Естествознание что такое биология
Биология как наука и ее место в современном естествознании
Бурное развитие и грандиозные достижения в 20-м столетии таких биологических наук, как биохимия, биофизика, генетика, молекулярная биология, экология обусловили существенное расширение и углубление наших представлений о единстве материального мира, о наличии сложных взаимоотношений между неживой, живой природой и человечеством. Так, развитие учения о биосфере, экологии в целом показало, что живые организмы («живое вещество» по В.И. Вернадскому) являются мощным геологическим фактором планетарного масштаба; что в настоящее время еще более мощным экологическим фактором выступает человечество, оказывая воздействие и на неживую, и на живую природу Земли.
Определяя место и роль биологии в современном естествознании, необходимо отметить ее значение для развития таких новых направление в науке, как кибернетика, синергетика, общая теория систем. Действительно, ведь живые системы являются ни чем иным, как открытыми диссипативными системами, которые исследуются синергетикой. Кибернетический подход при изучении живых систем широко и плодотворно используется в биологии, а, «по принципу обратной связи», биология способствует развитию этого направления в науке. Наконец, основы общей теории систем были заложены трудами биолога Л. Берталанфи, активно искавшего новые пути познания жизни.
Все выше изложенное объясняет необходимость формирования, в рамках современного естествознания, целостного взгляда на материальный мир, неотъемлемым компонентом которого является человеческое общество, во многом определяющее сегодня дальнейшее существование и развитие этого мира.
Субстрат жизни
Таким образом, характерной чертой субстрата жизни является его структурная организация. Живое вещество, построенное из тех же химических элементов, что и неживое, характеризуется чрезвычайной сложностью химических соединений, обусловленной определенной упорядоченностью на молекулярном уровне. Упорядоченность в пространстве сопровождается упорядоченностью во времени, обеспечивающей строгую последовательность процессов, протекающих в живых системах.
Дата добавления: 2015-12-16 ; просмотров: 2917 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Естествознание
Что такое естествознание
Естествознание — совокупность знаний о природных объектах, явлениях и процессах.
Попытки познать окружающую действительность осуществлялись еще во времена древней Греции. Отличительной особенностью этого периода является отсутствие широкого спектра наук. Не было подразделения на физику, химию, биологию. Эти понятия были включены в единую систему, именуемую естествознанием.
Лишь в начале XIX века А. Ампером была определена иерархия системы этого понятия. Первое место в ней было отведено физике, второе — химии. Позже Ф. А. Кекуле предложил отнести к естествознанию еще и механику с биологией, выдвинув при этом на первый план механику, а биологию, разместив четвертой.
Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.
Системные уровни науки имеют второстепенное значение, важна ее суть. Сегодня можно определить данное понятие как учение о живой и неживой природе.
Чем отличается от других направлений
Данному учению не присущи математические вычисления. Все открытия осуществляются здесь через теоретическое и эмпирическое познание, а умозаключения представлены через химические и физические формулы.
Открытия в области естествознания имеют относительный характер. Они далеки от математической точности, при этом являются объективны по содержанию, но, будучи результатом человеческого мышления, они субъективны по своей форме.
Научное познание здесь строится по принципу причинно-следственной связи. Эксперимент является критерием естественно-научной истины. Пределы соответствия определены относительностью.
Характерные черты науки, чем занимается
Главная задача ученых в области естествознания — определить точки соприкосновения всех входящих в состав естествознания наук. Кроме того, важно уметь отличить обыденные или социальные представления о строении мира от научных. На этот счет здесь были определены следующие признаки научных знаний:
Научные знания всегда носят системный характер. Это означает, что их можно рассматривать как самостоятельную единицу и как часть научной системы. Выдвигаемые предположения всегда анализируются с точки зрения критичности мышления. Это является залогом появления достоверности информации. Под критичностью подразумеваются сомнения, на основе которых осуществляется поиск уже имеющихся на этот счет открытий, что влечет за собой сопоставление и анализ.
Наличие имеющихся данных по какому-либо вопросу говорит о общезначимости вопроса, а это в свою очередь становится причиной преемственности поколений. Преемственность строится на прогнозированности результата и его детерминированности. Под детерминированностью подразумевается доказательная база открытия.
Открытиям в области естествознания присуща универсальность и незавершенность, что обусловлено связью более конкретных наук. Одни открытия, например, находят свое продолжение в физике, а другие — в химии. Это становится причиной появления фрагментарности и чувственности. Под фрагментарностью понимается отсутствие целостности изучаемого материала, необходимость его исследования обусловлена эмпирическим восприятием.
Несмотря на это, все естественно-научные открытия обладают внеморальностью и обезличенностью. Это всегда показатель объективности.
Методы исследования, используемые в естествознании и развитие естествознания
Методологическая база естествознания представлена тремя группами:
Ключевое значение имеет в данной сфере доля случая. Случайно был открыт, к примеру, рентген, пенициллин, многие химические элементы и прочие вещества. К тому же развитие естествознания строится на единстве случая и необходимости. Единого подхода или технологии здесь нет. Бытует мнение, что случай способен открыть только все необходимое в хозяйстве. Все необходимое представлено следующей разновидностью:
Все необходимое имеет разную долю значимости, что усиливает или ослабевает на каждом этапе становления общества. При этом необходимость побуждает практику, а практика в свою очередь становится причиной появления открытия.
Подобным образом формируется методологическая база фундаментальных наук. Гуманитарные формируются и развиваются по иному пути.
Концепции современного естествознания
Отношение к естествознанию в современном мире несколько изменилось. С широким развитием физики, химии, биологии, географии как самостоятельных наук концепция современного естествознания получила некое разнообразие. Появилась тесная связь с историей и философией. Это обусловлено обращением к таким выдающимся личностям как Петр Первый, Наполеон. Деятельностью этих деятелей обусловлено развитие науки целой эпохи.
С развитием физики и биологии стало понятно, что, ограничиваясь только открытиями в данных областях, постичь всю сущность бытия невозможно. Это стало причиной обращения к первоистокам, а точнее к библии и литературе.
Таким образом, предметом современного естествознания стало знание. Под ним подразумевается многосторонний, обоснованный практикой результат. Его появление в обязательном порядке должно быть подтверждено логически.
Что изучает естествознание
Вы будете перенаправлены на Автор24
Естествознание появилось 3000 лет назад, тогда не существовала разделения на естественные, гуманитарные науки, даже понятие наука не было сформировано. Поначалу люди наблюдали окружающий их мир, чтобы понимать, когда лучше охотится, а когда сеять или собирать урожай. Шли годы, человек всё больше познавал природу, в которой живёт, размышления об устройстве всего сущего на Земле привели к появлению философии. Первые попытки систематизации знаний о природе сделал Аристотель в труде «Физика». Однако точной доказательной базы в работе не было, понятие естествознание только начинало формироваться. И поначалу у него полностью отсутствовал основополагающий экспериментальный метод, который даёт возможность опытным путём проверить гипотезы и теории, и сделать дальнейшие предположения, основываясь на полученных сведениях.
Что понимается под словом естествознание?
Этимологически слово «естествознание» образовано из двух слов «естество», что означает «природа» и собственно само слово «знание». Итак, естествознание до словно – это знание о природе.
В современной трактовке «естествознание» означает совокупность наук о природе, исследующих природные явления, а также процессы их развития, эволюции. Естествознание также может выступать как самостоятельная наука, в этом качестве даёт возможность изучить любой объект окружающего мира глубже, чем это может сделать, каждая наука в отдельности. Естествознание вместе с другими науками об обществе, мышлении составляет важнейшую часть человеческого знания. В итоге это деятельность по получению знания и результатов, то есть по систематизации научных знаний о природных процессах.
Место естествознания в жизни человека неоспоримо, оно является основой всех видов деятельности человека, как технической, так и биологической. Помимо этого естествознание заложило теоретические основы сельского хозяйства, промышленности и производства. Таким образом, естествознание один из важнейших показателей уровня культуры и цивилизованности общества и связано с элементами культуры – философией, этикой, культурой.
Готовые работы на аналогичную тему
Само понятие естествознание появилось в Европе в 18 веке. Тогда же были окончательно сформированы предмет, цели и структура науки.
Предмет естествознания
Структура естествознания
Структура естествознания представляет собой сложную систему, все части которой находятся в строгой иерархии. То есть наглядно систему естественных наук можно представить в виде лестницы, где каждая последующая ступень связана с предыдущей, и фундаментально основана на ней.
Базой для всех остальных научных дисциплин является физика, изучающая тела и материи, их движение, превращения и формы. Внутри самой физики можно выделить множество подразделов, у каждого из которых есть свой предмет и структура, специфические методы исследования. Первой из физических дисциплин стала механика, а именно механика Ньютона, которая легла в основу естествознания и дала толчок первой научной революции в истории человечества. Механика специализируется на изучении различных форм движения объектов в пространстве и времени. В свою очередь механику делят на:
Каждая из наук рассматривает движение тела со своей позиции, будь то равновесное состояние, движение с геометрической точки зрения или приложения сил. Объединяет все эти дисциплины то, что они изучают макрообъекты.
Сравнительно недавно появились науки, посвященные изучению микрообъектов, это:
С течением времени появляются новые разделы, которые позволяют нам взглянуть на окружающий мир с другой точки зрения.
Следующей после физики выделяют химию, науку об элементах, их соединениях, свойствах и превращениях. Выше говорилось, что науки находятся в иерархической подчинённости. Что это значит, посмотрим на примере химии. Говоря, о химических элементах, вводят понятие электронной оболочки, как раз это область ответственности физики. В химии выделяют два основных раздела: органическую и неорганическую химию.
На следующей после химии ступени располагается биологии, наука о живых существах, их взаимодействии между собой и с окружающим миром. Биология – это, по сути, комплекс дисциплин, включающих в себя ботанику, зоологию, анатомию, цитологию, палеонтологию и др.
Далее следуют науки о Земле: география, геология, экология. Они рассматривают строение, эволюцию нашей планеты, представляющей собой сложное взаимодействие физических, химических и биологических явлений. Так же не стоит забывать о таких дисциплинах как астрономия, которая изучает строение, происхождение планет, галактик. В основе астрономии опять же лежит физика, таким образом можно сказать о цикличности научного знания и взаимосвязи всех исследуемых процессов.
Структура естествознания не ограничена перечисленными науками, внутри самой дисциплины идут двухсторонние процессы дифференциации и интеграции знания.
Давайте подведём итог, что же изучает естествознание?
Естествознание изучает мир во всем его многообразии. Не важно, о какой сфере деятельности человека мы говорим, в основе всё равно будет естествознание. Дальнейшее развитие человека, общества также будет проходить в рамках естествознания или одного из его направлений.
Получи деньги за свои студенческие работы
Курсовые, рефераты или другие работы
Автор этой статьи Дата последнего обновления статьи: 12 04 2021
Естествознание как система наук о природе
Краткий курс лекций по предмету
«Основы современного естествознания»
Предмет и содержание современного естествознания
Естествознание – наука о природе; совокупность естественных наук, взятая как целое. Земля, на которой мы живем. Вселенная, простирающаяся вокруг нас, живая и неживая материя, которую мы познаем в своих ощущениях, и, наконец, сам человек – вот то, что изучает естествознание.
Другими словами, предметом естествознания являются различные виды материи и формы их движения, проявляющиеся в природе, их связи и закономерности. Современное естествознание образуется из таких областей научного знания, как:
· Физика, взятая как совокупность дисциплин;
· Химия органических и неорганических соединений;
· География, геология, минералогия, метеорология;
· Астрономия, астрофизика, астрохимия;
· Биология – от систематики до молекулярной биологии
В обобщенном виде можно сказать, что естествознание состоит из таких последовательно вложенных друг в друга основных частей как физика, химия, биология и психология.
· Все эти науки в отдельности и все естествознание в целом основывается на логически обоснованной и общеупотребительной математике.
Математика во всем многообразии дисциплин является универсальным инструментом для научного познания. Необходимая для всего точного естествознания математика начинается с простейшего счета (арифметики) и со всевозможных простейших измерений (простейшей геометрии Евклида). По мере своего развития естествознание использует все более совершенную математику, вплоть до высшей.
Естествознание изучает мир, как он есть, в его естественном состоянии, взятом как единое целое. Естествознание изучает нашу планету, ближний и дальний Космос, твердое вещество, жидкости и газы, живое вещество и человека, как продукт природы.
Естествознание – неотъемлемая и важнейшая часть духовной культуры человечества. Необходимо знать современные фундаментальные научные положения, наиболее общие мировоззренческие и методологические представления о естествознании, так как отдельные отрасли знания – естественные, технические, социальные, гуманитарные в отрыве одна от другой не могут дать целостную картину природы, общества и человека.
Еще сравнительно недавно физика казалась химикам и биологам закрытой сектой, члены которой смотрят на непосвященных свысока и общаются между собой на непонятном языке. Это было время бурного развития теории элементарных частиц, первых экспериментов на больших ускорителях (синхрофазотронах), уверенности в скором решении проблемы получения термоядерной энергии, популярных изложений теории относительности и квантовой механики. Позже появились научно-популярные статьи, и широкая публика смогла получить хоть какое-то представление обо всем этом. Наступила пора узкой специализации, когда даже специалисты, работающие в смежных областях физики или другой науки, перестали понимать друг друга. Чтобы оценить сделанное соседом по смежной теме, требовались специальные знания. Ушли в прошлое времена, когда универсалы могли заниматься то электричеством, то теплотой, то разрабатывать математические методы. И вот, через 300 лет после Ньютона из-за обилия новейших специальных знаний возникла острая потребность в универсальности.
Наука стала тоньше, точнее, изощреннее. Стало совершеннее техническое оборудование, появились искусные косвенные методы наблюдений и регистрации в эксперименте, разработан изящный и разветвленный математический аппарат. Но при всей филигранности современные исследования становятся уже, чем прежде. Объект нынешней науки расчленен и разложен на составляющие, раздроблен и отчасти рассеян (например, паразитология – микробиология – вирусология; молекулярная химия – атомная химия – химия элементарных частиц). Конечно, само такое дробление – неминуемый этап познания: сначала изучается часть, потом судят о целом. Но первый этап (специализация) налицо, а второй лишь мерцает на горизонте.
Тенденция, обратная специализации, существовала всегда. Сейчас она возобладала, появились смежные дисциплины, такие как кибернетика, биофизика, биохимия, радиобиология, геохимия, геофизика и др. В объединении усилий специалистов разных отраслей знаний очень часто кроется путь к решению проблем, которые раньше не могли быть решены методами одной науки. Ярким примером может служить расшифровка генетического кода: при его раскрытии использовали и сугубо биологические (генетические) достижения, и методы экспериментальной физики (рентгено-структурный анализ), методы биохимии и математические расчеты.
Современная наука переживает фазу синтеза и наведения мостов между еще недавно весьма далекими друг от друга областями. Учитывая тенденции к объединению идей самых различных отраслей знаний, отмечая аналогии в окружающем нас мире, исходя из способности систем самой различной природы к самоорганизации можно, в общем, рассматривать Вселенную, нашу планету, неживую и живую материю, человека и его воздействие на природу. Это даст возможность прогнозировать будущее планеты и человечества, корректировать его техногенную деятельность.
Последнее десятилетие в естествознании характеризуется интенсивным развитием таких наук, как социобиология, этология, экологическая этика, биополитика.
Социобиология (от социо- и биология) — междисциплинарная наука (научное направление), сформировавшаяся в середине 70-х годов на стыке нескольких научных дисциплин – эволюционной биологии, этологии и социологии. Изучает генетические основы социального поведения животных и человека. Другими словами, социобиология пытается объяснять поведение живых существ набором определенных преимуществ, выработавшихся в ходе эволюции. Эта наука часто рассматривается как ответвление биологии и социологии. В то же время исследовательское поле социобиологии пересекается с изучением эволюционных теорий, зоологией, генетикой, археологией и другими дисциплинами.
Социобиология оказалась одной из самых неоднозначных и противоречивых научных дисциплин второй половины 20 века. Всё началось в 1975 с публикации книги энтомолога Эдварда Уилсона Sociobiology: The New Synthesis. Книга была первой попыткой объяснить такие типы социального поведения животных (в основном, муравьев, так как это была специализации Уилсона) как альтруизм, агрессия и т. п. при помощи эволюционных механизмов. В этой книге лишь последняя глава касалась поведения людей. Позднее Уилсон напишет книгу On Human Nature (социобиология о поведении людей). Эта книга принесёт автору Пулитцеровскую премию.
Этологию можно противопоставить сравнительной психологии, которая также изучает поведение животных, но объясняет его с точки зрения психологии. Сравнительная психология рассматривает изучение поведения в сравнении с психологией человека, этология же рассматривает поведение животных в контексте того, что мы знаем о анатомии и физиологии животного. Кроме того, ранние работы по сравнительной психологии в основном были устремлены на изучение обучения и соответственно тяготели к исследованию поведения в искусственных ситуациях, а ранняя этология изучала поведение в естественных условиях, уделяя внимание описанию инстинктивного поведения.
Экологическая этика — это междисциплинарная комплексная область исследования, сформировавшаяся на стыке экологии и классической этики. Экологическую этику еще иногда называют природоохранной, зеленой, энвайроментальной. Предметом экологической этики является обоснование и разработка этических принципов и правил, регулирующих моральные отношения человека к природе и отдельным ее представителям. Методами экологической этики являются: диалектический метод, системный метод, эволюционный метод, экстраполяция, наблюдение, [эксперимент] и другие общенаучные и частнонаучные теоретические и эмпирические методы, в зависимости от конкретных ситуаций. Экологическая этика мотивирует природоохранные действия в двух направлениях:
— люди действуют или избегают действий из соображений и ради блага самой природы, охраняют природу ради нее самой;
— эти действия совершаются из морального принципа, без каких-либо корыстных интересов человека, а то и ему во вред.
Биополитика — одно из основных научно-философских направлений социобиологии, целью которого является раскрытие и изучение биологических законов, лежащих в основе поведения людей. В настоящей работе под этим термином понимаются политические коллизии и конфликты, связанные с социальным контролем психологических функций человека. То, что XXI век станет «веком биологии» уже никто не сомневается. Достаточно напомнить появившиеся новые термины: «биологизация социальных и гуманитарных наук», «геном человека» (недавно расшифрован учеными), «биоинформатика», «биокультурология», «биотехнология», «биоэтика», а также «биотерроризм». Одним словом, биология за последние годы вносит существенный вклад в разработку сложных концепций культурного и экономического развития человечества. Новые ее достижения, например, генные технологии (клонирование организмов, стволовые клетки), помогают избавиться от многих неизлечимых ранее болезней у человека. Достижения генной инженерии дают возможность решить глобальную для человечества проблему — нехватка продуктов питания. При этом возникают проблемы биоэтики и биополитологии.
Для чего же нужно изучать современное естествознание? Во-первых, культурный, образованный человек должен знать, что такое теория относительности, генетика, социобиология, экология, и другие науки, общие принципы построения и эволюции Вселенной, Земли и всего живого. Во-вторых, это важно потому, что многое в нашей жизни строится в соответствии с научной методологией. Хотя человечеству далеко до совершенной научной организации труда, тем не менее, научные принципы лежат в основе многих видов деятельности, и их нужно уметь использовать. В-третьих, знания, необходимые любому специалисту, так или иначе, связаны и в какой-то степени основаны на научных данных. И, наконец, целью естествознания является подготовка специалистов, или, по крайней мере, людей, которые могли бы отличить шарлатанов от специалистов.
Естественнонаучная картина мира. Часть 1. Естествознание – комплекс наук о природе
В пособии представлены материалы по дисциплине «Естественнонаучная картина мира», разработанные в соответствии с ФГОС. Рассмотрены вопросы интеграции естественных наук, сгруппированные в четыре блока: методы научного познания, вещество и поле, пространство и время, универсальные понятия естествознания. В каждом блоке приведены примеры современных естественнонаучных исследований. Даны задания для самостоятельной работы студентов. Пособие адресовано студентам и преподавателям вузов, а также учащимся старших классов и учителям естествознания. Может быть использовано для самообразования в естественнонаучной области. В формате a4.pdf сохранен издательский макет.
Оглавление
Приведённый ознакомительный фрагмент книги Естественнонаучная картина мира. Часть 1. Естествознание – комплекс наук о природе предоставлен нашим книжным партнёром — компанией ЛитРес.
Глава 1. Методы научного познания
1.1. Этапы развития естествознания
Общая характеристика этапов. Слово «естествознание» происходит от слов «естество» (природа») и «знание», то есть дословно означает знание о природе. В настоящее время этот термин употребляется в двух смыслах.
В широком смысле естествознание — это совокупность знаний о природных объектах, явлениях и процессах. Такие знания были необходимы человеку всегда: для того, чтобы ориентироваться в окружающей обстановке, распознавать опасности, находить способ их избежать, растить детей, находить пропитание для своей семьи и многого другого. В связи с этим потребность в познании и начальные знания о природе появились еще на заре развития человечества, однако долгое время были разрозненными.
В узком смысле естествознание — это комплекс естественных наук (физики, биологии, химии, астрономии и др.), взятых в их взаимосвязи, как единое целое. Каждая из естественных наук представляет собой систему знаний об определенной области действительности: например, биология — о живой природе, астрономия — о космических объектах и т.д. Системные знания, охватывающие широкий круг явлений и опирающиеся на прочные экспериментальные основания, появились сравнительно недавно, начиная примерно с XVII века. Поэтому естествознание как комплекс естественных наук — более узкое понятие, в историческом плане это всего лишь один из этапов развития естествознания в широком смысле. С другой стороны, на этом этапе, который называют научным, ученым удалось экспоненциально расширить представления об окружающем мире, кардинально изменив жизнь каждого человека. При этом разрозненные знания, накопленные ранее, прошли экспериментальную проверку и были включены в общую систему знаний о природе.
В связи с этим в данном параграфе, чтобы отразить исторический контекст, мы рассмотрим этапы развития естествознания в широком смысле. А во всех последующих параграфах сосредоточимся на естествознании как комплексе естественных наук, чтобы дать представление о современной естественнонаучной картине мира. Очевидно, что в рамках одного параграфа нельзя даже конспективно описать историю развития естествознания, которая длится тысячелетия и содержит множество великих имен и открытий. Задача — в другом. Глава называется «Методы научного познания» и важно показать эволюцию этих методов в процессе естественнонаучного познания, а также роль научного метода в становлении современной науки.
Когда зародилось естествознание никто не знает. Дело в том, что для ответа на этот вопрос требуются письменные источники, которых не существовало на заре развития естествознания. Видимо, первые естественнонаучные знания появились тогда же, когда и первые цивилизации. Такие изобретения как обожженный кирпич, гончарный круг, колесо относят ко времени — 3 тысячи лет до н.э., то есть около 5 тысяч лет назад. Две тысячи лет до н.э. люди уже пользовались циркулем и весами, а преодолевать морские просторы им помогали компас, паруса и весла. Эти изобретения несомненно требовали определенных знаний об окружающем мире и творческой мысли для их практических приложений. Но в целом период до VI века до н.э. называют мифологическим и не относят к естествознанию, поскольку природные явления здесь связываются весьма случайным образом. В мифах зачастую неодушевленным предметам приписываются свойства одушевленных (Солнце, Луна, звезды — это люди, которые жили на Земле, потом поднялись на небо и превратились в светила), а природные тела и естественные силы природы обожествляются.
Далее в развитии естествознания выделяют несколько этапов, которые в целом примерно соответствуют историческим периодам: Древний мир — натурфилософский этап развития естествознания (VI в. до н.э. — V в. н.э.); Средневековье — этап застоя в развитии естествознания (V в. — XIV в.) и переходный этап (XIV в. — XVI в.), Новое время и Новейшее время (XVII в. — XXI в.) — научный этап. Схематически эти этапы представлены на рис. 1.1.
Рис. 1.1. Этапы развития естествознания
Примечательно, что если первые три этапа, предваряющие возникновение естествознания как науки, заняли во времени целых два тысячелетия (а с учетом мифологического этапа намного больше), то самый молодой научный этап, современниками которого мы все являемся, длится всего около 400 лет. При этом подавляющее число открытий, раскрывающих тайны окружающего мира, было сделано именно за это короткое время.
Одна из причин этого — внедрение в практику исследования особого метода познания, получившего название «научный метод». В связи с этим, не углубляясь в историю развития естествознания (это тема для отдельного учебника), сконцентрируем свое внимание на том, какие методы использовали естествоиспытатели на каждом из трех этапов.
Натурфилософский этап. На этом этапе естествознание развивалось как единая область — натурфилософия . Термин происходит от двух латинских слов: «nature» — природа и «philosofhia» — философия. Интересно, что слово «философия» (дословно любовь к мудрости) впервые употребил Пифагор, поскольку, с его точки зрения, звания мудреца достоин только бог, а человек может лишь испытывать влечение к мудрости, то есть быть философом.
Яркие представители этого этапа — философы Древней Греции и Древнего Египта: Фалес Милетский, Пифагор, Демокрит, Архимед, Гиппократ, Птолемей, Аристотель и др.
Начало натурфилософского этапа, как правило, связывают с именем Фалеса Милетского (VI в. до н.э.), который мог предсказывать солнечные затмения, научился вычислять время солнцестояний и равноденствий, определил угловой размер Луны и Солнца (рис. 1.2) и сделал много других открытий. Фактически он первым разработал математический метод изучения небесных тел.
Рис. 1.2. Определение угловых размеров Луны и Солнца
В натурфилософский период начинает формироваться научный стиль мышления, включающий любознательность, стремление к истине, критическое отношение к недоказанным положениям, а также поиск универсальных идей, законов, начал, дающих ключ к пониманию природы. Теоретические основы современного естествознания были заложены именно тогда, а многие термины современного естествознания введены древними греками.
Например, слово «атом» (от гр. неделимый) введено в обиход Демокритом еще в V в. до н.э. Он создал атомистическое учение, предположив, что все окружающие тела состоят из неделимых частиц — атомов, а весь окружающий нас мир можно свести к различным сочетаниям атомов и пустоты. Не правда ли, звучит весьма современно?
Хотя надо учитывать, что сами атомы Демокрит представлял как объекты, которые различаются тремя свойствами: «фигурой», «размером» и «поворотом». Например, «I» отличается от «II» размером, «I» от «III» — фигурой, а «III» от «IV» — поворотом (рис. 1.3). А все многообразие различных тел он объяснял сочетанием этих свойств. Например, тело, состоящее из круглых и небольших по размеру атомов — сладкое, а из гладких, косых и малых по величине — горьким, что, конечно, не соответствует современным представлениям.
Рис. 1.3. Атомы Демокрита
Важнее другое: философ фактически впервые применил метод модельной гипотезы, в ходе которого на основе определенных свойств вещества предлагается модель его внутреннего строения, позволяющая описать новые свойства. Вот как позднее (в I в. до н.э.) образно описывал этот метод Лукреций Кар в своей знаменитой поэме «О природе вещей» (перевод с латинского Ф. Петровского):
«И наконец, на морском берегу, разбивающем волны,
Платье сыреет всегда, а на солнце вися, оно сохнет;
Видеть, однако, нельзя как влага на нем оседает,
Да и не видно того, как она исчезает от зноя.
Значит, дробится вода на такие мельчайшие части,
Что недоступны они совершенно для нашего глаза.
Так и кольцо изнутри, что долгое время на пальце
Носится, из году в год становится тоньше и тоньше;
Капля за каплей долбит, упадая, скалу; искривленный
Плуга железный сошник истирается в почве;
И мостовую дорог, мощеную камнями, видим
Стертой ногами толпы; и правые руки у статуй
Бронзовых возле ворот городских постепенно худеют
От припадания к ним проходящего мимо народа.
Нам очевидно, что вещь от стиранья становится меньше,
Но отделение тел, из нее каждый миг уходящих,
Нашим глазам усмотреть запретила природа ревниво».
Родоначальником натурфилософии считают древнегреческого философа Аристотеля (рис. 1.4). Он известен как воспитатель Александра Македонского и основатель философской школы — Ликея (или Лицея). Аристотель разработал учение, охватывающее самые разнообразные аспекты природных явлений и жизни общества и суммирующее все современные ему знания о мире. В основе этого учения, которое господствовало почти две тысячи лет, предложенный Аристотелем метод рассуждений, которому он обучал своих учеников — формальная логика.
Свои идеи Аристотель изложил в труде, который назвал «Органон», поскольку считал, что логика является органоном (инструментом) мышления. Формальная логика включает ряд законов, следуя которым можно получать верные умозаключения. Термин «формальная» означает, что логические рассуждения изучаются в отрыве от их наполнения конкретным содержанием. Ключевое понятие в ней — силлогизм (от гр. умозаключение). Это вид рассуждений, в котором из двух суждений-посылок, вытекает третье суждение — вывод. При этом посылки связаны общим «средним термином». Аристотель сформулировал основной принцип силлогизма: «Когда одно сказывается о другом, как о подлежащем, то всё, что говориться о сказуемом будет говориться и о подлежащем». Классический пример: «Все люди смертны. Сократ — человек. Сократ смертен». В нем «средним термином» является понятие «человек». Оно позволяет связать воедино две посылки и вывести заключение о смертности Сократа.
Рис. 1.4. Аристотель (384-322 гг. до н.э.)
Формальная логика в преобразованном и расширенном виде (ее называют символическая или математическая логика) активно используется и в современной науке. Однако одно из заблуждений Аристотеля послужило существенным тормозом в дальнейшем развитии естествознания на протяжении почти двух тысяч лет, когда господствовало его учение. Он считал, что в исследовании природы истинное знание можно получить умозрительным методом.
Кратко суть этого метода можно выразить формулой: «Наблюдение плюс формальная логика равно достоверный вывод». Сам метод имел огромное значение для формирования натурфилософской картины мира. Однако в нем не было очень важного и привычного нам сегодня элемента — эксперимента. Результатом применения этого метода стали такие естественнонаучные заблуждения как «Движимое движется» и «Тяжелые тела падают быстрее легких». Прошло более полутора тысяч лет, прежде чем они были опровергнуты Г. Галилеем и И. Ньютоном.
Этап застоя в развитии естествознания. Этот этап приходится на Средние века, с которыми ассоциируются главенство религии и костры инквизиции. Естествознание сосредоточилось в лабораториях алхимиков и астрологов. Заметим, что на тот момент это не были лженауки, с их помощью было сделано немало открытий. Европейскую науку того времени называют «схоластика» (от греческого — школьный) — наука, в которой никакая мысль не может быть принята, если она не подкреплена ссылками на авторитеты (прежде всего богословские авторитеты). Это, конечно, тормозило развитие научного знания. Отсюда и название — этап застоя, хотя оно условно и применимо, в первую очередь к европейской науке в период раннего и среднего средневековья.
Научное лидерство из Европы переместилось на Ближний и Средний Восток. В VII—X вв. было создано и процветало единое арабское государство — Арабский халифат. Ученые в этом государстве имели высокий статус. Согласно Корану, чернила ученого также драгоценны, как и кровь мученика, павшего за веру. Но при этом, если науки говорят о том, что есть в Коране, то они излишни, а если о том, чего нет, то они вредны. Поэтому развивалось в основном прикладное знание.
Так, естествоиспытатель аль-Бируни (X в.) измерил плотности различных веществ с помощью изготовленного им прибора и подробно описал свойства более 50 минералов, руд, металлов, сплавов. 45 сочинений он посвятил астрономии. Аль-Бируни рассмотрел гипотезу о движении Земли вокруг Солнца, объяснил фазы Луны (рис. 1.5). В ходе астрономических наблюдений он установил угол наклона эклиптики к экватору, рассчитал радиус Земли, описал изменение окраски Луны при лунных затмениях и солнечную корону при солнечных затмениях.
Рис. 1.5. Иллюстрация из книги аль-Бируни (различные фазы Луны)
Больших успехов достигла медицина того времени. Огромный вклад в развитие средневековой медицины внес Авиценна (X — XI в.). В 5-томном труде «Канон врачебной науки» собраны сведения по фармакологии, дано подробное описание анатомии человека, установлены характерные признаки многих болезней.
Переходный этап. В конце средних веков (эпоха Возрождения) в европейской науке было сделано много величайших открытий, изменивших картину мира того времени: в частности, установлено, что Земля — шар, и что она не является центром Вселенной (гелиоцентрическая система Коперника). Великие географические открытия (путешествия Х. Колумба, Васко де Гамы, Ф. Магеллана и др.) позволили определить очертания большей части суши.
Леонардо да Винчи (XV — XVI в.) — гений эпохи Возрождения и величайший из инженеров, которых знала история. Во многих областях естествознания — гидравлике, оптике, анатомии, ботанике и др., — он опередил свое время. Им разработаны чертежи и описания аппаратов, которые стали реальностью только в XX веке — прообразы вертолета, дельтаплана, водолазного костюма, парашюта и др. (рис. 1.6). Научные прорывы Леонардо да Винчи связаны с отказом от умозрительного метода. Он прекрасно понимал роль эксперимента в исследовании природы, писал о том, что «знание — дочь опыта», что «нужно ограничивать рассуждения опытом».
Однако в массовом сознании традиционные донаучные представления сохранялись, несмотря на серьезные достижения в естествознании. Церковь успешно противостояла новым идеям, используя средневековое средство — инквизицию.
Рис. 1.6. Прообраз парашюта на рисунке Леонардо де Винчи
Умозрительный метод интуитивно применялся людьми и в обыденной жизни. Сегодня сложно в это поверить, но даже сравнительно недавно, в XV веке, жители Флоренции считали, что у мужчин и женщин разное число ребер. Действительно, умозрительный метод приводит к однозначному выводу: «Поскольку Ева сотворена из ребра Адама, то, однозначно можно утверждать, что у мужчин на одно ребро меньше, чем у женщин».
Научный этап. Рождение естествознания как науки относят к началу XVII века. С открытия законов классической механики (Г. Галилей, И. Ньютон) и законов движения планет (Тихо Браге, И. Кеплер), с изобретения приборов, позволяющих проникнуть в тайны микро — и мега — мира (микроскоп, телескоп) начинается новый этап развития естествознания, который принято называть научным. Для него характерно деление естествознания на отдельные науки (физика, химия, биология, астрономия, география) и бурное развитие этих наук. В это время утверждает свои позиции новая цель познания природы — не просто «наука ради науки», как в античности, а наука как средство преобразования действительности. Эта цель кратко сформулирована в афоризме Р. Декарта: «Знание — сила».
Перечисление имен и открытий ученых, работавших на этом этапе, составило бы целую энциклопедию. Практически все, что вы изучали в школе и изучаете в вузе по естественнонаучным предметам, относится именно к этому этапу. Назовем лишь некоторые события и имена ученых (рис. 1.7), которые являются знаковыми для различных областей естествознания.
Астрономия: 1543 г. — создание Н. Коперником гелиоцентрической системы мира, согласно которой Солнце является центральным небесным телом, вокруг которого вращается Земля и другие планеты. Заметим, что по дате — это событие переходного этапа, но по своему значению, оно несомненно относится к научному, поскольку положило начало первой научной революции.
Физика: 1687 г. — выход книги И. Ньютона «Математические начала натуральной философии», которая заложила основы классической механики и всей физики как науки.
Биология: 1859 г. — публикация труда Ч. Дарвина «Происхождение видов», который положил начало эволюционной биологии и эволюционной концепции всего естествознания в целом.
Химия: 1869 г. — открытие Д. И. Менделеевым Периодического закона и создание Периодической таблицы химических элементов.
Рис. 1.7. Великие ученые нового времени
Научный этап развития естествознания — очень короткий: всего одна секунда по шкале Карла Сагана (на этой шкале 1 год соответствует времени жизни Вселенной от Большого взрыва до наших дней). Но при этом надо понимать, что любые достижения цивилизации: тепло и свет в наших домах, автомобили, поезда, самолеты, компьютеры, мобильные телефоны, средства лечения страшных болезней и многое-многое другое, — результат деятельности огромной когорты естествоиспытателей, как всемирно известных, так и рядовых, которые неустанно работают во благо науки.
Что же обусловило такой качественный скачок в познании природы после двух тысячелетий сравнительно плавного развития событий? Ключевой момент, ознаменовавший научный этап развития естествознания, — разработка и широкое проникновение в практику исследования природы особого метода исследования — научного метода. Он пришел на смену умозрительному методу, предложенному еще Аристотелем. Родоначальники научного метода — ученые-естествоиспытатели XVII века: Ф. Бэкон, Р. Декарт, Г. Галилей. Именно научный метод позволил преодолеть такие веками существовавшие заблуждения как «движимое движется», «тяжелые тела падают быстрее легких» и многие другие, и стал тем компасом, который указывает направление поиска ученым всего мира во всех областях естествознания. Описанию этого метода посвящены следующие параграфы данной главы.
1.2. Классификация методов научного познания
Термин «методы научного познания». Слово «метод» происходит от древнегреческого «μέθοδος» — путь познания, исследования, и означает последовательность действий, направленную на достижение определенной цели. Методами научного познания