Взаимосвязь фундаментальных и прикладных наук
| Науки | |
| фундаментальные | прикладные |
| Биология | |
| ботаника | растениеводство |
| зоология | животноводство |
| генетика | селекция, клонирование |
| антропология | медицина |
| Химия | |
| неорганическая химия | металлургия |
| органическая химия | технология пластмасс |
| коллоидная химия | химия красителей |
| химия воды | промышленный гидролиз |
| Физика | |
| теоретическая механика | техническая механика |
| оптика | техническая оптика |
| электродинамика | радиоэлектроника |
| атомная физика | атомная электроника |
| Математика | |
| кибернетика | программирование |
| теория информации | информатика |
| теория вероятностей | математическая статистика |
Возникновение науки. В сознании первобытных людей на протяжении десятков тысячелетий знания о реальных свойствах вещей и процессов, получаемых практически, переплетались с фантастическими представлениями, составлявшими содержание мифологии. Люди стали различать естественное и сверхъестественное лишь с возникновением теоретического мышления в форме первых натурфилософских учений. Это породило и религиозные различия. Наука в своей основе преодолевает мифологию, признавая существование только естественного.
В процессе усложнения и разделения первоначально недиффиринцированного труда, строительства храмов и пирамид, возникновения письменности появилась необходимость и вместе с тем возможность перехода к специальной познавательной деятельности, направленной на сбор информации, ее проверку, накопление и сохранение, а также передачу знаний от поколения к поколению. Такая деятельность и одновременно ее результат и стали называться наукой. Произошло это в 3-2 тысячелетии до н.э. Первыми профессионально заниматься наукой стали жрецы.
В Египте, Индии, Китае отдельные науки (особенно астрономия, математика) достигли высоких ступеней развития. Древние вавилоняне имели значительные достижения в арифметике, алгебре, геометрии и астрономии. (Вавилоняне владели способами решения квадратных уравнений). Одновременно возникает древнеегипетская культура. Здесь выделяется роль как особая социальная прослойка – класс жрецов и роль их в научном познании увеличилась. (Предсказания ежегодных разливов Нила требуют знаний астрономических и математических). Египтяне раньше других определили продолжительность года и ввели солнечный календарь. Египтяне установили значение числа пи, формулы площадей треугольника, прямоугольника, трапеции, круга. Их знания переняли греки.
В Египте возникает и химия, которая считалась священной и была окружена таинственностью. Она возникает в результате потребностей практики. На Востоке – в Индии и Китае – тоже была известна практическая химия. В Китае изобрели порох и крашение. В Персии известны металлургия, гончарное дело.
Однако первоначально науки были сугубо опытными, эмпирическими или прикладными. Математические и другие правила и приемы наблюдения, измерения и расчетов были довольно сложными и логически не связанными между собой, годились лишь для отдельных случаев.
Таким образом, первый этап становления науки следует считать дотеоретическим.
Родиной научно-теоретического знания и первой формой философского мировоззрения по праву считается Древняя Греция (6 в. до н.э.). С этого времени отличительной функцией науки становиться теоретическое познание, стремление объяснить явление через их сущность, а не произволом фантастической мифологии и религии, наделенных божественной сверхъестественной силой.
Первую форму теоретического знания правильно называют натурфилософией. И не только потому, что философия и теоретическое знание в целом зародились прежде всего как знание о природе, но и потому, что общее тогда понималось как некое отдельное вещество, которое связывает все явления в единое целое. Общее уже тогда было выделено мыслью, но лишь в виде отдельного, особенного.
Первая выдвинутая человечеством теоретическая идея была вместе с тем и философской идеей – идеей единства и самообусловленности мира. Это и привело к утверждению, что все теоретические науки зародились из философии.
В 17-18 веках в Европе были созданы первые научные сообщества, академии, начали создаваться научные журналы, наука сложилась как социальный институт. 20 век охарактеризовался стремительным развитием всех отраслей науки, строительством крупных исследовательских институтов и лабораторий, оснащенных разнообразными приборам, вычислительной и иной техникой. Наука срастается со всеми сферами материального и духовного производства, политической и идеологической жизнью общества и превращается в непосредственную производительную силу. Поэтому общество, заботясь о своем будущем, заинтересовано в увеличении финансовых затрат на развитие науки.
Современные ученые составляют около 90% всех ученых, когда-либо живущих на Земле. Система современного научного знания включает около 15 тыс. дисциплин, научных журналов насчитывается несколько сотен тысяч. Более 90% всех научно-технических достижений человечества приходится на 20 век.
Слово «Естествознание» представляет собой сочетание двух слов – «естество» (природа) и «знание». Оно может быть заменено синонимом «природоведение» («ведение» происходит от латинского слова «веды» - наука, знание). Содержание предмета «Естествознание» со временем менялось, но объект его – Природа (Вселенная, Жизнь, Разум) – оставался неизменным.
Цели естествознания:
· выявление сущности явлений природы, их законов и на этой основе предвидение или создание новых явлений;
· умение использовать на практике познанные законы, силы и вещества природы.
В целом можно сказать, что цели естествознания совпадают с целями самой человеческой деятельности.
К естественным наукам относятся:
· Науки о космосе, его строении и эволюции (астрономия, космология, астрофизика, космохимия и т.д.);
· Физические науки (физика) – науки о наиболее глубоких законах природных объектов и в то же время – о наиболее простых формах их изменений;
· Химические науки (химия) – науки о веществах и их превращениях
· Биологические науки (биология) - науки о жизни;
· Науки о Земле – геология (наука о строении земной коры), география (наука о размерах и формах участков земной поверхности) и др.
Вопросы для самопроверки и повторения:
- Назовите виды научного знания.
- Какие критерии научного знания вас известны?
- Каковы характерные черты науки?
- Каковы отличия научного познания от ненаучного?
- Назовите этапы развития науки и их основные черты?
- Что изучает естествознание?
- Какие этапы выделяют в развитии естествознания?
- В чем заключается разница между фундаментальными и прикладными науками?
- Что понимают под научной картиной мира?
2. Естественнонаучный метод познания и его составляющие: наблюдение, измерение, эксперимент, гипотеза, модель, теория.
Хотя научная деятельность специфична, в ней применяются приемы рассуждений, используемые людьми в других сферах деятельности, в обыденной жизни. Для любого вида человеческой деятельности характерны приемы рассуждений, которые применяются и в науке, а именно: индукция и дедукция, анализ и синтез, абстрагирование и обобщение, идеализация, аналогия, описание, объяснение, предсказание, гипотеза, подтверждение, опровержение и пр.
При изучении естественных наук применяются теоретические (анализ, синтез, сравнение, классификация, систематизация, обобщение, моделирование, индукция, дедукция) и эмпирические методы познания (наблюдение, эксперимент). В реальном научном познании эти методы используются всегда в единстве.
Эмпирические методы познания. Слово «эмпирия» в переводе с древнегреческого означает опыт. В свою очередь научные опыты делятся на научные наблюдения и научные эксперименты.
Наблюдение – целенаправленное, организованное восприятие предметов и явлений. Это опыт, проводимый без вмешательства исследователя в естественное протекание изучаемого процесса. Они проводятся для сбора фактов, укрепляющих или опровергающих ту или иную гипотезу, которая является основой для определенных теоретических обобщений. Используются специальные приборы, инструменты.
Примерами естественнонаучных наблюдений являются: наблюдения за звездным небом, за изменениями погоды, климата, за поведением животных в естественных местах обитания, за солнечной и земной активностью. Типичный исторический пример – пятилетнее наблюдение выдающегося натуралиста Ч.Дарвина за животными и растительными видами во время кругосветного путешествия 1831-1836 гг.
В отличие от наблюдения, в рамках эксперимента изучаемое явление ставится в особые условия. Как писал Ф.Бэкон, "природа вещей лучше обнаруживает себя в состоянии искусственной стесненности, чем в естественной свободе".
Эксперимент – способ исследования, который отличается от наблюдения активным характером. Эксперимент позволяет изолировать исследуемый объект от влияния побочных, несущественных явлений, позволяет изучать объект в чистом виде. В ходе эксперимента можно многократно повторять ход процесса в строго фиксированных, контролируемых условиях. И можно планомерно изменять протекание процесса, состояние. Эксперимент – это опыт, проводимый с вмешательством исследователя в естественное протекание изучаемого процесса. Примерами естественнонаучных экспериментов являются опыты селекционеров животных и растений.
Теоретические методы познания. Слово «теория» в переводе с древнегреческого означает «исследование, рассуждение». Теоретические методы науки в отличие от эмпирических, при получении научных результатов используют мыслительные процедуры.
Индукция – метод умозаключения, при котором знание переносится с частого случая (объекта, процесса) на общий. Например, выстраивание Д. И. Менделеевым всех химических элементов в периодическую систему исходя из знания характеристик и свойств отельных элементов.
Дедукция (в переводе с греч. - выведение) – метод умозаключения, обратный по отношению к индукции. В нем на основе знаний о всей группе объектов (явлений) непосредственно устанавливаю знание применительно к частному случаю (объекту, явлению), т.е. непосредственно переносят знание с общего на частное. Например, предсказание Д. Менделеевым основных характеристик и свойств 10 неизвестных (на момент открытия периодического закона) химических элементов в дополнение к 62 известным.
Аналогия (в переводе - сходство) - прием познания, при котором на основании сходства объектов в одних признаках заключают об их сходстве и в других свойствах. Т.е. знание с одного объекта непосредственно переносится на другой объект (явления), сходный с первым. Например, открытие в 1954 году в Якутии залежей алмазов в результате использования сходства геологических свойств геологических условий этой местности с аналогичными условиями в местах известных месторождений алмазов в Южной Африке.
Следующая группа научных методов предполагает отсроченный перенос знаний с одних объектов на другие и только после проведения дополнительных исследований (обычно экспериментов) и получения ответов на поставленные вопросы.
Анализ (в переводе с греч. – разложение, разъединение) – метод научного исследования, состоящий в разложении (действительном или мыслительном) общего процесса (объекта, явления) на составные части с последующим исследованием каждой из них по отдельности. Например, в химии – анализ сложных химических веществ посредством разложения их на более простые (полимер на мономеры) с применением к каждому частному исследованию общих химических законов.
Синтез (соединение) - научное исследование воссоединяет знания частных явлений (объектов) в единое целое, которое происходит не автоматически, а после проведения опытных или умозрительных дополнительных исследований. Например, формулирование Г. Менделем законов генетики после проведения опытов над растительными гибридами.
Моделирование (в переводе с лат. - образец) - это замена изучения интересующего нас явления в натуре аналогичным явлением на модели меньшего или большего масштаба, обычно в специальных лабораторных условиях. Это метод научного исследования объектов и процессов, основной частью которого является исследование научных моделей.
Модель – заменитель реального объекта (процесса), называемого оригиналом, имеющий с ним определенное сходство в интересующих исследователя свойствах и различие.
Идеальные (мыслительные) модели возникают в голове исследователя и подвергаются мысленному исследованию (комбинациям, воздействиям и т.д.), что позволяет ученому получать новые теоретические результаты. Например, знаки химических связей – черточки, точки (общая химия); двуспиральная модель ДНК (молекулярная биология).
Материальные модели являются объективными (существуют вне мозга человека), доступными любому исследователю для проведения практических опытов. Эти модели разнообразны. Обычно – это копии уменьшенного масштаба, где проводятся исследования. Например, в биологии – опытные делянки для выведения новых сортов культурных растений.
Характер используемых в конкретной науке методов определяется в первую очередь спецификой ее предмета.
Важно подчеркнуть, что эмпирическое исследование не может начаться без определенной теоретической установки. Хотя говорят, что факты - воздух ученого, тем не менее, постижение реальности невозможно без теоретических построений.
Ход научного познания существенно зависит от развития используемых наукой средств. Использование подзорной трубы Галилеем, а потом - создание телескопов, радиотелескопов во многом определило развитие астрономии. Применение микроскопов, особенно электронных, сыграло огромную роль в развитии биологии. Без таких средств познания, как синхрофазотроны, невозможно развитие современной физики элементарных частиц. Применение компьютера революционизирует развитие науки.
Вопросы для самопроверки и повторения: