Лекция 1. Основные науки о природе. Естественнонаучный метод познания

1 Основные науки о природе Слово «естествознание» означает знание о природе. Поскольку природа чрезвычайно многообразна, то в процессе ее познания формировались различные естественные науки: физика, химия, биология, астрономия, география, геология и многие другие. Каждая из естественных наук занимается изучением каких-то конкретных свойств природы. При обнаружении новых свойств материи появляются новые естественные науки с целью дальнейшего изучения этих свойств или, по крайней мере, новые разделы и направления в уже имеющихся естественных науках. Так сформировалась целая совокупность естественных наук. По объектам исследования их можно разделить на две большие группы: науки о живой и неживой природе. Важнейшими естественными науками о неживой природе являются : физика, химия, астрономия. Физика наука, которая изучает наиболее общие свойства материи и формы ее движения (механическую, тепловую, электромагнитную, атомную, ядерную). Физика имеет много видов и разделов (общая физика, теоретическая физика, экспериментальная физика, механика, молекулярная физика, атомная физика, ядерная физика, физика электромагнитных явлений и т.д). Химия наука о веществах, их составе, строении, свойствах и взаимных превращениях. Химия изучает химическую форму движения материи и делится на неорганическую и органическую химию, физическую и аналитическую химию, коллоидную химию и т.д. Астрономия наука о Вселенной. Астрономия изучает движение небесных тел, их природу, происхождение и развитие. Важнейшими разделами астрономии, которые сегодня превратились, по существу, в самостоятельные науки, являются космология и космогония. Космология физическое учение о Вселенной как целом, ее устройстве и развитии. Космогония наука, которая изучает вопросы происхождения и развития небесных тел (планет, Солнца, звезд и др.). Новейшим направлением в познании космоса является 1 / 13

2 космонавтика. Биология наука о живой природе. Предметом биологии является жизнь как особая форма движения материи, законы развития живой природы. Биология, по-видимому, является самой разветвленной наукой (зоология, ботаника, морфология, цитология, гистология, анатомия и физиология, микробиология, вирусология, эмбриология, экология, генетика и т.д.). На стыке наук возникают смежные науки, такие как физическая химия, физическая биология, химическая физика, биофизика, астрофизика и т.д. Итак, в процессе познания природы формировались отдельные естественные науки. Это необходимый этап познания этап дифференциации знаний, дифференциации наук. Он обусловлен необходимостью охвата все большего и все более разнообразного числа исследуемых природных объектов и более глубокого проникновения в их детали. Но природа это единый, уникальный, многогранный, сложный, самоуправляющийся организм. Если природа едина, то единым должно быть и представление о ней с точки зрения естественной науки. Такой наукой является естествознание. Естествознание наука о природе как единой целостности или совокупность наук о природе, взятая как единое целое. Последние слова в этом определении еще раз подчеркивают, что это не просто совокупность наук, а обобщенная, интегрированная наука. Это означает, что сегодня дифференциация знаний о природе сменяется их интеграцией. Эта задача обусловлена, во-первых, объективным ходом познания природы и, во-вторых, тем, что человечество познает законы природы не ради простого любопытства, а для использования их в практической деятельности, для своего жизнеобеспечения. Физика наука о природе. С незапамятных времен люди начали проводить систематические наблюдения за явлениями природы, стремились подметить последовательность происходящих явлений и научились предвидеть ход многих событий в природе. например, смену времен года, время разливов рек и многое другое. Эти свои знания они использовали для определения времени посева, уборки урожая и т.п. Постепенно люди убедились в том, что изучение явлений природы приносит неоценимую пользу. 2 / 13

3 Тогда появились ученые, которые посвящали свою жизнь изучению явлений природы, обобщали опыт предыдущих поколений. Они записывали результаты наблюдений и опытов, сообщали свои знания ученикам. вначале учеными были жрецы, которым их знания позволяли держать народ в подчинении. Поэтому записи ученые делали в зашифрованном виде, а учеников тщательно отбирали и они должны были хранить свои знания в тайне. Первые книги о явлениях природы, которые стали достоянием народа, появились в Древней Греции. Это способствовало быстрому развитию науки в этой стране и появлению многих выдающихся ученых. Греческое слово «фюзис» в переводе означает природа, поэтому науку о природе стали называть физикой. Величайший мыслитель древности Аристотель ( до н.э.) в смысл слова «физика» (от греч. природа) вкладывал всю совокупность сведений о природе, все, что было известно о земных и небесных явлениях. В русский язык термин «физика» был введен великим ученым-энциклопедистом, основоположником материалистической философии в России М.В.Ломоносовым ( ). Долгое время физику называли натуральной философией (философией природы), и она фактически сливалась с естествознанием. По мере накопления экспериментального материала, его научного обобщения и развития методов исследования из натуральной философии как общего учения о природе выделились астрономия, химия, физика, биология и другие науки. Этим обусловлена органическая связь физики с другими естественными науками. Процесс длительного изучения явлений природы привел ученых к идее о материальности окружающего нас мира. 3 / 13

4 Материя есть объективная реальность существующая помимо нашего сознания и данная нам в ощущении (В.И.Ленин) Материя включает в себя все, окружающее нас, и нас самих. То есть все, реально существующее в природе (а не в нашем воображении) материально. Учение о строении материи является одним из центральных в физике. Оно охватывает два известных физике вида материи: вещество и поле. Материя существует не только в виде вещества - физических тел, но и в виде полей, например электромагнитного, гравитационного. Например радиоволны и свет нельзя назвать веществом. Они представляют собой особую форму материи электромагнитное поле. Вещество характеризуется дискретностью образования и конечной массой покоя. Поле характеризуется непрерывностью и нулевой массой покоя. Неотъемлемое свойство материи движение. В философском смысле любое изменение, происходящее в природе, в окружающем нас мире, представляет собой движение материи. Движение есть способ существования материи. Все материальные объекты (тела) не остаются неизменными. С течением времени изменяются их взаимное положение, форма, размеры, агрегатное состояние, физические и химические свойства и т. д. Движение обнимает собой все происходящие во Вселенной изменения и процессы, начиная от простого перемещения и кончая мышлением. Физика изучает наиболее общие формы движения материи и их взаимные превращения, такие, как механические, молекулярно-тепловые, электромагнитные, 4 / 13

5 атомные и ядерные процессы. Подобное деление на формы движения условно, однако физика в процессе изучения обычно представлена именно такими разделами. Накопленный веками опыт убедил ученых, что материя может видоизменяться, но никогда не возникает и не исчезает. Движение материи также может изменять свою форму (превращаться из одной формы в другую), но само движение материи не создается и не уничтожается. Т.е. окружающий нас мир есть вечно движущаяся и развивающаяся материя. Всеобщей мерой движения материи во всех её формах является энергия, а неуничтожимость движения материи выражается законом сохранения энергии. Материя существует в пространстве и во времени. Пространство определяет взаимное расположение (одновременно существующих) объектов относительно друг друга и их относительную величину (расстояние и ориентацию). Т.е. пространство характеризует протяженность материальных объектов. Оно непреры вно, изотропно (свойства при поворотах не меняются) и однородно. Описывается геометрией Евклида, т.е. трехмерное (в классической физике). Единицей пространства в СИ является 1 метр. Метр 1,6 млн. длин световых волн атомов криптона 5 / 13

6 , или длина пути, проходимого светом в вакууме за 1 / с. Время определяет последовательность явлений природы (материальных событий) и их относительную продолжительность (длительность). В классической физике время характеризуется однородностью и непрерывностью. Не изотропно, т.е.течет в одном направлении. Единица измерения в СИ 1 секунда. Секунда время, равное периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133. Все явления природы происходят в пространстве в определенной последовательности и имеют конечную продолжительность. Следовательно, пространство и время не существуют сами по себе, в отрыве от материи, и материя не существует вне пространства и времени. Общей мерой различных форм движения материи является энергия. Качественно различные физические формы движения материи способны превращаться друг в друга, но сама материя неуничтожима и несотворима. К такому выводу пришли еще античные философы-материалисты. Итак, физика наука, изучающая простейшие и вместе с тем наиболее общие закономерности явлений природы, свойства и строение материи и законы ее движения. Физика основа естествознания. Физика относится к точным наукам и изучает количественные закономерности явлений. Она является наукой экспериментальной. Многие ее законы базируются на фактах, установленных опытным путем. Факты остаются, а истолкование их иногда меняется в ходе исторического развития науки, в процессе все более глубокого понимания основных законов природы. 6 / 13

7 Роль естествознания в жизни людей велика. Естествознание является основой жизнеобеспечения физиологического, технического, энергетического. Естествознание это теоретическая основа промышленности и сельского хозяйства, всех технологий, различных видов производства, в том числе производства энергии, продуктов питания, одежды и т.д. Естествознание это важнейший элемент культуры человечества, это один из существенных показателей уровня цивилизации. Особенности естественнонаучного метода познания: 1. Носит объективный характер 2. Предмет познания типичен 3. Историчность не обязательна 4. Создает только знание 5. Естествоиспытатель стремится быть сторонним наблюдателем 6. Опирается на язык терминов и чисел Метод - это совокупность приемов или операций практической или теоретической деятельности. Методы научного познания включают так называемые всеобщие методы, т.е. общечеловеческие приемы мышления, общенаучные методы и методы конкретных наук. Методы могут быть классифицированы и по соотношению эмпирического знания 7 / 13

8 (т.е. знания полученного в результате опыта, опытного знания) и знания теоретического, суть которого - познание сущности явлений, их внутренних связей. Классификация методов научного познания Следует иметь в виду, что каждая отрасль естествознания наряду с общенаучными применяет свои конкретно-научные, специальные методы, обусловленные сущностью 8 / 13

9 объекта исследования. Однако зачастую методы, характерные для какой-либо конкретной науки применяются и в других науках. Это происходит потому, что объекты исследования этих наук подчиняются также и законам данной науки. Например, физические и химические методы исследования применяются в биологии на том основании, что объекты биологического исследования включают в себя в том или ином виде физические и химические формы движения материи и, следовательно, подчиняются физическим и химическим законам (вспомним «лестницу Кекуле», рассмотренную нами в первой лекции). Всеобщих методов в истории познания - два: диалектический и метафизический. Это общефилософские методы. Диалектический метод - это метод познания действительности в ее противоречивости, целостности и развитии. Метафизический метод - метод, противоположный диалектическому, рассматривающий явления вне их взаимной связи и развития. С середины 19-го века метафизический метод все больше и больше вытеснялся из естествознания диалектическим методом. Соотношение общенаучных методов 9 / 13

10 Анализ Синтез Обобщение более суждению энергии тепловую». Абстрагирование изучаемый рассмотрения механике обладающая объектом бсолютно Индукция единичных применяется множества индукция, теоретическое Выводы творческий последовательности заключение. являются общему, - превращается объединение мысленное - «все твердое объект существенными - массой, процесс могут например: металлы (идеализация) в тело быть соответствии или выведения мысленного в познанных лишенная тепловую» проводят реальное переход исключены для общего данного всяких в с электричество», - разложение перехода к результате мысленное целями суждения некоторые суждению положения размеров. исследования. материальная внесение «этот объекта анализа единичного «всякая свойства, Таким металл суждения наблюдения элементов Пример форма определенных же признаки В составляющие к результате проводит точка, общему, абстрактным энергии такой : «механическая ряда в объектов, т.е. единое от идеализации электричество» изменений точка, превращается частных менее его (идеальным) целое. части. Дедукция общему. установленной вывод. Математики общих задач. Аналогия явлений признаках. искусственным естественного положениях. Особенно такой Она в является каком-либо - фактов, Аналогия - метод. вероятное, основанная оперируют процесс По тесно неполная основании индукции отбора научной отбором обоснование словам большое При связана истинным т.е. Эти и с аналитического признаке, в строгости простым индукция, правдоподобное строгой известного познание истиной, математическими животном лучших общие часто познания значение экспериментальных обобщением. источником называется носят положения постановке пород позволяет выводов которая и лишь французского основании метом дедуктивный растительном частного вероятностный рассуждения домашних заключение части действительно абстракциями предполагает она дедукции Если понять применяются научной эксперимента, к способна установленного объектов. общему. исходные животных метод более физика исследованиях мире. характер. всегда о индукцией. общего сходстве давать На имеет к сложное. и вывод научного общие решению Луи строят логической Ч.Дарвин практике будет к их Это в о достоверное частному двух математике. положения всех сходства Бройля, свои получен Так, прогресса. рискованный, и частных, Неполная чаще предметов открыл включающая объектах рассуждения или аналогии научная всего истинный в являются других конкретных закон менее которые общего, или но форма вс на в из ав к Моделирование устроенном например, идеальными человеческого случае уравнений, Исторический всей Логический объекта. т.е. формы. разрядам) между каждой Классификация объектов уже Методы это установленным своей классами мы как науки эмпирического При в имеем модели многогранности, описывающая отношении бы его зависимости (абстрактными), метод этом связано тот языка, метод аналоге - объектов это - самолетов, же воспроизведение история распределение - классификационным это, процесс так исторический подразумевает с каждого - созданием и модели. взаимосвязи в теоретического эта специальных с сути, единой создаваемые учетом макеты упорядочивания общих освобождается такого логическое Модели математическую тех классификаций системе метод, свойств всех признаков, зданий. воспроизведение или в объекта изучаемой языков, группам. деталей могут иных средствами познания: конкретной объекта воспроизведение фотографии, освобожденный информации. делается объектов быть фиксирующее например, всего и системе. изучаемых модель. случайностей. реальными познания языка истории случайного, отрасли вывод: протезы, языком В классам (как Обычно процессе объектов, истории закономерные изучаемого принадлежит знания. (материальными), его естественного специально математики. несущественного, куклы исторической (отделам, это изучаемого изучения Становление явлений. система и объекта т.п. связи ли В ион новых этом кво 10 / 13

11 Наблюдение Научные обобщений. Эксперимент характером. позволяет, несущественных воспроизводится само Измерение единицей называется исловым этой Интуиция. которое решить способ решена, образом, логической Формы или величины. протекание иную его мучивший научного ход возникает наблюдения есть измерения. значением осуществления во-первых, Особым цепи - гипотезу ее Это это - качественно целенаправленное, решения способ для наблюдение познания материальный изучаемого ход его знания: как способом него процесса. и вопрос. Число, проводятся изолировать исследования, бы являющихся может явлений. внезапно, остаются особый выражающее процесса постижения осознается Интуитивное в специальных быть В для третьих, вид организованное Во-вторых, исследуемый основой как осознан отличающийся сбора и познания, уровне озарение состояния сравнения человеком. истины отношение эксперимент познание фактов, для контролируемых и в бессознательного. проанализирован. ходе определенных в у котором объекта какой-либо восприятие человека, Однако, является укрепляющих эксперимента измеряемой наблюдения позволяет интуиция. влияния отдельные изучения. после условиях. долгое непосредственным теоретических предметов Интуиция, величины планомерно или того, многократно активным побочных время Это опровергающих звенья Эксперимент как вид с и пытавшегося таким эталоном, к явлений. задача знания, эталону, изменять - ч 11 / 13

12 Факт, строгую доказательства, Научные знаний Научная которого ряда должны учитывать, открытия «вечного принципе требований, Отсутствие Соответствие Доступность как недостаточно. противоречить проверку гипотеза еще двигателя» проблемы закона явление что бывают доказано, так сохранения противоречий. к на действительности, - которым выдвигаемой такое и новой истинность. более Ее это для и известным ложные можно осознанные опровержения предположительное не относятся и которое рассматриваются. превращения определить Факты факты, Основные и гипотезы проверенным становится надежно вопросы, выдвигается следующие. - которые каких-либо это энергии положение и наиболее экспериментальной знание, для установленным научным сами «знание фактам. не ответа все теоретических произвольно, нуждаются истинность надежные предлагаемой новые о (При фактом, незнании». которые предложения этом теориям. аргументы в или проверке, утверждений. а проверке). если следует при имеющихся гипотезы ложность он соблюдении Так, прошел как о хотя создании после не для Категории существенные Например, движение, Законы утверждений. категорий. фундамент законов Научные объясняют фрагмент превращение Главное имеет 4. Максимальная множество науки отличие принципы концепции (см. категорий. реальности важнейшими причинность, науки множество создаваемых веществ, ниже Принципы свойства отражают - теории смыслов. - это играют это - простота - принцип - систематизированные (например, эволюцию накопленных наиболее объекта категориями качество, от и теорий. существенные законы роль Теория гипотезы верифицируемости). гипотезы. исходных, теории, общие Содержание видов электрические выражаются количество, научных - являются достоверность, и понятия связи предметов важные т.п.) первичных знания фактов посредством принципов явлений причинность материя, через теории, явления, фундаментальные и в и явлений соотношение их посылок доказанность. описывают в пространство, характеризующие совокупности. форме раскрываются механическое системы и.т.п. объективного и теоретических закладываются определенный двух законов. положения сам время, Научные и движение, в термин более совокупности мира. теории. втеорий. бы в подтвержденного развитие Новые является фактов. претерпевают затрагивают принципам, приводят результате научная Научная Подробнее Процесс Определив представить теории и теория картина научного объяснение изучаемого к характеризующих качественным о формы чего а, весь фундаментальные научных следовательно, создаются изменения должна - происходят мира. одна процесс знания, научного познания объекта, картинах фактов, - выполнять это в наиболее вслед изменениям всесторонне научного соответствии знания глобальные система их кновой взаимоотношение мира, а принципы закономерностей вторая накоплением в устойчивых две и познания строго их научных методы всей теории. раскрывающая важнейшие эволюции естественнонаучные с - теории, некоторым предсказание системы научном научного в теорий, Изменения форм виде новых всех происходит будет функции, теоретического некоторой научного образцом его смысле описывающая структуру, фактов. познания, сказано элементов, новых, же первой революции в переход - знания, Когда наиболее схемы: это парадигмой. в функционирование еще следующей система знания. реальность. можем из сторон изменения неизвестных к которых новым и общих меняется схематично уже ви теорий. лекции. теориях, и 12 / 13