Структура, цели и задачи естествознания

Естествознание как совокупность естественных наук; особенности научного познания.

Естествознание - это комплекс научных знаний о природных объектах, явлениях и процессах, рассматриваемых во взаимосвязи.

В современном понимании естествознание - область науки, включающая совокупность естественных наук, взятых как целое.

Число известных в настоящее время естественных наук приближается к сотне, в рамках этих наук существует более двух тысяч дисциплин, при этом их количество имеет тенденцию к дальнейшему росту.

Условно выделяют несколько базовых наук естествознания, к которым можно отнести химию, физику, материаловедение, астрономию, биологию, науки о Земле и т. д. Остальные естественные науки можно рассматривать как подразделы базовых наук, которые призваны решать «пограничные» проблемы. Для этого привлекаются дополнительные (отличные от классических для той или иной базовой науки) теории и методики, что позволяет расширить область компетенций. В рамках химии к таким наукам можно отнести биохимию и фармацевтику, геохимию, космическую химию, электрохимию, квантовую и физическую химию, кристаллохимию, химическую технологию (в том числе нанотехнологию), химию твердого тела, химическую физику и т. д.

Не только химия в целом, но и ее подразделы структурированы с учетом объектов, методик синтеза фаз и интерпретаций результатов исследований, а также способов их реализации и описания. В частности, к разделам классической химии относятся общая, неорганическая, аналитическая и органическая химия. В свою очередь, неорганическая химия включает химию s-, р-, d- и f-элементов; химию комплексных (координационных) соединений; химию конденсированных состояний; химию простых веществ (в том числе металлов), силикатов, фаз внедрения, строительных, композиционных и функциональных материалов, а также многочисленные классические и новые инструментальные методики идентификации продуктов синтеза и промышленного производства и т. д.

Необходимо подчеркнуть, что, несмотря на большое число дисциплин, соответствующих понятию «естествознание», они не охватывают всех объектов окружающего нас мира и ни одна из известных на данный момент теорий не способна описать все бесконечное многообразие этих объектов и их взаимодействий.

В целом естествознание, возникшее из потребностей практики, рассматривает окружающий нас мир как единую систему, а отдельные естественные науки описывают ее с различных точек зрения. При этом выводы естественных наук, а также выявленные ими закономерности функционирования окружающего мира не противоречат друг другу, а только дополняют и обогащают. Они выступают основой не только практической деятельности человечества, но и философских концепций в различных цивилизациях, а созданные на их базе технологии во все времена формировали образ жизни человека, что отражено в названиях периодов развития человечества.

Развивающее задание: вспомните, какие эпохи человеческой истории, характеризующиеся ведущей ролью изделий из определенного материала, выделяют археологи.

Естествознание постепенно расширяет наши представления об окружающем мире, уровнях его структурирования и о причинно-следственных связях. К относительно недавним его прорывным достижениям можно отнести: теорию относительности, которая коренным способом изменила представления о пространственно-временной организации материи;

расширение представлений о типах естественных процессов (в рамках наук о космосе);

информационную революцию, связанную с созданием как принципиально новых алгоритмов передачи информации, так и функциональных материалов, обеспечивших изготовление систем, способных практически реализовывать эти алгоритмы, и т. д.

В связи с тем что химия является одной из естественных наук, кратко остановимся на самом понятии «наука».

Обобщенной целью любой естественной науки является обретение или расширение знаний по основному объекту исследования - материи, а также выявление законов ее существования и движения. Наука базируется только на совокупности объективных законов, выводы которых подтверждаются экспериментальным или расчетным путем. Носителями научных знаний в первую очередь являются ученые, использующие в своей работе научное оборудование, специальные методики исследований, а также системы научной информации. Для остальных жителей Земли научная информация доносится в виде обобщенных выводов, рекомендаций или постулатов. Большинство людей научные достижения в практическом плане ощущают в виде новых конкретных изделий, повышающих качество их жизни.

Необходимо отметить, что наука - это относительно новое направление деятельности человека. По разным оценкам, ее зарождение относится к XVI—XVIII вв., т. е. к периоду, когда уже достигли расцвета такие виды человеческой деятельности, как искусство, философия и религия. Однако развитие науки происходило стремительно (с точки зрения исторических масштабов), что позволило ей уже в XVIII в. занять важное место в формировании прежде всего европейского социума. На этом этапе наука решала только вопросы, связанные с пониманием функционирования материальных объектов. Однако уже в начале XIX в. наметились связи науки с производством, которые быстро расширялись, что привело созданию новых и модернизации известных отраслей промышленности, технологий, изделий и систем, т. е. наука стала определять развитие промышленности.

Говоря о темпах развития науки, следует отметить, что они постоянно возрастают. Так, временные интервалы удвоения объема научной информации в XX в. изменялись в среднем от 25-30 лет в его начале до 7-10 лет в его конце. Поэтому более 90 % всех важнейших научно-технических достижений человечества приходится на XX - начало XXI в.

Темпы развития отдельных естественных наук не одинаковы: наибольшая скорость роста объема научной информации отмечается для химии и биологии, а также для теории и практики IT-технологий и технологий функциональных и конструкционных материалов (в том числе композиционных).

Исследования в современном естествознании условно подразделяются на фундаментальные и прикладные. Для их реализации широко используется современная экспериментальная и опытнопромышленная база, что требует значительных материальных затрат (2-3 % ВВП в развитых странах). Расширение значимости науки для жизни современного общества и масштабов научной сферы (число решаемых задач, объектов исследований, возникновение новых типов деятельности и т. д.) требует увеличения числа людей, занятых в данной области. В частности, с начала XIX до начала XXI в. количество таких людей возросло примерно в 5000 раз.

В настоящий момент экономическое развитие любого государства невозможно без новых технологий: только их создание может обеспечить быстрое накопление и практическую реализацию научных знаний, что делает научную деятельность приоритетной для всех государств.

Для любой науки характерны:

системность, т. е. наличие структурирования по последовательно-параллельному механизму;

промежуточность, т. е. отсутствие способов достижения конечной истины;

преемственность, т. е. формирование новых знаний на базе предыдущих воззрений, с частичным отрицанием последних;

относительность, так как взгляды, признанные верными на данный момент, могут оказаться ошибочными при появлении новых экспериментальных данных;

объективность, так как научные выводы базируются на объективных данных, полученных в результате экспериментов; прерывность, т. е. познание целого в рамках изучения отдельных частей;

предвидение, т. е. возможность предсказания явлений, событий, результатов на основе теорий и обобщений; практическая и социальная значимость.

При выполнении научных исследований используются обобщенные и индивидуальные методы, специальные приборы и оборудование, а также научная терминология и особые способы представления научного материала.

Любая наука базируется на данных, полученных в процессе научных исследований, которые условно делятся на экспериментальные и теоретические. Экспериментальные исследования представляют собой совокупность опытов, призванных выявить те или иные закономерности поведения систем. Теоретические исследования позволяют на основе существующих теорий и закономерностей с привлечением тех или иных алгоритмов или специальных программ предсказать развитие событий, тех или иных действий или результаты опытов.

Как правило, план научного исследования строится по следующей схеме: на основании фактов и наблюдений выдвигается гипотеза (научное предположение, базирующееся на ранее известных фактах и теориях) -> проводится эксперимент (последовательность опытов или действий, призванных подтвердить или опровергнуть гипотезу) -> делается обобщение результатов. В зависимости от характера последних цикл либо повторяется, либо его результаты используются для совершенствования или создания новых технологий или разделов теорий (рис. 3).

Теорию можно определить как логическую совокупность знаний, подтвержденных экспериментально и позволяющих прогнозировать конечный результат тех или иных действий без их совершения. Истинность любой теории относительна. Это связа-

Структура научного исследования

Рис. 3. Структура научного исследования

но с тем, что в лучшем случае она удовлетворительно описывает поведение систем, в достаточно узком интервале параметров их состояния. Кроме этого, как правило, теории в качестве базовой рассматривают идеальную модель системы, которая является тем или иным приближением к реальным объектам. В связи с этим теоретические концепции непрерывно обновляются по мере получения новых экспериментальных данных.

Под термином концепция понимается основная идея теории или гипотезы, а также способ трактовки (понимания) явления, алгоритм действий, направленных на достижение поставленной цели.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >