Гуманитарные и естественные науки. Естественные и гуманитарные науки

Наука - одна из важнейших областей человеческой деятельности на современном этапе развития мировой цивилизации. На сегодняшний день существуют сотни различных дисциплин: технические, общественные, гуманитарные, естественные науки. Что они изучают? Как развивалось естествоведение в историческом аспекте?

Естественная наука - это...

Что такое естествознание? Когда оно зародилось и из каких направлений состоит?

Естественная наука - это дисциплина, изучающая природные явления и феномены, которые выступают внешними по отношению к субъекту исследований (человеку). Термин "естествознание" в русском языке происходит от слова "естество", что есть синонимом к слову "природа".

Фундаментом естествознания можно считать математику, а также философию. Из них, по большому счету, вышли все современные естественные науки. Вначале натуралисты пытались ответить на все вопросы, касающиеся природы и её всяческих проявлений. Затем, по мере усложнения предмета исследований, естествознание начало дробиться на отдельные дисциплины, которые со временем ставали все более обособленными.

В контексте современного времени естественная наука - это комплекс научных дисциплин о природе, взятых в их тесной взаимосвязи.

История формирования естественных наук

Развитие естественных наук происходило постепенно. Однако интерес человека к явлениям природы проявился еще в древности.

Натурфилософия (по сути, наука) активно развивалась в Древней Греции. Античные мыслители, с помощью примитивных методов исследований и, порой, интуиции, смогли сделать целый ряд научных открытий и важных предположений. Уже тогда натурфилософы были уверены, что Земля вращается вокруг Солнца, могли объяснить солнечные и лунные затмения, довольно точно измерили параметры нашей планеты.

В эпоху Средневековья развитие естествознания заметно замедлилось и находилось в сильной зависимости от церкви. Многие ученые в это время были гонимы за так называемое инаковерие. Все научные исследования и изыскания, по сути, сводились к истолкованию и обоснованию священных писаний. Тем не менее в эпоху Средних веков существенно развивалась логика и теория. Стоит также отметить, что в это время центр натурфилософии (непосредственного изучения природных явлений) географически сместился в сторону арабо-мусульманского региона.

В Европе бурное развитие естествознания начинается (возобновляется) лишь в XVII-XVIII веках. Это время масштабного накопления фактических знаний и эмпирического материала (результатов "полевых" наблюдений и экспериментов). Естественные науки 18 века также основываются в своих исследованиях на результаты многочисленных географических экспедиций, плаваний, изучений вновь открытых земель. В XIX веке снова на первое место выходит логика и теоретическое мышление. В это время ученые активно обрабатывают все собранные факты, выдвигая различные теории, формулируя закономерности.

К самым выдающимся естествоиспытателям в истории мировой науки следует отнести Фалеса, Эратосфена, Пифагора, Клавдия Птолемея, Архимеда, Галилео Галилея, Рене Декарта, Блеза Паскаля, Никола Тесла, Михаила Ломоносова и многих других известных ученых.

Проблема классификации естествознания

К базовым естественным наукам относятся: математика (которую также часто именуют "королевой наук"), химия, физика, биология. Проблема классификации естествознания существует уже давно и беспокоит умы не одного десятка ученых и теоретиков.

Лучше всего с этой дилеммой справился Фридрих Энгельс - немецкий философ и ученый, который более известен в качестве близкого друга Карла Маркса и соавтора его известнейшего труда под названием "Капитал". Он смог выделить два основных принципа (подхода) типологии научных дисциплин: это объективный подход, а также принцип развития.

Максимально подробную предложил советский методолог Бонифатий Кедров. Она не потеряла свою актуальность и в наши дни.

Перечень естественных наук

Весь комплекс научных дисциплин принято делить на три большие группы:

гуманитарные (или общественные) науки;
технические;
естественные.

Природу изучают последние. Полный перечень естественных наук представлен ниже:

астрономия;
биология;
медицина;
геология;
почвоведение;
физика;
природоведение;
химия;
ботаника;
зоология;
психология.

Что касается математики, то у ученых нет единого мнения, к какой группе научных дисциплин её стоит относить. Одни считают её естественной наукой, другие - точной. Некоторые методологи относят математику в отдельный класс так называемых формальных (или абстрактных) наук.

Химия

Химия - это обширная область естествознания, главным объектом изучения которой является вещество, его свойства и строение. Данная наука рассматривает и объекты на атомно-молекулярном уровне. Она также изучает химические связи и реакции, возникающие при взаимодействии разных структурных частиц вещества.

Впервые теорию о том, что все природные тела состоят из более мелких (не видимых человеку) элементов, выдвинул древнегреческий философ Демокрит. Он предположил, что каждое вещество включает в себя более мелкие частицы, подобно тому, как слова состоят из различных букв.

Современная химия - это сложная наука, включающая в себя несколько десятков дисциплин. Это неорганическая и органическая химии, биохимия, геохимия, даже космохимия.

Физика

Физика - одна из древнейших наук на Земле. Открытые ею законы выступают базисом, фундаментом для всей системы дисциплин естествознания.

Впервые термин "физика" употребил еще Аристотель. В те далекие времена она была практически тождественной философии. В самостоятельную науку физика начала превращаться лишь в XVI веке.

Сегодня под физикой понимают науку, изучающую материю, её строение и движение, а также общие законы природы. В её структуре выделяют несколько основных разделов. Это классическая механика, термодинамика, теория относительности и некоторые другие.

Физическая география

Разграничение между естественными и гуманитарными науками жирной линией прошло по "телу" некогда единой географической науки, разделив отдельные её дисциплины. Так, физическая география (в отличие от экономической и социальной) оказалась в лоне естествознания.

Эта наука изучает географическую оболочку Земли в целом, а также отдельные природные компоненты и системы, входящие в её состав. Современная физическая география состоит из ряда Среди них:

ландшафтоведение;
геоморфология;
климатология;
гидрология;
океанология;
почвоведение и прочие.

Естественные и гуманитарные науки: единство и различия

Гуманитарные, естественные науки - так ли они далеки друг от друга, как это может показаться?

Разумеется, эти дисциплины отличаются по объекту исследований. Естественные науки изучают природу, гуманитарные - концентрируют свое внимание на человеке и обществе. Гуманитарные дисциплины не могут соперничать с естественными в точности, они не способны математически доказать свои теории и подтвердить гипотезы.

С другой стороны, эти науки тесно связаны, переплетены друг с другом. Особенно в условиях XXI века. Так, математика уже давно внедрилась в литературу и музыку, физика и химия - в искусство, психология - в социальную географию и экономику и так далее. Кроме того, уже давно стало очевидным, что многие важные открытия делаются как раз на стыке нескольких научных дисциплин, которые, на первый взгляд, не имеют абсолютно ничего общего.

В заключение...

Естественная наука - это направление науки, изучающее природные явления, процессы и феномены. Таких дисциплин существует огромное множество: и физика, математика и биология, география и астрономия.

Естественные науки, несмотря на многочисленные отличия в предмете и методах исследований, тесно связаны с общественными и гуманитарными дисциплинами. Особенно сильно эта связь проявляется в XXI веке, когда все науки сближаются и переплетаются.

Структура естествознания

Научное познание и роль науки в обществе.

ЧЕЛОВЕЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ. ИСТОРИЯ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ

Естествознание – система наук о природе . Объект естествознания – вся природа , цель естествознания – раскрытие сущности явлений природы, ее законов. Естествознание включает в себя все естественные науки. Базовые науки естествознания: физика , химия и биология , кроме того, в ряд базовых наук включают и психологию . Языком естествознания считается математика , поскольку именно с помощью математического языка все науки общаются между собой.

Начиная с XIX в., благодаря накоплению и углублению специальных знаний на основе базовых наук сформировались самостоятельные дисциплины. Так, в физике появились разделы механика, оптика, ядерная физика и др.; в химии – аналитическая химия, органическая химия, неорганическая химия и др.; в биологии – анатомия, эмбриология, физиология, экология и др. Дифференциация наук способствовала возрастанию глубины и точности знаний о явлениях природы.

Для изучения мира как единого целого совершенно необходимо взаимодействие естественных наук. Так, химия для объяснения и предсказания протекающих реакций активно использует законы и методы физики – предмет физической химии. Использование методов квантовой механики для исследования строения и свойств химических соединений, кинетики и механизмов реакций – область квантовой химии.

Мир, окружающий нас, огромен. Радиус Вселенной порядка 10 23 км, а классический радиус электронов примерно 2,8 10 –13 см. Наиболее сложное явление во Вселенной – возникновение живых организмов. Сегодня на нашей планете описаны 3 10 6 биологических видов. Каждая клетка живого организма представляет собой элементарную физиологическую ячейку. Человек состоит примерно из 10 16 клеток и является индивидуальной упорядоченной и самоорганизующейся системой.

Неживая природа также разнообразна. Более ста химических элементов и тысячи известных изотопов образуют более 20 10 6 химических соединений, имеющих самые различные физические и химические свойства.

Человек и окружающий его мир представляет сложную термодинамическую систему, обладающую наличием обратных связей, стохастичностью (случайностью) и требующей для своего устойчивого развития необходимых и достаточных условий.

Наука – сфера человеческой деятельности, целью которой является изучение предметов и процессов природы, общества, мышления, их свойств, отношений и закономерностей развития.

Культура – совокупность, созданных человеком материальных и духовных ценностей, а также способность человека использовать эти ценности.

Порожденная материальной и духовной культурой общества, наука сегодня стала частью истории человечества, приобрела статус общественного знания.

В процессе исторического развития человечество создало естественно-научную (материальную) и гуманитарную (духовную) культуры.

Естественно-научная культура , составляющая основу естествознания, возникла в связи с необходимостью человека обеспечить свое существование, удовлетворить свои потребности. Естественно-научная культура подразделяется на фундаментальную (теоретическую) и прикладную (практическую или техническую). Фундаментальные науки (математика, физика, химия, биология, история, психология и др.) изучают объективные законы мира и определяют содержание научной картины мира. Задачи прикладной науки (кибернетика, ядерная энергетика, космонавтика и др.) направлены на внедрение фундаментальных разработок и создание новых технологий.

Гуманитарная культура связана с деятельностью, направленной на удовлетворение духовных потребностей человека, то есть потребностей в развитии и совершенствовании внутреннего мира человека, его сознания, психологии, мышления. Результатом этой деятельности являются литература, живопись, архитектура, музыка, государственное право и т.д. К гуманитарной культуре относятся и такие институты знания, как религия и философия.

Обе культуры (естественно-научная и гуманитарная), создаваемые человеком, тесно взаимосвязаны, и в то же время они обладают индивидуальными особенностями, они имеют разный предмет исследования:гуманитарная культура исследует духовную и социальную жизнь общества, а естественно-научная изучает явления природы, законы их проявления.

Для начала зададимся вопросом, который на первый взгляд не имеет никакого отношения ни к становлению классической этологии, ни вообще к теме этой книги: чем, собственно, отличаются гуманитарные науки от естественных?

Вокруг этого вопроса сломано множество копий и высказано множество мнений - начиная от классического определения немецкого философа и историка культуры Вильгельма Дильтея (предложившего различать «науки о природе» - естественные и «науки о духе» - гуманитарные) и до высокомерных дразнилок: мол, гуманитарные науки - это те, которыми может успешно заниматься человек, неспособный одолеть школьный курс математики. Отдельным предметом споров служит отнесение тех или иных конкретных дисциплин к естественным или гуманитарным.

Некоторые страстно доказывают, что современная психология - давно уже естественная наука, так как вся основана на эксперименте и применяет такие сложные приборы, как магнитно-резонансный томограф.

Конечно, подобные высказывания отражают лишь распространенные стереотипы (порожденные не только слабым знакомством с предметом, но еще и подспудной тягой к самоутверждению). Однако и более корректные и компетентные суждения часто не могут прояснить ситуацию. Вот, скажем, написано в Википедии, что «гуманитарные науки - дисциплины, изучающие человека в сфере его духовной, умственной, нравственной, культурной и общественной деятельности». Вроде ясно, но представим себе, например, группу медиков и фармацевтов, изучающих реабилитацию людей, перенесших инсульт. Они просят своих пациентов прочитать написанный текст, выполнить арифметические действия, назвать имена близких… Это, несомненно, прямо относится к духовной и умственной сферам - но достаточно ли этого, чтобы признать такое исследование гуманитарным?

Разделение по применяемым методам тоже не добавляет ясности. Например, методы, с помощью которых молодая наука биоинформатика устанавливает родственные связи видов медведей или штаммов вируса (кто от кого произошел и в какой последовательности), по сути ничем не отличаются от методов, которыми текстологи-медиевисты устанавливают генетические связи между разными списками одного и того же памятника. В том, что биоинформатика (в том числе и молекулярная филогенетика) - наука естественная, вроде бы никто не сомневается, в гуманитарной природе текстологии - тем более.

Не претендуя на исчерпывающее решение этого старого и изрядно запутанного вопроса, попробуем указать на одно различие, которое нередко упоминается, но обычно вскользь, вторым планом, как дополнительное. Так, в той же статье в Википедии, в частности, говорится: «В отличие от естественных наук, где преобладают субъект-объектные отношения, в гуманитарных науках речь идет об отношениях субъект-субъектных». Не слишком внимательный читатель скользнет по этой строчке взглядом и тут же ее забудет. И зря. Она-то и указывает на самую суть.

Дело в том, что в гуманитарных науках в отношениях между субъектом исследования и его объектом всегда присутствует некая «двуслойность» - чего в науках естественных не бывает никогда.

Сколь бы сложной и многозвенной ни была та цепочка взаимодействий, по которой ученый-естественник судит о своем объекте, в ней нет субъекта. Единственный субъект естественнонаучного исследования - сам исследователь. А в исследовании, скажем, историческом этих субъектов как минимум двое: современный историк и автор исследуемого источника. Последний является субъектом описания исторической реальности и одновременно объектом современного исследования: ведь даже если о нем ничего не известно, современный ученый волей-неволей видит интересующие его события, процессы и людей только через посредство древнего летописца. И как бы критически он к нему ни относился, как бы ни проверял все, что только можно, независимыми методами (по сообщениям других источников, по данным археологии и т. д.), такой взгляд радикально отличается от «неопосредованного» взгляда естествоиспытателя.

Из этого следует, в частности, что то, что мы называем «историческим фактом», не является фактом в том смысле, в котором это слово употребляется в естествознании. Вот, допустим, в какой-нибудь Тьмутараканской летописи написано, что в таком-то году князь Всепослав сделал то-то и то-то - например, совершил поход на соседа или крестился. События такого рода обычно и называют «историческим фактом». Но действительно ли это факт? Нет. Фактом тут является только то, что есть такое летописное сообщение. Каждый может при некотором старании увидеть оригинальный документ, а если скептик обладает достаточной квалификацией - то и провести соответствующие анализы (пергамента, чернил, написания букв, особенностей словоупотребления и т. д.) и убедиться, что этот фрагмент написан тогда же, когда и весь остальной текст, а язык документа соответствует эпохе княжения Всепослава. Но действительно ли князь совершил свой поход? Если да, то было ли это именно в том году, а не в другом? Был ли этот поход столь победоносным, как о том повествует летопись?

Априорно считать фактами все, что говорит летопись, нельзя - там же может быть написано, к примеру, что во время этого похода князь по ночам оборачивался серым волком.

Значит, надо соотносить это со всеми доступными другими данными, с законами природы и здравым смыслом. Так обращаются не с фактами, а с теориями, гипотезами, реконструкциями.

Если кто-то полагает, что это преувеличение или попытка дискредитировать достоверность исторического знания, - пусть посмотрит хотя бы на споры современных историков о том, что в летописном рассказе о крещении князя Владимира в Корсуни можно считать изложением реальных событий, а что - литературно-назидательными добавлениями. Или обратится к обстоятельствам гибели царевича Димитрия: имея два богато документированных изложения событий мая 1591 года в Угличе, историки до сих пор не могут сказать ничего определенного о том, как погиб царевич, поскольку обе версии («годуновская» и «антигодуновская») абсолютно неправдоподобны даже на самый доброжелательный взгляд.

Не следует думать, впрочем, что этот эффект присущ только исторической науке. Конечно, в разных науках его величина и формы могут быть очень разными. В лингвистике, например, он почти незаметен (что и вызывает у многих настойчивое желание исключить ее из числа гуманитарных наук): индивидуальный носитель языка почти ничего не может сделать с ним сознательным усилием. Некоторым людям удавалось ввести в язык новое, ранее не существовавшее слово, но никто еще не сумел по своему произволу наделить язык новым падежом или новой предложной конструкцией. Поэтому лингвистика может обращаться с языком «через голову» второго субъекта, почти как с объектом естествознания (хотя если знать, что искать, то влияние «второго субъекта» можно различить и там). А вот психология обречена оставаться наукой гуманитарной, несмотря ни на мощный арсенал естественнонаучных методов и приборов, ни на устремления выдающихся психологов и целых научных школ. Ей никуда не уйти от второго субъекта, потому что он-то и есть, собственно, предмет ее изучения.

Заметим, что присутствие второго субъекта позволяет гуманитарным наукам изучать объекты, которых… просто нет. То есть не существует объективно - но они существуют в представлениях людей и в этом качестве вполне могут стать объектом изучения.

Одна из областей фольклористики, например, посвящена изучению представлений о разного рода сверхъестественных существах - леших, домовых, водяных, кикиморах и т. п. Специалисты в этой области картируют зону распространения, скажем, уроса (вы слыхали о такой разновидности нечистой силы?) так же определенно, как зоологи - ареал снежного барса или индийского носорога. А литературоведы могут и вовсе изучать заведомый вымысел, о фиктивной природе которого знают не только они, но и сам «второй субъект» - автор изучаемого произведения. И от этого литературоведение не перестает быть настоящей, полноценной наукой.

Несколько лет назад в Британии разразился скандал - стало известно, что в некоторых провинциальных университетах преподается гомеопатия. После резкого протеста научных и медицинских организаций часть этих заведений отказалась от одиозного предмета. А другие… просто перенесли его из естественного цикла (где этот курс читался вместе с медицинскими дисциплинами) в гуманитарный. В самом деле, существуют гомеопатические эффекты или нет, сама эта специфическая область человеческой деятельности - со своей традицией, историей, правилами, теориями, институтами и т. д. - безусловно существует, а значит, ее можно изучать. Гуманитарными методами.

Какое отношение имеет все это к поведению животных?

Самое прямое. Как уже говорилось во вступительной главе, та или иная последовательность действий животного только тогда может быть названа «поведением», когда она несет в себе некоторый смысл - причем именно для самого животного, то есть субъективный. Иными словами, в науке о поведении, точно так же, как и в гуманитарных науках, всегда присутствует второй субъект - животное, поведение которого мы хотим изучить. Но при этом исследователь поведения животных лишен возможности применить к своему объекту методы гуманитарных наук.

Дело в том, что все эти методы так или иначе связаны с изучением знаков , посредством которых «второй субъект» делает свой внутренний мир хотя бы отчасти доступным для внешнего наблюдателя. И бесспорно главным типом таких знаков, без которого не могут существовать почти все остальные, является слово , членораздельная речь - звучащая или зафиксированная той или иной системой письменности. Именно в слове выражены и исторический документ, и народная сказка, и классическая поэма, и переживания испытуемого в психологическом опыте.

Как мы уже упоминали мельком, говоря о становлении научной психологии, все хитроумные приборы и методы оказываются информативными только тогда, когда их удается соотнести с субъективным миром - а доступ к нему возможен только через слово.

И даже рождение психоанализа, открывшего, что во внутреннем мире человека есть немало такого, о чем он сам и не ведает, в этом отношении ничего не изменило: оговорки, свободные ассоциации, изложение сновидений, рассказ под гипнозом - весь тот материал, который позволяет психоаналитику заглянуть в область неосознаваемого, воплощен опять-таки в слове.

Но у исследователя поведения животных таких возможностей нет. Его «второй субъект» принципиально нем и бессловесен. И если те или иные его действия что-то означают (а без этого их нельзя считать поведением) - как узнать, что именно, не имея возможности прибегнуть к посредничеству слова? Следуя за зоопсихологией конца XIX - первой четверти XX века, мы уже не раз подходили к этой проблеме. Вместе с Роменсом мы пытались судить о внутреннем мире животных по аналогии с тем, что стоит за сходным поведением человека, - и убедились, что так ничего не получится. Вместе с Уотсоном мы решились игнорировать этот внутренний мир, изучать закономерности поведения безотносительно к нему - и вынуждены были признать устами Толмена, что это тоже невозможно. Дилемма казалась принципиально неразрешимой, как апория Зенона о брадобрее или получение алкагеста - жидкости, растворяющей абсолютно все вещества.

Лекция:

Понятие, виды и функции науки

Одним из социальных институтов духовной сферы общества является наука. Государственное и общественное признание в России наука получила только в начале XVIII века. 28 января (8 февраля) 1724 года указом Петра I было основано первое научное учреждение Академия наук и художеств в Петербурге. Наука играет значительную роль в жизни отдельного человека и общества в целом. Так, профессиональный успех человека напрямую зависит от степени владения научными знаниями. А прогрессивное развитие общества невозможно представить без достижений науки. Что же такое наука? Первое слово, ассоциирующееся с наукой, это знания - основа науки, без которых она теряет смысл. Знания создаются в результате исследовательской деятельности учёных и социальных институтов (научных учреждений). Поэтому формулируем и запоминаем следующее определение:

Наука – это особая система знаний о человеке, обществе, природе, технике, полученная в результате исследовательской деятельности учёных и научных учреждений.

Об особенностях научных знаний было сказано на уроке (см. Научное познание). При необходимости можете повторить или изучить эту тему. На данном уроке акцентируем внимание на видах и функциях научных знаний.

Многообразие явлений реального мира обусловило появление множества видов наук. Их насчитывается около 15 тыс. Все они подразделяются на:

естественные – науки о природе, среди которых астрономия, физика, химия, биология и др.;
социально-гуманитарные – науки об обществе и человеке, в их числе история, социология, политология, экономика, правоведение и др.;
технические виды – науки о технике, к которым относятся информатика, агрономия, архитектура, механика, робототехника и другие науки о технике.

Немного охарактеризуем социально-государственные науки, имеющие непосредственное отношение к предмету обществознания. История – наука, изучающая человеческую деятельность, общественные взаимосвязи прошлого. Социология – наука о закономерностях функционирования и развития общества. Политология – наука об общественно-политической деятельности людей, связанной с властью. Экономика – наука о производстве, распределении, обмене и потреблении товаров и услуг. Правоведение – наука, изучающая право, правотворческую и правоприменительную деятельность. Социальная философия – наука о сущности общества и месте человека в нем.
Социальное назначение науки заключается в функциях, которые она выполняет. Для каждой науки характерны специфичные функции, но есть и общие для всех наук:

Познавательная : это основная функция, отражающая сущность науки. Заключается в познании мира и вооружении людей новыми знаниями. Примеры : ученые – медики провели ряд исследований инфекционных заболеваний; ученые – сейсмологи изучают физические процессы, происходящие во время землетрясений.

Культурно-мировоззренческая : наука влияет на формирование человеческой личности, определяет его отношение к природе и обществу. Человека, не обладающего научными знаниями, основывающегося в своих рассуждениях и действиях только на личный повседневный опыт вряд ли можно назвать культурным. Примеры : группа научных работников выдвинула новую гипотезу происхождения жизни на Нашей планете; философские исследования доказывают, что во Вселенной имеется безграничное число галактик; Н. проверяет и критически осмысливает научную информацию.

Производственная : наука – это особый «цех», призванный снабжать производство новой техникой и технологиями. Примеры : ученые-фармацевты создали новое лекарство для борьбы с вирусами; специалисты по генной инженерии разработали новый метод борьбы с сорняками.

Социальная : наука воздействует на условия жизни людей, характер труда, систему общественных отношений. Примеры : исследования доказали, что увеличение расходов на образование на 1% в ближайшие годы приведёт к увеличению темпов экономического развития; в Госдуме состоялись слушания, на которых обсуждались научные прогнозы перспектив развития космической отрасли в РФ.

Прогностическая : наука не только вооружает людей новыми знаниями о мире, но и даёт прогнозы дальнейшего развития мира, указывая на последствия изменений. Примеры : советский физик-теоретик, академик А.Д. Сахаров выступил со статьей «Опасность термоядерной войны»; ученые – экологи предупредили об опасности загрязнения вод реки Волга для живых организмов.

Учёные и социальная ответственность

Наука включает в себя не только систему знаний, но также научные учреждения и научных работников. Признанным центром фундаментальных исследований науки в нашей стране является Российская академия наук (РАН) – наследница Академии наук и художеств Петра Великого, которая в 1934 году переехала в Москву. В составе РАН крупнейшие учёные, проводящие исследования в медицине, сельском хозяйстве, образовании, энергетике и многих других областях. Учёные, исследователи, эксперты, лаборанты – особая категория людей. Они обладают научным мировоззрением и получают огромное удовольствие от научной творческой деятельности. Их труды вносят вклад в развитие определённой отрасли науки. Главной задачей научных работников является получение, обоснование и систематизация новых истинных знаний о реальном мире.

Окружающая нас действительность в научных знаниях отражается в виде понятий и терминов. В этом состоит фундаментальное отличие науки от искусства или религии, отражающих знания о мире образно. Особенностями научного мышления и деятельности учёных являются:

отбор объективных, достоверных и точных научных фактов;
формулирование проблемы и построение гипотезы, способной её решить;
использование специальных методов исследования и сбор данных;
теоретическое обоснование понятий, принципов, законов;
проверка знаний с помощью доказательств.

Быстрое развитие науки пришлось на начало XX века. Это время становления научно-технического прогресса (НТП). Тогда наука сыграла ведущую роль в появлении крупного автоматизированного машинного производства, а профессия учёных стала востребованной. С каждым новым десятилетием количество учёных и научных открытый повышалось в разы. Особенно в ускоренном темпе развивается современная наука. В таких условиях остро стоит вопрос соотношения свободы научной деятельности и социальной ответственности учёных. Настоящий учёный должен быть гуманистом и твёрдо стоять на том, что научные достижения можно использовать только во благо людей. Вспомните последствия испытаний в области ядерной физики и атомных атак США над Хиросимой и Нагасаки, которые повергли в шок весь мир. Социальную ответственность учёный несёт не только за то, что уже сделано. Он ответственен и за выбор новых направлений исследований, особенно в области биологии и химии. В связи с социальной ответственностью учёных на первый план выходит этика науки. В ней воплощены общечеловеческие моральные ценности, нравственные правила и нормы. Учёный, игнорирующий требования научной этики рискует потерять уважение в глазах коллег и оказаться вне науки. В число этических норм учёных относятся:

принцип "не навреди";
в науке нет места субъективности;
истина дороже всего;
честно признавай заслуги своих предшественников и многие другие.

Задание: Проиллюстрируйте примером любую функцию науки🎓

В основе мировоззренческой платформы любого человека лежат его представления о картине мира. Как устроена Вселенная, какие законы лежат в основе ее динамики, существовала ли она вечно, или имела начало, как и когда во Вселенной зарождается жизнь, в чем смысл жизни, какое место во Вселенной занимает человек? В зависимости от ответа на подобные вопросы человек строит свое поведение и отношение к миру.

Целью образования в числе прочего является формирование в человеке такого миропонимания, которое соответствует научным представлениям. Однако современная наука давно вышла за границы обыденного мышления человека. Некоторые научные теории кажутся совершенно далекими от понятия здравого смысла. Современная картина мира полна парадоксов. Наука занимается изучением объективно существующих (т.е. существующих независимо от чьего-либо сознания) явлений природы. Все научные дисциплины условно разделены на две основные группы: естественно-научные (занимаются изучением объектов и явлений, не являющиеся продуктом деятельности человека или человечества) и гуманитарные (изучают явления и объекты, возникшие как результат деятельности человека).

«Наука - самое важное, самое прекрасное и нужное в жизни человека» -Так выразительно и кратко оценил практическую значимость науки великий русский писатель А.П. Чехов (1860-1904). Однако такое однозначное представление о науке не всегда находит понимание в повседневной жизни. Отношение общества к науке и особенно к естествознанию определяется в основном пониманием ценности науки в данный момент времени. Ценность науки часто рассматривается с двух точек зрения, Что наука дает людям для улучшения их жизни? Что она дает небольшой группе людей, изучающих природу и желающих знать, как устроен окружающий нас мир? Ценной в первом смысле считается прикладная науки, а во втором-фундаментальная.

Любая наука ставит перед собой целью раскрытие механизмов явлений, законов, по которым строится реальность. Это позволяет прогнозировать результаты протекания процессов, использовать их в своих целях. Объектами изучения гуманитарных наук (история, социология, лингвистика, экономика, правоведение и т.п.) является человек и отношения между людьми. Поэтому изучаемые ими законы несут на себе отпечаток субъективности, что часто вызывает массу споров об их справедливости. Предметом изучения естественных наук (физика, астрономия, космология, космогония, химия, биология, география и т.п.) является природа. Формулировки законов природы не допускают субъективности, хотя, как выясняется, полностью избежать этого не удается.

Естествознание – совокупность наук о явлениях и законах природы, включающее многие естественно-научные отрасли.

Гуманитаристика – совокупность наук о человеке и отношений между людьми, изучают явления объекты, возникшие как результат деятельности человека.

Основной критерий научности в естествознании это причинность, истина, относительность.

Основной критерий научности в гуманитастике это понимание процессов, на научность воздействует человек.

Естествознание- наука о явлениях и законах природы. Современное естествознание включает множество естественно-научных отраслей: физику, химию, биологию, физическую химию, биофизику, биохимию, геохимию и др. Она охватывает широкий спектр вопросов о разнообразных свойствах объектов природы, которую можно рассматривать как единое целое.

Разделение естественно-научных проблем на прикладные и фундаментальные часто производят по чисто формальному признаку: проблемы, которые ставятся перед учеными извне, т.е. заказчиком, относят к прикладным, а проблемы, возникшие внутри самой науки,– к фундаментальным.

Слово «фундаментальный» не следует считать равноценным словам «важный», «большой» и т.п. Прикладное исследование может иметь очень большое значение и для самой науки, в то время как фундаментальное исследование: может быть и незначительным. Существует мнение, что достаточно предъявить высокие требования к уровню фундаментальных исследований для достижения желаемой цели и выполненные на высоком уровне исследования рано или поздно найдут применение.

Результаты многих фундаментальных исследований, к сожалению, никогда не найдут применения, что обусловливается различными причинами.

К настоящему времени, к сожалению, нет точного критерия определения фундаментальных и прикладных проблем, нет ясных правил отделения полезных исследований от бесполезных, и поэтому общество вынуждено идти на издержки.

Ценность фундаментальных исследований заключается не только в возможной выгоде от них завтра, но и в том, что они позволяют поддержать высокий научный уровень прикладных исследований. Сравнительно невысокий уровень исследований в отраслевых институтах часто объясняется отсутствием в них работ, посвященных фундаментальным проблемам.

В наше время естественно-научные знания превратились в сферу активных действий и представляют собой базовый ресурс экономики, по своей значимости превосходящий материальные ресурсы: капитал, землю, рабочую силу и т.п. Естественно-научные знания и основанные на них современные технологии формируют новый образ жизни, и высокообразованный человек не может дистанцироваться от фундаментальных знаний об окружающем мире, не рискуя оказаться беспомощным в профессиональной деятельности.

Среди многочисленных отраслей знаний естественно-научные знания- знания о природе - отличает ряд важнейших особенностей; прежде всего их практическая значимость и полезность (на их основе создаются различные производственные технологии), естественно-научные знания дают целостное представление о.природе, неотъемлемой частью которой является сам человек. Они расширяют кругозор и служат основной базой для изучения и усвоения всего нового, необходимого каждому человеку для управления не только своей деятельностью, но и производством, группой людей, обществом, государством. Долгое время естественно-научные знания соотносились преимущественно со сферой бытия, сферой существования человека. С течением времени они превратились в сферу действий. Если в прежние времена знания рассматривались как преимущественно частный товар, то теперь они представляют собой товар общественный.

Естественно-научные знания, как и другие виды знаний, существенно отличаются от денежных, природных/трудовых и других ресурсов» Все чаще их называют интеллектуальным капиталом, общественным благом. Знания не убывают по мере их использования, и они неотчуждаемы: приобретение одним человеком некоторых знаний никак не мешает приобретению тех же знаний другим людям, чего не скажешь, например, о купленной паре обуви. Знания, воплощенные в книге, стоят одинаково, независимо от того, сколько человек ее прочтет. Конечно, один и тот же экземпляр книги не могут купить одновременно многие покупатели, и стоимость издания зависит от тиража. Однако эти экономические факторы относятся к материальному носителю знаний-книге, а не к самим знаниям.

Вследствие своей нематериальное знания в виде информации обретают качество долговечности и для их распространения не существует границ.

2. СООТНОШЕНИЕ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТЕЙ ГЕЙЗЕНБЕРГА. ОТКАЗ ОТ ТРЕБОВАНИЙ КЛАССИЧЕСКОГО ДЕТЕРМИНИЗМА

Проблема предсказуемости явлений волновала и волнует ученых разных направлений, в том числе и физиков. В 1927 г. немецкий физик В.Гейзенберг открыл так называемое соотношение неопределенностей. Согласно этому соотношению невозможно определить одновременно значение обоих членов пары физических величин, характеризующих рассматриваемую атомарную систему: произведение неопределенности координаты на неопределенность импульса всегда не меньше постоянной Планка. В классической физике движение частицы в любой момент времени однозначно определяется ее движением в предыдущие моменты и силами, действующими на нее в данный момент. Принцип неопределенности в квантовой физике приводит к неконтролируемым изменениям характеристик движения, т.е. к отсутствию такой однозначности.

Экспериментальные факты (дифракция электронов, эффект Комптона, фотоэффект и многие другие) и теоретические модели, вроде боровской модели атома, с определенностью свидетельствуют, что законы классической физики становятся неприменимыми для описания поведения атомов и молекул и их взаимодействия со светом. В течение десятилетия между 1920-м и 1930-м гг. ряд выдающихся физиков ХХ в. (де Бройль, Гейзенберг, Борн, Шредингер, Бор, Паули и др.) занимался построением теории, которая могла бы адекватно описать явления микромира. В результате родилась квантовая механика, ставшая основой всех современных теорий строения вещества, можно сказать, основой (вместе с теорией относительности) физики ХХ в.

Законы квантовой механики применимы в микромире, в то же время мы с вами являемся макроскопическими объектами и живем в макромире, управляющимся совершенно иными, классическими законами. Поэтому неудивительно, что многие положения квантовой механики не могут быть проверены нами непосредственно и воспринимаются как странные, невозможные, непривычные. Тем не менее квантовая механика является, наверное, самой подтвержденной на опыте теорией, так как следствия расчетов, выполненных по законам этой теории, используются практически во всем, что нас окружает, и стали частью человеческой цивилизации.

К сожалению, используемый квантовой механикой математический аппарат довольно сложен и идеи квантовой механики могут быть изложены лишь словесно и поэтому недостаточно убедительно. С учетом этого замечания попытаемся дать хоть какое-то представление об этих идеях.

Основным понятием квантовой механики является понятие квантового состояния какого-то микрообъекта, или микросистемы (это может быть отдельная частица, атом, молекула, совокупность атомов и т.п.). Состояние может быть охарактеризовано заданием квантовых чисел: значений энергии, импульса, момента импульса, проекции этого момента импульса на какую-то ось, заряда и т.п. Как следует из модели Бора для атома водорода, энергия и другие характеристики могут в некоторых случаях принимать лишь дискретный ряд значений, нумеруемых числом n = 1, 2, … (в этом пункте квантовая механика полностью противоречит классической физике).

Таким образом, квантовая механика в общем случае оперирует не с определенными результатами измерений тех или иных физических величин, а лишь с вероятностями того, что при измерении будет получено то или иное значение величины. Этим квантовая механика принципиально отличается от классической физики.

Другое фундаментальное отличие заключается в том, что не всегда можно измерить какую-то величину со сколь угодно большой точностью. Сам акт измерения в микромире оказывает необратимое влияние на измеряемый объект.

Этот факт выражается в соотношении неопределенностей Гейзенберга:

D p x * D x ³

Здесь = h/(2p) – постоянная Планка «аш с чертой», которая столь часто фигурирует в большинстве формул квантовой механики, что физики предпочитают употреблять ее вместо h.

Численно = 1,05*10 -34 Дж*с

Смысл соотношения неопределенностей заключается в том, что невозможно одновременное измерение дополнительных (по терминологии Н. Бора) величин, например, координаты и импульса микрообъекта. Всякая попытка увеличить точность измерения координаты приводит к потере информации об импульсе, и наоборот. Следует ясно понимать, что речь не идет о несовершенстве приборов для измерения. Ограничения, накладываемые соотношением неопределенностей, носят принципиальный характер, не зависящий от устройства приборов. Эти ограничения являются законом, действующим в микромире.

Соотношение неопределенности Гейзенберга ставило принципиальный запрет на возможность точного описания мира, что являлось краеугольным камнем механистической науки классического периода, выражавшимся в философии Лапласовского детерминизма (если мы знаем исходные данные, то можем абсолютно точно рассчитать будущее). Если в классической физике понятие случайности используется для описания поведения систем с большим количеством однотипных элементов и является лишь сознательной жертвой полноте описания во имя упрощения решения задачи, то в квантовой физике признается, что в микромире точный прогноз поведения объектов, по-видимому, вообще невозможен. Похоже на то, что сама природа не знает точного ответа на некоторые вопросы.

Кроме того, в квантовой механике принципиально отличается от классического закон сложения вероятностей взаимоисключающих друг друга (с классической точки зрения) событий (например, прохождение электрона через одну из щелей). В классической концепции вероятности всегда складываются, что и приводит к ожиданию обнаружить при открывании двух щелей картину, равную сумме изображений, получаемых от каждой из щелей в отдельности. В квантовой механике этот закон справедлив не всегда. Если же ситуация такова, что события принципиально неразличимы, суммарная вероятность вычисляется как квадрат модуля суммы комплексных функций, называемых амплитудами вероятностей. При этом вероятности не суммируются.

При движении в пустом пространстве амплитуда перехода частицы из одной точки в другую совпадает с выражением для плоской монохроматической волны. В случае больших масс, составляющих систему тел, ограничения на точность измерений стремятся к нулю, и законы квантовой механики переходят в законы классической физики. Поэтому если комната имеет две двери, то выходящий из одной двери человек, в принципе, «будет интерферировать» подобно электрону в опыте со щелями, из-за чего в пространстве возникнет несколько областей, где он сможет появиться. Однако из-за большой массы человека вероятности нахождения человека в других областях, кроме одной, будут стремиться к нулю. Поэтому мы и не наблюдаем своих двойников.

3. ПРИНЦИП ОПТИМАЛЬНОСТИ

Если не считать, что камень заранее «просчитывает» траекторию своего движения, приходится признать, что природа из всех возможных законов выбрала только те, которые подчиняются вариационным принципам . Это положение можно назвать принципом оптимальности законов природы. Этот закон действует на всех уровнях мироустройства. Например, одной из аксиом, на которых строится современная экология, является третий закон Коммонера: природа знает лучше .

Под оптимальным можно понимать такое состояние системы в целом, которое практически не изменяется или изменяется минимально возможным образом при различных вариациях внутренней структуры (такое состояние еще называется равновесным). Наиболее показательным в этом смысле является именно принцип наименьшего действия. Так если среди возможных путей, соединяющих исходную и конечную точки траектории (рис.), провести несколько траекторий и просчитать по каждой из них величину действия, а затем чуть изменить (поварьировать) каждую из этих траекторий, то практически для всех траекторий величина действия существенно изменится, и только для параболической (то есть верной) траектории величина действия окажется практически той же.

Это напоминает решение задачи математического анализа по нахождению экстремума (оптимума) функции, только функция в данном случае имеет интегральный характер и называется функционалом , и минимальное значение функционал принимает не при каком-то значении аргумента, а при какой-то форме траектории (в данном случае).

Типичным проявлением принципа оптимальности является, по-видимому, принцип роста энтропии (второй закон термодинамики), который в данном случае можно сформулировать следующим образом: любая система стремится к состоянию, в котором любые вариации данного состояния не приводят к существенному изменению энтропии, которая в данном состоянии принимает значение, близкое к максимально возможному .

Резонно возникает вопрос: если в любой момент времени природа реализует только оптимальные состояния и процессы, почему же в мире так много абсурда, ошибок, далеких от понятия оптимальности? Разве есть какая-то оптимальность в поведении мухи, бьющейся о стекло? Оказывается, есть, так как в данном случае муха задействует один из самых эффективных алгоритмов поиска оптимального решения, метод случайного поиска, который гарантирует, что решение рано или поздно будет найдено, если оно в принципе возможно. Природа очень часто задействует подобные алгоритмы оптимизации. Без определенной доли ошибки, абсурда, случайности природа не смогла бы развивать и усложнять свои формы. Системы, структура которых лишена ошибки, не способны развиваться (находить оптимум). Поэтому они довольно быстро разрушаются (накапливают ошибку).

Наличие во Вселенной холистских принципов, «отбирающих» законы природы по принципу оптимальности требует переосмысления научного отношения к феномену целесообразности во Вселенной. Одним из краеугольных положений науки механистического периода было отрицание целесообразности мироустройства (антителеологичность ), которая ассоциировалась с Богом. Стремление «изгнать Бога из храма науки» породило отрицание целесообразности мира вообще. Общепризнанным считалось, что миром правят «слепые» законы природы, у Вселенной нет цели, само существование Вселенной является грандиозным, но совершенно случайным событием.

Правда, это не соотносится с наблюдаемой целесообразностью мира, которая настолько явна, что породила в науке так называемый антропный принцип , гласящий, что природа устроена так потому, что в ней живет человек, способный наблюдать ее, изучать ее законы. Конечно, здесь переставлены местами причина и следствие.

Все-таки кажется странным, почему законы природы, значения мировых констант и т.п. настолько точно подогнаны друг под друга, что если бы, например, постоянная Планка изменилась хотя бы на какую-нибудь десятитысячную долю процента, то мир уже не имел бы права на существование, и Вселенная попросту исчезла бы. Мы знаем, что природа строится на существовании рациональных законов, но почему существуют именно эти законы?

Ответ на этот вопрос, по-видимому, лежит в признании двойственной природы Вселенной, которая наряду с множественным аспектом своего существования имеет целостный аспект, в котором Вселенная предстает как нечто целостное и неделимое. Пока что эта гипотеза всерьез обсуждается лишь в рамках такой науки, как философия. Естествознание крайне осторожно касается вопросов целесообразности мира. Для естествознания, в котором по-прежнему сильны принципы редукционизма, холизм является чем-то чуждым. Но принцип дополнительности говорит, что если мы отбросим из рассмотрения вторую сторону мира, нам не понять суть явлений природы.

Вообще-то, все законы, вытекающие из принципов симметрии, по большому счету являются холистскими. Поэтому хотим мы того или нет, все современное естествознание построено на принципах холизма. Мы не всегда можем знать механику того или иного явления, но мы совершенно точно знаем, что в этом явлении не будут нарушены принципы симметрии. Мы можем не знать, какие законы лежат в механике данного явления, но мы абсолютно точно знаем, что природа обязательно реализует какую-то механику, которая будет соответствовать вариационным принципам, то есть она будет наиболее оптимальной из всех возможных.

Алгоритм оптимальности. Рождение закона природы

Чтобы понять, как происходит рождение такой механики, точнее, рождение закона природы, целесообразно рассмотреть поведение сложных систем, таких как биосистемы. Так одним из законов экологии является принцип соответствия строения организмов требованиям окружающей среды . Особенно интересен феномен конвергенции (сходимости) морфологических признаков различных видов животных, обитающих в одинаковых условиях среды. Например, такие различные по происхождению животные, как рыбы (например акула), птицы (например пингвин) и млекопитающие (например дельфин), обитая в сходных условиях приобретают схожие формы.

Естественный отбор в живом мире приводит к тому, что вид рано или поздно «нащупает» наиболее оптимальный вариант собственной структуры. Как сказал по этому поводу П. Тейяр де Шарден, жизнь, размножаясь во множестве, заполняет собой все возможные варианты, поэтому рано или поздно оптимальный вариант будет обязательно найден. Таким образом жизнь делает себя неуязвимой от наносимых ей ударов . Значительную роль при этом имеет право жизни на ошибку. Порождая разного рода мутантов, которые в основной своей массе оказываются нежизнеспособными, жизнь иногда нащупывает то, что является оптимумом. Какими бы ни были стартовые точки процесса поиска оптимума (рыба, птица, млекопитающее и т.п.), результат поиска в принципе оказывается предсказуем, то есть при данных конкретных условиях количество экстремумов любой целевой функции оказывается ограниченным , наиболее часто экстремум только один.

Нечто подобное происходит, по-видимому, и в неживой природе. Конечно, нельзя строить прямые аналогии от законов, по которым развивается живой мир на природу вообще. Жизнь изначально асимметрична , неживая природа подчинена принципам симметрии. Тем не менее, даже суть тех явлений, которые мы традиционно относим к неживым, костным (по терминологии Вернадского), мы понять до конца не можем, что говорит о присутствии в них асимметричной составляющей.

Именно нарушение симметрии приводит в конечном итоге к рождению Вселенной. Так в первые мгновения после Большого взрыва количество позитронов почему-то оказалось чуть меньше, чем электронов (разница всего в одну частицу на каждые 100 миллионов пар частица-античастица), антипротонов – чуть меньше чем протонов и т.п. Это нарушение симметрии мира, но именно поэтому мир выглядит так, а не иначе, именно поэтому он вообще существует, а не исчез в полной взаимной аннигиляции. Значит то, что отличает живое от неживого, в примитивном виде присутствует уже на самых нижних этажах мироздания. Значит «законы жизни» справедливы и на субквантовом уровне.

Может быть, в том и состоит суть рождения законов природы, что на всех уровнях природных систем от элементарных частиц до галактик действует механика принципа естественного отбора? Ответ на этот вопрос призвана дать нарождающаяся в настоящее время новая научная парадигма (фундамент), в основу которой положен так называемый системный подход .