Лекция 2. Методы естественных наук

Лекция 1. Естественнонаучная и гуманитарная культура

Культура - это система средств человеческой деятельности, благодаря которой программируется, реализуется, стимулируется активность индивида, групп, человечества в их взаимодействии с природой и между собой.

Эти средства создаются людьми, постоянно совершенствуются и состоят из трех содержательных типов культур - материальной, социальной и духовной.

Материальная культура - совокупность вещественно-энергетических средств бытия человека и общества.

Социальная культура - система правил поведения людей в различных видах общения и специализированных сферах общественной деятельности.

Духовная культура - это составная часть культурных достижений человечества

Взаимосвязь естественно-научной и гуманитарной культур заключается в следующем:

· они имеют единую основу, выраженную в потребностях и интересах человека, и человечества в создании оптимальных условий для самосохранения и совершенствования;

· осуществляют взаимообмен достигнутыми результатами (это нашло свое выражение, например, в этике естествознания, рационализации гуманитарной культуры и т. п.);

· взаимно координируют в историко-культурном процессе;

· являются самостоятельными частями единой системы знаний науки;

· имеют основополагающую ценность для человека, ибо он выражает единство природы и общества.

Лекция 2. Методы естественных наук

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 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.

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.

Дедукция - процесс аналитического рассуждения от общего к частному или менее общему. Она тесно связана с обобщением.

Аналогия - вероятное, правдоподобное заключение о сходстве двух предметов или явлений в каком-либо признаке, на основании установленного их сходства в других признаках..

Моделирование - воспроизведение свойств объекта познания на специально устроенном его аналоге - модели. Модели могут быть реальными (материальными), и идеальными (абстрактными).

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.

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.

Естественные науки имеют дело с материей, энергией, их взаимосвязью и преобразованием, а также с объективно поддающимися измерению явлениями.

В древности этой наукой занимались философы. Позднее основу этого учения развили естествоиспытатели прошлого как Паскаль, Ньютон, Ломоносов, Пирогов. Они развили естествознание.

Естественные науки отличаются от гуманитарных наличием эксперимента, состоящего в активном взаимодействии с изучаемым объектом.

Гуманитарные знания изучают деятельность человека в области духовной, умственной, культурной и общественной. Существует суждение, что гуманитарные науки изучают самого изучающего в отличие от естественных.

Основные естественные знания

К основным естественным знаниям относятся:

Физические науки:

• физика,
• инженерные,
• о материалах,
• химия;

• биология,
• медицина;

• география,
• экология,
• климатология,
• почвоведение,
• антропология.

Есть два других вида: формальные, социальные и гуманитарные науки.

Химия, биология, науки о земле, астрономия, физика являются частью этих знаний. Есть также пересекающиеся дисциплины, такие как биофизика, учитывающая различные аспекты нескольких предметов.

До XVII века эти дисциплины часто упоминались как «натуральная философия» в связи с отсутствием экспериментов и процедур, используемых сегодня.

Химия

Многое из того, что определяет современную цивилизацию приходит от достижения в области знаний и технологии, вызванные естественной наукой химией. Например, современное производство в достаточных объемах продовольствия невозможно без процесса Габера - Боша, который был разработан во время первой мировой войны. Этот химический процесс позволяет создавать аммиачное удобрение из атмосферного азота, вместо того чтобы полагаться на биологически фиксированный источник азота, например коровий навоз, значительно увеличивая плодородие почв и как следствие количество продовольствия.

В пределах этих широких категорий химии в бесчисленных областях знаний, многие из которых имеют важное влияние на повседневную жизнь. Химики улучшают многие продукты, от пищи, которую мы едим до одежды, которую мы носим и материалов из которых мы строим наши дома. Химия помогает защитить нашу окружающую среду и ищет новые источники энергии.

Биология и медицина

Благодаря достижениям в области биологии, особенно в XX веке, врачи смогли использовать различные лекарства для лечения многих заболеваний, которые были ранее с большим смертельным исходом. Путем проведения исследований в области биологии и медицины бедствия XIX века, например, чума и оспа, значительно взяты под контроль. Смертность младенцев и матерей в промышленно развитых странах резко сократилась. Биологические генетики даже поняли индивидуальный код в пределах каждого человека.

Наука о земле

Наука изучающая получение и практическое применение знаний о земле позволила человечеству извлекать огромное количество минералов и нефти из земной коры, для работы двигателей современной цивилизации и промышленности. Палеонтология, знания о земле, обеспечивает окно в далекое прошлое, даже дальше чем люди существовали. Путем открытия в геологии и аналогичная информация в области естественных наук ученые способны лучше понять историю планеты и предсказывать изменения, которые могут произойти в будущем.

Астрономия и физика

Во многих отношениях, физика — это наука, которая лежит в основе как естественных наук и предлагает некоторые из самых неожиданных открытий XX века. Среди наиболее заметных из них было открытие, что материя и энергия являются постоянными и просто переход от одного состояния к другому.

Физика — это естественная наука, основанная на опытах, измерениях и математическом анализе с целью нахождения количественных физических законов для всего, от наномира до солнечных систем и галактик макрокосмоса.

На основе исследований путем наблюдения и экспериментов исследуются физические законы и теории, которые объясняют функционирование естественных сил как гравитация, электромагнетизм или ядерные взаимодействия. Открытие новых законов естественной науки физики вкладывает в существующую базу теоретические знания и может также использоваться для практических приложений, таких как развитие оборудования, электронных устройств, ядерных реакторов и т.д.

Благодаря астрономии ученые обнаружили огромное количество информации о Вселенной. В предыдущие столетия считалось, что вся Вселенная была просто Млечный путь. Серия дебатов и наблюдений в XX века показала, что Вселенная буквально в миллионы раз больше, чем представлялось ранее.

Различные виды наук

Работы философов и естествоиспытателей прошлого и последовавшая научная революция помогли создать современную базу знаний.

Естественные науки часто называют «жесткой наукой» из-за интенсивного использования объективных данных и количественных методов, которые полагаются на цифры и математику. В противоположность этому социальные знания, как психология, социология и антропология, больше полагаются на качественные оценки или алфавитно-цифровые данные и склонны иметь меньше конкретных выводов. Формальные виды знаний, включая математику и статистику, имеют сильно количественный характер и обычно не включают изучение природных явлений или экспериментов.

Сегодня актуальные проблемы развития гуманитарных и естественных наук имеют много параметров на решение задач бытия человека и общества в мире, они дали .

Естествознание

В самом широком и наиболее правильном смысле под именем E. должно понимать науку о строении вселенной и о законах, ею управляющих. Стремление и цель E. заключается в механическом объяснении строения космоса во всех его подробностях, в пределах познаваемого, приемами и способами, свойственными точным наукам, т. е. посредством наблюдения, опыта и математического вычисления. Таким образом, все трансцендентальное не входит в область E., ибо его философия вращается в пределах механического, следовательно, строго определенного и отграниченного круга. С указанной точки зрения все отрасли Е. представляют 2 главных отдела или 2 главные группы, а именно:

I.Общее естествознание исследует такие свойства тел, которые присвоены им всем безразлично, а потому и могут называться общими. Сюда относится механика , физика и химия , достаточно охарактеризованные в дальнейших соответствующих статьях. Вычисление (математика) и опыт суть главные приемы в этих отраслях знания.

II. Частное естествознание исследует формы, строение и движение, свойственные исключительно тем разнообразным и бесчисленным телам, которые мы называем естественными, с целью разъяснить представляемые ими явления с помощью законов и выводов общего E. Вычисление и тут может прилагаться, но сравнительно только в редких случаях, хотя достижение возможной точности и тут состоит в стремлении свести все к вычислению и к решению вопросов синтетическим путем. Последнее уже достигнуто одной из отраслей частного E., а именно астрономией в ее отделе, называемом небесной механикой , тогда как физическая астрономия может разрабатываться главным образом с помощью наблюдения и опыта (спектральный анализ), как это свойственно всем отраслям частного E. Таким образом сюда относятся следующие науки: астрономия (см.), минералогия в обширном значении этого выражения, т. е. со включением геологии (см.), ботаника и зоология . Три под конец названные науки и до сих пор именуются в большинстве случаев естественной историей , это устаревшее выражение следовало бы устранить или применять только к их чисто описательной части, получившей, в свою очередь, более рациональные названия, смотря по тому, что собственно описывается: минералы, растения или животные. Каждая из отраслей частного Е. подразделяется на несколько отделов, получивших самостоятельное значение, вследствие своей обширности, а главное вследствие того, что изучаемые предметы приходится рассматривать с различных точек зрения, требующих притом своеобразных приемов и методов. Каждая из отраслей частного Е. имеет сторону морфологическую и динамическую. Задача морфологии состоит в познании форм и строения всех естественных тел, задача динамики - в познании тех движений, которые своей деятельностью вызвали образование этих тел и поддерживают их существование. Морфология посредством точных описаний и классификаций получает выводы, которые считаются законами или вернее морфологическими правилами. Эти правила могут быть более или менее общими, т. е., например, относится к растениям и животным или только к одному из царств природы. Общих правил относительно всех трех царств нет, а потому ботаника и зоология составляют одну общую отрасль Е., называемую биологией. Минералогия, следовательно, составляет более обособленное учение. Морфологические законы или правила принимают все более и более частный характер по мере углубления в изучение строения и формы тел. Так, присутствие костяного скелета есть закон, относящийся только к позвоночным, присутствие семян - есть правило только касательно семенных растений, и т. д. Динамика частного Е. состоит из геологии в среде неорганической природы и из физиологии - в биологии . В этих отраслях прилагается преимущественно опыт, а отчасти даже вычисление. Таким образом, частные естественные науки могут быть представлены в следующей классификации:

Степень развития, а также свойства самих предметов изучения перечисленных наук были причиной, что, как уже сказано, методы, ими употребляемые, весьма различны. Вследствие этого каждая из них распадается на множество отдельных специальностей, представляющих нередко значительную целостность и самостоятельность. Так, в физике - оптика , акустика и проч. изучаются самостоятельно, хотя движения, составляющие сущность указанных явлений, и совершаются по законам однородным. Между частными науками, древнейшая из них, а именно небесная механика, составлявшая еще недавно почти всю астрономию, сведена почти исключительно к математике , тогда как физическая часть этой науки призывает себе на помощь химический (спектральный) анализ. Остальные частные науки разрастаются с такой быстротой и достигли такого необыкновенного расширения, что дробление их на специальности усиливается с каждым почти десятилетием. Так, в

науки изучающие свойства природы и естественных образований. Применение терминов естественные, технические, фундаментальные и т.п. к областям деятельности человека достаточно условно, так как в каждой из них есть фундаментальная составляющая (изучающая проблемы на границе нашего знания и незнания), прикладная составляющая (изучающая проблемы применения полученных знаний в практической деятельности), естественнонаучная компонента (изучающая проблемы, возникающие или существующие независимо от нашего желания). Эти термины, если можно так выразиться, диатропичны, т.е. описывают только ядро - наиболее характерную черту или составляющую предмета.

Отличное определение

Неполное определение ↓

ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ

получившее права гражданства с 18 в. название для совокупности всех наук, занимающихся исследованием природы. Первые исследователи природы (натурфилософы) включали, каждый по-своему, всю природу в круг своей мыслительной деятельности. Прогрессирующее развитие естественных наук и их углубление в исследование привело к расчленению, еще и теперь не закончившемуся, единой науки о природе на отдельные ее отрасли - в зависимости от предмета исследования или по принципу разделения труда. Своим авторитетом естественные науки обязаны, с одной стороны, научной точности и последовательности, а с другой - своему практическому значению как средству покорения природы. Главные сферы естественных наук - материя, жизнь, человек, Земля, Вселенная - позволяют сгруппировать их следующим образом: 1) физика, химия, физическая химия; 2) биология, ботаника, зоология; 3) анатомия, физиология, учение о происхождении и развитии, учение о наследственности; 4) геология, минералогия, палеонтология, метеорология, география (физическая); 5) астрономия вместе с астрофизикой и астрохимией. Математика, по мнению ряда натурфилософов, не относится к естественным наукам, но является решающим инструментом их мышления. Кроме того, среди естественных наук, в зависимости от метода, существует следующее различие: описательные науки довольствуются исследованием фактических данных и их связей, которые они обобщают в правила и законы; точные естественные науки облекают факты и связи в математическую форму; однако это различие проводится непоследовательно. Чистая наука о природе ограничивается научным исследованием, прикладная наука (медицина, сельское и лесное хозяйство и вообще техника) использует его для освоения и преобразования природы. Рядом с науками о природе стоят науки о духе, и те и др. философия объединяет в единую науку, они выступают как частные науки; ср. Физическая картина мира.

В истории науки до XIX века не выделялись естественные и гуманитарные направления, а предпочтение ученые до этого времени отдавали естествознанию, то есть изучению , существующих объективно. В XIX в университетах начинается разделение наук: гуманитарные дисциплины, отвечающие за изучение культурной, общественной, духовной, нравственной и других видов деятельности человека, выделяются в отдельную область. А все остальное попадает под понятие естествознания, название которого происходит от латинского «сущность».

История естественных наук началась около трех тысяч лет назад, но отдельных дисциплин тогда не существовало – всеми областями знания занимались философы. Только ко времени развития мореплавания началось разделение наук: появилась и астрономия, эти области были необходимы во время путешествий. По мере развития техники в самостоятельные разделы выделились и .

К изучению естественных наук применяется принцип философского натурализма: это значит, что законы природы нужно исследовать, не смешивая их с законами человека и исключая действие человеческой воли. Естествознание имеет две основные цели: первая – исследовать и систематизировать данные о мире, а вторая – использовать полученные знания в практических целях для покорения природы.

Виды естественных наук

Существуют базовые , которые существуют в качестве самостоятельных областей довольно давно. Это физика, химия, география, астрономия, геология. Но часто сферы их исследований пересекаются, формируя на стыках новые науки – биохимию, геофизику, геохимию, астрофизику и другие.

Физика – одна из важнейших естественных наук, ее современное развитие началось с классической теории гравитации Ньютона. Фарадей, Максвелл и Ом продолжили развитие этой науки, а к XX в области физики, когда стало известно, что ньютоновская механика является ограниченной и несовершенной.

Химия начала развиваться на основе алхимии, ее современная история начинается с 1661 года, когда вышла Бойля «Химик-скептик». Биология появилась только в XIX веке, когда наконец было установлено различие между живой и неживой материей. География образовалась во времена поисков новых земель и развития мореплавания, а геология выделилась в отдельную область благодаря Леонардо да Винчи.