Какие бывают естественные науки. Естественные науки - важнейший источник и метод получения знания об окружающем нас мире

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:

	Морфология (науки преимущественно наблюдательные)	Динамика (науки преимущественно опытные или, как небесная механика , математические)
Астрономия	Физическая	Небесная механика
Минералогия	Минералогия собственно с кристаллографией	Геология
Ботаника	Органография (морфология и систематика живых и отживших растений, палеонтология), география растений	Физиология растений и животных
Зоология	То же относительно животных, хотя выражение органография зоологами не употребляется	Физиология растений и животных

Науки, основой коих служит не только общее, но и частное Е.

Физическая география или физика земного шара
Метеорология	Могут быть отнесены также к физике , так как составляют, главным образом, приложение этой науки к явлениям, происходящим в земной атмосфере
Климатология
Орография
Гидрография
Сюда же относится фактическая сторона географии животных и растений

То же, что предыдущие, но с присоединением утилитарных целей.

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.

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.

Лекция 2. Методы естественных наук

Лекция 1. Естественнонаучная и гуманитарная культура

Культура - это система средств человеческой деятельности, благодаря которой программируется, реализуется, стимулируется активность индивида, групп, человечества в их взаимодействии с природой и между собой.

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

Материальная культура - совокупность вещественно-энергетических средств бытия человека и общества.

Социальная культура - система правил поведения людей в различных видах общения и специализированных сферах общественной деятельности.

Духовная культура - это составная часть культурных достижений человечества

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.

Лекция 2. Методы естественных наук

Естествознание использует как общенаучные методы познания (анализ, синтез, обобщение, абстрагирование, индукция, дедукция, аналогия, логический метод, исторический метод, аналогия, моделирование, классификация), так и конкретно-научные методы, присущие конкретным наукам (спектроскопия, метод меченых атомов, кристаллография и т.п.). Научные методы, по соотношению эмпирического и теоретического подразделяются на методы эмпирического (опытного) исследования: наблюдение, эксперимент, измерение, описание, сравнение, теоретические методы (идеализация, формализация, аксиоматизация, гипотетико-дедуктивный метод), а также смешанные методы.

Анализ - мысленное или реальное разложение объекта на составляющие его части.

Синтез - объединение познанных в результате анализа элементов в единое целое.

Обобщение - процесс мысленного перехода от единичного к о общему, от менее общего, к более общему, например: переход от суждения «этот металл проводит электричество» к суждению «все металлы проводят электричество», от суждения: «механическая форма энергии превращается в тепловую» к суждению «всякая форма энергии превращается в тепловую».

Абстрагирование (идеализация) - мысленное внесение определенных изменений в изучаемый объект в соответствии с целями исследования. В результате идеализации из рассмотрения могут быть исключены некоторые свойства, признаки объектов, которые не являются существенными для данного исследования.

Индукция - процесс выведения общего положения из наблюдения ряда частных единичных фактов, т.е. познание от частного к общему. На практике чаще всего применяется неполная индукция, которая предполагает вывод о всех объектах множества на основании познания лишь части объектов. Неполная индукция, основанная на экспериментальных исследованиях и включающая теоретическое обоснование называется научной индукцией. Выводы такой индукции часто носят вероятностный характер.

Дедукция - процесс аналитического рассуждения от общего к частному или менее общему. Она тесно связана с обобщением.

Аналогия - вероятное, правдоподобное заключение о сходстве двух предметов или явлений в каком-либо признаке, на основании установленного их сходства в других признаках..

Моделирование - воспроизведение свойств объекта познания на специально устроенном его аналоге - модели. Модели могут быть реальными (материальными), и идеальными (абстрактными).

Исторический метод подразумевает воспроизведение истории изучаемого объекта во всей своей многогранности, с учетом всех деталей и случайностей.

Логический метод - это, по сути, логическое воспроизведение истории изучаемого объекта. При этом история эта освобождается от всего случайного, несущественного.

Классификация - это процесс упорядочивания информации. В процессе изучения новых объектов в отношении каждого такого объекта делается вывод: принадлежит ли он к уже установленным классификационным группам. В некоторых случаях при этом обнаруживается необходимость перестройки системы классификации. Существует специальная теория классификации - таксономия . Она рассматривает принципы классификации и систематизации сложноорганизованных областей действительности.

Естественные науки имеют дело с материей, энергией, их взаимосвязью и преобразованием, а также с объективно поддающимися измерению явлениями.

В древности этой наукой занимались философы. Позднее основу этого учения развили естествоиспытатели прошлого как Паскаль, Ньютон, Ломоносов, Пирогов. Они развили естествознание.

Естественные науки отличаются от гуманитарных наличием эксперимента, состоящего в активном взаимодействии с изучаемым объектом.

Гуманитарные знания изучают деятельность человека в области духовной, умственной, культурной и общественной. Существует суждение, что гуманитарные науки изучают самого изучающего в отличие от естественных.

Основные естественные знания

К основным естественным знаниям относятся:

Физические науки:

физика,
инженерные,
о материалах,
химия;

биология,
медицина;

география,
экология,
климатология,
почвоведение,
антропология.

Есть два других вида: формальные, социальные и гуманитарные науки.

Химия, биология, науки о земле, астрономия, физика являются частью этих знаний. Есть также пересекающиеся дисциплины, такие как биофизика, учитывающая различные аспекты нескольких предметов.

До XVII века эти дисциплины часто упоминались как «натуральная философия» в связи с отсутствием экспериментов и процедур, используемых сегодня.

Химия

Многое из того, что определяет современную цивилизацию приходит от достижения в области знаний и технологии, вызванные естественной наукой химией. Например, современное производство в достаточных объемах продовольствия невозможно без процесса Габера - Боша, который был разработан во время первой мировой войны. Этот химический процесс позволяет создавать аммиачное удобрение из атмосферного азота, вместо того чтобы полагаться на биологически фиксированный источник азота, например коровий навоз, значительно увеличивая плодородие почв и как следствие количество продовольствия.

В пределах этих широких категорий химии в бесчисленных областях знаний, многие из которых имеют важное влияние на повседневную жизнь. Химики улучшают многие продукты, от пищи, которую мы едим до одежды, которую мы носим и материалов из которых мы строим наши дома. Химия помогает защитить нашу окружающую среду и ищет новые источники энергии.

Биология и медицина

Благодаря достижениям в области биологии, особенно в XX веке, врачи смогли использовать различные лекарства для лечения многих заболеваний, которые были ранее с большим смертельным исходом. Путем проведения исследований в области биологии и медицины бедствия XIX века, например, чума и оспа, значительно взяты под контроль. Смертность младенцев и матерей в промышленно развитых странах резко сократилась. Биологические генетики даже поняли индивидуальный код в пределах каждого человека.

Наука о земле

Наука изучающая получение и практическое применение знаний о земле позволила человечеству извлекать огромное количество минералов и нефти из земной коры, для работы двигателей современной цивилизации и промышленности. Палеонтология, знания о земле, обеспечивает окно в далекое прошлое, даже дальше чем люди существовали. Путем открытия в геологии и аналогичная информация в области естественных наук ученые способны лучше понять историю планеты и предсказывать изменения, которые могут произойти в будущем.

Астрономия и физика

Во многих отношениях, физика — это наука, которая лежит в основе как естественных наук и предлагает некоторые из самых неожиданных открытий XX века. Среди наиболее заметных из них было открытие, что материя и энергия являются постоянными и просто переход от одного состояния к другому.

Физика — это естественная наука, основанная на опытах, измерениях и математическом анализе с целью нахождения количественных физических законов для всего, от наномира до солнечных систем и галактик макрокосмоса.

На основе исследований путем наблюдения и экспериментов исследуются физические законы и теории, которые объясняют функционирование естественных сил как гравитация, электромагнетизм или ядерные взаимодействия. Открытие новых законов естественной науки физики вкладывает в существующую базу теоретические знания и может также использоваться для практических приложений, таких как развитие оборудования, электронных устройств, ядерных реакторов и т.д.

Благодаря астрономии ученые обнаружили огромное количество информации о Вселенной. В предыдущие столетия считалось, что вся Вселенная была просто Млечный путь. Серия дебатов и наблюдений в XX века показала, что Вселенная буквально в миллионы раз больше, чем представлялось ранее.

Различные виды наук

Работы философов и естествоиспытателей прошлого и последовавшая научная революция помогли создать современную базу знаний.

Естественные науки часто называют «жесткой наукой» из-за интенсивного использования объективных данных и количественных методов, которые полагаются на цифры и математику. В противоположность этому социальные знания, как психология, социология и антропология, больше полагаются на качественные оценки или алфавитно-цифровые данные и склонны иметь меньше конкретных выводов. Формальные виды знаний, включая математику и статистику, имеют сильно количественный характер и обычно не включают изучение природных явлений или экспериментов.

Сегодня актуальные проблемы развития гуманитарных и естественных наук имеют много параметров на решение задач бытия человека и общества в мире, они дали .