Наука как сфера человеческой деятельности и ее особенности

Размещено на http://www.allbest.ru/

КУРСОВАЯ РАБОТА

по предмету: Концепция современного естествознания

на тему: Наука как сфера человеческой деятельности и ее особенности

Студента (ка) Красова А.Ю.

Преподаватель Шпагина

Наталия Ивановна

Новый Уренгой 2010

Введение

Наука - это сфера человеческой деятельности, направленная на создание, производство объективных знаний о самом человеке и окружающем его мире (природа, Вселенная в целом)

Наука -- сложное, многостороннее и динамическое явление. Наука создавалась и развивалась не одним поколением людей, отличающихся яркой индивидуальностью и обстоятельствами их жизни (краткое изложение истории развития естествознания дано в главе 3 данного раздела). Исследователи, изучающие науку, рассматривают ее с различных сторон: как форму общественного сознания, особую деятельность человека, подсистему культуры, цивилизации, систему знаний, фактор общественного прогресса и т. д. Изучение науки с различных сторон позволяет понять специфику этого явления общественной жизни человека.

Если науку рассматривать как определенный вид деятельности, то следует указать следующие важные элементы этой деятельности: цель, задача, методы и результаты деятельности.

Великий философ, математик, логик, юрист, один из основателей естествознания и инициаторов создания академии в России Г. Лейбниц (1646--1716) определил цель науки следующим образом: «Цель науки -- благоденствие человечеству, то есть преумножение всего, что полезно людям, но не ради того, чтобы затем предаваться безделью. А для поддержания добродетели и расширения знаний. Всякий талант обязан внести свою лепту»1.

Эта трактовка цели науки противопоставляется пониманию цели науки как чисто познавательной деятельности человека. Понимание цели науки как исключительно познавательной деятельности было характерно для науки до XVII в.

Приоритет в понимании науки как теоретической и методической основы практической деятельности людей и развития материального производства принадлежит английскому философу Ф.Бэкону (1561-1626).

В его работе «Новый органон» (1620) была разработана идея проекта новой науки, науки экспериментальной, связанной с материальным производством людей. Наука прошлого века на примере научно-технической революции (НТР) убедительно доказала правильность понимания цели науки, сформулированной философами и учеными XVII в. Однако это не означает, что достижения науки напрямую оказывают влияние на рост благосостояния людей в современном обществе (более 1 млрд. человек в современном мире живет на 1 доллар в день) и что наука отказалась от своей чисто познавательной функции или «науки ради науки». Использование достижений науки и ее дальнейшее развитие зависят сегодня от политических и других факторов.

Развитие науки связано с поиском решений определенных задач. Например, ученые XVII в. ставили перед собой задачу открытия законов механического движения, знание которых способствовало развитию практической механики. Сегодня наука выполняет следующие функции в развитии общества:

-- познавательная функция (расширение знания об окружающем мире, обществе и человеке);

-- практическая функция (развитие новых технологий в производительных силах общества);

-- образовательная функция (создание новых технологий обучения);

-- мировоззренческая функция (систематизация знаний об окружающем мире, обществе и самом человеке).

Важным понятием для научной деятельности является понятие образца, идеала, к которому следует стремиться в познании окружающего мира (природы, Вселенной), общества и человека. Во все периоды развития науки ученые стремились к созданию истинного знания.

Истинное знание -- это, грубо говоря, информация, которая адекватно отражает положение дел в самой исследуемой действительности, в мире, в котором живет человек.

Идеалом науки, по мнению большинства ученых, является истина. Другое дело, что понимать под истиной и каким образом ее можно достичь. Здесь существуют разные точки зрения. Некоторые ученые полагают, что в конце концов наука откроет все законы, господствующие во Вселенной, и на этом она закончится. В качестве аргумента приводится знаменитая фраза А. Эйнштейна о том, что как бы ни была сложна природы, тем не менее она открывает свои тайны ученому, вознаграждая его за неимоверные усилия и однообразный образ жизни.

Другие утверждают, что природа -- неисчерпаемый источник познания и поэтому наука никогда не кончится. Эта точка зрения признает бесконечное количество законов, господствующих в мире. На самом деле, как говорят представители первой точки зрения, это не соответствует наблюдаемым фактам: природа поступает экономно, расчетливо, с завидной простотой.

Понятие истины в качестве научного идеала предъявляет жесткие требования к методу ее достижения и к результатам научной деятельности. Еще в XVII в. французский философ, математик, физик Р.Декарт (1594--1650) выдвинул следующие требования к научному методу познания:

-- ничего не принимать за истинное, что не является ясным и очевидным;

-- трудные вопросы делить на столько составных частей, сколько нужно для разрешения;

-- начинать с исследования простых, удобных для познания вещей и восходить постепенно к познанию трудных и сложных;

-- останавливаться на всех подробностях, на все обращать внимание, чтобы быть уверенным, что ни чего не упущено.

Требования Р. Декарта к научному методу оказали большое влияние на понимание науки как активной созидательной творческой деятельности. В дальнейшем метод научного познания стал пониматься как совокупность интеллектуальных и материально-вещественных способов достижения истинных знаний в процессе развития научной деятельности.

К интеллектуальным способам относятся методы создания теорий, гипотез и моделей исследуемых объектов, а также разработки технологий создания измерительных приборов, установок для проведения экспериментов и наблюдений. К материально-вещественным способам относятся сами приборы, установки для проведения экспериментов и наблюдений. Такое понимание научного метода отражается в современной трактовке главных черт научных знаний в качестве результата научного познания.

1. Главные черты научных знаний

Новизна, открытие нового, неизвестного ранее отличают науку от других видов человеческой деятельности. Научное открытие -- это как раз то событие в науке, в котором выражается новизна научных исследований. Выдающийся немецкий физик-теоретик М. Борн (1882--1970) предложил различать аналитические и синтетические открытия. Но прежде чем говорить о них, приведем одно из определений открытия, принадлежащее канадскому медику Г. Селье: «Открытие -- это осознание факта существования чего-то непредсказуемого, но не обязательно очень важного. Для того чтобы стать значительным, открытие должно быть не только неожиданным, но и иметь обобщающий характер, т. е. быть приложенным к различным ситуациям. Только это сообщает ему подлинный характер».

Современное международное научное сообщество признает открытием создание различного типа технических приборов, установок различного типа, с помощью которых открываются принципиально новые перспективы развития научных исследований.

Аналитические открытия -- это обнаружение новых явлений, объектов на основе вычислений признанной теории. Так, на основе закона всемирного тяготения И. Ньютона (1642--1727) была вычислена траектория планеты Уран. Эти вычисления указывали на существование за Ураном объекта, масса которого влияет на траекторию движения Урана. Используя эти вычисления, астрономы открыли планету Нептун.

Синтетические открытия -- это открытия, которые связаны с принципиально новым пониманием уже устоявшихся в науке принципов и понятий. Теория относительности А. Эйнштейна (1879--1955) является примером синтетических открытий, поскольку она дает совершенно новое понимание таких понятий науки XVII--XIX вв., как пространство, время, масса, сила тяготения и энергия. Кроме указанных выше видов открытий, существуют так называемые неожиданные открытия. Это обнаружение явлений и объектов, для объяснения которых на момент их обнаружения наука не располагает необходимыми знаниями. В 1896 г. французский физик А. Беккерель (1852-- 1908) обнаружил случайным образом явление самопроизвольной радиоактивности (радиации). Однако это явление получило свое объяснение лишь в 40-х годах прошлого века.

Незавершенность. Здесь речь идет о том, что каждая исторически сложившаяся система научных знаний не может быть полной и завершенной.

Объективность и интерсубъективность научных знаний. Например, формула А. Эйнштейна Е= тс2 ничего не говорит об индивидуальности ее автора, его чувствах и переживаниях. Эта формула выражает объективный факт связи массы материального тела и сконцентрированной в нем энергии.

Эмпирическая и теоретическая воспроизводимость. Если установлен научный факт в результате наблюдения и эксперимента, то этот факт может быть воспроизведен, проверен другим исследователем или группой исследователей при наличии соответствующей квалификации и методики. Теоретическая воспроизводимость или доказательность означает, что теорема, доказанная одним исследователем, может быть доказана другим исследователем, имеющим аналогичную квалификацию.

Согласованность и целостность научных знаний. Ранее доказанные научные знания согласуются с новыми знаниями с указанием, при каких условиях их достоверность подтверждается. Например, при движении материального тела со скоростью существенно меньше скорости света (300 000 км/с) справедлива классическая механика.

Внутренняя непротиворечивость и внешняя оправданность (критерий А. Эйнштейна). Научные знания не должны быть внутренне противоречивыми (допускать противоречащие друг другу утверждения внутри, например, теории или эксперимента). Внешняя оправданность означает, что научные знания не должны быть умозрительными, они должны объяснять явления объективного мира. Этот критерий относится и к математике, в которой внешняя оправданность означает направленность математических знаний на решение проблем математического содержания.

Операциональность. В науке большую роль играют различные способы измерения и отображения в форме моделей объектов исследования. Измерение является важнейшей чертой научных знаний. Умение измерять объект исследования открывает путь к пониманию его природы.

Общедоступность, универсальность научных знаний. Научный метод как способ производства научных знаний является доступным широкому кругу людей разных рас и национальностей. Ему можно обучать.

2. Роль науки в обществе

Крупномасштабное и многостороннее влияние науки на современное общество наиболее полно проявилось в научно-технической революции (НТР), которая началась с середины прошлого века и продолжается сегодня. НТР -- это качественное преобразование производительных сил ряда промышленно развитых государств на основе превращения их научно-технического потенциала (НТП) в ведущий фактор развития экономики и социальной сферы этих стран.

В содержание понятия НТП входят: кадровый ресурс науки (люди занимающиеся наукой), а также вся совокупность, система условий, способствующая эффективному развитию науки и техники в соответствующей стране (финансовые, правовые, организационные, управленческие и многие другие). НТР убедительно показала, что социальное развитие государства (благосостояние граждан) определяется во многом не его природными ресурсами, а располагаемым научно-техническим потенциалом. Примером здесь может быть Япония. Сегодня в связи с развитием мировой системы разделения труда ведется острая дискуссия о роли мирового НТП в обществе. Некоторые ученые полагают, что наука имеет интернациональный характер, поэтому не важно, в какой стране работает ученый. Отток научных кадров из нашей страны рассматривается ими как нормальное явление. Другие ученые придерживаются противоположной точки зрения: «утечка мозгов» из страны делает Россию неконкурентоспособной на мировом рынке высоких технологий. Они правы, сегодня ведется напряженная борьба за первенство в разработках новых высоких технологий. Об этом свидетельствуют современные затраты на науку. В 2001 г. Россия на развитие науки (включая гуманитарные) затратила 1 млрд. долларов США, в то же время «семерка» (США, Япония и другие) -- 500 млрд. долларов.

Можно сказать, что ученые, обеспокоенные «утечкой мозгов» из России, более реалистичны, чем первые. Надо подчеркнуть, что в СССР уделялось большое внимание развитию НТП, правда, приоритет придавался военным разработкам. В 1985 г. в СССР в сфере науки было занято 4,5 млн. человек, из них 1,5 млн. человек являлись научными работниками (исследователями). Это было почти в 2 раза больше численности ученых и инженеров в тот период в США. Многие ученые в СССР были заняты в системе образования -- высшей школе (33,7% от общего числа научных работников). В СССР было 2,7 тыс. академиков и членов-корреспондентов, 44,6 тыс. докторов наук и 462 тыс. кандидатов наук.

В настоящее время многие молодые ученые России работают в промышленно развитых странах, тем самым создаются демографические и другие проблемы развития НТП нашей страны.

Вклад наших ученых в развитие научно-технической революции получил мировое признание. Нобелевская премия присуждена следующим отечественным ученым: 1904 г. -- И.П. Павлову (физиология), 1908 г. -- И.И. Мечникову (медицина), 1957 г. -- Н.Н. Семенову (химия), 1958 г. -- П.А. Черенкову, И.М. Франку, И.Е. Тамму (физика), 1962 г. -- Л.Д. Ландау (физика), 1964 г. -- Н.Г. Басову и A.M. Прохорову (физика), 1978 г. -- П.Л. Капице (физика), 2000 г. -- Ж. Алферову (физика), 2003 г. -- А. Абрикосову и И. Гинзбургу (физика). Рекордсменами среди нобелевских лауреатов в области естествознания и по другим областям (более 240 человек в прошлом веке) являются американцы. Однако большинство из них -- это выходцы из Европы.

Наряду с Нобелевской премией существуют и другие премии, которые высоко оцениваются учеными всех стран. К 1980 г. советским ученым было присуждено более 3300 различных международных премий, включая такую престижную премию, как премия Международного математического союза из фонда Филдса. Д.Ч. Филдс (1863--1932) -- канадский математик, создал фонд для поощрения молодых математиков.

3. Дискуссия о роли науки в развитии культуры

Начиная с эпохи Возрождения, многие деятели культуры, науки и философии связывали совершенствование природы человека, его общественной сущности с наукой: только любовь к истине, научный метод, требующий доказательства каждого утверждения, наука как общий язык человечества, ее логика могут предложить человечеству лучший путь, чем естественное вымирание вместе с гибелью Солнечной системы. Этот образ мысли получил название сциентизма от латинского слова «наука». Антисциентизм -- это противоположная сциентизму точка зрения. Ярким представителем критики науки в России был Ф.М. Достоевский (1821--1881). Он считал, что претензии науки на создание новой культуры на основе научной рациональности являются опасными и выходят за рамки компетенции науки. Наука, в его понимании, важная, но не самая главная составляющая духовной культуры человека, которая основывается, как он полагал, на религии. Эта дискуссия продолжается и сегодня.

4. Критерии классификации наук

Классификация -- это метод, позволяющий описать многоуровневую, разветвленную систему элементов и их отношений. Наука о классификации называется систематикой. Различают искусственную и естественную классификацию. В первой не учитываются существенные свойства классифицируемых объектов, вторая эти свойства учитывает. Еще мыслители Древней Греции поставили вопрос о типах и видах наук, целью которых является знание. В дальнейшем этот вопрос развивался, и решение его является актуальным и сегодня. Классификация наук представляет информацию о том, какой предмет изучает та или иная наука, что ее отличает от других наук и как она связана с другими науками в развитии научного познания. Общепринятой является классификация на основе следующих признаков: предмет наук, метод исследования и результат исследования.

Классификация наук по предмету исследования

По предмету исследования все науки делятся на естественные, гуманитарные и технические.

Естественные науки изучают явления, процессы и объекты материального мира. Этот мир иногда называется внешним миром. К данным наукам относятся физика, химия, геология, биология и другие подобные науки. Естественные науки изучают и человека как материальное, биологическое существо. Одним из авторов представления естественных наук как единой системы знаний был немецкий биолог Эрнст Геккель (1834--1919). В своей книге «Мировые загадки» (1899) он указал на группу проблем (загадок), которые являются предметом изучения, по существу, всех естественных наук как единой системы естественно-научных знаний, естествознания. «Загадки Э. Геккеля» можно сформулировать следующим образом: как возникла Вселенная? какие виды физического взаимодействия действуют в мире и имеют ли они единую физическую природу? из чего в конечном итоге состоит все в мире? чем отличается живое от неживого и каково место человека в бесконечно изменяющейся Вселенной и ряд других вопросов фундаментального характера. На основании вышеизложенной концепции Э. Геккеля о роли естественных наук в познании мира можно дать следующее определение естествознания.

Естествознание -- это система естественно-научных знаний, создаваемая естественными науками в процессе изучения фундаментальных законов развития природы и Вселенной в целом.

Естествознание является важнейшим разделом современной науки. Единство, целостность естествознанию придает лежащий в основе всех естественных наук естественно-научный метод.

Гуманитарные науки -- это науки, изучающие законы развития общества и человека как социального, духовного существа. К ним относятся история, право, экономика и другие аналогичные науки. В отличие, например, от биологии, где человек рассматривается как биологический вид, в гуманитарных науках речь идет о человеке как творческом, духовном существе. Технические науки -- это знания, которые необходимы человеку для создания так называемой «второй природы», мира зданий, сооружений, коммуникаций, искусственных источников энергии и т. д. К техническим наукам относятся космонавтика, электроника, энергетика и ряд других аналогичных наук. В технических науках в большей степени проявляется взаимосвязь естествознания и гуманитарных наук. Создаваемые на основе знаний технических наук системы учитывают знания из области гуманитарных и естественных наук. Во всех науках, о которых говорилось выше, наблюдается специализация и интеграция. Специализация характеризует глубокое изучение отдельных сторон, свойств исследуемого объекта, явления, процесса. Например, юрист может посвятить всю свою жизнь исследованию проблем развития уголовного права. Интеграция характеризует процесс объединения специализированных знаний из различных научных дисциплин. Сегодня наблюдается общий процесс интеграции естествознания, гуманитарных и технических наук в решении ряда актуальных проблем, среди которых особое значение имеют глобальные проблемы развития мирового сообщества. Наряду с интеграцией научных знаний развивается процесс образования научных дисциплин на стыке отдельных наук. Например, в ХХ в. возникли такие науки, как геохимия (геологическая и химическая эволюция Земли), биохимия (химические взаимодействия в живых организмах) и другие. Процессы интеграции и специализации красноречиво подчеркивают единство науки, взаимосвязь ее разделов. Разделение всех наук по предмету изучения на естественные, гуманитарные и технические сталкивается с определенной трудностью: к каким наукам относятся математика, логика, психология, философия, кибернетика, общая теория систем и некоторые другие? Вопрос этот не является тривиальным. Особенно это касается математики. Математика, как отмечал один из основателей квантовой механики английский физик П. Дирак (1902--1984), -- это орудие, специально приспособленное для того, чтобы иметь дело с отвлеченными понятиями любого вида, и в этой области нет предела ее могуществу. Знаменитому немецкому философу И. Канту (1724--1804) принадлежит такое утверждение: в науке столько науки, сколько в ней математики. Особенность современной науки проявляется в широком применении в ней логических и математических методов. В настоящее время ведутся дискуссии о так называемых междисциплинарных и общеметодологических науках. Первые могут представлять свои знания о законах исследуемых объектов во многих других науках, но как дополнительную информацию. Вторые разрабатывают общие методы научного познавания, их называют общеметодологическими науками. Вопрос о междисциплинарных и общеметодологических науках является дискуссионным, открытым, философским.

5. Теоретические и эмпирические науки

По методам, используемым в науках, принято делить науки на теоретические и эмпирические.

Слово «теория» заимствовано из древнегреческого языка и означает «мыслимое рассмотрение вещей». Теоретические науки создают разнообразные модели реально существующих явлений, процессов и объектов исследований. В них широко используются абстрактные понятия, математические вычисления и идеальные объекты. Это позволяет выявить существенные связи, законы и закономерности исследуемых явлений, процессов и объектов. Например, для того чтобы понять закономерности теплового излучения, классическая термодинамика использовала понятие абсолютно черного тела, которое полностью поглощает падающее на него световое излучение. В развитии теоретических наук большую роль играет принцип выдвижения постулатов.

Например, А. Эйнштейн принял в теории относительности постулат о независимости скорости света от движения источника его излучения. Этот постулат не объясняет, почему скорость света является постоянной, а представляет собой исходное положение (постулат) данной теории. Эмпирические науки. Слово «эмпирический» произведено от имени-фамилии древнеримского медика, философа Секста Эмпирика (III в. н. э.). Он утверждал, что только данные опыта должны лежать в основе развития научных знаний. Отсюда эмпирический означает опытный. В настоящее время это понятие включает в себя как понятие эксперимента, так и традиционные методы наблюдения: описание и систематизация фактов, полученных без использования методов проведения эксперимента. Слово «эксперимент» заимствовано из латинского языка и означает в буквальном переводе проба и опыт. Строго говоря, эксперимент «задает вопросы» природе, т. е. создаются специальные условия, которые позволяют выявить действие объекта в этих условиях. Между теоретическими и эмпирическими науками существует тесная взаимосвязь: теоретические науки используют данные эмпирических наук, эмпирические науки проверяют следствия, вытекающие из теоретических наук. Нет ничего более эффективного, чем хорошая теория в научных исследованиях, и развитие теории невозможно без оригинального, творчески продуманного эксперимента. В настоящее время термин «эмпирические и теоретические» науки заменен более адекватными терминами «теоретические исследования» и «экспериментальные исследования». Введением этих терминов подчеркивается тесная связь между теорией и практикой в современной науке.

6. Фундаментальные и прикладные науки

С учетом результата вклада отдельных наук в развитие научного познания все науки подразделяются на фундаментальные и прикладные науки. Первые сильно влияют на наш образ мыслей, вторые -- на наш образ жизни.

Фундаментальные науки исследуют самые глубокие элементы, структуры, законы мироздания. В XIX в. было принято называть подобные науки «чисто научными исследованиями», подчеркивая их направленность исключительно на познание мира, изменение нашего образа мыслей. Речь шла о таких науках, как физика, химия и другие естественные науки. Некоторые ученые XIX в. утверждали, что «физика -- это соль, а все остальное -- ноль». Сегодня такое убеждение является заблуждением: нельзя утверждать, что естественные науки являются фундаментальными, а гуманитарные и технические -- опосредованными, зависящими от уровня развития первых. Поэтому термин «фундаментальные науки» целесообразно заменить термином «фундаментальные научные исследования», которые развиваются во всех науках. Например, в области права к фундаментальным исследованиям относится теория государства и права, в которой разрабатываются основные понятия права.

Прикладные науки, или прикладные научные исследования, ставят своей целью использование знаний из области фундаментальных исследований для решения конкретных задач практической жизни людей, т. е. они влияют на наш образ жизни. Например, прикладная математика разрабатывает математические методы для решения задач в проектировании, конструировании конкретных технических объектов. Следует подчеркнуть, что в современной классификации наук учитывается также целевая функция той или иной науки. С учетом этого основания говорят о поисковых научных исследованиях для решения определенной проблемы и задачи. Поисковые научные исследования осуществляют связь между фундаментальными и прикладными исследованиями при решении определенной задачи и проблемы. Понятие фундаментальности включает следующие признаки: глубина исследования, масштаб применения результатов исследования в других науках и функции этих результатов в развитии научного познания в целом.

Одной из первых классификаций естественных наук является классификация, разработанная французским ученым А.М. Ампером (1775--1836). Немецкий химик Ф. Кекуле (1829--1896) также разработал классификацию естественных наук, которая обсуждалась в XIX в. В его классификации основной, базовой наукой выступала механика, т. е. наука о самом простейшем из видов движения -- механическом.

7. Классическая, неклассическая и постнеклассическая наука

Исследователи, изучающие науку в целом, выделяют три формы исторического развития науки: классическую, неклассическую и постнеклассическую науку.

Классической наукой называют науку до начала ХХ в., имея в виду научные идеалы, задачи науки и понимание научного метода, характерные для науки до начала прошлого века. Это прежде всего вера многих ученых того времени в рациональное устройство окружающего мира и в возможность точного причинно-следственного описания событий в материальном мире. Классическая наука исследовала две господствующие в природе физические силы: силу тяготения и электромагнитную силу. Механическая, физическая и электромагнитная картины мира, а также концепция энергии, основанная на классической термодинамике, являются типичными обобщениями классической науки. Неклассическая наука -- это наука первой половины прошлого века. Теория относительности и квантовая механика являются базовыми теориями неклассической науки. В этот период разрабатывается вероятностная трактовка физических законов: абсолютно точно нельзя предсказать траекторию движения частиц в квантовых системах микромира. Постнеклассическая наука (фр. post -- после) -- наука конца ХХ в. и начала XXI в. В этот период уделяется большое внимание исследованию сложных, развивающихся систем живой и неживой природы на основе нелинейных моделей. Классическая наука имела дело с объектами, поведение которых можно предсказать в любое желаемое время. В неклассической науке появляются новые объекты (объекты микромира), прогноз поведения которых дается на основе вероятностных методов. Классическая наука также использовала статистические, вероятностные методы, однако она объясняла невозможность предсказания, например, движения частицы в броуновском движении большим количеством взаимодействующих частиц, поведение каждой из которых подчиняется законам классической механики.

В неклассической науке вероятностный характер прогноза объясняет вероятностной природой самих объектов исследования (корпускулярно-волновой природой объектов микромира).

Постнеклассическая наука имеет дело с объектами, прогноз поведения которых с некоторого момента становится невозможным, т. е. в этот момент происходит действие случайного фактора. Такие объекты обнаружены физикой, химией, астрономией и биологией.

Нобелевский лауреат по химии И. Пригожин (1917--2003) справедливо отмечал, что западная наука развивалась не только как интеллектуальная игра или ответ на запросы практики, но и как страстный поиск истины. Этот трудный поиск находил свое выражение в попытках ученых разных веков создать естественнонаучную картину мира.

8. Понятие естественно-научной картины мира

В основе современной научной картины мира лежит положение о реальности предмета изучения науки. «Для ученого, -- писал В.И. Вернадский (1863--1945), -- очевидно, поскольку он работает и мыслит как ученый, никакого сомнения в реальности предмета научного исследования нет и быть не может». Научная картина мира -- это своеобразный фотопортрет того, что есть на самом деле в объективном мире. Иначе говоря, научная картина мира -- это образ мира, который создается на основе естественно-научных знаний о его строении и законах. Важнейшим принципом создания естественно-научной картины мира является принцип объяснения законов природы из исследования самой природы, не прибегая к ненаблюдаемым причинам и фактам.

Ниже дается краткое изложение научных идей и учений, развитие которых привело к созданию естественнонаучного метода и современного естествознания.

Античная наука

Строго говоря, развитие научного метода связано не только с культурой и цивилизацией Древней Греции. В древних цивилизациях Вавилона, Египта, Китая и Индии происходило развитие математики, астрономии, медицины и философии. В 301 г. до н. э. войска Александра Македонского вошли в Вавилон, в его завоевательных походах всегда участвовали представители греческой учености (ученые, медики и т. д.). К этому времени вавилонские жрецы располагали достаточно развитыми знаниями в области астрономии, математики и медицины. Из этих знаний греки заимствовали деление суток на 24 часа (по 2 часа на каждое созвездие зодиака), деление окружности на 360 градусов, описание созвездий и ряд других знаний. Кратко представим достижения античной науки с точки зрения развития естествознания. Причем речь идет о достижениях, которые необходимы для адекватного понимания концепции современного естествознания.

Астрономия. В III в. до н. э. Эратосфен из Киренаи вычислил размеры Земли, и достаточно точно. Он же создал первую карту известной части Земли в градусной сетке. В III в. до н. э. Аристарх из Самоса высказал гипотезу о вращении Земли и других известных ему планет вокруг Солнца. Он обосновывал эту гипотезу наблюдениями и вычислениями. Архимед, автор необыкновенно глубоких работ по математике, инженер, построил во II в. до н. э. планетарий, приводившийся в движение водой. В I в. до н. э. астроном Посидоний вычислил расстояние от Земли до Солнца, полученное им расстояние составляет примерно 5/8 действительного. Астроном Гиппарх (190--125 гг. до н. э.) создал математическую систему кругов для объяснения видимого движения планет. Он же создал первый каталог звезд, включил в него 870 ярких звезд и описал появление «новой звезды» в системе ранее наблюдаемых звезд и тем самым открыл важный вопрос для обсуждения в астрономии: происходят ли какие-либо изменения в надлунном мире или нет. Лишь в 1572 г. датский астроном Тихо Браге (1546--1601) вновь обратился к этой проблеме.

Система кругов, созданная Гиппархом, была развита К. Птолемеем (100--170 гг. н. э.), автором геоцентрической системы мира. Птолемей добавил к каталогу Гиппарха описание еще 170 звезд. Система мироздания К. Птолемея развивала идеи аристотельской космологии и геометрии Евклида (III в. до н. э.). В ней центром мира являлась Земля, вокруг которой вращались известные тогда планеты и Солнце по сложной системе круговых орбит. Сопоставление месторасположения звезд по каталогам Гиппарха и Птолемея -- Тихо Браге позволило астрономам в XVIII в. опровергнуть постулат космологии Аристотеля: «Постоянство неба -- закон природы». Имеются свидетельства также о значительных достижениях Античной цивилизации в медицине. В частности, Гиппократ (410--370 гг. до н. э.) отличался широтой охвата медицинских вопросов. Наибольших успехов его школа достигла в области хирургии и в лечении открытых ран. С достижениями древних греков в области науки можно ознакомиться в книге «Античная цивилизация»1.

Большую роль в развитии естествознания сыграли учения о строении вещества и космологические идеи античных мыслителей.

Анаксагор (500--428 гг. до н. э.) утверждал, что все тела в мире состоят из бесконечно делимых малых и неисчислимо многих элементов (семян вещей, гомеомерии). Из этих семян путем беспорядочного их движения образовался хаос. Наряду с семенами вещей, как утверждал Анаксагор, существует «мировой ум», как тончайшее и легчайшее вещество, несоединимое с «семенами мира». Мировой разум создает из хаоса порядок в мире: однородные элементы соединяет, а неоднородные отделяет друг от друга. Солнце, как утверждал Анаксагор, это раскаленная металлическая глыба или камень во много раз больше города Пелопоннеса.

Левкипп (V в. до н. э.) и его ученик Демокрит (V в. до н. э.), а также их последователи уже в более поздний период -- Эпикур (370--270 гг. до н. э.) и Тит Лукреций Кара (I в. н. э.) -- создали учение об атомах. Все в мире состоит из атомов и пустоты. Атомы вечны, они неделимы и неуничтожимы. Атомов бесконечное число, форм атомов также бесконечно, одни из них круглые, другие крючковатые и т. д., до бесконечности. Все тела (твердые, жидкие, газообразные), а также то, что называют душой, состоят из атомов. Многообразие свойств и качеств в мире вещей явлений определяется многообразием атомов, их числом и видом их соединений. Душа человека -- это тончайшие атомы. Атомы нельзя создать или уничтожить. Математическим масштабом атомов является «амер» как минимальный масштаб физической протяженности, размера атома. Атомы находятся в вечном движении. Причины, вызывающие движение атомов, заложены в самой природе атомов: им свойственны тяжесть, «трясучесть» или, говоря на современном языке, пульсирование, дрожание. Атомы -- это единственная и настоящая реальность, действительность. Пустота, в которой происходит вечное движение атомов -- это лишь фон, лишенный структуры, бесконечное пространство. Пустота -- необходимое и достаточное условие для вечного движения атомов, из взаимодействия которых образуется все как на Земле, так и во всей Вселенной. Все в мире причинно обусловлено в силу необходимости, порядка, изначально существующего в нем. «Вихревое» движение атомов является причиной всего существующего не только на планете Земля, но и во Вселенной в целом. Миров существует бесконечное множество. Поскольку атомы вечны, их никто не создавал, и не существует, следовательно, начала мира. Таким образом, Вселенная -- это движение из атомов в атомы. В мире нет целей (например, такой цели, как возникновение человека). В познании мира разумно спрашивать, почему нечто произошло, по какой причине, и совершенно неразумно спрашивать, для какой цели это произошло. Время -- это разворачивание событий из атомов в атомы. «Люди, -- утверждал Демокрит, -- измыслили себе образ случая, чтобы пользоваться им как предлогом, прикрывающим их собственную нерассудительность»1.

Платон (IV в. до н. э.) -- античный философ, учитель Аристотеля. Среди естественно-научных идей философии Платона особое место занимает концепция математики и роли математики в познании природы, мира, Вселенной. Согласно Платону науки, основанные на наблюдении или чувственном познании, например физика, не могут привести к адекватному, истинному знанию мира. Из математики Платон считал основной арифметику, поскольку идея числа не нуждается в своем обосновании в других идеях. Эта идея о том, что мир написан на языке математики, глубоко связана с учением Платона об идеях или сущностях вещей окружающего мира. В этом учении содержится глубокая мысль о существовании связей и отношений, имеющих всеобщий характер в мире. У Платона получалось, что астрономия ближе к математике, чем физика, поскольку астрономия наблюдает и выражает в количественных математических формулах гармонию мира, созданного демиургом, или богом, наилучшего и самого совершенного, целостного, напоминающего огромный организм. Учение о сущности вещей и концепция математики философии Платона оказали огромное влияние на многих мыслителей последующих поколений, например на творчество И. Кеплера (1570--1630): «Создавая нас по своему подобию, -- писал он, -- Бог хотел, чтобы мы были способны воспринимать и разделить с ним его собственные мысли... Наше знание (чисел и величин) того же рода, что и божие, но, по крайней мере, постольку, поскольку мы можем понять хотя бы что-нибудь в течение этой бренной жизни»1. И. Кеплер пытался объединить земную механику с небесной, предполагая наличие в мире динамических и математических законов, управляющих этим созданным Богом совершенным миром. В этом смысле И. Кеплер был последователем Платона. Он пытался объединить математику (геометрию) с астрономией (наблюдениями Т. Браге и наблюдениями его современника Г. Галилея). Из математических вычислений и данных наблюдений астрономов у Кеплера сложилась идея о том, что мир -- это не организм, как у Платона, а хорошо отлаженный механизм, небесная машина. Он открыл три загадочных закона, согласно которым планеты движутся не по окружностям, а по эллипсам вокруг Солнца. Законы Кеплера:

1. Все планеты обращаются по эллиптическим орбитам, в фокусе которых находится Солнце.

2. Прямая, соединяющая Солнце и какую-либо планету, за равные промежутки времени описывает одинаковую площадь.

3. Кубы средних расстояний планет от Солнца относятся как квадраты их периодов обращения: R13/R23 - T12/T22, где R1, R2 -- расстояние планет до Солнца, Т1, Т2 -- период обращения планет вокруг Солнца. Законы И. Кеплера были установлены на основе наблюдений и противоречили аристотелевской астрономии, которая была общепризнанной в период Средневековья и имела своих сторонников в XVII в. Свои законы И. Кеплер считал иллюзорными, поскольку он был убежден в том, что Бог определил движение планет по круговым орбитам в виде математической окружности.

Аристотель (IV в. до н. э.) -- философ, основатель логики и ряда наук, таких как биология и теория управления. Устройство мира, или космология, Аристотеля выглядит следующим образом: мир, Вселенная, имеет форму шара с конечным радиусом. Поверхностью шара является сфера, поэтому Вселенная состоит из вложенных друг в друга сфер. Центром мира является Земля. Мир делится на подлунный и надлунный. Подлунный мир -- это Земля и сфера, на которой прикреплена Луна. Весь мир состоит из пяти элементов: вода, земля, воздух, огонь и эфир (лучезарный). Из эфира состоит все, что находится в надлунном мире: звезды, светила, пространство между сферами и сами надлунные сферы. Эфир не может быть воспринят органами чувств. В познании всего, что находится в подлунном мире, не состоящем из эфира, наши чувства, наблюдения, корректированные умом, нас не обманывают и дают адекватную о подлунном мире информацию.

Аристотель считал, что мир создан с определенной целью. Поэтому у него во Вселенной все имеет свое целевое назначение или место: огонь, воздух стремятся вверх, земля, вода -- к центру мира, к Земле. В мире нет пустоты, т. е. все занято эфиром. Кроме пяти элементов, о которых идет речь у Аристотеля, есть еще нечто «неопределенное», которое он называет «первой материей», но в его космологии «первая материя» существенной роли не играет. В его космологии мир надлунный является вечным и неизменяемым. Законы надлунного мира отличаются от законов мира подлунного. Сферы надлунного мира равномерно двигаются по окружностям вокруг Земли, делая полный оборот за одни сутки. На последней сфере находится «перводвигатель». Являясь неподвижным, он придает движение всему миру. В мире подлунном действуют собственные законы. Здесь господствуют изменения, возникновения, распад и т. п. Солнце и звезды состоят из эфира. Он не оказывает никаких воздействий на небесные тела в надлунном мире. Наблюдения, говорящие о том, что в небесном своде что-то мерцает, движется и т. п., по космологии Аристотеля, являются следствием влияния атмосферы Земли на наши органы чувств.

В понимании природы движения Аристотель различал четыре вида движения: а) увеличение (и уменьшение); б) превращение или качественное изменение; в) возникновение и уничтожение; г) движение как перемещение в пространстве. Предметы относительно движения, по Аристотелю, могут быть: а) неподвижны; б) самодвижущиеся; в) движущиеся не спонтанно, а посредством действия других тел. Анализируя виды движения, Аристотель доказывает, что в основе их лежит вид движения, который он назвал движением в пространстве. Движение в пространстве может быть круговым, прямолинейным и смешанным (круговое + прямолинейное). Поскольку в мире Аристотеля нет пустоты, то движение должно иметь непрерывный характер, т. е. от одной точки пространства к другой. Отсюда следует, что прямолинейное движение является прерывным, так, дойдя до границы мира, луч света, распространяясь по прямой, должен прервать свое движение, т. е. изменить свое направление. Аристотель считал круговое движение самым совершенным и вечным, равномерным, именно оно свойственно движению небесных сфер.

Мир, по философии Аристотеля, является космосом, где человеку отведено главное место. В вопросах отношения живого и неживого Аристотель был сторонником, можно сказать, органической эволюции. Теория или гипотеза происхождения жизни Аристотеля предполагает «спонтанное зарождение из частиц вещества», имеющих в себе некое «активное начало», энтелехию (греч. entelecheia -- завершение), которое при определенных условиях может создавать организм. Учение об органической эволюции развивалось также философом Эмпедоклом (V в. до н. э.).

Значительными были достижения древних греков в области математики. Например, математик Эвклид (III в. до н. э.) создал геометрию в качестве первой математической теории пространства. Лишь в начале XIX в. появилась новая неевклидова геометрия, методы которой использовались при создании теории относительности, основы неклассической науки.

Учения древнегреческих мыслителей о материи, веществе, атомах содержали глубокую естественнонаучную мысль об универсальном характере законов природы: атомы одни и те же в различных частях мира, следовательно, в мире атомы подчиняются одним и тем же законам.

9. Развитие науки в период Средневековья (V-XIV вв. н. э.)

научный естествознание истина мыслитель

В Средние века в Западной Европе прочно установилась власть церкви в государстве. Этот период обычно называется периодом господства церкви над наукой. Такое понимание не является полностью адекватным. Христианство, направленное на духовное исцеление каждого человека, не отвергает исцеления телесного, медицинского. Как институт духовной и светской власти церковь Средневековья Западной и Восточной Европы стремилась донести до широких масс и народов духовное содержание Библии. Для этой цели необходимо научить людей читать Библию. Средневековье способствовало развитию образования и медицины, безусловно, лишь в определенном смысле. В медицине в этот период авторитетом считался арабский ученый и философ Авиценна. Он родился в 980 г. н. э., умер в возрасте 58 лет. Его «Медицинский канон» состоит из пяти книг, в которых содержатся медицинские сведения о человеке. В нем развивались медицинские идеи учения знаменитого врача Галена (130--200 гг. н. э.), который совершенствовал свои врачебные знания в Александрии, признание же получил в Риме. Гален считал, что весь организм человека оживлен некой силой, которую он называл пневмой. Многие медицинские сведения Галена были несостоятельными: дыхание, кровообращение, пищеварение, например, он не смог понять. В физике, астрономии, космологии, философии, логике и других науках Средневековье признавало авторитет Аристотеля. Для этого были основания, поскольку его учение опиралось на понятие цели как одной из причин развития и изменения в реальном мире.

Знаменитым врачом Средневековья был Арнольд де Вилланова (1235--1311). Его работа «Требник с головы до ног» -- это крупное достижение средневековой медицины. Он высказывал идею о том, что медицина как наука должна заниматься конкретными описаниями и наблюдениями. В Средние века медициной занимались монахи. В 1215 г. Лютеранский собор запретил духовенству заниматься тем, что сегодня называется хирургией, и она отошла к цирюльникам. В России развитие аптекарского, лечебного дела, хирургии связано с реформами Петра I. В 1706 г. был издан указ о строительстве первого госпиталя. До этого были костоправные школы, открытые царем Алексеем Михайловичем в 1654 г. До середины XIX в. умирало почти 80% оперированных.

В период Средневековья был остро поставлен вопрос об отношении истин веры и истин разума. Решение этого вопроса было предложено католическим философом Фомой Аквинским (1225--1274), признанным с 1879 г. католической церковью официальным католическим философом. Фома Аквинский считал, что наука и философия выводят свои истины, опираясь на опыт и разум, в то время как религия черпает их в Священном Писании. Идея Фомы Аквинского о том, что истины опыта и разума служат обоснованием веры человека в Бога, является ведущей в отношении современной христианской религии к истинам науки и сегодня.

Эта позиция заключается в уверенности католической церкви в том, что, хотят ли этого ученые или нет, наука по мере своего развития все равно придет к Богу, которого обрела вера. Иначе говоря, наукой можно заниматься. Однако католическая церковь не была последовательной в признании этого принципа. К примеру, Дж. Бруно (1548--1600) (доминиканский монах, сбежал из монастыря, в течение 16 лет проповедовал свое учение, находившееся в явном противоречии с официальной религиозной доктриной) был схвачен инквизицией, обвинен в ереси и сожжен на костре. Католическая церковь обязала Г. Галилея рассматривать систему Н. Коперника только как гипотезу, удобную для объяснения видимого движения планет Солнечной системы. Правда, существует информация о том, что большую неприятность Галилею доставляли не отцы церкви, а религиозные философы того времени. Другой пример. В 1553 г. церковь обвинила и сожгла на костре Мигеля Сервета (1511 -- 1553), который совершенно правильно описал малый круг кровообращения. Его обвинил в ереси сам Кальвин, один из реформаторов церкви. В период Средневековья ряд людей занимались наукой на свой собственный страх и риск. Классическим примером судьбы ученого этого периода является английский философ Роджер Бэкон. Он провел 14 лет в монастырской тюрьме. Ему принадлежит крылатое выражение: «Знание -- сила». Он предсказал, что прозрачным телам можно придать такую форму, что большое покажется малым, высокое -- низким, скрытое станет видимым. В своей работе «Перспектива» он описал преломление лучей в стекле со сферической поверхностью. С этой работой, по-видимому, был знаком Г. Галилей (1564--1642), физик и изобретатель телескопа. Роджер Бэкон отстаивал важные для развития науки принципы: а) обратиться от авторитетов, религиозных источников и книг к исследованию природы; б) опираться в изучении природы на данные наблюдений и эксперимента; в) широко использовать математику в исследовании природы.

Можно назвать ряд причин, которые не позволили погаснуть факелу науки, зажженному мыслителями Древней Греции:

1. Создание в XIII--XIV вв. системы университетского образования в западных странах Европы. В этот период в Парижском университете (основан в 1215 г.) училось более 20 тыс. студентов.

2. Признание церковью светской учености.

3. Развитие латинского языка в качестве языка общения по вопросам религии и науки.

4. Организация издательской деятельности, которая привела к изобретению в 1440 г. немецким ювелиром И. Гуттенбергом книгопечатания. Он напечатал Библию -- первое полное печатное издание в Европе.

10. Возрождение

Это переходный период от эпохи Средневековья к эпохе Нового времени. Для эпохи Возрождения характерны критика религии, вера в творческие способности человека, обоснование которой мыслители этого периода искали в трудах мыслителей Древней Греции. Примером исследователя эпохи Возрождения был итальянский художник, инженер, ученый Леонардо да Винчи (1452--1529). Он утверждал, что истина о простой, реальной вещи значительно ценнее неправды, лжи о вещах возвышенных и высоких.

В эпоху Возрождения религиозным деятелем, врачом и астрономом Н. Коперником (1473--1543) была создана гелиоцентрическая система мира. Он предложил математический способ предсказания движения планет при допущении, что Земля вместе с Марсом, Меркурием, Венерой, Юпитером и Сатурном вращаются вокруг Солнца. Работа его называлась «Об обращении небесных тел» (1543). Это был сильный удар по геоцентрической системе мироздания К. Птолемея.

Великим астрономом этого периода был Тихо Браге (1546--1601), родился в южной провинции Швеции, тогда это была часть Дании. Тихо Браге поверил легенде о том, что древнегреческий астроном Гиппарх наблюдал появление новой звезды на звездном небе. В его книге «О Новой звезде» (1573) были представлены доказательства, что на небе могут появляться «новые звезды». Это было новое слово в астрономии, но на самом деле звезда, которую он называл новой, была на самом деле звездой, меняющей свою светимость с определенной периодичностью. Перед смертью Тихо Браге передал все вычисления и наблюдения своему ученику И. Кеплеру. В его системе все планеты, кроме Земли, вращались вокруг Солнца, которое само вращалось вокруг Земли. К эпохе Возрождения относится деятельность Николая Кузанского (1401 -- 1464) -- немецкий богослов, философ. Он развивал концепцию о мире с безграничным пространством и бесконечным числом звезд. Бог у него понимается как сила, проявляющаяся во всем мире. Он утверждал о существовании разумной жизни на Планетах, которые образуют системы вместе со звездой, как наше Солнце. В его учении «об ученом незнании» развивалась идея о бесконечном многообразии Бога как абсолютной истине, которая никогда не будет достигнута человеком. Через 150 лет Джордано Бруно развивал идеи, сходные с идеями Николая Кузанского, за что был сожжен на костре.

В эпоху Возрождения развивалась медицина. Леонардо да Винчи как художник интересовался человеческим телом. Его интерес как художника перерос в исследование медицинского характера. Он составил около 800 анатомических эскизов человеческого тела с подробными описаниями. Для этого ему пришлось совершить множество секций на человеческих трупах. Это можно было сделать лишь при наличии у него покровителей из католической церкви. Труд Леонардо да Винчи «Анатомия» не был известен его современникам, но сделал его признанным авторитетом не только в живописи, но и в медицине. Андреас Везалий (1514--1564) в книге «О строении человеческого тела» (1543) устранил более 200 ошибочных сведений по анатомии человека. За утверждение, что мужчина имеет 12 ребер, он обвинялся в ереси, ибо Бог создал женщину из ребра мужчины.