Метод есть совокупность правил, приемов познавательной и практической деятельности, обусловленных природой и закономерностями исследуемого объекта.

Современная система методов познания отличается высокой сложностью и дифференцированностью. Наиболее простая классификация методов познания предполагает их разделение на всеобщие, общенаучные, конкретно-научные.

1. Всеобщие методы характеризуют приемы и способы иссле­дования на всех уровнях научного познания. К ним относятся методы анализа, синтеза, ин­дукции, дедукции, сравнения, идеализации и т.д. Эти методы настолько универсальны, что работают даже на уровне обыденного сознания.

Анализ представляет собой процедуру мысленного (или реального) расчленения, разложения объекта на составные элементы в целях выявления их сис­темных свойств и отношений.

Синтез - операция соединения выделенных в анализе элементов изучаемого объекта в единое целое.

Индукция - способ рассуждения или метод получения знания, при котором общий вывод делается на основе обобщения частных посылок. Индукция может быть полной и неполной. Пол­ная индукция возможна тогда, когда посылки охватывают все яв­ления того или иного класса. Однако такие случаи встречаются редко. Невозможность учесть все явления данного класса заставля­ет использовать неполную индукцию, конечные выводы которой, не имеют строго однозначного характера.

Дедукция - способ рассуждения или метод движения знания от общего к частному, т.е. процесс логического перехода от об­щих посылок к заключениям о частных случаях. Дедуктивный метод может давать строгое, досто­верное знание при условии истинности общих посылок и соблю­дении правил логического вывода.

Аналогия - прием познания, при котором наличие сходства признаков нетождественных объектов, позволяет предположить их сходство и в других признаках. Так, обнаруженные при изучении света явления интерференции и дифракции позво­лили сделать вывод о его волновой природе, поскольку раньше те же свойства были зафиксированы у звука, волновой характер которого был уже точно установлен. Аналогия - незаменимое средство наглядности, изобразительности мышления. Но еще Аристотель предупреждал, что «аналогия не есть доказательство»! Она может давать лишь предположительное знание.

Абстрагирование - прием мышления, заключающийся в от­влечении от несущественных, незначимых для субъекта познания свойств и отношений исследуемого объекта с одновременным выде­лением тех его свойств, которые представляются важными и суще­ственными в контексте исследования.

Идеализация – процесс мысленного создания понятий об идеализированных объектах, которые в реальном мире не существуют, но имеют прообраз. Примеры: идеальный газ, абсолютно черное тело.

2. Общенаучные методы – моделирование, наблюдение, эксперимент.

Исходным методом научного познания считается наблюдение , т.е. преднамеренное и целенаправленное изучение объектов, опи­рающееся на чувственные способности человека - ощущения и восприятия. В ходе наблюдения возможно получение информации лишь о внешних, поверхностных сторонах, качествах и признаках изучаемых объектов.

Итогом научных наблюдений всегда является описание иссле­дуемого объекта, фиксируемое в виде текстов, рисунков, схем, графиков, диаграмм и т.д. С развитием науки наблюдение стано­вится все более сложным и опосредованным путем использова­ния различных технических устройств, приборов, измерительных инструментов.

Еще одним важнейшим методом естественнонаучного позна­ния является эксперимент . Эксперимент - способ активного, целенаправленного исследования объектов в контро­лируемых и управляемых условиях. Эксперимент включает про­цедуры наблюдения и измерения, однако не сводится к ним. Ведь экспериментатор имеет возможность подбирать необходимые ус­ловия наблюдения, комбинировать и варьировать их, добиваясь «чистоты» проявления изучаемых свойств, а также вмешиваться в «естественное» течение исследуемых процессов и даже искусст­венно их воспроизводить.

Главной задачей эксперимента, как правило, является предсказание теории. Подобные эксперименты называют исследовательскими . Другой тип эксперимента - проверочный - предназначен для подтвержде­ния тех или иных теоретических предположений.

Моделирование - метод замещения изучаемого объекта по­добным ему по ряду интересующих исследователя свойств и ха­рактеристик. Данные, полученные при изучении модели, затем с некоторыми поправками переносятся на реальный объект. Моде­лирование применяется в основном тогда, когда прямое изучение объекта либо невозможно (очевидно, что феномен «ядерной зи­мы» в результате массированного применения ядерного оружия кроме как на модели лучше не испытывать), либо связано с не­померными усилиями и затратами. Последствия крупных вмеша­тельств в природные процессы (поворот рек, например) целесообразно сначала изучить на гидродинамических моделях, а потом уже экспериментировать с реальными природными объектами.

Моделирование - метод фактически универсальный. Он может использоваться в системах самых различных уровней. Обычно выделяют такие типы моделирования, как предметное, математическое, логическое, физическое, химическое и проч. Широчайшее распространение в современных условиях получи­ло компьютерное моделирование.

3. Конкретно-научные методы представляют собой системы сформулированных принципов конкретных научных теорий. Н: психоаналитический метод в психологии, метод морфофизиологических индикаторов в биологии и т.д.

Для научного познания большое значение имеет метод, т.е. способ организации изучения объекта. Метод – совокупность принципов, правил и приемов практической и теоретической деятельности. Метод вооружает человека системой принципов, требований, правил, руководствуясь которыми человек может достичь намеченной цели.

Правильный метод имеет огромное значение для познания природы. Учение о методе (методология) начинает развиваться в науке нового времени. Знаменитый английский философ Фрэнсис Бэкон сравнивал метод с фонарем, который освещает путнику дорогу. Ученый, не вооруженный правильным методом, - это путник, бредущий в темноте и ощупью отыскивающий себе дорогу. Рене Декарт, великий французский философ XVII века, тоже придавал большое значение разработке научного метода: «Под методом я разумею точные и простые правила, строгое соблюдение которых без лишней траты умственных сил, но постепенно и непрерывно увеличивая знания, способствует тому, что ум достигает истинного знания всего, что ему доступно». Именно в этот период бурного развития естествознания складываются две противоположные методологические концепции: эмпиризм и рационализм.

Эмпиризм – направление в методологии, признающее опыт источником достоверного знания, сводящее содержание знания к описанию этого опыта.

Рационализм – направление в методологии, согласно которому достоверное знание дает только разум, логическое мышление.

Методы научного познания можно классифицировать по степени общности на универсальные (философские) и научные, которые в свою очередь, делятся на общенаучные и частнонаучные.

Частнонаучные методы применяются в рамках одной науки или области научного исследования, например: метод спектрального анализа, метод цветных реакций в химии, методы электромагнетизма в физике и др.

Общенаучные методы имеют широкий междисциплинарный спектр применения и могут применяться в любой науке, например: моделирование, эксперимент, логические методы и др.

Одной из важнейших особенностей научного познания является наличие двух уровней: эмпирического и теоретического, которые отличаются используемыми методами. На эмпирической (опытной) стадии используются главным образом методы, связанные с чувственно-наглядными приемами познания, к которым относят наблюдение, измерение, эксперимент.

Наблюдение является первоначальным источником информации и связано с описанием объекта познания. Целенаправленность, планомерность, активность – характерные требования для научного наблюдения. По способу проведения наблюдения бывают непосредственными и опосредованными. При непосредственных наблюдениях свойства объекта воспринимаются органами чувств человека. Такие наблюдения всегда играли большую роль в исследовании науки. Так, например, наблюдение положения планет и звезд на небе, проводившиеся более двадцати лет Тихо Браге с необыкновенной для невооруженного глаза точностью, способствовали открытию Кеплером его знаменитых законов. Однако чаще всего научное наблюдение бывает опосредованным, т.е. проводится с помощью технических средств. Изобретение Галилеем в 1608 году оптического телескопа расширило возможности астрономических наблюдений, а создание в ХХ веке рентгеновских телескопов и вывод их в космос на борту орбитальной станции позволило проводить наблюдения за такими космическими объектами, как квазары, пульсары, которые невозможно было бы наблюдать никаким другим способом.

Развитие современного естествознания связано с повышением роли так называемых косвенных наблюдений. Так, например, объекты, изучаемые ядерной физикой, не могут наблюдаться ни непосредственно, с помощью органов чувств человека, ни опосредованно, с помощью самых совершенных приборов. То, что ученые наблюдают в процессе эмпирических исследований в атомной физике, - это не сами микрообъекты, а только результаты их воздействия на определенные технические средства. Например, регистрацию взаимодействий элементарных частиц фиксируют только косвенно с помощью счетчиков (газозарядных, полупроводниковых и т.п.) или трековых приборов (камера Вильсона, пузырьковая камера и др.) Расшифровывая «картинки» взаимодействий, исследователи получают сведения о частицах и их свойствах.

Эксперимент – более сложный метод эмпирического познания, он предполагает активное, целенаправленное и строго контролируемое воздействие исследователя на изучаемый объект для выявления его определенных сторон и свойств. Преимущества эксперимента: во-первых, позволяет изучать объект в «чистом виде», т.е. устранять всякие побочные факторы, затрудняющие исследование. Во-вторых, позволяет изучать объект в некоторых искусственных, например, экстремальных, условиях, когда удается обнаружить удивительные свойства объектов, тем самым глубже постигать их сущность. Очень интересными и перспективными в этом плане являются космические эксперименты, позволяющие изучать объекты в таких особых условиях, как невесомость, глубокий вакуум, которые недостижимы в земных лабораториях. В-третьих, изучая какой-либо процесс, экспериментатор может вмешиваться в него, активно влиять на его протекание. В-четвертых, многократность, повторяемость эксперимента, который может быть повторен столько раз, сколько необходимо для получения достоверных результатов.

В зависимости от характера задач эксперименты делятся на исследовательские и проверочные. Исследовательские эксперименты позволяют делать открытия, обнаруживать у объекта новые, ранее неизвестные свойства. Так, например, эксперименты в лаборатории Э. Резерфорда показали странное поведение альфа-частиц при бомбардировке ими золотой фольги: большинство частиц проходило сквозь фольгу, небольшое количество частиц отклонялось и рассеивалось, а некоторые частицы не просто отклонялись, а отскакивали обратно, как мяч от сетки. Такая картина, согласно проведенным расчетам, получалась из-за того, что вся масса атома сосредоточена в ядре, занимающем ничтожную часть объема атома, и отскакивали обратно альфа-частицы, соударявшиеся с ядром. Так исследовательский эксперимент Резерфорда привел к обнаружению ядра атома, и тем самым к рождению ядерной физики.

Проверочные эксперименты служат подтверждению некоторых теоретических построений. Например, существование целого ряда элементарных частиц (позитрон, нейтрино и др.) было вначале предсказано теоретически.

Измерение – процесс, состоящий в определении количественных значений свойств или сторон изучаемого объекта с помощью специальных технических устройств. Результат измерения получается в виде некоторого числа единиц измерения. Единица измерения – это эталон, с которым сравнивается измеряемый объект. Единицы измерения подразделяются на основные, используемые в качестве базисных при построении системы единиц, и производные, выводимые из базисных с помощью некоторых математических соотношений. Методика построения системы единиц была впервые предложена в 1832 г. Карлом Гауссом. В предложенной системе в основу положены три произвольные единицы: длины (миллиметр), массы (миллиграмм), времени (секунда). Все остальные единицы можно было получить из этих трех. В дальнейшем с развитием науки и техники появились и другие системы единиц физических величин, построенных по принципу Гаусса. Кроме того, в физике появились так называемые естественные системы единиц, в которых основные единицы определялись из законов природы. Примером служит система единиц, предложенная Максом Планком, в основу которой были положены «мировые постоянные»: скорость света в вакууме, постоянная тяготения, постоянная Больцмана и постоянная Планка. Исходя из них (и приравняв их к «1»),Планк получил ряд производных единиц: длины, массы, времени, температуры. В настоящее время в естествознании действует преимущественно Международная система единиц (СИ), принятая в 1960 году Генеральной конференцией по метрам и весам. Данная система является наиболее совершенной и универсальной из всех существовавших до настоящего времени и охватывает физические величины механики, термодинамики, электродинамики и оптики, которые связаны между собой физическими законами.

На теоретической стадии прибегают к абстракциям и образованию понятий, строят гипотезы и теории, открывают законы науки. К числу общенаучных теоретических методов относят сравнение, абстрагирование, идеализацию, анализ, синтез, дедукцию, индукцию, аналогию, обобщение, восхождение от абстрактного к конкретному. Главная их особенность в том, что это логические приемы, т.е. операции с мыслями, знаниями.

Сравнение – мысленная операция выявления сходства и различия изучаемых предметов. Частным случаем сравнения является аналогия: вывод о наличии того или иного признака у исследуемого объекта делается на основе обнаружения у него целого ряда сходных признаков с другим объектом.

Абстрагирование – мысленное выделение признаков предмета и рассмотрение их отдельно от самого предмета и других его признаков. Идеализация – мысленное конструирование ситуации (объекта, явления), которой приписываются свойства или отношения в «предельном» случае. Результатом такого конструирования являются идеализированные объекты, такие как: точка, материальная точка, абсолютно черное тело, абсолютно твердое тело, идеальный газ, несжимаемая жидкость и др. Благодаря идеализации процессы рассматриваются в «чистом виде», что позволяет выявить законы, по которым эти процессы протекают. Например: допустим, что некто идет по дорожке с багажной тележкой и внезапно перестает ее толкать. Тележка будет двигаться еще некоторое время, пройдя небольшое расстояние, а затем остановится. Можно придумать множество способов удлинения пути, проходимого тележкой после толкания. Однако устранить все внешние воздействия на длину пути невозможно. Но, рассматривая движение тела в «предельном» случае, мы можем заключить, что если совсем устранить внешние воздействия на движущееся тело, то оно будет двигаться бесконечно и при этом равномерно и прямолинейно. Такой вывод был сделан Галилеем и получил название «принцип инерции», а наиболее четко сформулирован Ньютоном в виде закона инерции.

С идеализацией связан такой специфический метод как мысленный эксперимент, который предполагает оперирование идеализированным объектом, замещающим в абстракции объект реальный.

Анализ – метод исследования, состоящий в разделении целого на части, с целью их самостоятельного изучения.

Синтез – соединение ранее выделенных частей в целое с целью выявления их взаимосвязи и взаимодействия. Связь анализа и синтеза вытекает из самой природы объектов, представляющих единство целого и его частей. Анализ и синтез обусловливают друг друга.

Индукция – логический метод, основанный на движении мысли от единичного или частного к общему. В индуктивном умозаключении истинность посылок (фактов) не гарантирует истинности выводимого заключения, оно будет лишь вероятностным. Метод научной индукции основан на выяснении причинной (каузальной) связи исследуемых явлений. Каузальность – такое внутреннее отношение между двумя явлениями, когда одно из них порождает, вызывает другое. Это отношение содержит: явление, которое претендует на то, чтобы быть причиной; явление, которому мы приписываем характер действия (следствия), и обстоятельства, в которых происходит взаимодействие причины и действия.

Для причинной связи характерно:

· причина постоянно предшествует своему действию во времени; это значит, что причину данного явления следует искать среди обстоятельств, предшествующих ему во времени, учитывая факт некоторого сосуществования во времени причины и следствия.

· Причина порождает действие, обусловливает его появление; это значит, что одного предшествования во времени недостаточно для каузальной связи, повод – условие, предшествующее возникновению явления, но не порождающее его.

· Связь причины и следствия необходима; это означает, что можно доказать отсутствие причинной связи в случае, когда действие наступает, а предполагаемой причины не наблюдалось.

· Связь причины и действия всеобща; это значит, что каждое явление имеет причину, поэтому, как правило, наличие причинной связи нельзя установить на основании единичного явления, необходимо изучение определенного множества явлений, в рамках которого систематически проявляется искомая причинная связь.

· С изменением интенсивности причины изменяется и интенсивность действия. Это наблюдается тогда, когда причина и следствие определенное время сосуществуют.

На этих свойствах основаны методы открытия причинных связей, разработанные Ф. Бэконом (1561- 1626), а затем усовершенствованные английским философом, логиком, экономистом Джоном Стюартом Миллем (1806-1873). Эти методы получили название методов научной индукции. Всего их пять:

1. Метод единственного сходства: если какое-то обстоятельство постоянно предшествует наступлению исследуемого явления в то время, как иные обстоятельства изменяются, то это условие, вероятно, и есть причина данного явления.

2. Метод единственного различия: если какое-то условие имеет место, когда наступает исследуемое явление, и отсутствует, когда этого явления нет, а все остальные условия остаются неизменными, то, вероятно, данное условие представляет собой причину исследуемого явления.

3. Соединенный метод сходства и различия: если два и большее число случаев, когда наступает данное явление, сходны только в одном условии, в то время как два или более случаев, когда данное явление отсутствует, отличаются от первых только тем, что отсутствует это условие, то это условие, вероятно, и есть причина наблюдаемого явления.

4. Метод сопутствующих изменений: если с изменением условий в той же степени меняется некоторое явление, а остальные обстоятельства остаются неизменными, то, вероятно, данное условие является причиной наблюдаемого явления.

5. Метод остатков: если сложные условия производят сложное действие и известно, что часть условий вызывает определенную часть этого действия, то остающаяся часть условий вызывает остающуюся часть действия.

Дедукция – это движение мысли от общих положений к частным или единичным. Дедукция - общенаучный метод, но особенно большое значение дедуктивный метод имеет в математике. В науке Нового времени разрабатывал и пропагандировал дедуктивно-аксиоматический метод познания выдающийся философ и математик Р. Декарт. Его методология была прямой противоположностью эмпирическому индуктивизму Бэкона.

Из общего положения, что все металлы обладают электропроводностью, можно сделать вывод об электропроводности конкретной медной проволоки, зная, что медь – металл. Если исходные общие положения являются истинными, то дедукция всегда будет давать истинный вывод.

Наиболее распространенным видом дедукции является простой категорический силлогизм, в котором устанавливается отношение между двумя крайними терминами S и P на основании их отношения к среднему термину M. Например:

Все металлы (M) проводят электрический ток (P).

Важное место в теории дедуктивных рассуждений занимает также условно- категорическое умозаключение.

Утверждающий модус (modus ponens):

Если у человека повышена температура (a), он болен (b). У этого человека повышена температура (a). Значит, он болен (b).

Как видно, мысль здесь движется от утверждения основания к утверждению следствия: (a -› b, a) -› b.

Отрицающий модус (modus tollens):

Если у человека повышена температура (a), он болен (b). Этот человек не болен (не-b). Значит, у него нет повышенной температуры (не-a).

Как видно, здесь мысль движется от отрицания следствия к отрицанию основания: (a -› b, не-b) -› не-a.

Дедуктивная логика играет важнейшую роль в обосновании научного знания, доказательстве теоретических положений.

Аналогия и моделирование. Оба эти метода основаны на выявлении сходства в предметах или отношениях между предметами. Модель – искусственно созданное человеком устройство, которое в определенном отношении воспроизводит реально существующие предметы, являющиеся объектом научного исследования. Моделирование основано на абстрагировании сходных признаков у разных предметов и установлении между определенного соотношения между ними. С помощью моделирования можно изучать такие свойства и отношения исследуемых явлений, которые могут быть недоступны непосредственному изучению.

В хорошо известной планетарной модели атома его строение уподобляется строению Солнечной системы. Вокруг массивного ядра на разном расстоянии от него движутся по замкнутым траекториям легкие электроны, подобно тому, как вокруг солнца обращаются планеты. В этой аналогии устанавливается, как и обычно, сходство, но не самих предметов, а отношений между ними. Атомное ядро не похоже на Солнце, а электроны – на планеты. Но отношение между ядром и электронами во многом подобно отношению между Солнцем и планетами.

Аналогия между живыми организмами и техническими устройствами лежит в основе бионики. Это направление кибернетики изучает структуры и жизнедеятельность организмов; открытые закономерности и обнаруженные свойства используются затем для решения инженерных задач и построения технических систем, приближающихся по своим характеристикам к живым системам.

Таким образом, аналогия не только позволяет объяснить многие явления и сделать неожиданные и важные открытия, она приводит даже к созданию новых научных направлений или коренному преобразованию старых.

Виды моделирования.

Мысленное (идеальное) моделирование – построение различных мысленных представлений в форме воображаемых моделей. Например, в идеальной модели электромагнитного поля, созданной Максвеллом, силовые линии представлялись в виде трубок различного сечения, по которым течет воображаемая жидкость, не обладающая инерцией и сжимаемостью.

Физическое моделирование – воспроизведение в модели процессов, свойственных оригиналу, на основе их физического подобия. Оно широко используется для разработки и экспериментального изучения различных сооружений (плотин электростанций и т.п.), машин (аэродинамические качества самолетов, например, исследуются на их моделях, обдуваемых воздушным потоком в аэродинамической трубе), для изучения эффективных и безопасных способов ведения горных работ и т.д.

Символическое (знаковое) моделирование связано с представлением в качестве моделей разнообразных схем, графиков, чертежей, формул. Особой разновидностью символического моделирования является математическое моделирование. Символический язык математики позволяет выражать свойства, стороны, отношения объектов самой различной природы. Взаимосвязи между различными величинами, описывающими функционирование изучаемого объекта, выражается соответствующими уравнениями.

Численное моделирование на ЭВМ основывается на математической модели изучаемого объекта и применяется в случаях больших объемов вычислений, необходимых для исследования данной модели, для чего создается специальная программа. В этом случае в качестве модели выступает алгоритм (программа для ЭВМ) функционирования изучаемого объекта.



Введение............................................................................. 3

Методы естественно-научного познания.................................. 5

Функции эмпирической, теоретической и прикладной сторон

естествознания.................................................................. 10

Общие, особенные и частные методы естествознания............. 13

Критерии естественно-научного познания............................ 15

Антинаучные тенденции в развитии науки........................... 16

Заключение.................................................................... 19

Список литературы......................................................... 20

Введение

Наука явилась главной причиной столь бурно протекающей НТР, перехода к постиндустриальному обществу, повсеместному внедрению информационных технологий, появления «новой экономики», для которой не действуют законы классической экономической теории, начала переноса знаний человечества в электронную форму, столь удобную для хранения, систематизации, поиска и обработки, и мн.др.

Все это убедительно доказывает, что основная форма человеческого познания – наука в наши дни становиться все более и более значимой и существенной частью реальности.

Однако наука не была бы столь продуктивной, если бы не имела столь присущую ей развитую систему методов, принципов и императивов познания. Именно правильно выбранный метод наряду с талантом ученого помогает ему познавать глубинную связь явлений, вскрывать их сущность, открывать законы и закономерности. Количество методов, которые разрабатывает наука для познания действительности постоянно увеличивается. Точное их количество, пожалуй, трудно определить. Ведь в мире существует около 15000 наук и каждая из них имеет свои специфические методы и предмет исследования.

Цель данной работы – рассмотреть критерии и методы естественно-научного познания. Для достижения поставленной цели, будут решены следующие задачи:

Рассмотреть структуру и функции естествознания;

Рассмотреть общие, особенные и частные методы научного познания;

Рассмотреть предмет и принципы научного познания;

Рассмотреть антинаучные тенденции в развитии науки и современные картины мира.

Методы естественно-научного познания

В основе методов естествознания лежит единство его эмпи­рической и теоретической сторон. Они взаимосвязаны и обу­словливают друг друга. Их разрыв, или преимущественное развитие одной за счет другой, закрывает путь к правильному познанию природы - теория становится беспредметной, опыт -

Методы естествознания могут быть подразделены на сле­дующие группы:

1. Общие методы, касающиеся любого предмета, любой науки. Это различные формы метода, дающего возможность связывать воедино все стороны процесса познания, все его ступени, например, метод восхождения от абстрактного к кон­кретному, единства логического и исторического. Это, скорее, общефилософские методы познания.

2. Особенные методы касаются лишь одной стороны изу­чаемого предмета или же определенного приема исследования:

анализ, синтез, индукция, дедукция. К числу особенных мето­дов также относятся наблюдение, измерение, сравнение и экс­перимент.

В естествознании особенным методам науки придается чрезвычайно важное значение, поэтому в рамках нашего курса необходимо более подробно рассмотреть их сущность.

Наблюдение - это целенаправленный строгий процесс вос­приятия предметов действительности, которые не должны быть изменены. Исторически метод наблюдения развивается как составная часть трудовой операции, включающей в себя установление соответствия продукта труда его запланирован­ному образцу.

Наблюдение как метод познания действительности приме­няется либо там, где невозможен или очень затруднен экспе­римент (в астрономии, вулканологии, гидрологии), либо там, где стоит задача изучить именно естественное функциониро­вание или поведение объекта (в этологии, социальной психо­логии и т.п.). Наблюдение как метод предполагает наличие программы исследования, формирующейся на базе прошлых убеждений, установленных фактов, принятых концепций. Ча­стными случаями метода наблюдения являются измерение и сравнение.

Эксперимент - метод познания, при помощи которого яв­ления действительности исследуются в контролируемых и управляемых условиях. Он отличается от наблюдения вмеша­тельством в исследуемый объект, то есть активностью по от­ношению к нему. Проводя эксперимент, исследователь не ог­раничивается пассивным наблюдением явлений, а сознательно вмешивается в естественный ход их протекания путем непо­средственного воздействия на изучаемый процесс или измене­ния условий, в которых проходит этот процесс.

Специфика эксперимента состоит также в том, что в обыч­ных условиях процессы в природе крайне сложны и запутанны, не поддаются полному контролю и управлению. Поэтому воз­никает задача организации такого исследования, при кото­ром можно было бы проследить ход процесса в «чистом» ви­де. В этих целях в эксперименте отделяют существенные фак­торы от несущественных и тем самым значительно упрощают ситуацию. В итоге такое упрощение способствует более глу­бокому пониманию явлений и создает возможность контро­лировать немногие существенные для данного процесса фак­торы и величины.

Развитие естествознания выдвигает проблему строгости наблюдения и эксперимента. Дело в том, что они нуждаются в специальных инструментах и приборах, которые последнее время становятся настолько сложными, что сами начинают оказывать влияние на объект наблюдения и эксперимента, чего по условиям быть не должно. Это прежде всего относится к исследованиям в области физики микромира (квантовой меха­нике, квантовой электродинамике и т.д.).

Аналогия - метод познания, при котором происходит пере­нос знания, полученного в ходе рассмотрения какого-либо од­ного объекта, на другой, менее изученный и в данный момент изучаемый. Метод аналогии основывается на сходстве предме­тов по ряду каких-либо признаков, что позволяет получить вполне достоверные знания об изучаемом предмете.

Применение метода аналогии в научном познании требует определенной осторожности. Здесь чрезвычайно важно четко выявить условия, при которых он работает наиболее эффек­тивно. Однако в тех случаях, когда можно разработать систему четко сформулированных правил переноса знаний с модели на прототип, результаты и выводы по методу аналогии приобре­тают доказательную силу.

Моделирование - метод научного познания, основанный на изучении каких-либо объектов посредством их моделей. Появ­ление этого метода вызвано тем, что иногда изучаемый объект или явление оказываются недоступными для прямого вмеша­тельства познающего субъекта или такое вмешательство по ряду причин является нецелесообразным. Моделирование предполагает перенос исследовательской деятельности на дру­гой объект, выступающий в роли заместителя интересующего нас объекта или явления. Объект-заместитель называют моде­лью, а объект исследования - оригиналом, или прототипом. При этом модель выступает как такой заместитель прототипа, который позволяет получить о последнем определенное знание.

Таким образом, сущность моделирования как метода по­знания заключается в замещении объекта исследования моде­лью, причем в качестве модели могут быть использованы объ­екты как естественного, так и искусственного происхождения. Возможность моделирования основана на том, что модель в определенном отношении отображает какие-либо стороны прототипа. При моделировании очень важно наличие соответ­ствующей теории или гипотезы, которые строго указывают пределы и границы допустимых упрощений.

Основными элементами естествознания являются:

• твердо установленные факты;
• закономерности, обобщающие группы фактов;
• теории, как правило, представляющие собой системы закономерностей, в совокупности описывающих некий фрагмент реальности;
• научные картины мира, рисующие обобщенные образы всей реальности, в которых сведены в некое системное единство все теории, допускающие взаимное согласование.

Проблема различия теоретического и эмпирического уровней научного познания коренится в разнице способов иде­ального воспроизведения объективной реальности, подходов к построению системного знания. Отсюда вытекают и другие, уже производные отличия этих двух уровней. За эмпирическим знанием, в частности, исторически и логически закрепилась функция сбора, накопления и первичной рациональной обра­ботки данных опыта. Его главная задача - фиксация фактов. Объяснение же, интерпретация их - дело теории.

Методологические программы сыграли свою важную историческую роль. Во-первых, они стимулировали огромное множество конкретных научных исследований, а во-вторых, «высекли искру» некоторого понимания структуры научного познания. Выяснилось, что оно как бы «двухэтажно». И хотя занятый теорией «верхний этаж» вроде бы надстроен над «нижним» (эмпирией) и без последнего должен рассыпать­ся, но между ними почему-то нет прямой и удобной лестницы. Из нижнего этажа на верхний можно попасть только «скачком» в прямом и переносном смысле. При этом, как бы ни была важна база, основа (нижний эмпирический этаж нашего зна­ния), решения, определяющие судьбу постройки, принимаются все-таки наверху, во владениях теории.

В наше время стандартная модель строения научного знания выглядит примерно так. Познание начинается с установления путем наблюдения или экспериментов различных фактов. Если среди этих фактов обнаруживается некая регулярность, повторяемость, то в принципе можно утверждать, что найден эмпи­рический закон, первичное эмпирическое обобщение. И все бы хорошо, но, как правило, рано или поздно отыскиваются такие факты, которые никак не встраиваются в обнаруженную регу­лярность. Тут на помощь призывается творческий интеллект ученого, его умение мысленно перестроить известную реальность так, чтобы выпадающие из общего ряда факты вписа­лись, наконец, в некую единую схему и перестали противоре­чить найденной эмпирической закономерности.

Обнаружить эту новую схему наблюдением уже нельзя, ее нужно придумать, сотворить умозрительно, представив перво­начально в виде теоретической гипотезы. Если гипотеза удачна и снимает найденное между фактами противоречие, а еще лучше - позволяет предсказывать получение новых, нетривиальных фактов, это значит, что родилась новая теория, найден теоретический закон.

Известно, к примеру, что эволюционная теория Ч. Дарвина долгое время находилась под угрозой краха из-за распространенных в XIX в. представлений о наследственности. Считалось, что передача наследственных признаков происходит по принципу «смешивания», т.е. родительские признаки переходят к потомству в некоем промежуточном варианте. Если скрестить, допустим, растения с белыми и красными цветками, то у полученного гибрида цветки должны быть розовыми. В большинстве случаев так оно и есть. Это эмпирически установленное обобщение на основе множества совершенно достоверных эмпирических фактов.

Но из этого, между прочим, следовало, что все наследуемые признаки при скрещивании должны усредняться. Значит, любой, даже самый выгодный для организма признак, появившийся в результате мутации (внезапного изменения наследственных структур), со временем должен исчезнуть, раствориться в популяции. А это в свою очередь доказывало, что естественный отбор работать не должен! Британский инженер Ф. Дженкин доказал это строго математически. Ч. Дарвину данный «кошмар Дженкина» отравлял жизнь с 1867 г., но убедительного ответа он так и не нашел. (Хотя ответ уже был найден. Дарвин просто о нем не знал.)

Дело в том, что из стройного ряда эмпирических фактов, рисующих убедительную в целом картину усреднения наследуемых признаков, упорно выбивались не менее четко фиксируемые эмпирические факты иного порядка. При скрещивании растений с красными и белыми цветками, пусть не часто, но все равно будут появляться гибриды с чисто белыми или крас­ными цветками. Однако при усредняющем наследовании при­знаков такого просто не может быть - смешав кофе с моло­ком, нельзя получить черную или белую жидкость! Обрати Ч. Дарвин внимание на это противоречие, наверняка, к его славе прибавилась бы еще и слава создателя генетики. Но не обратил. Как, впрочем, и большинство его современников, считавших это противоречие несущественным. И зря.

Ведь такие «выпирающие» факты портили всю убедитель­ность эмпирического правила промежуточного характера на­следования признаков. Чтобы эти факты вписать в общую кар­тину, нужна была какая-то иная схема механизма наследова­ния. Она не обнаруживалась прямым индуктивным обобщени­ем фактов, не давалась непосредственному наблюдению. Ее нужно было «узреть умом», угадать, вообразить и соответствен­но сформулировать в виде теоретической гипотезы.

Эту задачу, как известно, блестяще решил Г. Мендель. Суть предложенной им гипотезы можно выразить так: наследование носит не промежуточный, а дискретный характер. Наследуемые признаки передаются дискретными частицами (сегодня мы на­зываем их генами). Поэтому при передаче факторов наследственности от поколения к поколению идет их расщепление, а не смешивание. Эта гениально простая схема, развившаяся впо­следствии в стройную теорию, объяснила разом все эмпириче­ские факты. Наследование признаков идет в режиме расщепления, и поэтому возможно появление гибридов с «несмешивающимися» признаками. А наблюдаемое в большинстве случаев «смешивание» вызвано тем, что за наследование признака отвечает, как правило, не один, а множество генов, что и «смазывает» менделевское расщепление. Принцип естественного отбора был спасен, «кошмар Дженкина» рассеялся.

Таким образом, традиционная модель строения научного знания предполагает движение по цепочке: установление эмпи­рических фактов - первичное эмпирическое обобщение - обнаружение отклоняющихся от правила фактов - изобретение теоретической гипотезы с новой схемой объяснения - логический вывод (дедукция) из гипотезы всех наблюдаемых фактов, что и является ее проверкой на истинность. Подтверждение гипотезы конституирует ее в теоретический закон. Такая мо­дель научного знания называется гипотетико-дедуктивной. Считается, что большая часть современного научного знания построена именно таким способом.

Функции эмпирической, теоретической и прикладной сторон естествознания

Главная опора, фундамент науки - это, конечно, установ­ленные факты. Если они установлены правильно (подтверждены многочисленными свидетельствами наблюдений, экспериментов, проверок и т.д.), то считаются бесспорными и обязательными. Это эмпирический, т.е. опытный базис науки. Количество накопленных наукой фактов непрерывно возрастает. Естественно, они подвергаются первичному эмпирическому обобщению, приводятся в различные системы и классификации. Обнаруженные в опыте общность фактов, их единообразие свидетельствуют о том, что найден некий эмпирический закон, общее правило, которому подчиняются непосредственно наблюдаемые явления.

Но значит ли это, что наука выполнила свою главную зада­чу, состоящую, как известно, в установлении законов? К сожа­лению, нет. Ведь фиксируемые на эмпирическом уровне зако­номерности, как правило, мало что объясняют. Обнаружили, к примеру, древние наблюдатели, что большинство светящихся объектов на ночном небе движется по четким кругообразным траекториям, а несколько других совершают какие-то петлеоб­разные движения. Общее правило для тех и других, стало быть, есть, только как его объяснить? А объяснить непросто, если не знать, что первые - это звезды, а вторые - планеты, и их «неправильное» поведение в небе вызвано совместным с Землей вращением вокруг Солнца.

Кроме того, эмпирические закономерности обычно малоэвристичны, т.е. не открывают дальнейших направлений научного поиска. Эти задачи решаются уже на другом уровне познания - теоретическом.

Проблема различения двух уровней научного познания - теоретического и эмпирического (опытного) - вытекает из од­ной специфической особенности его организации. Суть этой особенности заключается в существовании различных типов обобщения доступного изучению материала. Наука ведь устанавливает законы. А закон - есть существенная, необходимая, устойчивая, повторяющаяся связь явлений, т.е. нечто общее, а если строже - то и всеобщее для того или иного фрагмента реальности.

Общее же (или всеобщее) в вещах устанавливается путем абстрагирования, отвлечения от них тех свойств, признаков, характеристик, которые повторяются, являются сходными, одинаковыми во множестве вещей одного класса. Суть формально-логического обобщения как раз и заключается в отвле­чении от предметов такой «одинаковости», инвариантности. Данный способ обобщения называют «абстрактно-всеобщим». Это связано с тем, что выделяемый общий признак может быть взят совершенно произвольно, случайно и никак не выражать сути изучаемого явления.

Например, известное античное определение человека как существа «двуногого и без перьев» в принципе применимо к любому индивиду и, следовательно, является абстрактно-общей его характеристикой. Но разве оно что-нибудь дает для понимания сущности человека и его истории? Определение же, гласящее, что человек - это существо, производящее орудия тру­да, напротив, формально к большинству людей неприменимо. Однако именно оно позволяет построить некую теоретическую конструкцию, в общем, удовлетворительно объясняющую исто­рию становления и развития человека.

Здесь мы имеем дело уже с принципиально иным видом обобщения, позволяющим выделять всеобщее в предметах не номинально, а по существу. В этом случае всеобщее понимается не как простая одинаковость предметов, многократный повтор в них одного и того же признака, а как закономерная связь многих предметов, превращающая их в моменты, сторо­ны единой целостности, системы. А внутри этой системы все­общность, т.е. принадлежность к системе, включает не только одинаковость, но и различия, и даже противоположности. Общность предметов реализуется здесь не во внешней похожести, а в единстве генезиса, общем принципе их связи и развития.

Именно эта разница в способах отыскания общего в вещах, т.е. установления закономерностей, и разводит эмпирический и теоретический уровни познания. На уровне чувственно-практического опыта (эмпирическом) возможно фиксирование только внешних общих признаков вещей и явлений. Существенные же внутренние их признаки здесь можно только угадать, схватить случайно. Объяснить же их и обосновать позволяет лишь тео­ретический уровень познания.

В теории происходит переорганизация или переструктуризация добытого эмпирического материала на основе некоторых исходных принципов. Это вроде игры в детские кубики с фраг­ментами разных картинок. Для того чтобы беспорядочно раз­бросанные кубики сложились в единую картинку, нужен некий общий замысел, принцип их сложения. В детской игре этот принцип задан в виде готовой картинки-трафаретки. А вот как такие исходные принципы организации построения научного знания отыскиваются в теории - великая тайна научного творчества.

Наука потому и считается делом сложным и творческим, что от эмпирии к теории нет прямого перехода. Теория не строится путем непосредственного индуктивного обобщения опыта. Это, конечно, не означает, что теория вообще не связана с опытом. Изначальный толчок к созданию любой теоретической конструкции дает как раз практический опыт. И прове­ряется истинность теоретических выводов опять-таки их практическими приложениями. Однако сам процесс построения теории и ее дальнейшее развитие осуществляется от практики относительно независимо.

Общие, особенные и частные методы естествознания

Различаются рассматриваемые уровни познания и по объек­там исследования. Проводя исследование на эмпирическом уровне, ученый имеет дело непосредственно с природными и социальными объектами. Теория же оперирует исключительно с идеализированными объектами (материальная точка, идеаль­ный газ, абсолютно твердое тело и пр.). Все это обусловливает и существенную разницу в применяемых методах исследования. Для эмпирического уровня обычны такие методы, как наблю­дение, описание, измерение, эксперимент и др. Теория же предпочитает пользоваться аксиоматическим методом, систем­ным, структурно-функциональным анализом, математическим моделированием и т.д.

Существуют, конечно, и методы, применяемые на всех уровнях научного познания: абстрагирование, обобщение, ана­логия, анализ и синтез и др. Но все же разница в методах, применяемых на теоретическом и эмпирическом уровнях, не случайна.

Более того, именно проблема метода была исходной в процес­се осознания особенностей теоретического знания. В XVII в., в эпоху зарождения классического естествознания, Ф. Бэкон и Р. Декарт сформулировали две разнонаправленные методо­логические программы развития науки: эмпирическую (индукционистскую) и рационалистическую (дедукционистскую).

Под индукцией принято понимать такой способ рассужде­ния, при котором общий вывод делается на основе обобщения частных посылок. Проще говоря, это движение познания от частного к общему. Движение в противоположном направле­нии, от общего к частному, получило название дедукции.

Логика противостояния эмпиризма и рационализма в во­просе о ведущем методе получения нового знания в общем проста.

Эмпиризм. Действительное и хоть сколько-нибудь практич­ное знание о мире можно получить только из опыта, т.е. на ос­новании наблюдений и экспериментов. А всякое наблюдение или эксперимент - единичны. Поэтому единственно возмож­ный путь познания природы - движение от частных случаев ко все более широким обобщениям, т.е. индукция. Другой способ отыскания законов природы, когда сначала строят самые об­щие основания, а потом к ним приспосабливаются и посредст­вом их проверяют частные выводы, есть, по Ф. Бэкону, «матерь заблуждений и бедствие всех наук».

Рационализм. До сих пор самыми надежными и успешными были математические науки. А таковыми они стали истому, что применяют самые эффективные и достоверные ме­тоды дознания: интеллектуальную интуицию и дедукцию. Ин­туиция позволяет усмотреть в реальности такие простые и са­моочевидные истины, что усомниться в них невозможно. Де­дукция же обеспечивает выведение из этих простых истин бо­лее сложного знания. И если она проводится по строгим пра­вилам, то всегда будет приводить только к истине, и никогда - к заблуждениям. Индуктивные же рассуждения, конечно, тоже бывают хороши, но они не могут приводить ко всеобщим суж­дениям, в которых выражаются законы.

Эти методологические программы ныне считаются устарев­шими и неадекватными. Эмпиризм недостаточен потому, что индукция и в самом деле никогда не приведет к универсальным суждениям, поскольку в большинстве ситуаций принципиально невозможно охватить все бесконечное множество частных слу­чаев, на основе которых делаются общие выводы. И ни одна крупная современная теория не построена путем прямого ин­дуктивного обобщения. Рационализм же оказался исчерпан­ным, поскольку современная наука занялась такими областями реальности (в микро- и мегамире), в которых требуемая «самоочевидность» простых истин исчезла окончательно. Да и роль опытных методов познания оказалась здесь недооцененной.

Критерии естественно-научного познания

Для определения критериев естественно-научного познания направлениями методологии науки сформулировано несколько принципов. Один из них получил название принципа верификации: какое-либо понятие или суждение имеет значение, если оно сводимо к непосредственному опыту или высказываниям о нем, т.е. эмпирически проверяемо. Если же найти нечто эмпирически фиксируемое для такого суждения не удается, то оно либо представляет собой тавтологию, либо лишено смысла. Поскольку понятия развитой теории, как правило, не сводимы к данным опыта, то для них сделано послабление: возможна и косвенная верификация. Скажем, ука­зать опытный аналог понятию «кварк» невозможно. Но кварковая теория предсказывает ряд явлений, которые уже можно зафиксировать опытным путем, экспериментально. И тем самым косвенно верифицировать саму теорию.

Принцип верификации позволяет в первом приближении отграничить научное знание от явно вненаучного. Однако он не может помочь там, где система идей скроена так, что решительно все возможные эмпирические факты в состоянии истол­ковать в свою пользу - идеология, религия, астрология и т.п. В таких случаях полезно прибегнуть еще к одному принципу разграничения науки и ненауки, предложенному крупнейшим философом XX в. К. Поппером, - принципу фальсификации. Он гласит: критерием научного статуса теории является ее фальсифицируемость или опровержимость. Иначе говоря, только то знание может претендовать на звание «научного», которое в принципе опровержимо.

Несмотря на внешне парадоксальную форму, а, может быть, и благодаря ей, этот принцип имеет простой и глубокий смысл. К. Поппер обратил внимание на значительную асимметрию процедур подтверждения и опровержения в познании. Никакое количество падающих яблок не является достаточным для окончательного подтверждения истинности закона всемирного тяготения. Однако достаточно всего лишь одного яблока, поле­тевшего прочь от Земли, чтобы этот закон признать ложным. Поэтому именно попытки фальсифицировать, т.е. опровергнуть теорию, должны быть наиболее эффективны в плане подтверждения ее истинности и научности.

Теория, неопровержимая в принципе, не может быть науч­ной. Идея божественного творения мира в принципе неопро­вержима. Ибо любую попытку ее опровержения можно пред­ставить как результат действия все того же божественного замысла, вся сложность и непредсказуемость которого нам про­сто не по зубам. Но раз эта идея неопровержима, значит, она вне науки.

Можно, правда, заметить, что последовательно проведенный принцип фальсификации делает любое знание гипотетичным, т.е. лишает его законченности, абсолютности, неизменности. Но это, наверное, и неплохо: именно постоянная угроза фальсификации держит науку «в тонусе», не дает ей застояться, почить на лаврах. Критицизм является важнейшим источником роста науки и неотъемлемой чертой ее имиджа.

Антинаучные тенденции в развитии науки

Достижения научного метода огромны и неоспоримы. С его помощью человечество не без комфорта обустроилось на всей планете, поставило себе на службу энергию воды, пара, элек­тричества, атома, начало осваивать околоземное космическое пространство и т.п. Если к тому же не забывать, что подав­ляющая часть всех достижений науки получена за последние полторы сотни лет, то эффект получается колоссальный - че­ловечество самым очевидным образом ускоряет свое развитие с помощью науки. И это, возможно, только начало. Если наука и дальше будет развиваться с таким ускорением, какие удивительные перспективы ожидают человечество! Примерно такие настроения владели цивилизованным миром в 60-70-е гг. на­шего века. Однако ближе к его концу блистательные перспек­тивы немножко потускнели, восторженных ожиданий поубави­лось и даже появилось некоторое разочарование: с обеспечени­ем всеобщего благополучия наука явно не справлялась.

Сегодня общество смотрит на науку куда более трезво. Оно начинает постепенно осознавать, что у научного метода есть свои издержки, область действия и границы применимости. Самой науке это было ясно уже давно. В методологии науки вопрос о границах научного метода дебатируется по крайней мере со времен И. Канта. То, что развитие науки непрерывно наталкивается на всевозможные преграды и границы, - естест­венно. На то и разрабатываются научные методы, чтобы их преодолевать. Но, к сожалению, некоторые из этих границ пришлось признать фундаментальными. Преодолеть их, вероятно, не удастся никогда.

Одну из таких границ очерчивает наш опыт. Как ни крити­куй эмпиризм за неполноту или односторонность, исходная его посылка все-таки верна: конечным источником любого челове­ческого знания является опыт (во всех возможных формах). А опыт наш, хоть и велик, но неизбежно ограничен. Хотя бы временем существования человечества. Десятки тысяч лет об­щественно-исторической практики - это, конечно, немало, но что это по сравнению с вечностью? И можно ли закономерно­сти, подтверждаемые лишь ограниченным человеческим опытом, распространять на всю безграничную Вселенную? Распространять-то, конечно, можно, только вот истинность конечных выводов в приложении к тому, что находится за пределами опыта, всегда останется не более чем вероятностной.

Причем и с противником эмпиризма - рационализмом, отстаивающим дедуктивную модель развертывания знания, поло­жение не лучше. Ведь в этом случае все частные утверждения и законы теории выводятся из общих первичных допущений, постулатов, аксиом и пр. Однако эти первичные постулаты и аксиомы, не выводимые и, следовательно, не доказуемые в рам­ках данной теории, всегда чреваты возможностью опроверже­ния. Это относится и ко всем фундаментальным, т.е. наиболее общим теориям. Таковы, в частности, постулаты бесконечности мира, его материальности, симметричности и пр. Нельзя сказать, что эти утверждения вовсе бездоказательны. Они доказываются хотя бы тем, что все выводимые из них следствия не противоречат друг другу и реальности. Но ведь речь может идти только об изученной нами реальности. За ее пределами истин­ность таких постулатов из однозначной превращается опять-таки в вероятностную. Так что сами основания науки не имеют абсолютного характера и в принципе в любой момент могут быть поколеблены.

Таким образом, можно подвести своеобразный итог сказан­ному: наш «познавательный аппарат» при переходе к областям реальности, далеким от повседневного опыта, теряет свою надежность. Ученые вроде бы нашли выход: для описания недоступной опыту реальности они перешли на язык абстрактных обозначений и математики.

Заключение

В данной работе были рассмотрены критерии естественно-научного познания. В заключении можно сделать следующие выводы:

Традиционная модель строения научного знания предполагает движение по цепочке: установление эмпи­рических фактов - первичное эмпирическое обобщение - обнаружение отклоняющихся от правила фактов - изобретение теоретической гипотезы с новой схемой объяснения - логический вывод (дедукция) из гипотезы всех наблюдаемых фактов, что и является ее проверкой на истинность.

Подтверждение гипотезы конституирует ее в теоретический закон. Такая модель научного знания называется гипотетико-дедуктивной. Считается, что большая часть современного научного знания по­строена именно таким способом.

Теория не строится путем непосредственного индуктивного обобщения опыта. Это, конечно, не означает, что теория вообще не связа­на с опытом. Изначальный толчок к созданию любой теорети­ческой конструкции дает как раз практический опыт. И прове­ряется истинность теоретических выводов опять-таки их практическими приложениями. Однако сам процесс построения теории, и ее дальнейшее развитие осуществляется от практики относительно независимо.

Общие критерии, или нормы научности, входят в эталон научного знания постоянно. Более же конкретные нормы, определяющие схемы исследовательской деятельности, зависят от предметных областей науки и от социально-культурного контекста рождения той или иной теории.

Можно подвести своеобразный итог сказанному: наш «познавательный аппарат» при переходе к областям реальности, далеким от повседневного опыта, теряет свою на­дежность. Ученые вроде бы нашли выход: для описания недоступной опыту реальности они перешли на язык абстрактных обозначений и математики.

Список литературы

1. Горелов А.А. Концепции современного естествознания. – М.: Центр, 2003. С. 36.
2. Кузнецов В.И., Идлис Г.М., Гутина В.Н. Естествознание. - М.: Агар, 1996. С. 61
3. Лакатос И. Методология научных исследовательских программ. – М.: Владос, 1995.
4. Современная философия науки. - М.: Логос, 1996.
5. Степин В. С., Горохов В. Г., Розов М. А. Философия науки и техники. - М.: Гардарика, 1996. С.97.
6. Князева Е.Н., Курдюмов С.П. Законы эволюции и само­организации сложных систем. - М.: Наука, 1994. С. 121.
7. Концепции современного естествознания. / Под ред.проф.В.Н.Лавриненко, В.П.Ратникова. – М.: ЮНИТА-ДАНА, 1999. С.68.

Научное познание иначе называют научное исследование. Наука не только результат научного исследования, но и само исследование

Сложность научного познания определяется наличием в нем уровней, методов и форм познания.

Уровни познания:

1. эмпирический
2. теоретический.

Эмпирическое исследование (от греч. empeiria - опыт) - это опытное познание. Эмпирический уровень научного познания характеризуется непосредственным исследованием реально существующих, чувственно воспринимаемых объектов. На эмпирическом структурном уровне знания являются результатом непосредственного контакта с «живой» реальностью в наблюдении и эксперименте.

Теоретическое исследование (от греч. theoria - рассматриваю, исследую) представляет собой систему логических высказываний, включающих в себя математические формулы, схемы, графики и др., образованные для установления законов природных, технических и социальных явлений. К теоретическому уровню относятся все те формы и методы познания, которые обеспечивают создание, построение и разработку научной теории.

На теоретическом уровне прибегают к образованию понятий, абстракциям, идеализациям и мысленным моделям, строят гипотезы и теории, открывают законы науки.

Основные формы научного познания

• факты,
• проблемы,
• эмпирические законы,
• гипотезы,
• теории.

Их значение - раскрывать динамику процесса познания в ходе исследования и изучения какого-либо объекта.

То есть фактически познание осуществляется в три этапа:

1) поиск, накопление научных фактов в круге исследуемых явлений;

2) осмысление накопленной информации, высказывание научных гипотез, построение теории;

3) экспериментальная проверка теории, наблюдения неизвестных ранее явлений, предсказываемых теорией и подтверждающих ее состоятельность.

На эмпирическом уровне с помощью наблюдения и эксперимента субъект получает научное знание прежде всего в форме эмпирических фактов.

Факт - достоверное знание, констатирующее, что произошло определенное событие, обнаружено определенное явление и т.п., но не объясняющее, почему это произошло (пример факта: ускорение свободно падающего тела равно 9.81 м/сек²)

Проблема возникает, когда вновь обнаруженные факты не удается объяснить и понять с помощью старых теорий

Эмпирический закон (устойчивое, повторяющееся в явлении) - результат обобщения, группировки, систематизации фактов.

Пример: все металлы хорошо проводят электрический ток;

На основе эмпирических обобщений формируется гипотеза.

Гипотеза - это предположение, позволяющее объяснить и количественно описать наблюдаемое явление. Гипотеза относится к теоретическому уровню познания.

Если гипотеза подтверждается, то она превращается из вероятностного знания в достоверное, т.е. в теорию.

Создание теории – высшая и конечная цель фундаментальной науки

Теория представляет собой систему истинного, уже доказанного, подтвержденного знания о сущности явлений, высшую форму научного знания.

Важнейшие функции теории: объяснение и предсказание.

Эксперимент является критерием истинности гипотез и научных теорий.

Методы научного познания.

Большую роль в научном познании играет научный метод.

Рссмотрим сначала, что такое метод вообще.

Метод (греч. - «путь», «способ»)

В самом широком смысле слова под методом понимают путь, способ достижения какой-либо цели.

Метод – это форма практического и теоретического освоения действительности, исходящая из закономерностей поведения изучаемого объекта.

Любая форма деятельности опирается на некоторые методы, от выбора которых существенно зависит ее результат. Метод оптимизирует деятельность человека, вооружает человека наиболее рациональными способами организации его деятельности.

Научный метод - это организация средств познания (приборов, инструментов, приемов, операций и др.) для достижения научной истины.

Классификация методов по уровням познания:

К эмпирическому уровню познания относятся методы: наблюдение, эксперимент, предметное моделирование, измерение, описание полученных результатов, сравнение и др.

Наблюдение представляет собой чувственное отражение объектов и явлений, в ходе которого человек получает первичную информацию об окружающем мире. Главное в наблюдении не вносить при исследовании какие-либо изменения в изучаемую реальность.

Наблюдение предполагает наличие определенного плана исследования, предположение, подвергаемое анализу и проверке. Результаты наблюдения фиксируются в описании, отмечающем те признаки и свойства изучаемого объекта, которые являются предметом изучения. Описание должно быть максимально полным, точным и объективным. На их основе создаются эмпирические обобщения, систематизация и классификация.

Эксперимент – целенаправленное и строго контролируемое воздействие исследователя на интересующий объект или явление для изучения его различных сторон, связей и отношений. При этом объект или явление ставятся в особые специфические и варьируемые условия. Специфика эксперимента состоит также в том, что он позволяет увидеть объект или процесс в чистом виде

К теоретическому уровню познания относятся методы: формализация, абстрагирование, идеализация, аксиоматизация, гипотетико-дедуктивный, и т.д.

Классификация методов по сфере использования:

1. всеобщие - применение во всех отраслях человеческой деятельности

• метафизический
• диалектический

2. общенаучные - применение во всех областях науки:

• Индукция – способ рассуждения или метод получения знания, при котором общий вывод делается на основе обобщения частных ссылок (Фрэнсис Бэкон).

· Дедукция - форма умозаключения от общего к частному и единичному (Рене Декарт).

· Анализ - метод научного познания, в основе которого лежит процедура мысленного или реального разделения объекта на составляющие его части и их отдельное изучение.

· Синтез - метод научного познания, в основе которого лежит объединение выделенных анализом элементов.

· Сравнение - метод научного познания, позволяющий установить сходство и различие изучаемых объектов

· Классификация - метод научного познания, который объединяет в один класс объекты, максимально сходные друг с другом в существенных признаках.

· Аналогия – прием познания, при котором наличие сходства, совпадение признаков нетождественных объектов позволяет предположить их сходство и в других признаках.

· Абстрагирование – прием мышления, заключающийся в отвлечении от несущественных, незначимых для субъекта познания свойств и отношений исследуемого объекта с одновременным выделением тех его свойств, которые представляются важными и существенными в контексте исследования.

· Моделирование – метод замещения изучаемого объекта подобным ему по ряду интересующих исследователя свойств и характеристик. В современных исследованиях используют различные виды моделирования: предметное, мысленное, символическое, компьютерное.

3. Конкретно-научные методы - применение в отдельных разделах науки.

Разнообразие методов научного познания создает трудности в их применении и понимании их роли. Эти проблемы решаются особой областью знания - методологией.

Методология - учение о методах. Ее задачи - изучение происхождения, сущности, эффективности и других характеристик методов познания.

Методология научного познания - учение о принципах построения, формах и способах научно-познавательной деятельности.

Она дает характеристику компонентов научного исследования - его объекта, предмета анализа, задачи исследования (или проблемы), совокупности исследовательских средств, необходимых для решения задачи данного типа, а также формирует представление о последовательности действий исследователя в процессе решения задачи.

Эволюционные и революционные периоды развития естествознания. Определение научной революции, ее этапы и виды.

Развитие естествознания не является лишь монотонным процессом количественного накопления знаний об окружающем природном мире (эволюционный этап).

В развитии науки наблюдаются переломные этапы (научные революции), радикально меняющие прежнее видение мира.

Само понятие «революция» свидетельствует о коренной ломке существующих представлений о природе в целом; возникновении кризисных ситуаций в объяснении фактов.

Научная революция - это закономерный и периодически повторяющийся в истории процесс качественного перехода от одного способа познания к другому, отражающему более глубинные связи и отношения природы.

Научные революции по своей значимости могут выходить далеко за рамки той конкретной области, где они произошли.

Различают общенаучные и частнонаучные революции.

Общенаучные: гелиоцентрическая система мира Н. Коперника, классическая механика Ньютона, теория эволюции Дарвина, возникновение квантовой механики и др.

Частнонаучные:- появление микроскопа в биологии, телескопа в астрономии.

Научная революция имеет свою структуру, основные этапы развития.

1. формирование непосредственных предпосылок (эмпирических, теоретических, ценностных) нового способа познания в недрах старого.
2. непосредственное развитие нового способа познания.
3. утверждение качественно нового способа познания.

Научная картина мира (нкм) - одно из основополагающих понятий в естествознании.

По своей сути научная картина мира - это особая форма систематизации знаний, качественное обобщение и мировоззренческий синтез различных научных теорий . Это целостная система представлений об общих свойствах и закономерностях природы.

Научная картина мира включает в себя важнейшие достижения науки, создающие определен-ное понимание мира и места человека в нем.

Фундаментальные вопросы, на которые отвечает научная картина мира:

О материи

О движении

О взаимодействии

О пространстве и времени

О причинности, закономерности и случайности

О космологии (общем устройстве и происхождении мира

Будучи целостной системой представлений об общих свойствах и закономерностях объективного мира, научная картина мира существует как сложная структура, включающая в себя в качестве составных частей общенаучную картину мира, естественнонаучную картину мира и картины мира отдельных наук (физическая, биологическая, геологическая и т.п.).

Основой современной научной картины мира являются фундаментальные знания, полученные, прежде всего, в области физики. Однако в последние десятилетия прошлого века все больше утверждалось мнение, что в современной научной картине мира лидирующее положение занимает биология. Идеи биологии постепенно приобретают универсальный характер и становятся фундаментальными принципами других наук. В частности, в современной науке такой универсальной идеей является идея развития, проникновение которой в космологию, физику, химию, антропологию, социологию и т.д. привело к существенному изменению взглядов человека на мир.

ИСТОРИЧЕСКИЕ ЭТАПЫ ПОЗНАНИЯ ПРИРОДЫ

По мнению историков науки в развитии естествознания различают 4 этапа:

1. Натурфилософский (доклассический) – 6 в. до н.э-2 в.н.э.

2. аналитический (классический)–16-19 в.в.)

3. синтетический (неклассический) – конец 19 века - 20 век

4. интегрально - дифференциальный (постнеклассический) - конец 20 века - начало 21 века.

В первобытную эпоху происходило накопление стихийно-эмпирических знаний о природе.

Сознание человека этой эпохи было двухуровневым:

· уровень обыденного повседневного знания;

· уровень мифотворчества как формы систематизации повседневного знания.

Формирование первой научной картины мира происходит в древнегреческой культуре - натурфилософская картина мира.

К наиболее значительным открытиям Эпохи Возрождения относятся: экспериментальное изучение законов движения планет, создание гелиоцентрической системы мира Н. Коперника, изучение законов падения тел, закон инерции и принцип относительности Галилея.

Вторая половина 17 века - законы механики и закон всемирного тяготения Ньютона.

Идеалом научного познания в XVII-XIX веках была механика.

В 17-18 в.в. в математике разрабатывается теория бесконечно малых величин (Ньютон, Лейбниц), Р. Декарт создает аналитическую геометрию, М.В. Ломоносов – молекулярно-кинетическое учение. Широкую популярность завоевывает космогоническая теория Канта-Лапласа, что способствует внедрению идеи развития в естественные, а затем и в общественные науки.

К рубежу XVIII - XIX вв . частично прояснилась природа электричества (закон Кулона).

В конце 18- первой половине 19 в. в геологии возникает теория развития Земли (Ч. Лайель), в биологии зарождается эволюционная теория Ж.Б. Ламарка, развиваются такие науки, как палеонтология (Ж.Кювье) и эмбриология (К.М. Бэро).

В 19 в . были созданы клеточная теория Шванна и Шлейдена, эволюционное учение Дарвина, Периодическая система элементов Д.И. Менделеева, электромагнитная теория Максвелла.

К выдающимся экспериментальным открытиям в физике в конце 19 века относятся: открытие электрона, делимости атома, экспериментальное обнаружение электромагнитных волн, открытие рентгеновских лучей, катодных лучей и др.

ФИЗИЧЕСКАЯ КАРТИНА МИРА

Слово "физика" появилось еще в древние времена. В переводе с греческого оно означает "природа".

Физика является основой всех естественных наук.

Физика - наука о природе, изучающая простейшие и вместе с тем наиболее общие свойства материального мира.

В современном представлении:

• самое простое - так называемые первичные элементы: элементарные частицы, поля, атомы, молекулы, и т.п.
• наиболее общие свойства материи - движение, пространство и время, масса, энергия и др.

Конечно, физика изучает и очень сложные явления и объекты. Но при изучении сложное сводится к простому, конкретное - к общему.

К наиболее общим, важным фундаментальным концепциям физического описания природы относится материя, движение, пространство и время.

Материя (лат. Materia – вещество) это философская категория для обозначения объективной реальности, которая отображается нашими ощущениями, существуя независимо от них”. (Ленин В.И. Полное собрание сочинений. Т.18. С.131.)

Одно из современных определений материи:

Материя – бесконечное множество всех сосуществующих в мире объектов и систем, совокупность их свойств и связей, отношений и форм движения.

В основе современных научных представлений о строении материи лежит идея ее сложной системной организации.

На современном этапе развития естествознания исследователи различают следующие

виды материи : вещество, физическое поле и физический вакуум.

Вещество – основной вид материи, обладающий массой покоя (элементарные частицы, атомы, молекулы и то, что из них построено);

Физическое поле - особый вид материи, обеспечивающий физическое взаимодействие материальных объектов и их систем (электромагнитное, гравитационное).

Физический вакуум – не пустота, а особое состояние материи , это низшее энергетическое состояние квантового поля. В нем постоянно происходят сложные процессы, связанные с непрерывным появлением и исчезновением так называемых "виртуальных " частиц.

Различие вещества и поля не является абсолютным и при переходе к микрообъектам ярко обнаруживается его относительность

Современная наука выделяет в мире три структурных уровня .

Микромир – это молекулы, атомы, элементарные частицы, мир предельно малых, непосредственно не наблюдаемых микрообъектов, пространственная размерность которых исчисляется от 10 -8 до 10 -16 см, а время жизни - от бесконечности до 10 -24 с.

Макромир - мир макрообъектов, размерность которых соотносима с масштабами человеческого опыта, пространственные величины выражаются в миллиметрах, сантиметрах и километрах, а время - в секундах, минутах, часах, годах.

Мегамир - это планеты, звезды, галактики, Вселенная, мир огромных космических масштабов и скоростей, расстояние в котором измеряется световыми годами, а время существования космических объектов - миллионами и миллиардами лет.

И хотя на этих уровнях действуют свои специфические закономерности, микро- , макро - и мегамиры теснейшим образом взаимосвязаны.

Механистическая картина мира (МКМ)

Первая естественнонаучная картина мира сформировалась на основе изучения простейшей, механической формы движения материи. Она исследует законы перемещения земных и небесных тел в пространстве и времени. В дальнейшем, когда эти законы и принципы были перенесены на другие явления и процессы, они стали основой механистической картины мира.
Анализ физических явлений макромира базируется на концепции классической механики.

Созданием классической механики наука обязана Ньютону, но почву для него подготовили Галилей и Кеплер.

Классическая механика описывает движения макротел при скоростях намного меньших, чем скорость света.

Раньше других разделов механики стала развиваться статика (учение о равновесии) (античность, Архимед: «дайте мне точку опоры и я переверну Землю»).

В XVII в. были созданы научные основы динамики (учение о силах и их взаимодействии), а с ней и всей механики.

Основоположником динамики считают Г. Галилея.

Галилео Галилей (1564-1642). Один из основателей современного естествознания Ему принадлежат: доказательство вращения Земли, открытие принципа относительности движения и закона инерции, законов свободного падения тел и их движения по наклонной плоскости, законов сложения движений и поведения математического маятника. Он же изобрел телескоп и с его помощью исследовал ландшафт Луны, обнаружил спутники Юпитера, пятна на Солнце и фазы Венеры.

В учении Г. Галилея были заложены основы нового механистического естествознания. Ему принадлежит выражение «Книга природы написана на языке математики». Ввел понятие «мысленный эксперимент».

Главная заслуга Галилея в том, что он впервые применил для исследования природы экспериментальный метод вместе с измерениями исследуемых величин и математической обработкой результатов измерений.

Самая фундаментальная проблема, остававшаяся в течение тысячи лет неразрешимой из-за сложности – это проблема движения (А. Эйнштейн).

До Галилея общепринятым в науке считалось понимание движения, выработанное Аристотелем и сводившееся к следующему принципу, тело движется только при наличии внешнего на него воздействия, и если это воздействие прекращается, тело останавливается . Галилей показал, что этот принцип Аристотеля ошибочен. Вместо него Галилей сформулировал совершенно иной принцип, получивший впоследствии наименование принципа (закона) инерции.

Закон инерции (первый закон механики Ньютона): материальная точка, когда на нее не действуют никакие силы (или действуют силы взаимно уравновешенные), находится в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения.

Инерциальная система - система отсчета, в которой справедлив закон инерции.

Принцип относительности Галилея - Во всех инерциальных системах применимы одни и те же законы механики. Никакими механическими опытами, проводящимися в какой-то инерциальной системе отсчета, нельзя определить, покоится данная система или движется равномерно и прямолинейно.

Галилей писал: "…в каюте корабля, движущегося равномерно и без качки, вы не обнаружите ни по одному из окружающих явлений, ни по чему-либо, что станет происходить с вами самими, движется ли корабль или стоит неподвижно".

Переводя на сегодняшний язык, понятно, что если вы спите на 2-й полке движущегося равномерно вагона, то вам трудно понять, едете ли вы или просто вас покачивает. Но… как только поезд затормозит (неравномерное движение с отрицательным ускорением!) и вы слетите с полки, …то вы четко скажете – мы ехали.

Создание основ классической механики завершается трудами И. Ньютона, сформулировавшего главные ее законы и открывшего закон всемирного тяготения в труде «Математические начала натуральной философии» (1687 г.)

Среди открытий Ньютона (1643-1727): знаменитые законы динамики, закон всемирного тяготения, создание (одновременно с Лейбницем) новых математических методов - дифференциального и интегрального исчислений, ставших фундаментом высшей математики; изобретение телескопа-рефлектора, открытие спектрального состава белого света и др.

Законы механики И. Ньютона

1. всякое тело сохраняет состояние покоя или прямолинейного равномерного движения до тех пор, пока оно не будет вынуждено изменить его под действием каких-то сил (это принцип инерции, впервые сформулированный еще Галилеем);
2. ускорение (a), приобретаемое телом под действием какой-то силы (f) прямо пропорциональноэтой силе и обратно пропорционально массе тела (m);

1. действия двух тел друг на друга всегда равны по величине и направлены в противоположные стороны . (это закон равенства действия и противодействия).

f 1 =- f 2

Большое значение для понимания явлений макромира имеет теория тяготения Ньютона. Окончательная формулировка закона всемирного тяготения была сделана в 1687 г.

Закон тяготения Ньютона:

две любые материальные частицы притягиваются по направлению друг к другу с силой прямо пропорциональной произведению масс и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними .

F=G.(m 1 .m 2 /r 2)

На поверхность Земли все тела падают под влиянием ее поля тяготения с одинаковым ускорением свободного падением g=9,8 м/сек 2 .

Ключевыми в физике Ньютона являются понятия абсолютного пространства и абсолютного времени, которые представляют собой как бы вместилища материальных тел и процессов и не зависят не только от этих тел и процессов, но и друг от друга.

Итак, основные идеи классической механики таковы:

1. есть тела, которые следует наделить свойством массы;
2. массы притягиваются друг к другу (закон всемирного тяготения);
3. тела могут сохранять свое состояние - покоиться или двигаться равномерно, не меняя своего направления движения (закон инерции, он же принцип относительности);
4. при действии на тела сил они изменяют свое состояние: либо ускоряются, либо замедляются (второй закон динамики Ньютона);
5. действие сил вызывает обратное равное ему противодействие (третий закон Ньютона).

Результатом развития классической механики явилось создание единой механистической картины мира , господствовавшей со второй половины 17 века вплоть до научной революции на рубеже 19 и 20 столетий.

Механика в это время рассматривалась как универсальный метод познания окружающих явлений и эталон всякой науки вообще. Механика – лидер естествознания в этот период.

Классическая механика представляла мир в виде гигантского механизма, четко функционирующего на основе ее вечных и неизменных законов

Это приводило к стремлению к завершенной системе знаний, фиксирующей истину в окончательном виде.

В этом абсолютно предсказуемом мире и живой организм понимался как механизм.

Основные научные положения механистической картины мира:

1. Единственная форма материи – вещество, состоящее из дискретных частиц (корпускул) конечных объемов, единственная форма движения - механическое перемещение в пустом трехмерном пространстве;

2. абсолютное пространство и абсолютное время;

3. три закона динамики Ньютона управляют движениями тел;

4. четкая причинно-следственная связь событий (так называемый лапласовский детерминизм);

5. уравнения динамики обратимы во времени, т. е. для них безразлично, куда развивается процесс из настоящего времени - в будущее или прошлое.

Классическая механика дала четкие ориентиры в понимании фундаментальных категорий - пространства, времени и движения материи.

Электромагнитная картина мира (ЭМКМ)

В предисловии к своему знаменитому труду «Математические начала натуральной философии» И. Ньютон высказал следующую установку на будущее: Было бы желательно вывести из начал механики и остальные явления природы...

Многие естествоиспытатели вслед за Ньютоном старались объяснить исходя из начал механики самые различные природные явления. В торжестве законов Ньютона, считавшихся всеобщими и универсальными, черпали веру в успех ученые, работавшие в астрономии, физике, химии.

Как очередное подтверждение ньютоновского подхода к вопросу об устройстве мира, было первоначально воспринято физиками открытие, которое сделал французский военный инженер, Шарль Огюст Кулон (1736-1806). Оказалось, что положительный и отрицательный электрические заряды притягиваются друг к другу прямо пропорционально величине зарядов и обратно пропорционально квадрату расстояния между ними.

Работы в области электромагнетизма положили начало крушению механистической картины мира.

В 19 веке физики дополнили механистическую картину мира электромагнитной. Электрические и магнитные явления были известны им давно, но изучались обособленно друг от друга. Дальнейшее их исследование показало, что между ними существует глубокая взаимосвязь, что заставило ученых искать эту связь и создать единую электромагнитную теорию.

Английский химик и физик Майкл Фарадей (1791-1867) ввел в науку в 30 г. 19 в. понятие физического поля (электромагнитного поля). Ему удалось показать опытным путем, что между магнетизмом и электричеством существует прямая динамическая связь. Тем самым он впервые объединил электричество и магнетизм, признал их одной и той же силой природы. В результате в естествознании начало утверждаться понимание того, что кроме вещества, в природе существует еще и поле.

По мнению Фарадея, активная и постоянно движущаяся материя не может быть представлена в виде атомов и пустоты, материя непрерывна, атомы есть лишь сгустки силовых линий поля.

Электромагнитное поле - это особая форма материи, посредством которой осуществляется воздействие между электрическими заряженными частицами.

Математическую разработку идей Фарадея предпринял выдающийся английский ученый Джеймс Клерк Максвелл (1831-1879). Он во второй половине 19 в. на основе опытов Фарадея разработал теорию электромагнитного поля.

Введение Фарадеем понятия «электромагнитного» поля и математическое определение его законов, данное в уравнениях Максвелла, явились самыми крупными событиями в физике со времен Галилея и Ньютона.

Но потребовались новые результаты, чтобы теория Максвелла стала достоянием физики. Решающую роль в победе максвелловской теории сыграл немецкий физик Генрих Рудольф Герц (1857-1894). В 1887 г. Г. Герц экспериментально обнаружил электромагнитные волны.

Он смог также доказать принципиальную тождественность полученных им электромагнитных переменных полей и световых волн.

После экспериментов Герца в физике утвердилось понятие поля как объективно существующей физической реальности. Вещество и поле различаются по физическим характеристикам: частицы вещества обладают массой покоя, а частицы поля – нет. Вещество и поле различаются по степени проницаемости: вещество малопроницаемо, а поле проницаемо полностью. Скорость распространения поля равна скорости света, а скорость движения частиц на несколько порядков меньше.

Итак, к концу XIX в. физика пришла к выводу, что материя существует в двух видах: дискретного вещества и непрерывного поля.

Позднее в ходе исследования микромира положение о веществе и поле как самостоятельных независимых друг от друга видах материи было поставлено под сомнение.

На этапе развития классической механики подразумевалось, что взаимодействие тел (напр. гравитационное) происходит мгновенно. Использовался принцип дальнодействия.

Дальнодействие - взаимодействие тел в физике, которое может осуществляться мгновенно непосредственно через пустое пространство.

Близкодействие - взаимодействие физических тел посредством тех или иных полей, непрерывно распределенных в пространстве.

Теория относительности А.Эйнштейна (1879-1955).

Из преобразований Галилея следует, что при переходе от одной инерциальной системы к другой такие величины как время, масса, ускорение, сила остаются неизменными, т.е. инвариантными, что и отражено в принципе относительности Г. Галилея.

После создания теории электромагнитного поля и экспериментального доказательства его реальности перед физикой встала задача выяснить, распространяется ли принцип относительности движения (сформулированный в свое время еще Галилеем) на явления, присущие электромагнитному полю.

Принцип относительности Галилея был справедлив для механических явлений. Во всех инерциальных системах (т.е. движущихся прямолинейно и равномерно друг по отношению к другу) применимы одно и те же законы механики. Но справедлив ли этот принцип, установленный для механических движений материальных объектов, для немеханических явлений, особенно тех, которые представлены полевой формой материи, в частности электромагнитных явлений?

Большой вклад в решение этого вопроса внесли исследования природы света и законов его распространения. В результате опытов Майкельсона в конце 19 в. было установлено, что скорость света в вакууме всегда одинакова (300000 км/cек) во всех системах отсчета и не зависит от движения источника и приемника света.

Специальная теория относительности (СТО).

Новая теория пространства и времени. Разработана А. Эйнштейном в 1905 г.

Главной идеей теории относительности является неразрывная связь понятий «материя, пространство и время».

СТО рассматривает движение тел с очень большими скоростями (близкими к скорости света, равной 300000 км/сек)

В основе СТО лежат два принципа или постулата.

1. Все физические законы должны выглядеть одинаковыми во всех инерциальных системах координат;

2. Скорость света в вакууме не изменяется при изменении состояния движения источника света.

Из постулатов СТО следует относительность длины, времени и массы , т.е. их зависимость от системы отсчета.

Следствия СТО

1. Существует предельная скорость передачи любых взаимодействий и сигналов из одной точки пространства в другую. Она равна скорости света в вакууме.

2. Нельзя рассматривать пространство и время как независимые друг от друга свойства физического мира.

Пространство и времясвязаны между собой и образуют единый четырехмерный мир (пространственно-временной континуум Минковского), являясь его проекциями. Свойства пространственно-временного континуума (метрика Мира, его геометрия) определяются распределением и движением материи

3.Все инерциальные системы равноправны. Следовательно, нет привилегированной системы отсчета, будь то Земля или эфир.

Движение тел со скоростями, близкими к скорости света приводит к релятивистским эффектам : замедление хода времени и сокращение длины быстродвижущихся тел; существование предельной скорости движения тела (скорость света); относительность понятия одновременности (два события происходят одновременно по часам в одной системе отсчета, но в разные моменты времени по часам в другой системе отсчета).

Общая теория относительности (ОТО)

Еще более радикальные изменения в учении о пространстве и времени произошли в связи с созданием общей теории относительности, которую нередко называют новой теорией тяготения, принципиально отличной от классической ньютоновской теории.

Согласно ОТО, которая получила завершенную форму в 1915 г. в работах А. Эйнштейна, свойства пространства-времени определяются действующими в ней полями тяготения. ОТО описывает тяготение как воздействие физической материи на геометрические свойства пространства-времени, а эти свойства влияют на движение материи и на другие свойства вещества.

ОТО основывается на двух постулатах СТО и формулирует третий постулат -

принцип эквивалентности инертной и гравитационной масс - утверждение, согласно которому поле тяготения в небольшой области пространства и времени по своему проявлению тождественно ускоренной системе отсчета.

Важнейшим выводом ОТО является положение об изменении геометрических (пространственных) и временных характеристик в гравитационных полях, а не только при движении с большими скоростями.

С точки зрения ОТО пространство не обладает постоянной (нулевой) кривизной. Кривизна пространства определяется полем тяготения.

Эйнштейн нашел общее уравнение гравитационного поля, которое в классическом приближении переходило в закон тяготения Ньютона.

Экспериментальным подтверждением общей теории относительности считаются : изменение орбиты Меркурия, искривление лучей света вблизи Солнца.

В рамках общей теории относительности Эйнштейна считается, что структура пространства-времени определяется распределением масс материи. Так, в классической механике принимается, что если бы вдруг все материальные вещи исчезли, то пространство и время остались бы. Согласно теории относительности, пространство и время исчезли бы вместе с материей.

Основные понятия и принципы электромагнитной картины мира.

• Материя существует в двух видах: вещество и поле. Они строго разделены и их превращение друг в друга невозможно. Главным является поле, а значит основным свойством материи является непрерывность (континуальность) в противовес дискретности.
• Понятия материя и движение неразрывны
• Пространство и время связаны как между собой, так и с движущейся материей.

Основными принципами электромагнитной картины мира являются принцип относительности Эйнштейна, близкодействие, постоянство и предельность скорости света, эквивалентность инертной и гравитационной масс, причинность. (Какого-либо нового понимания причинности, по сравнению с механистической картиной мира, не произошло. Главными считались причинно-следственные связи и динамические законы, их выражающие.) Большое значение имело установление взаимосвязи массы и энергии (E = mc 2). Масса стала не только мерой инертности и гравитации, но и мерой содержания энергии. В результате два закона сохранения – массы и энергии – были объединены в один общий закон сохранения массы и энергии.

Дальнейшее развитие физики показало, что ЭМКМ имеет ограниченный характер. Главная трудность здесь заключалась в том, что континуальное понимание материи не согласовывалось с опытными фактами, подтверждающими дискретность многих её свойств – заряда, излучения, действия. Не удавалось объяснить соотношения между полем и зарядом, устойчивость атомов, их спектры, явление фотоэффекта, излучение абсолютно черного тела. Все это свидетельствовало об относительном характере ЭМКМ и необходимости замены её новой картиной мира.

Вскоре на смену ЭМКМ пришла новая – квантово-полевая картина Мира, в основе которой лежит новая физическая теория - квантовая механика, объединившая дискретность МКМ и непрерывность ЭМКМ.

Формирование квантовой механики. элементарные частицы

К началу XX столетия появились экспериментальные результаты, которые трудно было объяснить в рамках классических представлений. В этой связи был предложен совершенно новый подход - квантовый, основанный на дискретной концепции.

Физические величины, которые могут принимать лишь определенные дискретные значения, называются квантованными .

Квантовая механика (волновая механика) - физическая теория, устанавливающая способ описания и законы движения микрочастиц (элементарных частиц, атомов, молекул, атомных ядер) и их систем.

Существенным отличием квантовой механики от классической, является ее принципиально вероятностный характер.

Для классической механики характерно описание частиц путем задания их положения в пространстве (координат) и импульса (количества движения m.v). Такое описание не применимо для микрочастиц.

Квантовые представления впервые ввел в физику немецкий физик М Планк в 1900 г.

Он предположил, что свет испускается не непрерывно (как это следовало из классической теории излучения), а определенными дискретными порциями энергии - квантами.

В 1905 году А. Эйнштейном была выдвинута гипотеза о том, что свет не только испускается и поглощается, но и распространяется квантами.

Квант света называется фотоном. Этот термин ввел американский физико-химик Льюис в 1929 году.Фотон - частица, не имеющая массы покоя. Фотон всегда находится в движении со скоростью, равной скорости света.

Эффект Комптона . В 1922 году американский физик Комптон открыл эффект, в котором впервые во всей полноте проявились корпускулярные свойства электромагнитного излучения (в частности, света). Экспериментально было показано, что рассеяние света свободными электронами происходит по законам упругого столкновения двух частиц.

В 1913 году Н. Бор применил идею квантов к планетарной модели атома.

Гипотезу о всеобщности корпускулярно-волнового дуализма выдвинул Луи де Бройль. Элементарные частицы - это и корпускулы и волны одновременно, а точнее - диалектическое единство свойств тех и других. Движение микрочастиц в пространстве и времени нельзя отождествлять с механическим движением макрообъекта. Движение микрочастиц подчиняется законам квантовой механики.

Окончательное формирование квантовой механики как последовательной теории связано с работой Гейзенберга 1927 года, в которой был сформулирован принцип неопределенностей, утверждающий, что любая физическая система не может находиться в состояниях, в которых координаты ее центра инерции и импульс одновременно принимают вполне определенные точные значения.

До открытия элементарных частиц и их взаимодействий наука разграничивала два вида материи - вещество и поле. Однако развитие квантовой физики выявило относительность разграничительных линий между веществом и полем.

В современной физике поля и частицы выступают как две неразрывно связанные стороны микромира, как выражение единства корпускулярных (дискретных) и волновых (континуальных, непрерывных) свойств микрообъектов. Представления о поле выступают также как основа для объяснения процессов взаимодействия, воплощая принцип близкодействия.

Еще в конце XIX-начале XX века поле определяли как непрерывную материальную среду, а вещество - как прерывное, состоящее из дискретных частиц.

Элементарные частицы , в точном значении этого термина, - это первичные, далее неразложимые частицы, из которых, по предположению, состоит вся материя. Элементарные частицы современной физики не удовлетворяют строгому определению элементарности, поскольку большинство из них по современным представлениям являются составными системами.

Первая элементарная частица - электрон был открыт Дж,Дж. Томсоном в 1897 г.

После электрона было предположено существование фотона (1900 г)– кванта света.

Затем следует открытие целого ряда других частиц: нейтрона, мезонов, гиперонов и т.д.

В 1928 г. Дирак предсказал существование частицы, имеющей ту же массу, что и электрон, но с противоположным зарядом. Эту частицу назвали позитроном. И она действительно

была обнаружена в 1932 году в составе космических лучей американским физиком Андерсоном.

Современной физике известно более 400 элементарных частиц, в основном нестабильных, и их число продолжает расти.

Существуютчетыре вида основных фундаментальных физических взаимодействий:

1. гравитационное - характерно для всех материальных объектов вне зависимости от их природы.
2. электромагнитн ое - ответственно за связь электронов и ядер в атомах и связь атомов в молекулах .
3. сильное - скрепляет нуклоны (протоны и нейтроны) в ядре и кварки внутри нуклонов .,
4. слабое -управляет процессами радиоактивного распада частиц.

По типам взаимодействия элементарные частицы делят на

1. Адроны (тяжелые частицы - протоны, нейтроны, мезоны и др.) участвуют во всех взаимодействиях.
2. Лептоны (от греч. leptos - легкий; например, электрон, нейтрино и др.) не участвуют в сильных взаимодействиях, а только в электромагнитных, слабых и гравитационных.

При столкновениях элементарных частиц происходят всевозможные превращения их друг в друга (включая рождение многих дополнительных частиц), не запрещаемые законами сохранения.

Фундаментальные взаимодействия, преобладающие между объектами :

Микромира (сильное, слабое и электромагнитное)

Макромира (электромагнитное)

Мегамира (гравитационное)

Современная физика пока еще не создала единой теории элементарных частиц, на пути к ней сделаны лишь первые, но существенные шаги.

Великое объединение – это название используется для теоретических моделей, исходящих из представлений о единой природе сильного, слабого и электромагнитного взаимодействий

1. открытие в ХVII в. законов механики позволило создать всю машинную технологию цивилизации;
2. открытие в ХIХ в. электромагнитного поля, привело к развитию электротехники, радиотехники, а затем и радиоэлектроники;
3. создание в ХХ в теории атомного ядра, привело к использованию ядерной энергии;

В рамках данной картины мира все События и Перемены были взаимосвязаны и взаимообусловлены механическим движением.

Возникновение электромагнитной картины мира характеризует качественно новый этап эволюции науки.

Сравнение данной картины мира с механистической выявляет некоторые важные особенности.

Например,

Подобная взаимодополнительность картин не является случайностью. Она носит строго эволюционный порядок.

Квантово-полевая картина мира явилась результатом дальнейшего развития электромагнитной картины мира.

Эта картина мира отражает уже единство двух предыдущих картин мира в единстве на основе принципа дополнительности. В зависимости от постановки эксперимента микрообъект показывает либо свою корпускулярную природу, либо волновую, но не обе сразу. Эти две природы микрообъекта взаимно исключают друг друга, и в то же время должны быть рассмотрены как дополняющие друг друга.

АСТРОНОМИЧЕСКАЯ КАРТИНА МИРА

Космос (от греч. Космос - мир), термин, идущий из древнегреческой философии для обозначения мира как структурно организованного и упорядоченного целого, в отличие от Хаоса.

Сейчас под Космосом понимают все находящееся за пределами атмосферы Земли. Иначе Космос называют Вселенной.

Вселенная - место вселения человека, весь существующий материальный мир. Близкое понятие (в латинских языках) «Универсум»

Вселенная - самая крупная материальная система, мегамир.

Космология (раздел астрономии ) - это наука о свойствах, строении, происхождении и эволюции Вселенной как единого упорядоченного целого.

Метагалактика - часть Вселенной, доступная современным астрономическим методам исследований.

В основе современной космологии лежит общая теория относительности и космологический постулат (представления об однородности и изотропности Вселенной). Во Вселенной все точки и направления равноправны.

Основной метод получения астрономических знаний - наблюдение, поскольку за редким исключением, эксперимент при изучении Вселенной невозможен.

Возникновение и эволюция Вселенной . Модель Большого взрыва

Проблема эволюции Вселенной является центральной в естествознании.

В классической науке (космология Ньютона) существовала так называемая теория стационарного состояния Вселенной, согласно которой Вселенная всегда была почти такой же, как сейчас.

Астрономия была статичной: изучались движения планет и комет, описывались звезды, создавались их классификации. Вопрос об эволюции Вселенной не ставился.

Возникновение современной космологии связано с созданием релятивистской теории тяготения - общей теории относительности Эйнштейном (1916). Из уравнений ОТО следует кривизна пространства-времени и связь кривизны с плотностью массы (энергии).
В 1917 г. Эйнштейн вывел фундаментальные уравнения, связывающие распределение материи с геометрическими свойствами пространства и на их основе разработал модель Вселенной.

Вселенная в космологической модели А. Эйнштейна стационарна, бесконечна во времени и безгранична , но при этом замкнута в пространстве, как поверхность любой сферы.

Однако из общей теории относительности вытекало в качестве следствия, что искривленное пространство не может быть стационарным, оно должно расширяться или сжиматься. Поэтому Эйнштейн ввел в полученные уравнения дополнительное слагаемое, обеспечивающее стационарность Вселенной.
В 1922 г. советский математик А.А Фридман впервые решил уравнения общей теории относительности не накладывая условия стационарности. Он создал модель нестационарной, расширяющейся Вселенной.

Этот вывод означал необходимость радикальной перестройки принятой в то время картины мира.

Модель Вселенной по Фридману носила эволюционный характер. Стало ясно, что Вселенная имеет начало и наблюдаемые сегодня ее свойства могут и должны быть объяснены предшествующим периодом развития.

Наблюдательным подтверждением модели расширяющейся Вселенной явилось открытие в 1929 году американским астрономом Э.Хабблом эффекта красного смещения .

Согласно эффекту Доплера спектры излучения удаляющихся объектов должны быть сдвинуты в красную область, а спектры приближающихся в фиолетовую.

Э.Хаббл установил, что все далекие галактики от нас удаляются, причем с увеличением расстояния это происходит всё быстрее.

Закон разбегания - это закон Хаббла V=H 0 r, где H 0 - постоянная, ныне называемая постоянной Хаббла.

Если Вселенная расширяется, значит она возникла в определенный момент времени.

Когда это произошло?

По значению постоянной Хаббла определяют возраст Вселенной. По современным данным он составляет 13-15 млрд. лет.

Как это произошло?

Еще А.А. Фридман пришел к выводу, что в силу каких-то пока не ясных причин Вселенная внезапно возникла в очень малом, практически точечном объеме чудовищной плотности и температуры и стала стремительно расширяться.

Наиболее общепринятой моделью Вселенной в современной космологии является модель однородной изотропной горячей нестационарной расширяющейся Вселенной.

В настоящее время большинство космологов исходят из модели Большого взрыва в ее модифицированном варианте с инфляционным началом.

В 1946 году он заложил основы одной из фундаментальных концепций современной космологии - модели "горячей Вселенной". («Большого взрыва»). Он впервые высказал предположение, что на начальной стадии эволюции Вселенная была "горячей" и в ней могли идти термоядерные процессы.

Эта модель объясняет поведение Вселенной в первые три минуты ее жизни, которые являются решающими для понимания современной структуры Вселенной.

Вселенная, согласно модели Большого Взрыва ограничена в пространстве и времени, по крайней мере, со стороны прошлого. До самого взрыва не существовало ни вещества, ни времени, ни пространства.

Итак, по современным воззрениям, Вселенная возникла в результате стремительного расширения, взрыва сверхплотного горячего вещества, обладавшего сверхвысокой температурой. Сам этот взрыв наука связывает с перестройками структуры физического вакуума, с его фазовыми переходами от одного состояния к другому, которые сопровождались выделением огромных энергий.

В последние десятилетия развитие космологии и физики элементарных частиц позволило теоретически рассмотреть и описать изменение физических параметров Вселенной в процессе ее расширения.

Основные этапы возникновения Вселенной.

Краткая история развития Вселенной

Краткая история развития Вселенной Время	Температура	Состояние Вселенной
10 -45 - 10 -37 сек	> 10 26 K	Инфляционное расширение (Инфляционная стадия )
10 -6 сек	> 10 13 K	Появление кварков и электронов
10 -5 сек	10 12 K	Образование протонов и нейтронов
10 -4 сек - 3 мин	10 11 -10 9 K	Возникновение ядер дейтерия, гелия и лития (эпоха нуклеосинтеза )
400 тыс. лет	4000 К	Образование атомов (эпоха рекомбинации )
15 млн. лет	300 K	Продолжение расширения газового облака
1 млрд. лет	20 K	Зарождение первых звезд и галактик
3 млрд. лет	10 K	Образование тяжелых ядер при взрывах звезд
10 - 15 млрд. лет	3 K	Появление планет и разумной жизни

Сингулярность - особое начальное состояние Вселенной, в котором плотность, кривизна пространства и температура принимают бесконечное значение.

Инфляционная стадия - самая начальная сверхплотная стадия расширения Вселенной, завершилась к моменту времени 10 -36 сек.

Эпоха нуклеосинтеза. Спустя несколько секунд после начала расширения Вселенной началась эпоха, когда образовались ядра дейтерия, гелия, лития и бериллия.

Продолжалась эта эпоха приблизительно 3 минуты.

К концу этого процесса вещество Вселенной состояло на 75% из протонов (ядер водорода), около 25% составляли ядра гелия, сотые доли процента пришлись на ядра дейтерия, лития, бериллия.

Затем почти 500 тысяч лет не происходило никаких качественных изменений - шло медленное остывание и расширение Вселенной. Вселенная, оставаясь однородной, становилась все более разреженной.

Эпоха рекомбинации - образование нейтральных атомов.

Наступила примерно через миллион лет после начала расширения. Когда Вселенная остыла до 3000 К, ядра атомов водорода и гелия уже могли захватывать свободные электроны и превращаться при этом в нейтральные атомы водорода и гелия.

После эпохи рекомбинации вещество во Вселенной было распределено почти равномерно и состояло преимущественно из атомов водорода 75% и гелия 25%, самых распространенных элементов во Вселенной.

С эпохи рекомбинации взаимодействие излучения с веществом практически прекратилось, пространство стало для излучения практически прозрачным. Излучение, сохранившееся с начальных моментов эволюции (реликтовое) равномерно заполняет всю Вселенную. Вследствие расширения Вселенной температура этого излучения продолжает падать. В настоящее время она составляет 2,7 град К.

Модель горячей Вселенной (Большого Взрыва) подтверждается обнаружением предсказанного ею реликтового излучения, заполняющего Вселенную (1965 г).Американские ученые Пензиас и Уилсон за свое открытие удостоены Нобелевской премии в 1978 г.

Определение химического состава (особенно содержание гелия, дейтерия и лития) самых старых звезд и межзвездной среды молодых галактик также явилось подтверждением модели горячей Вселенной.

Основное количество водорода и гелиясодержится не в звездах, а распределено в межзвездном и межгалактическом пространстве.

После рекомбинации атомов вещество, заполняющее Вселенную, представляло собой газ, который вследствие гравитационной неустойчивости стал собираться в сгущения.

Результаты этого процесса мы видим в виде скоплений галактик, галактик и звезд. Структура Вселенной весьма непроста, и изучение механизма ее образования - это одна из самых интересных задач настоящего времени. Как ни странно, она далека от решения - мы более ясно представляем себе, что происходило в первые секунды после «большого взрыва», чем в период от миллиона лет до нашего времени.

Существуют альтернативные модели возникновения Вселенной.

В своей обыденной и привычной жизни человек не всегда осознает, какие четкие и проработанные структуры стоят за теми данными и сведениями, который образуют информационное поле человеческого общества. Даже хаотическое течение повседневных бытовых сведений и данных имеет свои корни, пространство обработки и область применения.

А сфера и специфика получения знаний о природе того мира, в котором живет человек, просто обязана иметь жесткую регламентацию. Одним из таких регламентов является структура естественнонаучного познания.

Естественнонаучное познание возможно только в рамках естественных наук. Исследования, выходящие за рамки предметов и методов этих наук, могут быть положены в основу научных гипотез. Но статус самостоятельных разработок, признаваемых научным сообществом, им не получить.

Чтобы упорядочить добываемые знания, с начала 17-го века существует деление всех наук на естественные и гуманитарные. Эти уровни естественнонаучного познания различаются как предметом изучения, так и методами и областью применения добытых знаний. В основу разделения заложены отношения познающего (науки) к объекту (природе) и к субъекту (человеку).

Естественнонаучное знание изучает явления, объекты и вещи природы, а гуманитарные науки изучают события, связанные с субъектом (человеком).

Структура современной науки

Как известно, основная задача науки – наработка и систематизация для человека знаний о действительности. Эти познания проверяются на достоверность путем эмпирической проверки и математического доказательства.

Понятие систематизации предусматривает наличие определенной системы, структуры, на основе которой формируется весь массив человеческого познания.

Вся наука разделена на две основные категории:

• фундаментальные;
• прикладные.

Презентация: "Концепции современного естествознания"

Прикладные науки

Они занимаются тем, что внедряют знания, полученные в результате развития других направлений науки, в практическую деятельность человека. Основными направлениями прикладных наук являются медицинские, технологические и социальные.

Фундаментальные науки

Это направления науки, разрабатывающие теоретические концепции и осуществляющие поиск закономерностей. Эти закономерности ответственны за такие основные характеристики мироздания, как его структура, состав, форма и условия протекания в нем процессов. Фундаментальные науки очень многообразны. Для упрощения ориентировки человека в предметах изучения тех или иных исследований, фундаментальные науки поделены на три основные подкатегории:

• гуманитарные;
• естественные;
• математические.

Гуманитарные науки также делятся на два вида: об обществе и о человеке. Тогда как математические и естественные охватывают полностью каждая свой спектр предметов.

Одной из основных задач науки является разработка математических доказательств того или иного процесса, который входит в предмет научного исследования. В этом плане математические науки сами по себе не занимаются исследованиями окружающей действительности. Они разрабатывают математический инструментарий, который позволяет всем остальным наукам пользоваться наработками математиков для подтверждения научной достоверности гипотез и теорий.

Основные признаки естественнонаучного познания

Как человеку отличить науку от ненауки, в чем специфика естественнонаучного познания? Ответить на эти вопросы легко, если есть возможность проинспектировать имеющийся объем знаний на наличие основных признаков, которыми должно обладать естественнонаучное знание:

Наличие системы

Проверить имеющийся объем знаний на системность довольно сложно. Однако внутренняя структура всегда становится очевидной, как только пытаешься разобраться в основных положениях, на которых базируются сведения, презентуемые данными разработками. В основе всей структуры должна лежать система объектов изучения. То есть – наличие частей, которые являются составляющими чего-то целого. Биология изучает организмы как целое, химия изучает как целое процессы взаимодействия химических элементов и т.д.

Критичность

Проверка теорий на сомнение. Каждое, даже самое основополагающее понятие теории, может быть поставлено человеком под сомнение на соответствие другим положениям других теорий.

Преемственность

Независимо от того на какой бы уровень не выходили новые познания, в их структуре всегда должна сохраняться связь с теми знаниями, которые были получены человеком ранее. Да, новые познания могут отвергать, изменять или расширять старые, но находиться вне старых знаний новые не могут.

Способность делать прогнозы

Научные знания должны содержать в себе элемент предвидения. Каждое научное исследование имеет прогноз, как будут происходить события, связанные с научными разработками. Например, каждый ученый-химик может предвидеть, какие будут получены продукты в результате химической реакции окисления, физики знают, при каком давлении кипит вода, нагретая до 50 градусов Цельсия. И все эти предсказания сбываются с высокой достоверностью.

Если же человек не получает прогнозируемых результатов, тогда начинаются разговоры о выходе в неисследованные плоскости или о нарушении процедуры проведения опытов.

Детерминированность

Этот признак имеет ту подоплеку, что все проявления объективной реальности связаны причинами. Связь одних исследуемых объектов с другими может характеризоваться исключительно причинно-следственной связью (даже ее отсутствием, а не только наличием). Современная наука считает, что сейчас, когда она по многим вопросам зашла в тупик, требуется отказ от детерминированности. Хотя бы в том виде, в котором она сегодня существует в области научных исследований. Разработка новых подходов к причинно-следственным связям – основная проблема современной гносеологии.

Универсальность

Знания, получаемые человеком в рамках одной науки, могут быть использованы другой наукой в плане изучения ее предмета.

Никакое из положений разных наук не может внести сумятицу или дать непрогнозируемые последствия научных исследований фундаментальных или прикладных разработок.

Алгебраические приемы действуют по одним и тем же законам и в физике, и в математике, и в биологии, и в социологии. Так же и законы химического взаимодействия имеют одинаковые характеристики при применении как в химии, так и в физике, и в биологии, и в медицине, и в технологических разработках.

Есть еще ряд других признаков, таких как:

• чувственность (получение человеком знаний на основе информации, поступающей от органов чувств),
• обезличенность (независимо от личности ученого, ставшего первооткрывателем того или иного знания, выведенные законы работают одинаково прогнозируемо),
• незавершенность (ученые не предполагают, что где-то есть принципы, теории или законы, при успешном исследовании которых завершится познавательная деятельность, поскольку познавать больше будет нечего).

Структура и состав познания

Так в чем же заключается структура естественнонаучного познания? Получение человеком знаний в сфере естественных наук возможно по двум направлениям, которые тесно связаны между собой:

• теоретическое познание;
• эмпирическое познание.

Каждое из этих направлений естественнонаучного познания работает над получением научного факта. Отличие же между ними исключительно в методах, которыми эти научные факты добываются.

Метод естественнонаучного познания заключается в нескольких приемах. В зависимости от того, по какому направлению – теоретическому или эмпирическому – человек планирует получить научный факт, он использует принципиально разные методы естественнонаучного познания.

Методы познания человеком истины определяются как научные методы – инструменты для получения новых знаний и решения задач в любой из наук.

Со времен начала и развития научно-технической революции общество всегда критически относилось к научным методам. Такой интерес связан с той проблемой, что, по мнению некоторых популярных философов, именно скованность и консервативность методов познания тормозит развитие науки. Если проанализировать порядок использования человеком научного метода, то само его применение не гарантирует выработку новых научных познаний. Только сталкиваясь с аномалиями и необъяснимыми явлениям, ученые могут двигаться вперед.

Методы эмпирического познания

Методы эмпирического познания включают в себя способы получения человеком знаний от непосредственно наблюдаемых и обрабатываемых человеческими органами чувств явлений. Основных способов получения таких знаний всего два:

• наблюдение (получение информации путем восприятия объектов исследования через органы чувств, при этом объекты наблюдаются в естественных для них условиях, без каких-либо вмешательств естествоиспытателя);
• эксперимент (воспроизводство опытов в управляемых условиях).

В отдельные научные методы выведены также два способа обработки человеком информации, полученной во время подготовки, проведения и изучения наблюдений и экспериментов:

• исследование;
• измерение.

Построение научного эксперимента

Экспериментирование – одно из самых увлекательных занятий для человека. Проводить опыты, направленные на получение определенных результатов, – эта деятельность сама по себе несет прогрессивный познавательный заряд.

Чтобы эксперименты могли называться научными, человек должен строить их по определенному принципу:

• Для начала естествоиспытатель собирает информацию о том или ином явлении, изучение которого потребовалось для рассмотрения определенной научной проблемы.
• Получив имеющуюся в системе научных знаний информацию о явлении (его характеристики, условия протекания, возможные результаты и т.д.), человек должен организовать наблюдение интересующих явлений в их естественных условиях воспроизводства. Если ученый хочет вырастить в экспериментальных условиях модифицированное растение, он должен наблюдать, и не раз, как похожие растения растут и развиваются в обычных условиях.
• Анализ полученных сведений и данных. Получив эмпирический опыт через наблюдение и имея информацию о явлении, которая уже находится в базе научных знаний, человек способен проанализировать, какие суждения-посылки могут лечь в основу будущего эксперимента для получения необходимых заключений о тех или иных исследуемых явлениях.

• Построение гипотезы. В этой части плана эксперимента подключаются уже теоретические методы познания, поскольку построение гипотез гносеология относит именно к теоретическому методу. Разрабатываемая гипотеза строит предположения, которые объясняют необходимые аспекты исследуемого явления.
• Выработка теории. Еще один метод, применяемый при проведении экспериментальных исследований. Теории строятся после непосредственной реализации эксперимента, когда сопоставляются данные, полученные на всех предыдущих этапах, и объясняется феномен, который лежит в основе того или иного явления. Так, например, в основе явления потребления растениями углекислого газа лежит феномен фотосинтеза. И это человек может подтвердить экспериментально.

Теоретические методы

Теоретический научный метод лежит в основе всех научных исследований. Без него невозможно получить хоть какое-то знание из сведений, добытых эмпирическим путем.

Без теоретической обработки эмпирические данные – это только набор статистической информации о свойствах и процессах.

В теоретическом методе заключена рациональная составляющая естественнонаучного познания. Теоретический метод представляет собой способ построения рассуждений о предмете исследований.

Основными теоретическими методами научного познания, используемыми человеком, являются:

1. Формализация (передача размышлений, касающихся исследуемого явления, в терминах и понятиях, определенных и признанных научным сообществом). В результате формализации отображается не субъективный опыт человека, а строится определенная абстрактная модель исследуемого явления.
2. Аксиоматизация. Применение при построении гипотез и теорий утверждений, которые относятся к числу априорных истин. Тех, которые и не требуют дополнительных доказательств в рамках проводимых исследований. Например, при постановке научных опытов человек не доказывает, что температура кипения воды зависит от давления, даже если эти два явления используются в проводимых исследованиях.
3. Абстрагирование. Необходимость при исследованиях отбросить все те свойства объекта или явления, которые несущественны в данном исследовании и не могут повлиять на его результаты. Человек всегда очень осторожно подходит к этому научному методу, поскольку при современных исследованиях в очень тонких сферах каждое не воспринятое отклонение может стать причиной крупного научного упущения.
4. Анализ. Дробление предмета исследования на более мелкие составные части (признаки, формы, свойства, связи и т.д.). Изучая каждый отдельно взятый аспект одного явления, человек получает подробные сведения об исследуемом явлении и, совмещая полученные при изучении знания, прийти к полезным выводам. Такое совмещение фактически перетекает в следующий научный метод – синтез.
5. Индукция, дедукция, аналогия – три способа построения умозаключений, взятые наукой из логики. Каждый из этих методов характеризует соотношение между рассуждениями-посылками для получения необходимых выводов. Так, дедукция характеризуется тем, что из рассуждений-посылок, относящихся к общим научным знаниям, человек производит определенные выводы для частных случаев. Индукция, наоборот, из частных случаев выводит общие закономерности. Аналогия предусматривает получение выводов на исследовании сходств и различий тех или иных явлений. Так, если одни признаки изучаемого явления имеют определенные сходства, значит, можно эти явления проверять и на наличие других сходств.