного круга. С указанной точки зрения все отрасли Е. представляют 2 главных отдела или 2 главные группы, а именно:

I.Общее естествознание исследует такие свойства тел, которые присвоены им всем безразлично, а потому и могут называться общими. Сюда относится механика , физика и химия , достаточно охарактеризованные в дальнейших соответствующих статьях. Вычисление (математика) и опыт суть главные приемы в этих отраслях знания.

II. Частное естествознание исследует формы, строение и движение, свойственные исключительно тем разнообразным и бесчисленным телам, которые мы называем естественными, с целью разъяснить представляемые ими явления с помощью законов и выводов общего E. Вычисление и тут может прилагаться, но сравнительно только в редких случаях, хотя достижение возможной точности и тут состоит в стремлении свести все к вычислению и к решению вопросов синтетическим путем. Последнее уже достигнуто одной из отраслей частного E., а именно астрономией в ее отделе, называемом небесной механикой , тогда как физическая астрономия может разрабатываться главным образом с помощью наблюдения и опыта (спектральный анализ), как это свойственно всем отраслям частного E. Таким образом сюда относятся следующие науки: астрономия (см.), минералогия в обширном значении этого выражения, т. е. со включением геологии (см.), ботаника и зоология . Три под конец названные науки и до сих пор именуются в большинстве случаев естественной историей , это устаревшее выражение следовало бы устранить или применять только к их чисто описательной части, получившей, в свою очередь, более рациональные названия, смотря по тому, что собственно описывается: минералы, растения или животные. Каждая из отраслей частного Е. подразделяется на несколько отделов, получивших самостоятельное значение, вследствие своей обширности, а главное вследствие того, что изучаемые предметы приходится рассматривать с различных точек зрения, требующих притом своеобразных приемов и методов. Каждая из отраслей частного Е. имеет сторону морфологическую и динамическую. Задача морфологии состоит в познании форм и строения всех естественных тел, задача динамики - в познании тех движений, которые своей деятельностью вызвали образование этих тел и поддерживают их существование. Морфология посредством точных описаний и классификаций получает выводы, которые считаются законами или вернее морфологическими правилами. Эти правила могут быть более или менее общими, т. е., например, относится к растениям и животным или только к одному из царств природы. Общих правил относительно всех трех царств нет, а потому ботаника и зоология составляют одну общую отрасль Е., называемую биологией. Минералогия, следовательно, составляет более обособленное учение. Морфологические законы или правила принимают все более и более частный характер по мере углубления в изучение строения и формы тел. Так, присутствие костяного скелета есть закон, относящийся только к позвоночным, присутствие семян - есть правило только касательно семенных растений, и т. д. Динамика частного Е. состоит из геологии в среде неорганической природы и из физиологии - в биологии . В этих отраслях прилагается преимущественно опыт, а отчасти даже вычисление. Таким образом, частные естественные науки могут быть представлены в следующей классификации:

Степень развития, а также свойства самих предметов изучения перечисленных наук были причиной, что, как уже сказано, методы, ими употребляемые, весьма различны. Вследствие этого каждая из них распадается на множество отдельных специальностей, представляющих нередко значительную целостность и самостоятельность. Так, в физике - оптика , акустика и проч. изучаются самостоятельно, хотя движения, составляющие сущность указанных явлений, и совершаются по законам однородным. Между частными науками, древнейшая из них, а именно небесная механика, составлявшая еще недавно почти всю астрономию, сведена почти исключительно к математике , тогда как физическая часть этой науки призывает себе на помощь химический (спектральный) анализ. Остальные частные науки разрастаются с такой быстротой и достигли такого необыкновенного расширения, что дробление их на специальности усиливается с каждым почти десятилетием. Так, в

Современная наука, будучи частью культуры, также не является однородной. Она прежде всего подразделяется на гуманитарные и естественнонаучные отрасли, сообразно тому в области общественного сознания или общественного бытия лежит предмет их исследования. В нашей дисциплине будут рассматриваться основные концепции, выработанные современными естественными науками.

Е стественные науки различаются по степени общности в зависимости от предмета их изучения . Так, пожалуй, наибольшей степенью общности на сегодняшний день обладает математика — наука о соотношениях. Все, к чему можно применить понятия: больше, меньше, равно, не равно, относится к области применимости математики. Поэтому использование математических методов стало неотъемлемой частью методологии большинства прикладных наук.

Огромной степенью общности обладает физика — наука о движении. Движение является необходимым атрибутом материи. Оно пронизывает все стороны общественного бытия и находит отражение в общественном сознании. Поэтому разработки, созданные физикой, оказываются полезными далеко за пределами традиционной области их применения.

Возьмем, к примеру, экономику капиталистического общества. Значительнейшую роль в ней играет движение капитала и товара. Товар, созданный производителем, движется к потребителю, в то время, как его денежный эквивалент совершает обратное движение.

Физике хорошо известны подобные системы с качественным преобразованием движения и наличием обратной связи между их элементами. Типичным примером такой системы является, например, колебательный контур, состоящий из конденсатора, катушки индуктивности и сопротивления (резистора), включенных последовательно. Подобные системы хорошо описываются математическими уравнениями, имеющими два вида решения: колебательный, — если уровень обратной связи высок и релаксационный, — если в цепь обратной связи внесено достаточное затухание. Это затухание определяется величиной энергии, рассеиваемой в цепи обратной связи.

Капитализм стадии первоначального накопления, подробно описанный К. Марксом в его знаменитой работе “Капитал”, обладал значительным уровнем обратной связи, что должно было приводить к колебательным процессам в экономике. Действительно, для такого капитализма характерными были кризисы перепроизводства. Из-за возможности кризисов капитализм объявлялся “загнивающим”.

Анализ кризисов, произведенный в основном в США, привел экономистов к выводу о том, что следует внести элемент рассеяния в цепь товарно-денежного движения.

Рассеивать можно товар. Такие попытки предпринимались в США в период так называемой Великой депрессии. Пшеницу топили в Гудзоновом заливе, апельсины жгли в паровозных топках. Уничтожение материальных ценностей, безусловно, снижает размах колебаний товарно-денежного потока. Однако в целом оно невыгодно обществу.

Более удачным оказалось рассеяние денег. Оно выражается в виде дефицита платежного баланса. Проще говоря, все общество начинает жить в долг. В результате такого рассеяния кризисы перепроизводства в современной капиталистической экономике исчезли.

После выхода на арену нефтяных арабских стран, не охваченных механизмом рассеяния товарно-денежной массы, капиталистический мир снова залихорадило. Однако дипломатические усилия и международные экономические санкции позволили ввести экономику этих стран в общую схему платежного дефицита. После этого в капиталистическом мире снова наступила сравнительная стабильность.

Следующей по степени общности предмета является химия — наука о строении вещества и его преобразовании. Она обслуживается физикой и математикой как вспомогательными инструментами. Химия имеет четко определенную и весьма обширную область применения.

Область применения биологии еще более ограничена, но, конечно, отнюдь не менее важна. Это наука о живом. Ее понимания требует глубоких познаний в области математики, физики, химии. Чтобы осознать всю глубину проблем, стоящих перед биологией, помыслите на досуге о том, чем же живое отличается от неживого.

Химия и биология замечательны тем, что они выработали и развили концепцию классификации. Помимо химии и биологии она широко применяется в вычислительной математике и представляет несомненный интерес для изучающих экономику.

Кроме перечисленных фундаментальных естественных наук имеется еще большое количество прикладных наук. Например, геология и география — науки о Земле и ее устройстве. Анатомия и физиология изучают биологические особенности человека. На сегодняшний день очень популярны так называемые пограничные научные дисциплины. Как говорили раньше: “Дисциплины, возникающие на стыке наук”. Это биофизика, биохимия, физическая химия, математическая физика и т. д. Особую роль среди них играет современная экология — наука, призванная решать глобальную экологическую проблему, созданную человечеством буквально в последние десятилетия.

Еще в конце прошлого столетия Земля была в основном аграрной планетой со сравнительно небольшим количеством городов и низким уровнем индустриального производства. Сельское хозяйство было практически безотходным. Для примера поезжайте в современную деревню (я не имею в виду дачные поселки). Там вы, как правило, не обнаружите свалки. Предметы, входящие в крестьянский обиход, практически полностью и без остатка утилизируются.

Совершенно иная картина наблюдается в городах. Человечество подошло к той черте, начиная с которой оно может быть задавлено отходами собственной жизнедеятельности, в первую очередь бытовым мусором и отходами современного химического и перерабатывающего производства. Общая для так называемых развитых стран тенденция к вытеснению вредных производств в слаборазвитые страны (в том числе и Россию) не спасает положения. Решение может быть найдено только объединенными усилиями всего человечества.