из электронной библиотеки / 264554655877873.pdf

31

2.Естествознание: энциклопедический словарь / сост. В.Д. Шолле. – М.: Большая Российская энциклопедия, 2002. – 544 с.

3.Концепции современного естествознания: учебник для студентов вузов, обучающихся по гуманитарным специальностям / А.П. Садохин. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2009. – 447 с.

4.Рузавин, Г.И. Концепции современного естествознания: учебник для студ. высших учебных заведений, обучающихся по гуманитарным специальностям / Г.И. Рузавин. – 3-е изд., стер. – М.: ИНФРА-М, 2012. – 270 с.

1.Слово «естествознание» – означает знание о природе или природоведение.

Современное естествознание представляет собой обширный развивающийся комплекс наук о природе (физика, химия, биология и др.) взятых как единое целое.

Объект естествознания – факты и явления природы, воспринимаемые нашими органами чувств непосредственно или опосредованно с помощью приборов. Задача ученого состоит в том, чтобы выявить эти факты, обобщить их и создать теоретическую модель, включающую законы, управляющие законами 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 же могут быть изменены в ходе развития науки. Так, закон всемирного тяготения был скорректирован после создания теории относительности.

Задачи естествознания:

1.познание объективных законов природы;

2.содействие их практическому использованию в интересах человека;

3.построение единой картины Мира.

На сегодняшний день внимание естествознания, как и естественных наук,

вцелом, сфокусировано в трех основных направления:

1)изучение очень большого - (занимается астрономия, астрономы наблюдают все более отдаленные объекты и пытаются составить представление о том, как выглядит населяемый нами мир в макрокосмосе);

2)изучение очень малого - (представляет собой мир атомов. Мы сами и все вокруг нас состоит из атомов, для нас представляет первостепенный интерес как мы сложены);

3)изучение очень сложного (эта область принадлежит биологии).

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

32

разных этапах развития естествознания. Так, в состав биологии входят ботаника, зоология, микробиология, генетика, цитология и другие 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: 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.

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.

Вестествознании различают науки фундаментальные и прикладные. Фундаментальные науки занимаются изучением базисных структур мира, а прикладные – применением результатов фундаментальных исследований для решения как познавательных, так и социально-практических задач.

2. Научная картина мира – это целостная система представлений об общих свойствах и закономерностях природы, возникающая в результате обобщения и синтеза основных естественно-научных понятий, принципов, методологических установок. Различают общенаучную картину мира, картины мира наук, близких по предмету исследования (например, естественно-научная картина мира), картины мира отдельных наук (физическая, астрономическая, биологическая и др.).

Вструктуре научной картины мира можно выделить два главных компонента – понятийный и чувственно-образный. Понятийный представлен философскими категориями (материя, движение, пространство, время и др.) и принципами (материального единства мира, всеобщей связи и взаимообусловленности явлений, детерминизма и др.), общенаучными понятиями и законами (например, закон сохранения и превращения энергии), а также фундаментальными понятиями отдельных наук (поле, вещество, Вселенная, биологический вид, популяция и др.).

Чувственно-образный компонент научной картины мира – это совокупность наглядных представлений о тех или иных объектах и их свойствах (например, планетарная модель атома, образ Метагалактики в виде расширяющейся сферы и др.).

Главное отличие научной картины мира от ненаучных картин мира (например, религиозной) состоит в том, что научная картина мира строится на

33

основе определенной доказанной и обоснованной фундаментальной научной теории. Вместе с тем научная картина мира как форма систематизации знания отличается от научной теории. Если научная картина мира отражает объект, отвлекаясь от процесса получения знания, то научная теория содержит в себе не только знания об объекте, но и логические средства проверки их истинности. Научная картина мира играет эвристическую роль в процессе построения частных научных теорий.

3. Процесс познания человеком природы начался еще в глубокой древности, но интенсивно стал развиваться в античный период. Важную роль в дальнейшем становлении естествознания как науки сыграли основанные на наблюдениях великие догадки древних философов.

В средневековье процесс познания природы находился в полной зависимости от богословия. В этот период развивались астрология, алхимия, магия и другие виды оккультного знания. Тем не менее, постепенно накапливались новые факты и оттачивалась логика теоретического мышления. Например, возникновению и развитию научной химии, несомненно, способствовали работы средневековых алхимиков.

Особую роль в развитии процесса познания природы в X–XII вв. сыграли мыслители арабско-мусульманского мира, сохранившие связь с античной натурфилософией: философ и врач Ибн-Сина (Авиценна), математик, астроном, поэт и мыслитель Омар Хайям, философ и врач Ибн Рошд (Аверроэс). Таким образом, в античный и средневековый периоды были созданы предпосылки для развития научного естествознания.

Становление естествознания в современном его понимании, по мнению историков науки, прошло три стадии и в конце ХХ в. вступило в четвертую стадию.

Первая стадия научного естествознания – натурфилософия, зародившаяся в позднем средневековье, относится к эпохе Возрождения (XV–XVI вв.). Этот период характеризуется получением знаний путем наблюдения, а не эксперимента, преобладанием догадок, а не опытно воспроизводимых выводов. При этом натурфилософия несет в себе глубокую конструктивную идею необходимости союза естествознания и философии, что прослеживается во всей последующей истории естествознания.

Вторая стадия развития естествознания – аналитическое естествознание (XVII – конец XIX в.) – связана с формированием и систематическим развитием экспериментально-теоретических исследований. Натурфилософское познание природы превратилось в современное естествознание, в систематическое научное познание на базе экспериментов и математического изложения полученных результатов. На стадии аналитического естествознания была получена основная масса достижений в изучении природы. Среди них – открытие законов классической механики, закона всемирного тяготения, периодического закона, разработка теории химического строения органических соединений, теории эволюции живых организмов.

34

Стадию аналитического естествознания характеризуют следующие особенности:

♦тенденция к возрастающей дифференциации естественных наук;

♦преобладание эмпирических (то есть полученных посредством эксперимента) знаний над теоретическими;

♦преимущественное исследование объектов природы в сравнении с исследованиями процессов;

♦подход к рассмотрению природы как неизменной во времени, а ее разных сфер – вне связи друг с другом.

Третья стадия – синтетическое естествознание (конец XIX – конец XX в.). На стадии синтетического естествознания возрастает роль теоретических знаний, интенсивно исследуются как природные объекты, так и процессы. Эволюционный подход к познанию природы становится методологической основой синтетического естествознания. Этот период развития науки характеризуется ясным пониманием целостности природы и неразрывной взаимосвязи отдельных ее частей. Например, любой живой организм можно рассматривать как механическую систему и как систему термодинамическую. Одновременно жизнь рассматривается как множество непрерывно протекающих химических реакций. При этом важно понимать, что данные подходы имеют относительный характер. Живой организм – единое целое, и потому подход к его изучению должен быть комплексным. Одним из результатов комплексного подхода к изучению природы как единого целого стало возникновение экологии – науки о взаимоотношениях организмов между

собой и с окружающей средой.

Необходимость комплексного изучения природных объектов и явлений, с одной стороны, и одновременно растущая дифференциация наук – с другой, привели к необходимости создания синтетических дисциплин. Так на стыке смежных наук – биологии, химии, физики – появились физическая химия, биохимия, физико-химическая биология. Таким образом, главной отличительной особенностью синтетического естествознания является ориентация на создание синтетических научных дисциплин.

В конце ХХ столетия естествознание вступило в четвертую стадию своего развития, которую называют интегральным естествознанием. Интегральное естествознание характеризуется не столько продолжающимися процессами синтеза двух-трех смежных наук, сколько масштабным объединением разных дисциплин и направлений научных исследований. Примерами таких новых интегральных научных направлений является кибернетика (наука об общих принципах управления в машинах, живых организмах и обществе), синергетика (новое направление междисциплинарных научных исследований процессов возникновения порядка из беспорядка (самоорганизации) в открытых системах физической, химической, биологической и другой природы). Существенную роль в процессе научной интеграции выполняют такие общенаучные методы исследования, как

35

математизация естествознания, разработка принципов системных исследований, использование новейших информационных технологий.

Таким образом, современный этап в развитии естествознания отличают ясное понимание целостности природы, эволюционный подход к ее изучению и к осмыслению результатов исследований, интенсивно идущие процессы интеграции разных научных направлений. Усиливающаяся тенденция к интеграции естественных наук позволяет предположить, что в дальнейшем на какой-то более глубокой основе будут объединены все науки о неживой и живой природе. Естествознание, вероятно, будет выступать как единая и многогранная наука о природе.

Тема 1.3. Естественнонаучный метод познания и его составляющие

План:

1.Понятие метода и методологии науки.

2.Уровни, формы и схема естественнонаучного познания.

3.Многообразие методов естественнонаучного познания мира.

Список рекомендуемой литературы:

1.Естествознание 10-11классы: профильное обучение: учебное пособие /

Л.Н. Харченко. – М.: Дрофа, 2007. – 223 с.

2.Естествознание: энциклопедический словарь / сост. В.Д. Шолле. – М.: Большая Российская энциклопедия, 2002. – 544 с.

3.Концепции современного естествознания: учебник для студентов вузов, обучающихся по гуманитарным специальностям / А.П. Садохин. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2009. – 447 с.

4.Рузавин, Г.И. Концепции современного естествознания: учебник для студ. высших учебных заведений, обучающихся по гуманитарным специальностям / Г.И. Рузавин. – 3-е изд., стер. – М.: ИНФРА-М, 2012. – 270 с.

1.Большую роль в научном познании играет научный метод. Чтобы понять, что такое научный метод, рассмотрим сначала, что такое метод вообще.

Вшироком смысле метод – это способ организации средств (инструментов, приемов, операций и др.) теоретической и практической деятельности. Любое разумное действие подчиняется определенным регулятивным принципам, от выбора которых существенно зависит результат деятельности. Метод оптимизирует деятельность человека, вооружает его наиболее рациональными способами ее организации. Понятие метода тесно связано с понятием методологии. Методология – это наука о закономерностях, которым подчиняется метод деятельности, о происхождении, сущности методов, их эффективности. Методология призвана выработать принципы создания наиболее совершенных методов в каждой форме деятельности.

Научное познание – это особая форма человеческой деятельности. Как каждая деятельность, познание также опирается на определенный набор средств деятельности, средств познания. Научный метод – это способ организации средств познания (приборов, инструментов, приемов, предметных и теоретических операций и др.) для достижения научной истины, система

36

регулятивных принципов познавательной деятельности. Научный метод рационализирует и оптимизирует научное познание. По словам одного из основоположников методологии естествознания Ф. Бэкона, научный метод подобен фонарю, освещающему дорогу бредущему в темноте путнику. Объясняя значение научного метода, Бэкон любил приводить еще один афоризм: даже хромой, идущий по дороге, опережает того, кто бежит без дороги. Только верный метод может привести к получению истинного знания, подлинной картины познаваемого предмета.

Научный метод выступает и как форма опосредования познания и практики. Метод объединяет теорию и практику, поскольку аккумулирует обобщенный практикой исторический опыт познания мира. Именно этот опыт придает методу способность направлять, ориентировать процесс познания.

В естествознании исторически сложилось и в настоящее время применяется много научных методов познания: наблюдение, эксперимент, индукция, дедукция, анализ, синтез, формализация, измерение, сравнение, идеализация, моделирование, аксиоматизация, гипотетико-дедуктивный метод, метод математической гипотезы, генетический метод и др. Обычно методы подразделяют на эмпирические и теоретические в соответствии с двумя основными уровнями научного познания.

2. В структуре естественнонаучного познания четко выделяются два уровня познавательной деятельности – эмпирический и теоретический, каждый из которых характеризуется особенными формами организации научного знания и его методами.

Кэмпирическому уровню относятся приемы, методы и формы познания, связанные с непосредственным отражением объекта, материально-чувственным взаимодействием с ним человека. На этом уровне происходят накопление, фиксация, группировка и обобщение исходного материала для построения опосредованного теоретического знания.

Кэмпирическому уровню относят такие методы, как наблюдение, различные формы экспериментирования, предметное моделирование, описание полученных результатов, измерение и др. На эмпирическом уровне познания складываются основные формы знания – научный факт и закон. Закон – высшая цель эмпирического уровня познания – является результатом мыслительной деятельности по обобщению, группировке, систематизации фактов, в которой применяются различные приемы мышления (аналитические и синтетические, индуктивные и дедуктивные и пр.). Закон отражает устойчивое, повторяющееся

вявлении.

Если на эмпирическом уровне познания законы объекта выделяются и констатируются, то на теоретическом уровне они объясняются. Мало сформулировать законы объекта, надо показать, что именно эти, а не какиелибо другие законы должны характеризовать данный объект. Такая задача и решается на теоретическом уровне познания.

К теоретическому уровню относятся все те формы, методы и способы организации знания, которые характеризуются той или иной степенью

37

опосредованности и обеспечивают создание, построение и разработку научной теории (логически организованного знания о законах, необходимых связях и отношениях предметной области данной науки). Сюда относятся теория и такие ее элементы и составные части, как научные абстракции, идеализации и мысленные модели; научная идея и гипотеза; различные методы оперирования с научными абстракциями и построения теорий, логические средства организации знания и т.д.

Теория – это высшая форма познания. Естественно-научные теории нацелены на описание некой целостной предметной области, объяснение и систематизацию эмпирически выявленных ее закономерностей и предсказание новых закономерностей. Теория обладает особым достоинством – возможностью получать знание об объекте, не вступая с ним в непосредственный чувственный контакт.

Вструктуру научной теории входят идеальные объекты, исходные понятия, принципы и законы, правила логического вывода. Существуют разные типы научных теорий: фундаментальные, прикладные, частные, феноменологические и др.

Встановлении теории большую роль играет выдвижение научной идеи, в которой высказывается предварительное и абстрактное представление о возможном содержании сущности предметной области теории. Затем формулируются гипотезы, в которых это абстрактное представление конкретизируется в ряде четких принципов. Следующий этап становления теории – эмпирическая проверка гипотез и обоснование той из них, которая больше всего соответствует эмпирическим данным. Только после этого можно говорить о перерастании удачной гипотезы в научную теорию. Создание теории – высшая и конечная цель фундаментальной науки, реализация которой требует максимального напряжения и высшего взлета творческих сил ученого.

Являясь результатом многократного обобщения знания и абстрагирования действительности, теория находится в очень непростых отношениях со своим объектом. Современные теории в физикоматематическом естествознании являются абстрактными и формализованными конструкциями, связи которых с реальными объектами проследить очень сложно. Поэтому любая такая теория должна дополняться логикогносеологической процедурой, обратной абстрагированию, – процедурой интерпретации.

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

38

методы (идеализация, формализация, аксиоматизация, гипотетико-дедуктивный метод), а также смешанные методы.

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

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

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

Абстрагирование (идеализация) – мысленное внесение определенных изменений в изучаемый объект в соответствии с целями исследования. В результате идеализации из рассмотрения могут быть исключены некоторые свойства, признаки объектов, которые не являются существенными для данного исследования. Пример такой идеализации в механике - материальная точка, т.е. точка, обладающая массой, но лишенная всяких размеров. Таким же абстрактным (идеальным) объектом является абсолютно твердое тело.

Индукция – процесс выведения общего положения из наблюдения ряда частных единичных фактов, т.е. познание от частного к общему. На практике чаще всего применяется неполная индукция, которая предполагает вывод о всех объектах множества на основании познания лишь части объектов. Неполная индукция, основанная на экспериментальных исследованиях и включающая теоретическое обоснование называется научной индукцией. Выводы такой индукции часто носят вероятностный характер. Это рискованный, но творческий метод. При строгой постановке эксперимента, логической последовательности и строгости выводов она способна давать достоверное заключение. По словам известного французского физика Луи де Бройля, научная индукция является истинным источником действительно научного прогресса.

Дедукция – процесс аналитического рассуждения от общего к частному или менее общему. Она тесно связана с обобщением. Если исходные общие положения являются установленной научной истиной, то метом дедукции всегда будет получен истинный вывод. Особенно большое значение дедуктивный метод имеет в математике. Математики оперируют математическими абстракциями и строят свои рассуждения на общих положениях. Эти общие положения применяются к решению частных, конкретных задач.

В истории естествознания были попытки абсолютизировать значение в науке индуктивного метода (Ф. Бэкон) или дедуктивного метода (Р. Декарт), придать им универсальное значение. Однако эти методы не могут применяться как обособленные, изолированные друг от друга. каждый из них используется на определенном этапе процесса познания.

39

Аналогия – вероятное, правдоподобное заключение о сходстве двух предметов или явлений в каком-либо признаке, на основании установленного их сходства в других признаках. Аналогия с простым позволяет понять более сложное. Так, по аналогии с искусственным отбором лучших пород домашних животных Ч.Дарвин открыл закон естественного отбора в животном и растительном мире.

Моделирование – воспроизведение свойств объекта познания на специально устроенном его аналоге - модели. Модели могут быть реальными (материальными), например, модели самолетов, макеты зданий. фотографии, протезы, куклы и т.п. и идеальными (абстрактными), создаваемые средствами языка (как естественного человеческого языка, так и специальных языков, например, языком математики. В этом случае мы имеем математическую модель. Обычно это система уравнений, описывающая взаимосвязи в изучаемой системе.

Исторический метод подразумевает воспроизведение истории изучаемого объекта во всей своей многогранности, с учетом всех деталей и случайностей. Логический метод – это, по сути, логическое воспроизведение истории изучаемого объекта. При этом история эта освобождается от всего случайного, несущественного, т.е. это как бы тот же исторический метод, но освобожденный от его исторической формы.

Классификация – распределение тех или иных объектов по классам (отделам, разрядам) в зависимости от их общих признаков, фиксирующее закономерные связи между классами объектов в единой системе конкретной отрасли знания. Становление каждой науки связано с созданием классификаций изучаемых объектов, явлений.

Классификация – это процесс упорядочивания информации. В процессе изучения новых объектов в отношении каждого такого объекта делается вывод: принадлежит ли он к уже установленным классификационным группам. В некоторых случаях при этом обнаруживается необходимость перестройки системы классификации. Существует специальная теория классификации – таксономия. Она рассматривает принципы классификации и систематизации сложноорганизованных областей действительности, имеющих обычно иерархическое строение (органический мир, объекты географии, геологии и т.п.).

Одной из первых классификаций в естествознании явилась классификация растительного и животного мира выдающегося шведского натуралиста Карла Линнея (1707-1778). Для представителей живой природы он установил определенную градацию: класс, отряд, род, вид, вариация.

РАЗДЕЛ II. ФИЗИЧЕСКАЯ КАРТИНА МИРА Тема 2.1. Механика. Механическая картина мира

План:

1.Механическое движение и законы динамики Ньютона.

2.Силы в природе: упругость, трение, сила тяжести.