Естественнонаучная картина мира. Часть 1. Естествознание – комплекс наук о природе

Для современного этапа развития естествознания характерна интеграция наук, которая идет двумя путями. Первый путь – появление и бурное развитие новых направлений «на стыке» наук: астрофизика, биохимия, геофизика, физическая химия и др. Второй – возникновение новых междисциплинарных направлений: экология, нанотехнологии, биотехнологии и др. Решение проблем в рамках этих направлений требует привлечения знаний по нескольким естественным наукам.

Что же объединяет все естественные науки и позволяет применять к ним общий термин – естествознание?

Что объединяет все естественные науки?

Во-первых, все естественные науки используют общие методы получения новых знаний: наблюдение, измерение, эксперимент, моделирование и др. Каждое естественнонаучное открытие имеет свою историю. Однако, независимо от того, какое явление и в рамках какой науки исследуется, можно выделить общие этапы научного метода. Естественнонаучный поиск – это всегда движение от накопления фактов к их обобщению и выдвижению гипотезы, далее – от гипотезы к следствиям, а от них к экспериментальной проверке.

Во-вторых, это общий объект изучения – природа. В отличие от гуманитарных наук, исследующих человеческое общество, естественные науки (от «естество» – природа) изучают природные объекты, явления и процессы. Все природные объекты материальны, то есть не зависят от нас и наших знаний о них. Существует два вида материи – вещество и поле, и два атрибута (неотъемлемых свойства) материи – пространство и время.

В-третьих, хотя каждая наука использует свой уникальный язык описания природы, некоторые понятия являются универсальными для всех естественных наук. Например, такие термины как энергия, симметрия, случайность, вероятность, самоорганизация, эволюция широко применяются и в физике, и в химии, и в биологии, и в астрономии. Общим для всех естественных наук является также математическое описание природных объектов. По образному выражению Г. Галилея «книга природы написана на языке математики».

В соответствии со схемой, представленной выше, выстроена логика изложения этого пособия. Оно включает четыре главы: «Методы научного познания», «Вещество и поле», «Пространство и время» и «Универсальные понятия естествознания».

По шутливому выражению биолога А. Маркова «мы – всего лишь приматы с ограниченным объемом рабочей памяти». Именно с этим связано наше стремление изучать тот или иной объект под определенным углом зрения, в рамках того или иного узкого научного направления. Но в то же время, видимо, мы – единственный биологический вид на Земле, а возможно, и во всей огромной Вселенной, который может представить себе Вселенную в целом от звезд и галактик до атомов и элементарных частиц.

Возможность познавать окружающий мир, наслаждаться гармонией единых принципов, описывающих, казалось бы, вовсе не связанные между собой явления, ощутить красоту и изящество фундаментальных законов природы дана каждому из нас. Изучение курса «Естественнонаучная картина мира» направлено на то, чтобы помочь вам реализовать эту уникальную возможность.

Задание 1. Докажите, что для современного этапа развития естествознания характерна интеграция наук. Для этого изучите примеры научных исследований по физике, химии, физиологии и медицине, за которые недавно были присуждены Нобелевские премии и приведите пример открытия, которое носит междисциплинарный характер.

Задание 2. Поразмышляйте над следующими высказываниями ученых.

Л. Ландау: «Все науки делятся на естественные, неестественные и противоестественные».

Э. Резерфорд: «Все науки делятся на физику и коллекционирование марок».

И. Кант: «В каждой науке столько истины, сколько в ней математики».

Какие из них носят шутливый характер? Выскажите свои доводы «за» или «против» этих высказываний.

Глава 1. Методы научного познания

1.1. Этапы развития естествознания

Общая характеристика этапов. Слово «естествознание» происходит от слов «естество» (природа») и «знание», то есть дословно означает знание о природе. В настоящее время этот термин употребляется в двух смыслах.

В широком смысле естествознание – это совокупность знаний о природных объектах, явлениях и процессах. Такие знания были необходимы человеку всегда: для того, чтобы ориентироваться в окружающей обстановке, распознавать опасности, находить способ их избежать, растить детей, находить пропитание для своей семьи и многого другого. В связи с этим потребность в познании и начальные знания о природе появились еще на заре развития человечества, однако долгое время были разрозненными.