У підручнику містяться матеріали з методологічних основ сучасного природознавства, історії розвитку природничих наук із часів стародавнього світу до XX століття; систематизуються сучасні уявлення про фізичну, астрономічну та біологічну картини світу. Наводиться список тем рефератів, рекомендованих при вивченні курсу «Концепції сучасної освіти».

Для студентів вищих навчальних закладів, слухачів факультетів підвищення кваліфікації.

ЗМІСТ

Передмова Розділ 1. ПРИРОДОЗНАВСТВО, НАУКА, НАУКОВИЙ МЕТОД, ПІЗНАННЯ І ЙОГО СТРУКТУРА 1.1 Що таке природознавство. Види природничих наук, предмет та мета вивчення. Класифікація методів наукового пізнання 1.2 Загальнонаукові методи емпіричного пізнання 1.2.1 Спостереження 1.2.2 Експеримент 1.2.3 Вимірювання 1.3 Загальнонаукові методи теоретичного пізнання 1.3.1 Абстрагування. Сходження від абстрактного до конкретного 1.3.2 Ідеалізація. Уявний експеримент 1.3.3 Формалізація. Мова науки 1.3.4 Індукція та дедукція 1.4 Загальнонаукові методи, що застосовуються на емпіричному й теоретичному рівнях пізнання 1.4.1 Аналіз і синтез 1.4.2 Аналогія та моделювання Розділ 2. ЗАРОДЖЕННЯ, СТАНОВЛЕННЯ Й І РОЗВИТОК ПРИРОДОЗНАВСТВА 2.1 Зародження й розвиток наукових знань у стародавньому світі 2.1.1 Нагромадження раціональних знань у первісну епоху (від неандертальця до homo sapiens) 2.1.1.1 Повсякденне, стихійно-емпіричне знання 2.1.1.2 Зародження рахунку 2.1.1.3 Астрономічні знання та календар 2.1.2 Міфологія 2.2 Становлення цивілізації 2.2.1 Історичні передумови виникнення цивілізації 2.2.2 Неолітична революція 2.2.2.1 Основні передумови 2.2.2.2 Перехід від привласнюючої економіки до відтворюючої (продуктивної") 2.2.3 Металургія 2.2.4 Розвиток гірничої справи та видобування корисних копалин 2.2.5 Розвиток домашніх промислів і становлення ремесла 2.2.6 Еволюція суспільної свідомості. Раціональні знання 2.2.6.1 Астрономія та календар 2.2.6.2 Математичні знання 2.2.6.3 Біологія та медицина 2.2.6.4 Географія та картографія 2.2.7 Виникнення та становлення обміну 2.2.8 Поділ праці 2.2.9 Розвиток духовної культури 2.2.10 Становлення писемності 2.2.10.1 Вихідні відомості 2.2.10.2 Розвиток піктографії 2.3 Географія та основні характеристики цивілізацій стародавнього сходу 2.3.1 Давньоєгипетські держави 2.3.2 Держави Межиріччя 2.3.3 Мала Азія 2.3.4 Східне Середземномор'я 2.3.5 Середня Азія та Іран 2.3.6 Перші держави в Індії 2.3.7 Стародавній Китай 2.3.8 Культура давньосхідних цивілізацій 2.3.9 Від міфу до науки 2.3.10 Астрономічні знання стародавнього Єгипту й Межиріччя 2.3.11 Вавилонська математика та її застосування у фізиці 2.4 Давні цивілізації Європи 2.4.1 Мінойська цивілізація 2.4.2 Ахейська (мікенська) цивілізація 2.4.3 Греція "гомерівського" періоду 2.5 Філософія і наука античного світу 2.5.1 Формування й розвиток античної цивілізації 2.5.2 Від "дитячості" Гомера до атомістики Демокріта 2.5.2.1 Філософія та поезія Гомера 2.5.2.2 Мислителі мілетської школи 2.5.2.3 Загальна характеристика піфагоризму 2.5.2.4 Філософське вчення елеатів 2.5.2.5 Античний атомізм 2.5.2.6 Учення Арістотеля 2.5.2.7 Александрійська наукова школа 2.5.2.8 Геоцентрична система Птолемея 2.5.2.9 Спад у розвитку античної науки 2.6 Наука середніх віків 2.6.1 Основна характеристика епохи середньовіччя 2.6.2 Наука на середньовічному сході 2.6.3 Наука в середньовічній Європі 2.6.4 Висновок 2.7 Природознавство в епоху Відродження 2.7.1 Основна характеристика епохи Відродження 2.7.2 Філософія епохи відродження 2.7.3 Кінематична статика 2.7.3.1 Леонардо да Вінчі 2.7.3.2 Тарталья і Кардано 2.7.4 Геометрична статика 2.7.4.1 Убальдо дель Монте 2.7.4.2 Джованні Баттиста Бенедетті 2.7.4.3 Сімон Стевін 2.7.5 Кінематика 2.7.5.1 Основні передумови геліоцентризму 2.7.5.2 М. Коперник і його геліоцентрична система світу 2.7.5.3 Нова космологія 2.7.6 Джордано Бруно: світоглядні висновки з коперниканізму 2.7.7 Відкриття законів руху планет 2.7.7.1 Життя, присвячене служінню Урани 2.7.7.2 Йоганн Кеплер 2.8 Виникнення класичної механіки 2.8.1 Механіка Г. Галілея 2.8.2 Картезіанська фізика 2.8.2.1 Декартівська концепція вихорів 2.8.2.2 Учення про речовину й теплоту 2.8.2.3 Космогонія 2.8.3 Ньютонівська революція 2.8.3.1 Ньютон і його час 2.8.3.2 "Математичні начала натуральної філософії" і їх структура 2.8.3.3 Закон всесвітнього тяжіння 2.8.3.4 Математичне узагальнення 2.8.3.5 Ньютонівська оптика 2.8.3.6 Атомістичні погляди Ньютона 2.8.3.7 Учення Ньютона про ефір 2.8.3.8 Ньютонівська Ідея дальньої дії 2.8.3.9 Простір, час, рух 2.9 Від геометричного методу до аналітичної механіки 2.9.1 Принцип найменшої дії 2.9.2 Принцип Даламбера 2.9.3 Аналітична механіка матеріальної точки й динаміка твердого тіла Ейлера 2.9.4 Аналітична механіка системи матеріальних точок і тіл Лагранжа 2.9.5 Розвиток аналітичної механіки 2.9.5.1 Принцип Гамільтона 2.9.5.2 К. Г. Якобі 2.9.5.3 М. В. Остроградський 2.9.5.4 Немеханічне трактування принципу найменшої дії Гельмгольца 2.9.5.5 Принцип найменшого примусу Гаусса 2.9.5.6 "Механіка без сили" Герца 2.10 Виникнення й розвиток електродинаміки 2.10.1Перетворення електрики на магнетизм 2.10.2 Перетворення магнетизму на електрику 2.10.3 Ідея поля 2.10.3.1 Фізичне поле Фарадея 2.10.3.2 Дві основи теорії поля 2.10.4 Теорія електромагнітного поля Максвелла 2.10.4.1 Основні передумови 2.10.4.2 Струм зміщення 2.10.4.3 Реальність поля 2.10.4.4 Поле та ефір 2.11 Основні досягнення природознавства XIX століття Розділ З. СУЧАСНА ФІЗИЧНА КАРТИНА СВІТУ 3.1 Простір і час 3.1.1 Загальні зауваження 3.1.2 Основні концепції простору й часу 3.1.3 Поняття простору й часу у філософії і природознавстві XVI11 -XIX століть 3.1.4 Розвиток уявлень про простір і час у XX столітті 3.2 Теорія відносності 3.2.1 Загальні зауваження 3.2.2 Абсолютно чи відносно? 3.2.3 Експеримент Майкельсона-Морлі 3.2.4 Спеціальна теорія відносності (частина І) 3.2.5 Спеціальна теорія відносності (частина II) 3.2.6 Принцип еквівалентності 3.2.7 Загальна теорія відносності 3.3 Закон збереження енергії в макроскопічних процесах 3.3.1 Робота в механіці, закон збереження та перетворення енергії в механіці 3.3.2 Перший закон термодинаміки 3.4 Другий закон термодинаміки та принцип зростання ентропії 3.4.1 Другий закон термодинаміки 3.4.2 Ідеальний цикл Карно 3.4.3 Поняття ентропії 3.4.4 Ентропія та імовірність 3.4.5 Порядок і хаос. Стріла часу 3.4.6 Проблема теплової смерті всесвіту. Флуктаційна гіпотеза Больцмана 3.4.7 Синергетика. Народження порядку з хаосу 3.5 Квантова механіка 3.5.1 Гіпотеза про кванти 3.5.2 Фотони 3.5.3 Планетарний атом 3.5.4 Гіпотеза де Бройля. "Хвилі матерії" 3.5.5 Співвідношення невизначеностей 3.5.6 Хвильова функція. Хвилі імовірності. Образ атома 3.5.7 Причинність класична і причинність квантова 3.5.8 Принцип додатковості 3.6 Світ елементарних частинок 3.6.1 Фундаментальні фізичні взаємодії 3.6.1.1 Гравітація 3.6.1.2 Електромагнетизм 3.6.1.3 Слабка взаємодія 3.6.1.4 Сильна взаємодія 3.6.1.5 Проблеми єдності фізики 3.6.2 Класифікація елементарних частинок 3.6.2.1 Характеристики субатомних частинок 3.6.2.2 Лептони 3.6.2.3 Адрони 3.6.2.4 Частинки — носії взаємодій 3.6.3 Теорії елементарних частинок 3.6.3.1 Квантова електродинаміка 3.6.3.2 Теорія кварків 3.6.3.3 Теорія електрослабкої взаємодії 3.6.3.4 Квантова хромодинаміка 3.6.3.5 На шляху до великого об'єднання 3.7 Проблеми енергетики (ядерні і термоядерні реактори) 3.7.1. Поділ ядер урану 3.7.2 Ядерні реактори 3.7.3 Світові енергетичні ресурси та необхідність вирішення проблеми керованого термоядерного синтезу Розділ 4. СУЧАСНА АСТРОФІЗИКА ТА КОСМОЛОГІЯ 4.1 Еволюція всесвіту 4.1.1 Класична космологія 4.1.2 Парадокси Шезо-Ольберса і Зеєлігера 4.1.3 Неевклідові геометрії 4.1.4 Космологічний принцип 4.1.5 Всесвіт Ейнштейна 4.1.6 Всесвіт Фрідмана 4.1.7 Закон Хаббла й дослідження Слайфера 4.1.8 Моделі Всесвіту 4.1.9 Модель гарячого Всесвіту. Реліктове випромінювання 4.1.10 Інфляційна модель 4.1.11 Народження Всесвіту 4.1.12 Варіанти майбутнього Всесвіту 4.1.13 Деякі труднощі гіпотези розширного Всесвіту 4.1.14 Проблема позаземних цивілізацій 4.2 Галактика і квазари 4.2.1 Сонце та Галактика 4.2.2 Метагалактика 4.2.3 Класифікація галактик 4.2.4 Обертання галактик 4.2.5 Походження галактик 4.2.6 Гіпотези про походження галактик 4.2.7 Квазари. Відкриття квазарів 4.2.8 Особливості квазарів 4.2.9 Розподіл квазарів у просторі 4.2.10 Гіпотези про походження квазарів 4.3 Народження та еволюція зірок 4.3.1 Діаграма Герцшпрунга-Рассела 4.3.2 Еволюція зірок 4.3.3 Білі карлики 4.3.4 Пульсари та нейтронні зірки 4.3.5 Чорні дірки 4.3.6 Змінні зірки. Цефеїди 4.3.7 Зоряні скупчення та асоціації 4.3.8 Туманності 4.3.9 Пояс зодіаку 4.4 Сонячна система 4.4.1 Сонце 4.4.2 Джерела енергії Сонця 4.4.3 Як утворилося сімейство планет 4.4.4 Планети 4.4.5 Малі планети 4.4.6 Комети, метеори й метеорити Розділ 5. СУЧАСНА БІОЛОГІЧНА КАРТИНА СВІТУ 5.1 Життя як особлива форма руху матерії 5.1.1 Концепції сутності життя 5.1.2 Аксіоми біології 5.1.3 Основні властивості та ознаки живих організмів 5.1.4 Структурні рівні організації життя 5.2 Теорія еволюції 5.2.1 Еволюційні ідеї, концепції та гіпотези в додарвінівський період 5.2.2 Теорія еволюції Ч. Дарвіна 5.2.3 Подальший розвиток теорії еволюції. Дарвінізм XX століття 5.2.4 Пристосованість до середовища існування (адаптація) 5.2.5 Різноманітність живої природи 5.2.6 Головні напрямки еволюції 5.2.7 Необоротність та необмеженість процесу еволюції 5.3 Розвиток життя на землі 5.3.1 Гіпотези виникнення життя 5.3.2 Походження життя 5.3.3 Хронологія еволюції живої природи за даними палеонтології 5.4 Походження людини 5.4.1 Історія питання 5.4.2 Місце людини в системі тваринного світу. Докази тваринного походження людини 5.4.3 Якісна своєрідність людини як біосоціальної істоти 5.4.4 Дані палеонтології та антропології про походження людини Розділ 6. УЧЕННЯ ПРО БІОСФЕРУ ТА НООСФЕРУ 6.1 Біосфера 6.1.1 Виникнення вчення про біосферу 6.1.1.1 Етапи життя та наукової творчості В. І. Вернадського 6.1.1.2 Концепції В. І. Вернадського про біосферу 6.1.2 Утворення планетної системи 6.1.3 Основні характеристики Землі 6.1.4 Основні вимоги до умов, що забезпечують виникнення та розвиток життя 6.1.5 Основні етапи хімічної еволюції, що передували абіогенезу 6.1.6 Абіогенез 6.1.6.1 Виникнення пробіонтів і біологічних мембран 6.1.7 Основні етапи еволюції живої природи 6.1.8 Основні характеристики біосфери 6.1.9 Виникнення атмосфери та гідросфери 6.1.10 Основні характеристики атмосфери 6.1.10.1 Озон та аерозолі 6.1.10.2 Роль вуглекислого газу 6.1.10.3 Вплив атмосфери на радіаційний баланс Землі 6.1.11 Гідросфера 6.1.12 Взаємодія океану та атмосфери 6.1.13 Вологообіг 6.1.14 Жива речовина 6.1.15 Кругообіг вуглецю 6.2 Ноосфера 6.2.1 Розвиток і становлення людини 6.2.2 Виникнення вчення про ноосферу 6.2.2.1 Основні положення вчення про ноосферу Е. Леруа і Тайяра де Шардена. 6.2.2.2 Концепція ноосфери В. І. Вернадського 6.2.3 Перехід біосфери в ноосферу 6.2.4 Умови, необхідні для становлення та існування ноосфери 6.2.5 Наука як основний чинник ноосфери 6.2.6 Проблеми становлення ноосфери Рекомендовані теми рефератів Список використаної літератури

Передмова

Наука — це багатогранне і разом з тим цілісне утворення, окремі компоненти якого, у тому числі природні й гуманітарні науки, у своїх глибинних світоглядних і методологічних установках найтіснішим чином пов'язані між собою. Уся історія пізнання свідчить про наявність могутніх струменів знань, ідей, образів, уявлень, спрямованих від природничих наук до гуманітарних і від гуманітарних — до природничих, про найтіснішу взаємодію між науками про природу й науками про суспільство та людину. Особливо важливу роль ця взаємодія відігравала в періоди наукових революцій, тобто глибинних перетворень способів пізнання, принципів і методів наукової діяльності.

Природознавство завжди впливало на розвиток гуманітарних наук як своїми методологічними установками, так і загальносвітоглядними уявленнями, образами та ідеями. Особливо могутнім став цей вплив у наш час — в епоху науково-технічної революції, радикальних змін у ставленні людини до світу, до природи, глобальних інтеграційних процесів як у науці, так і в духовній культурі в цілому. Підготовка сучасного фахівця-гуманітарія із широкою базовою освітою уже немислима без ознайомлення його з історією і сучасним станом природничонаукового пізнання. Через це до навчальних планів підготовки фахівців з гуманітарних галузей науки введено курс "Концепції сучасного природознавства", який має на меті створити широку панораму як історії природознавства, так і загальних елементів сучасної природничо-наукової картини світу, світоглядних і методологічних уявлень, які формуються в нашу епоху в надрах природознавства.

Вивчення курсу "Концепції сучасного природознавства" сприяє формуванню в студентів орієнтирів, установок і цінностей раціонального ставлення до світу, природи, суспільства, людини. Це дуже важливо саме в наш час, коли накочується нова чергова історична хвиля міфологізації культури, масова свідомість реміфологізується, у ній усе частіше піддаються сумніву досягнення, цінності й можливості наукового пізнання світу; коли відбувається сплеск інтересу до містицизму, розквіт квазінаукової міфотворчості, паракультурних форм свідомості, окультизму, магії, астрології, спіритизму; коли втеча від матеріалізму до містики, від науки до міфу стала модою для безмежного вітчизняного й зарубіжного скептицизму. За цих умов набуває особливої ваги утвердження ідеалів науково-раціонального ставлення до дійсності, на яких побудована вся наша цивілізація. Адже безмежний скептицизм, так само як і безмежний догматизм, є могутнім гальмом економічного, суспільного й культурного розвитку.

Таким чином, основні цілі й завдання курсу такі:

· розуміння специфіки гуманітарного й природничонаукового типів пізнавальної діяльності, необхідності їх глибокого внутрішнього узгодження, інтеграції на основі цілісного погляду на навколишній світ;

· більш глибоке розуміння відмінності та єдності науково-раціонального й художньо-образного способів духовного освоєння;

· усвідомлення історичного характеру розвитку наукового пізнання, історичної необхідності в періодичній зміні наукових картин світу, наукових революцій, сутності соціокультурної детермінації пізнавальної діяльності;

· формування чіткого уявлення про сучасну фізичну картину світу як про систему фундаментальних знань про основи цілісності й різноманітності природи, які визначають сутність сучасного природознавства;

· формування уявлень про сучасну астрономічну картину світу, яка найбільш безпосередньо визначає зміст сучасного наукового світоуявлення й світогляду;

· формування уявлень про сучасну біологічну картину світу, про наступність у розвитку природних систем від неживої до живої матерії (до клітини, організму, людини, біосфери й суспільства);

· усвідомлення змісту сучасних глобальних екологічних проблем у їх зв'язку з основними законами природознавства;

· формування уявлень про принципи універсального еволюціонізму й синергетики та можливості їх застосування до аналізу процесів, що протікають не тільки в природі, а й у суспільстві;

· ознайомлення з методологією природничо-наукового пізнання, принципами теоретичного моделювання об'єкта в природознавстві, можливостями перенесення методологічного досвіду природознавства в гуманітарні науки;

· формування уявлень про радикальну якісну відмінність науки від різних форм квазінаукової міфотворчості, езотеризму, окультизму, містицизму й in.

Список літературних джерел, використаних укладачами, і рекомендовані теми рефератів наведено в кінці збірника. ■

Підручник "Концепції сучасного природознавства" створено й підготовлено до друку насамперед завдяки Валентину Глібовичу Падалці — високоерудованому, всебічно освіченому доктору фізико-математичних наук, професору, колишньому завідувачу кафедрою фізики Національного аерокосмічного університету ім. М. Є. Жуковського "ХАІ", прекрасному фізику-експериментатору в галузі фізики плазми, одному із творців всесвітньовідомої установки іонно-плазмових технологій "Булат".

Розділ 1. Природознавство, наука, науковий метод, пізнання і його структура

1.1 Що таке природознавство. Види природничих наук, предмет та мета вивчення. Класифікація методів наукового пізнання

Слово "природознавство" (рос. - "естествознание", "природоведение", від "естество" - природа) означає знання про природу, або природознавство. Слово "природоведение" походить від спільнослов'янського "веди" — наука, знання. У латинській мові поняття "природа" позначається словом "natura" ("натура"). Тому в багатьох європейських країнах наука про природу дістала назву "Naturwissenchaft". Від цієї назви походить і міжнародний термін "натурфілософія" (філософія природи).

Спочатку всі знання про природу належали до сфери інтересів фізики (або до фізіології). Невипадково Арістотель (4 ст. до н.е.) називав своїх попередників "фізиками", або "фізіологами" (давньогрецьке слово "фюзис" (фізис) дуже близьке за значенням до слов'янського слова "природа"). Саме фізика є основою всіх наук про природу.

Оскільки природа надзвичайно різноманітна щодо видів об'єктів, їхніх властивостей і форм руху, то в процесі її пізнання формувалися різні природничі науки: фізика, хімія, біологія, астрономія, географія, геологія і багато інших. Кожна з природничих наук має справу з якимись конкретними властивостями природи (матерії, що рухається в просторі й часі).

Коли вдається виявити якісь нові властивості матерії, з'являються нові природничі науки або, принаймні, нові розділи й напрямки у вже існуючих природничих науках, метою яких є подальше вивчення цих властивостей. Так сформувалася ціле сімейство природничих наук. За об'єктами дослідження їх можна поділити на дві великі групи: науки про живу та науки про неживу природу. Найважливішими природничими науками, які досліджують неживу природу, є фізика, хімія, астрономія. Пропонуємо їх короткий огляд.

Фізика вивчає найбільш загальні властивості матерії і форми ЇЇ руху (механічну, теплову, електромагнітну, атомну, ядерну) й поділяється на багато напрямків і розділів (загальна фізика, теоретична фізика, експериментальна фізика, механіка, молекулярна фізика, атомна фізика, ядерна фізика, фізика електромагнітних явищ і т.д.).

Хімія — це наука про речовини, їх склад, будову, властивості та взаємні перетворення. Вона вивчає хімічну форму руху матерії і поділяється на органічну й неорганічну хімію, фізичну та аналітичну хімію, колоїдну хімію (хімію розчинів) і т.д.

Астрономія — наука про Всесвіт. Вона вивчає рух небесних тіл, їх природу, походження й розвиток. Найважливішими розділами астрономії, які в наш час перетворилися, власне кажучи, на самостійні науки, є космологія та космогонія. Космологія — це фізичне вчення про Всесвіт як цілісність, його будову та розвиток. Космогонія вивчає питання походження й розвитку небесних тіл (планет, Сонця, зірок та ін.). Новітнім напрямком у пізнанні космосу є космонавтика.

Біологія належить до наук про живу природу. Існують різні її визначення як науки. От одне з них: "Біологія - учення про життя. Предметом біології є життя як

особлива форма руху матерії, закони розвитку живої природи...". Таке визначення біології не викликає якихось особливих суперечок, але постає ще більш складне питання: "А що таке життя?". Розмова про це ще попереду, а в даний момент зазначимо, що фізика, хімія та біологія як найважливіші частини природознавства відрізняються між собою досліджуваними формами руху матерії (фізична, хімічна, біологічна). Але такий підхід не дозволяє охопити всі природничі науки, а тим більше їхні суміжні області (фізичну хімію, фізичну біологію, хімічну фізику, біофізику, астрофізику й т.д.). Зазначимо, що біологія, безперечно, є найбільш розгалуженою наукою (зоологія, ботаніка, морфологія, цитологія, гістологія, анатомія і фізіологія, мікробіологія, вірусологія, ембріологія, екологія, генетика й т.д.). Так у процесі пізнання природи сформувалися окремі природничі науки. Етап диференціації знань, диференціації наук є необхідним етапом пізнання. Це пояснюється тим, що виникає необхідність вивчення все більшої кількості й різноманітності досліджуваних природних об'єктів, більш глибокого проникнення в їх деталі. Але Природа (Всесвіт, Життя, Розум) — це єдиний, унікальний, багатогранний, складний, саморегульований організм. Якщо природа єдина, то єдиним повинно бути й уявлення про неї з погляду природничої науки. Такою наукою і повинно стати природознавство. Отже, ми можемо тепер точніше визначити предмет та мету цієї науки. Природознавство — це наука про природу як єдину цілісність або сукупність наук про природу, які становлять єдине ціле. Слід звернути увагу на те, що природознавство — не просто сукупність наук, а узагальнена, інтегрована наука. Це означає, що в наш час на зміну диференціації знань про природу повинна прийти їх інтеграція. Необхідність інтеграції пояснюється, по-перше, об'єктивним процесом пізнання природи і, по-друге, тим, що людство пізнає закони природи не заради простої цікавості, а задля використання їх у практичній діяльності, для свого життєзабезпечення.

Роль природознавства (природничих наук) в житті людини важко переоцінити. Воно є основою життєзабезпечення — фізіологічного, технічного, енергетичного. Це теоретична основа промисловості й сільського господарства, усіх технологій, різних видів виробництва, у тому числі виробництва енергії, продуктів харчування, одягу й т.д. Природознавство — найважливіший елемент культури людства, один з найістотніших показників розвитку цивілізації.

Природознавство використовує різні прийоми й методи пізнання (дослідження): спостереження, вимірювання, експеримент, порівняння, індукцію, дедукцію, аналіз і синтез, абстракцію та узагальнення, наукову гіпотезу, моделювання, системний аналіз, уявний експеримент і т.д. Найважливішою особливістю природничих наук, на відміну від гуманітарних, є їх експериментальний характер. Тому, загалом, шлях до пізнання в природознавстві можна уявити собі так: спостереження — гіпотеза для пояснення спостереження — експеримент з метою перевірки гіпотези — розробка теорії (якщо гіпотеза підтверджується) — перевірка наслідків, що випливають із теорії. Слід звернути увагу на те, що саме теорія є основною формою знань, їх акумулятором. За словами Л. Больцмана, "немає нічого більш практичного, ніж гарна теорія". Це, природно, не заперечує ролі практики як критерію істини. Теорія та експеримент як два найважливіших методи пізнання перебувають у діалектичній єдності, порушення якої призводить до того, що теорія стає безпредметною схемою, а дослід — сліпим.

Поняття метод (від грецького слова "методос" - шлях до чого-небудь) означає сукупність прийомів та операцій, що застосовуються для практичного й теоретичного освоєння дійсності.

Метод озброює людину системою принципів, вимог, правил, керуючись якими вона може досягти поставленої мети. Володіти методом означає знати, яким чином, в якій послідовності слід виконувати ті чи інші дії для вирішення тих чи інших завдань, уміти застосовувати це знання на практиці.

Учення про метод почало розвиватися ще в лоні науки Нового часу. її представники вважали правильний метод орієнтиром у процесі досягнення надійного, істинного знання. Так, відомий філософ 17 століття Ф. Бекон порівнював метод пізнання з ліхтарем, який освітлює дорогу мандрівникові, який іде в темряві. А інший відомий учений і філософ того ж періоду Р. Декарт виклав своє розуміння методу в такий спосіб: "Метод, — писав він, — я розумію як точні й прості правила, строге дотримання яких... без зайвої витрати розумових сил, але поступово й безупинно збільшуючи знання, сприяє тому, що розум досягає істинного пізнання всього, що є доступним для нього".

Існує окрема галузь знання, що безпосередньо має справу з вивченням методів. Вона дістала назву методології. Методологія дослівно означає "вчення про методи" (тому що походить цей термін від двох грецьких слів: "методос" — метод — і "логос" — учення). Вивчаючи закономірності розвитку людської пізнавальної діяльності, методологія розробляє методи її успішної реалізації. Найважливішим завданням методології є вивчення походження, сутності, ефективності й інших характеристик методів пізнання.

Методи наукового пізнання прийнято групувати за ступенем їх спільності, тобто за широтою застосування в процесі наукового дослідження.

Загальних методів в історії пізнання відомо два: діалектичний і метафізичний. Це загальфілософські методи. Із середини 19 століття діалектичний метод почав усе більше й більше витісняти з природознавства метафізичний метод.

Другу групу методів пізнання складають загальнонаукові методи, які використовуються в найрізноманітніших галузях науки, тобто мають дуже широкий міждисциплінарний спектр застосування. Класифікація загальнонаукових методів тісно пов'язана з поняттям рівнів наукового пізнання.

Розрізняють два рівні наукового пізнання: емпіричний і теоретичний. Одні загальнонаукові методи застосовуються тільки на емпіричному рівні (спостереження, експеримент, вимірювання), інші — лише на теоретичному (ідеалізація, формалізація), а деякі (наприклад, моделювання) — як на емпіричному, так і на теоретичному рівнях.

Емпіричний рівень наукового пізнання пов'язаний із безпосереднім дослідженням об'єктів, які реально існують і які людина може сприймати за допомогою органів чуття. На цьому рівні триває процес нагромадження інформації про досліджувані об'єкти, явища шляхом проведення спостережень, виконання різноманітних вимірювань, постановки експериментів. На цьому рівні відбувається також первинна систематизація одержаних фактичних даних у вигляді таблиць, схем, графіків і т.п. Крім того, уже на другому рівні наукового пізнання завдяки узагальненню наукових фактів можна сформулювати деякі емпіричні закономірності.

Теоретичний рівень наукового дослідження пов'язаний з раціональним (логічним) ступенем пізнання. На цьому рівні можна виявити найбільш глибокі, істотні ознаки, взаємозв'язки, закономірності, властиві досліджуваним об'єктам і явищам. Теоретичний рівень — вищий ступінь наукового пізнання. Результатом теоретичного пізнання є гіпотези, теорії, закони.

Виділяючи в науковому пізнанні два вищезазначені рівні, не слід, однак, відривати їх один від одного і тим більше протиставляти їх між собою. Адже емпіричний і теоретичний рівні пізнання взаємопов'язані. Емпіричний рівень виступає як основа, фундамент теоретичного. Гіпотези й теорії формулюються в процесі теоретичного осмислення наукових фактів, статистичних даних, одержаних на емпіричному рівні. До того ж теоретичне мислення неминуче спирається на чуттєво-наочні образи (у тому числі на схеми, графіки й т.п.), з якими має справу емпіричний рівень дослідження.

У свою чергу, емпіричний рівень наукового пізнання не може існувати без досягнень теоретичного рівня. Емпіричне дослідження, як правило, спирається на певну теоретичну конструкцію, що визначає напрямок цього дослідження, обумовлює й обґрунтовує методи, які застосовуються при цьому

Третю групу методів наукового пізнання становлять методи, які використовуються для дослідження лише в якійсь конкретній науці або для вивчення якогось конкретного явища. Такі методи називаються конкретно-науковими. Кожна галузь науки (біологія, хімія, геологія й т.д.) має свої специфічні методи дослідження.

При цьому конкретно-наукові методи, як правило, містять у різних поєднаннях ті чи інші загальнонаукові методи пізнання. У конкретно-наукових методах можна зауважити присутність спостереження, вимірювання, індуктивні чи дедуктивні умовиводи й т.д. Характер їх поєднання й використання залежить від умов дослідження, природи досліджуваних об'єктів. Таким чином, конкретно-наукові методи нерозривно пов'язані із загальнонауковими і являють собою специфічне застосування загально-наукових пізнавальних прийомів для вивчення конкретної області об'єктивного світу.

Конкретно-наукові методи пов'язані також із загальним діалектичним методом, який нібито конкретизується в них. Наприклад, загальний діалектичний принцип розвитку конкретизується в біології у формі природноісторичного закону еволюції тваринних і рослинних видів, який відкрив у свій час Ч. Дарвін.

До вищесказаного слід додати, що будь-який метод, узятий окремо, ще не гарантує успіху в пізнанні тих чи інших аспектів матеріальної дійсності. Важливим є також уміння правильно застосувати науковий метод у процесі пізнання.