Естественные науки. Что такое естествознание
науки изучающие свойства природы и естественных образований. Применение терминов естественные, технические, фундаментальные и т.п. к областям деятельности человека достаточно условно, так как в каждой из них есть фундаментальная составляющая (изучающая проблемы на границе нашего знания и незнания), прикладная составляющая (изучающая проблемы применения полученных знаний в практической деятельности), естественнонаучная компонента (изучающая проблемы, возникающие или существующие независимо от нашего желания). Эти термины, если можно так выразиться, диатропичны, т.е. описывают только ядро - наиболее характерную черту или составляющую предмета.
Отличное определение
Неполное определение ↓
ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ
получившее права гражданства с 18 в. название для совокупности всех наук, занимающихся исследованием природы. Первые исследователи природы (натурфилософы) включали, каждый по-своему, всю природу в круг своей мыслительной деятельности. Прогрессирующее развитие естественных наук и их углубление в исследование привело к расчленению, еще и теперь не закончившемуся, единой науки о природе на отдельные ее отрасли - в зависимости от предмета исследования или по принципу разделения труда. Своим авторитетом естественные науки обязаны, с одной стороны, научной точности и последовательности, а с другой - своему практическому значению как средству покорения природы. Главные сферы естественных наук - материя, жизнь, человек, Земля, Вселенная - позволяют сгруппировать их следующим образом: 1) физика, химия, физическая химия; 2) биология, ботаника, зоология; 3) анатомия, физиология, учение о происхождении и развитии, учение о наследственности; 4) геология, минералогия, палеонтология, метеорология, география (физическая); 5) астрономия вместе с астрофизикой и астрохимией. Математика, по мнению ряда натурфилософов, не относится к естественным наукам, но является решающим инструментом их мышления. Кроме того, среди естественных наук, в зависимости от метода, существует следующее различие: описательные науки довольствуются исследованием фактических данных и их связей, которые они обобщают в правила и законы; точные естественные науки облекают факты и связи в математическую форму; однако это различие проводится непоследовательно. Чистая наука о природе ограничивается научным исследованием, прикладная наука (медицина, сельское и лесное хозяйство и вообще техника) использует его для освоения и преобразования природы. Рядом с науками о природе стоят науки о духе, и те и др. философия объединяет в единую науку, они выступают как частные науки; ср. Физическая картина мира.
В истории науки до XIX века не выделялись естественные и гуманитарные направления, а предпочтение ученые до этого времени отдавали естествознанию, то есть изучению , существующих объективно. В XIX в университетах начинается разделение наук: гуманитарные дисциплины, отвечающие за изучение культурной, общественной, духовной, нравственной и других видов деятельности человека, выделяются в отдельную область. А все остальное попадает под понятие естествознания, название которого происходит от латинского «сущность».
История естественных наук началась около трех тысяч лет назад, но отдельных дисциплин тогда не существовало – всеми областями знания занимались философы. Только ко времени развития мореплавания началось разделение наук: появилась и астрономия, эти области были необходимы во время путешествий. По мере развития техники в самостоятельные разделы выделились и .
К изучению естественных наук применяется принцип философского натурализма: это значит, что законы природы нужно исследовать, не смешивая их с законами человека и исключая действие человеческой воли. Естествознание имеет две основные цели: первая – исследовать и систематизировать данные о мире, а вторая – использовать полученные знания в практических целях для покорения природы.
Виды естественных наук
Существуют базовые , которые существуют в качестве самостоятельных областей довольно давно. Это физика, химия, география, астрономия, геология. Но часто сферы их исследований пересекаются, формируя на стыках новые науки – биохимию, геофизику, геохимию, астрофизику и другие.
Физика – одна из важнейших естественных наук, ее современное развитие началось с классической теории гравитации Ньютона. Фарадей, Максвелл и Ом продолжили развитие этой науки, а к XX в области физики, когда стало известно, что ньютоновская механика является ограниченной и несовершенной.
Химия начала развиваться на основе алхимии, ее современная история начинается с 1661 года, когда вышла Бойля «Химик-скептик». Биология появилась только в XIX веке, когда наконец было установлено различие между живой и неживой материей. География образовалась во времена поисков новых земель и развития мореплавания, а геология выделилась в отдельную область благодаря Леонардо да Винчи.
ПРЕДМЕТ И СТРУКТУРА ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ
Термин «естествознание» происходит от соединения слов латинского происхождения «естество», то есть природа, и «знание». Таким образом, дословное толкование термина - знание о природе.
Естествознание в современном понимании – наука, представляющая собой комплекс наук о природе, взятых в их взаимосвязи. При этом под природой понимается все сущее, весь мир в многообразии его форм.
Естествознание - комплекс наук о природе
Естествознание в современном понимании – совокупность наук о природе, взятых в их взаимосвязи.
Однако данное определение не отражает в полной мере сущность естествознания, поскольку природа выступает как единое целое. Это единство не раскрывается ни одной частной наукой, ни всей их суммой. Множество специальных естественнонаучных дисциплин своим содержанием не исчерпывает всего, что мы подразумеваем под природой: природа глубже и богаче всех имеющихся теорий.
Понятие «природа » трактуется по-разному.
В самом широком смысле под природой понимается все сущее, весь мир в многообразии его форм. Природа в этом значении стоит в одном ряду с понятиями материи, Вселенной.
Наиболее употребительно толкование понятия «природа» как совокупности естественных условий существования человеческого общества. В данной трактовке характеризуется место и роль природы в системе исторически меняющихся отношения к ней человека и общества.
В более узком смысле под природой понимают объект науки, а точнее – совокупный объект естествознания.
Современное естествознание развивает новые подходы к пониманию природы как единого целого. Это выражается в представлениях о развитии природы, о различных формах движения материи и разных структурных уровнях организации природы, в расширяющемся представлении о типах причинных связей. Например, с созданием теории относительности существенно видоизменились взгляды на пространственно-временную организацию объектов природы, развитие современной космологии обогащает представления о направлении естественных процессов, прогресс экологии привел к пониманию глубоких принципов целостности природы как единой системы
В настоящее время под естествознанием понимается точное естествознание, то есть такое знание о природе, которое базируется на научном эксперименте, характеризуется развитой теоретической формой и математическим оформлением.
Для развития специальных наук необходимо общее знание природы, комплексное осмысление её объектов и явлений. Для получения таких общих представлений каждая историческая эпоха вырабатывает соответствующую естественнонаучную картину мира.
Структура современного естествознания
Современное естествознание представляет собой раздел науки, основанный на воспроизводимой эмпирической проверке гипотез и создании теорий или эмпирических обобщений, описывающих природные явления.
Совокупный объект естествознания – природа.
Предмет естествознания – факты и явления природы, которые воспринимаются нашими органами чувств непосредственно или опосредованно, с помощью приборов.
Задача учёного состоит в том, чтобы выявить эти факты, обобщить их и создать теоретическую модель, включающую законы, управляющие явлениями природы. Например, явление тяготения – конкретный факт, установленный посредством опыта; закон всемирного тяготения – вариант объяснения данного явления. При этом эмпирические факты и обобщения, будучи установленными, сохраняют свое первоначальное значение. Законы могут быть изменены в ходе развития науки. Так, закон всемирного тяготения был скорректирован после создания теории относительности.
Основной принцип естествознания гласит: знания о природе должны допускать эмпирическую проверку . Это означает, что истиной в науке признается то положение, которое подтверждается воспроизводимым опытом. Таким образом, опыт является решающим аргументом принятия той или иной теории.
Современное естествознание представляет собой сложный комплекс наук о природе. Оно включает в себя такие науки как биология, физика, химия, астрономия, география, экология и др.
Естественные науки различаются предметом своего изучения. Например, предметом изучения биологии являются живые организмы, химии - вещества и их превращения. Астрономия изучает небесные тела, география – особую (географическую) оболочку Земли, экология – взаимоотношения организмов между собой и с окружающей средой.
Каждая естественная наука сама является комплексом наук, возникших на разных этапах развития естествознания. Так, в состав биологии входят ботаника, зоология, микробиология, генетика, цитология и др. науки. При этом предметом изучения ботаники являются растения, зоологии – животные, микробиологии – микроорганизмы. Генетика изучает закономерности наследственности и изменчивости организмов, цитология – живую клетку.
Химия также подразделяется на ряд более узких наук, например: органическая химия, неорганическая химия, аналитическая химия. К географическим наукам относят геологию, землеведение, геоморфологию, климатологию, физическую географию.
Дифференциация наук привела к выделению еще более мелких областей научного знания.
К примеру, биологическая наука зоология включает в себя орнитологию, энтомологию, герпетологию, этологию, ихтиологию и т.д. Орнитология – наука, изучающая птиц, энтомология – насекомых, герпетология – пресмыкающихся. Этология – наука о поведении животных, ихтиология изучает рыб.
Область химии – органическая химия подразделяется на химию полимеров, нефтехимию и др. науки. В состав неорганической химии входят, например, химия металлов, химия галогенов, координационная химия.
Современная тенденция развития естествознания такова, что одновременно с дифференциацией научного знания идут противоположные процессы – соединение отдельных областей знания, создание синтетических научных дисциплин. При этом важно, что объединение научных дисциплин происходит как внутри различных областей естествознания, так и между ними. Так, в химической науке на стыке органической химии с неорганической и биохимией возникли химия металлоорганических соединений и биоорганическая химия соответственно. Примерами межнаучных синтетических дисциплин в естествознании могут служить такие дисциплины как физическая химия, химическая физика, биохимия, биофизика, физико-химическая биология.
Однако современный этап развития естествознания – интегральное естествознание - характеризуется не столько продолжающимися процессами синтеза двух-трех смежных наук, сколько масштабным объединением разных дисциплин и направлений научных исследований, причем тенденция к масштабной интеграции научного знания неуклонно возрастает.
В естествознании различают науки фундаментальные и прикладные. Фундаментальные науки – физика, химия, астрономия – изучают базисные структуры мира, а прикладные занимаются применением результатов фундаментальных исследований для решения как познавательных, так и социально-практических задач. Например, физика металлов, физика полупроводников являются теоретическими прикладными дисциплинами, а металловедение, полупроводниковая технология – практическими прикладными науками.
Таким образом, познание законов природы и построение на этой основе картины мира – непосредственная, ближайшая цель естествознания. Содействие практическому использованию этих законов – конечная задача.
От общественных и технических наук естествознание отличается по предмету, целям и методологии исследования.
При этом естествознание рассматривается как эталон научной объективности, поскольку эта область знания раскрывает общезначимые истины, принимаемые всеми людьми. К примеру, другой крупный комплекс наук – обществознание – всегда был связан с групповыми ценностями и интересами, имеющимися как у самого ученого, так и в предмете исследования. Поэтому в методологии обществознания наряду с объективными методами исследования приобретает большое значение переживание изучаемого события, субъективное отношение к нему.
Естествознание имеет существенные методологические отличия и от технических наук, обусловленные тем, что целью естествознания является познание природы, а целью технических наук – решение практических вопросов, связанных с преобразованием мира.
Однако провести четкую грань между естественными, общественными и техническими науками на современном уровне их развития нельзя, поскольку имеется целый ряд дисциплин, занимающих промежуточное положение или являющихся комплексными. Так, на стыке естественных и общественных наук находится экономическая география, на стыке естественных и технических – бионика. Комплексной дисциплиной, которая включает и естественные, и общественные, и технические разделы, является социальная экология.
Таким образом, современное естествознание представляет собой обширный развивающийся комплекс наук о природе, характеризующийся одновременно идущими процессами научной дифференциации и создания синтетических дисциплин и ориентированный на интеграцию научных знаний.
Естествознание является основой для формирования научной картины мира.
Под научной картиной мира понимают целостную систему представлений о мире, его общих свойствах и закономерностях, возникающую в результате обобщения основных естественнонаучных теорий.
Научная картина мира находится в постоянном развитии. В ходе научных революций в ней осуществляются качественные преобразования, старая картина мира сменяется новой. Каждая историческая эпоха формирует свою научную картину мира.
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.
Выдающийся мыслитель 18 века Э.Кант писал: «Две вещи наполняют душу всегда новым и более сильным удивлением, чем чаще мы размышляем о них – это звездное небо надо мной и моральный закон во мне». В этом образном высказывании Кант обозначил 2 сферы научного познания: природу и общество.
Говоря о естествознании заметим, что это совокупность большого числа разнообразных наук, изучающих закономерность естественных явлений.
Естествознание в полном смысле слова общезначимо и дает «родовую» истину, т. е. истину, пригодную и принимаемую всеми людьми. Поэтому оно традиционно рассматривалось в качестве эталона научной объективности. Другой крупный комплекс наук-обществознание - напротив, всегда был связан с групповыми ценностями и интересами, имеющимися как у самого ученого, так и в предмете исследования. Поэтому в методологии обществоведения наряду с объективными методами исследования приобретает большое значение переживание изучаемого события, субъективное отношение к нему и т. п.
На рубеже тысячелетий цивилизация замкнула очередной цикл спирали развития. В научном мире получило прочное место мировоззрение единства и целостности Природы и Человека, что в античном мире и не подвергалось сомнениям. Точнее даже не совсем так: Человек вплотную подошел к пониманию того, что он всего лишь органическая часть природы, а не ее царь.
В пределах фундаментальных наук об этом уже никто и не спорит. А как же прикладные науки? Почему в экономических науках до сих пор не обращаются к природным законам, а предпочитают «вариться в собственном соку», выводя закономерности, а то и целые законы экономической науки?
В подавляющем большинстве экономических исследований наблюдается пренебрежение (или простое невладение) математическими методами и моделями. В результате научно-исследовательские работы часто сводятся к констатации некоторых явлений в прошлом и попыткам экстраполяции закономерностей их роста и развития в будущее, совершенно не касаясь первопричины самих явлений.
В общепринятом понимании законом в науке является то, что может быть описано функциональной зависимостью, а закономерность, проявляющаяся при большом числе наблюдений, статистической.
В сущности открытые естественными науками так называемые законы являются моделями. Но моделями являются и всякого рода закономерности из области экономики. Первые относятся к детерминистическим, вторые вероятностным моделям. Статистические модели отнюдь не прерогатива экономических наук, многие явления в природе также описываются вероятностными зависимостями.
Единственно, что мы можем здесь отметить: в экономике нет детерминистических моделей. Вместо законов здесь имеют место только закономерности, описываемые статистическими моделями.
В каждой сфере, а равно и прикладной науке, относящейся к этой сфере, имеют место свои специфические методы научных исследований, найденные в результате исследований повторяющиеся явления, сформулированные в закономерности. Все это нормально до тех пор, пока нет противопоставления и непризнания возможного проявления общеприродных законов.
Все встанет на место, если мы в действительности примем, что социум является органической частью Природы, пусть и высшей ступенью развития материи. Следовательно, все, что происходит в социальной, а равно и экономической сфере, должно подчиняться природным законам. Естественно, увидеть это не так просто, оставаясь при этом в пределах своей прикладной науки.
Количество законов природы, сформулированных в естественных науках к настоящему времени, весьма велико.
Эмпирические законы являются наиболее многочисленным классом. Они формулируются в результате обобщения результатов экспериментальных наблюдений и измерений. Часто эти законы записываются в виде аналитических выражений, носящих достаточно простой, но приближенный характер. Область применимости этих законов оказывается достаточно узкой. При желании увеличить точность или расширить область применимости математические формулы, описывающие такие законы, существенно усложняются. Примерами эмпирических законов могут служить закон Гука (при небольших деформациях тел возникают силы, примерно пропорциональные величине деформации), закон валентности (в большинстве случаев атомы объединяются в химические соединения согласно их валентности, определяемым положением в Периодической таблице элементов), некоторые частные законы наследственности (например сибирские коты с голубыми глазами обычно от рождения глухи). На ранних этапах развития естественных наук в основном шло по пути накопления подобных законов. Со временем их количество возросло настолько, что возник вопрос о нахождении новых законов, позволяющих описать эмпирические в более компактной форме.
Фундаментальные законы представляют собой весьма абстрактные формулировки, непосредственно не являющиеся следствием экспериментов. Обычно фундаментальные законы «угадываются», а не выводятся из эмпирических. Количество таких законов весьма ограничено (например классическая механика содержит в себе лишь 4 фундаментальных закона: законы Ньютона и закон Всемирного тяготения). Многочисленные эмпирические законы являются следствиями (иногда вовсе не очевидными) фундаментальных. Критерием истинности последних является соответствие конкретных следствий экспериментальным наблюдениям. Все известные на сегодняшний день фундаментальные законы описываются достаточно простыми и изящными математическими выражениями, «не ухудшающимися» при уточнениях. Несмотря на кажущийся абсолютный характер, область применимости фундаментальных законов так же ограничена. Эта ограниченность не связана с математическими неточностями, а имеет более фундаментальный характер: при выходе из области применимости фундаментального законы начинают терять смысл сами понятия, используемые в формулировках.
Ограниченность применимости фундаментальных законов естественно приводит к вопросу о существовании еще более общих законов. Таковыми являются законы сохранения. Имеющийся опыт развития естествознания показывает, что законы сохранения не теряют своего смысла при замене одной системы фундаментальных законов другой. Это свойство теперь используется как эвристический принцип, позволяющий априорно отбирать «жизнеспособные» фундаментальные законы при построении новых теорий. В большинстве случаев законы сохранения не способны дать столь полного описания явлений, какое дают фундаментальные законы, а лишь накладывают определенные запреты на реализацию тех или иных состояний при эволюции системы.
