Естествознание - система естественнонаучных знаний, создаваемая естественными науками в процессе изучения фундаментальных законов развития природы и Вселенной в целом.
Объект естествознания - природа.
Предмет естествознания - факты, явления и процессы природы, которые воспринимаются нашими органами чувств непосредственно или опосредованно, с помощью приборов, закономерности их эволюции.
Спецификой предмета естествознания как единой науки о природе является то, что оно исследует одни и те же природные явления сразу с позиций нескольких наук, выявляя наиболее общие закономерности и тенденции, рассматривая природу как бы сверху. Только так можно представить природу как единую целостную систему, выявить те основания, на которых строится все разнообразие предметов и явлений окружающего мира.
Итогом таких исследований становится формулировка основных законов, связывающих микро-, макро- и мегамиры, Землю и Космос, физические и химические явления с жизнью и разумом во Вселенной.
Цель естествознания - раскрыть сущность явлений природы, познать их законы и предсказать на их основе новые явления, а также указать возможные пути использования на практике в итересах человека познанных законов природы.
Структура естествознания представляет собой сложную разветвленную систему знаний, все части которой находятся в отношении иерархической соподчиненности. Это означает, что систему естественных наук можно представить в виде своеобразной лестницы, каждая ступенька которой является фундаментом для следующей за ней науки, и, в свою очередь, основывается на данных предшествующей науки.
Так основа, фундамент всех естественных наук - физика, предметом которой являются тела, их движения, превращения и формы проявления на различных уровнях. Невозможно заниматься ни одной естественной наукой, не зная физики.
Внутри физики выделяется большое число подразделов, различающихся специфическим предметом и методами исследования. Важнейшим среди них является механика – учение о равновесии и движении тел (или их частей) в пространстве и времени.
Механическое движение представляет собой простейшую и вместе с тем наиболее распространенную форму движения материи. Механика исторически стала первой физической наукой и долгое время служила образцом для всех естественных наук. Разделами механики являются статика, изучающая условия равновесия тел; кинематика, занимающаяся движением тел с геометрической точки зрения; динамика, рассматривающая движение тел под действием приложенных сил.
Механика – это физика макромира, зародившаяся в Новое время. В ее основе лежит статистическая механика (молекулярно-кинетическая теория), изучающая движение молекул жидкости и газа. Позже появились атомная физика и физика элементарных частиц.
Следующая ступень иерархии - химия, изучающая химические элементы, их свойства, превращения и соединения.
То, что в ее основе лежит физика, доказывается легко. Еще на школьных уроках химии говорится о строении химических элементов, их электронных оболочках; это пример использования физического знания в химии.
В химии выделяют неорганическую и органическую химию, химию материалов и другие разделы.
В свою очередь химия лежит в основе биологии - науки о живом, изучающей клетку и все от нее производное.
В основе биологии лежат знания о веществе, химических элементах.
Среди биологических наук следует выделить ботанику (растительный мир), зоологию (мир животных).
Далее анатомия, физиология и эмбриология изучают строение, функции и развитие организма, цитология – живую клетку, гистология – свойства тканей, палеонтология – ископаемые останки жизни, генетика – проблемы наследственности и изменчивости.
Науки о Земле являются следующей ступенькой структуры естествознания.
В эту группу входят геология, география, экология и др. Все они рассматривают строение и развитие нашей планеты, представляющей собой сложнейшее сочетание физических, химических и биологических явлений и процессов.
Завершает эту грандиозную пирамиду знаний о природе космология, изучающая Вселенную как целое.
Частью этих знаний являются астрономия и космогония, изучающие строение и происхождение планет, звезд, галактик и т.д. На этом уровне происходит новое возвращение к физике.
Это позволяет говорить о циклическом, замкнутом характере естествознания, что, очевидно, отражает одно из важнейших свойств самой природы.
Развитие естествознания можно представить в виде дерева. Это дерево произрастает из красоты, гармонии и таинства Вселенной. Знания о мире формируются через умную созерцательность (эмпирика) и через абстракцию обобщения (теория).
В результате анализа и синтеза эмпирических и теоретических знаний рождаются научные представления человека о мире. Познание мира циклично.
Естествознание древнего мира, «натурфилософия» (VI – IV в.в. до н. э. до XIII – XV в.в. н.э.) – на этой стадии сформировались общие представления об окружающем мире, как о чем-то целом.
Отличительной чертой этой стадии являлось господство методов наблюдения, а не эксперимента, догадок, а не точно воспроизводимых выводов. Тем не менее ее роль в познании Природы очень велика, т.к. основывалась она на представлении о мире, как из чего-то происшедшем, развивающемся, эволюционирующим, то есть появилась мысль о том, что все предметы окружающего мира состоят из простейших начал («стихий»), к которым чаще всего относили огонь, воздух, воду и землю. При этом утвердилась точка зрения, что существует лишь одно – единственное первоначало, из которого все возникло и все состоит.
Для этого периода характерно возникновение и становление геоцентрической системы мира (Аристотель и Птолемей). На обоснование этой системы особенно много сил потратил Птолемей и она просуществовала после его смерти чрезвычайно долго – целых 1375 лет, вплоть до опубликования знаменитого труда Н.Коперника, заменившего эту систему на гелиоцентрическую.
Одним из величайших ученых и философов античности был Аристотель, основоположник Аристотелевской научной революции, в результате которой появились на свет отдельные естественные науки. Заданные Аристотелем нормы научных знаний, образцы объяснения пользовались в науке непререкаемым авторитетом более 1000 лет, а некоторые, например, законы формальной логики, действуют и в настоящее время. Считается, что наука зародилась в Древней Греции на основе работ Аристотеля.
Тем не менее, начало естествознания как точной науки исторически относят к XV-XVI в.в. н.э., когда исследование природы вступило во вторую стадию, получившую название «аналитической» или стадии «классического естествознания». Для нее характерно глубокое исследование отдельных явлений, активное использование эксперимента. Возникла огромная армия исследователей - путешественников, мореплавателей, астрономов, алхимиков и др., накопивших большой экспериментальный материал и положивших начало основной массе достижений в изучении Природы.
На этой стадии произошло выделение (дифференциация) отдельных точных наук - физика, химия, биология, география, геология и др.
К отличительным особенностям аналитической стадии относятся:
1. Тенденция к непрерывной дифференциации наук.
2. Преобладание эмпирических знаний над теоретическими.
3. Опережающее, преимущественное исследование предметов Природы по отношению к изучению процессов.
4. Классическое естествознание заговорило языком математики.
5. Однако, природа рассматривалась неизменной, вне эволюции.
У истоков современной науки стояли классики естествознания - Н. Коперник, Г. Галилей, И. Кеплер, Г. Декарт, И. Ньютон.
К периоду становления классического естествознания относят вторую революцию. Ее исходным пунктом считается переход от геоцентрической модели мира к гелиоцентрической. Доминирующей наукой этого периода стала классическая механика, утвердившая механическую картину мира. И. Ньютон сформулировал три основных закона движения, которые легли в основу механики как науки. Эта система законов движения была дополнена открытым Ньютоном законом всемирного тяготения, являющимся универсальным законом природы, которому подчиняется всё – малое и большое, земное и небесное.
Идеи И. Ньютона, опиравшиеся на математику, физику и эксперимент, определили направление развития естествознания на многие десятилетия вперед; поэтому вторая научная революция получила название «ньютоновской революции».
Третий этап познания Природы - «синтетическая стадия» ( XVIII – XIX в.в.).
Для нее характерно:
1. Начало воссоздания целостной картины природы на основе ранее познанных частностей.
2. На первый план выходит изучение процессов.
3. Создание универсальных теорий (например, Периодический закон и периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева, теория строения органических соединений Д.М. Бутлерова, открытие законов термодинамики и др.).
4. Природа вновь рассматривается с точки зрения ее эволюции.
Четвертый этап – «интегрально-дифференциальная стадия» (конец XIX - середина ХХ в.в.).
Она характеризуется:
1. Обоснованием принципиальной целостности (интегральности) всего естествознания.
2. Усилением дифференциации наук и резким возрастанием объема эмпирических исследований.
3. Взаимным проникновением идей и методов различных наук; появлением «синтетических наук».
4. Созданием универсальных теорий, выводящих все разнообразие природных явлений из одного или нескольких общетеоретических принципов, например, А. Эйнштейн «Общая теория относительности для непрерывного макромира», В. Гейзенберг «Квантовая теория для дискретного микромира». Для этого периода характерна целая серия блестящих открытий в физике - сложность строения атома, явление радиоактивности, дискретный характер радиомагнитных излучений и др.
На рубеже XIX - ХХ в.в. произошла третья научная революция, получившая название «эйнштейновской революции». Наиболее значимые теории, составившие основу нового научного знания – это теории относительности (специальная и общая) и квантовая механика. Первая – новая общая теория пространства, времени и тяготения; вторая – обнаружила вероятностный характер законов микромира и корпускулярно-волновой дуализм материи. Идеи А.Эйнштейна означали принципиальный отказ от всякого центризма вообще. «Привилегированных», выделенных систем отсчета в мире нет, все они равноправны. Любые наши представления, в том числе и вся научная картина мира, относительны.
Несколько позднее произошли мини-революции в:
- космологии – «модель Большого взрыва и расширяющейся Вселенной»;
- геологии – тектоника литосферных плит;
- биологии – модели происхождения жизни;
- генетике – механизм воспроизводства генетической информации;
- кибернетике – управление в неживой и живой природе;
- социологии – соотношение естественного и социального;
- психологии – роль бессознательного в человеческой психике и др.
Эти научные революции позволили сформировать новую научную картину мира и выдвинули новые проблемы в развитии естествознания, которое вступило в качественно новый этап своего развития.
Пятый этап – информациологическая стадия познания природы – (60 – 70 г.г. XX в. и по настоящее время).
Человечество вступило в век сплошной информатизации, отличающийся ускоренными темпами развития и внедрения во все сферы народно-хозяйственной и социально-политической деятельности общества таких катализаторов прогресса, как ЭВМ, персональные компьютеры, лазерная техника и спутниковая связь.
Информация предполагает, в первую очередь, повышение производительности труда; во-вторых, развитие научных исследований, повышение грамотности и уровня жизни населения; в-третьих, вступление в новую социально-экономическую формацию -информационно-сотовое общество.
В начале 60-х г.г. ХХ в. при практическом отсутствии природных ресурсов перед парламентом, правительством и народом Японии встал вопрос: «По какому направлению направить развитие страны: по пути повышения материального благосостояния народа или по пути информационно-интеллектуального развития, информатизации общества, информационных ресурсов и технологий, то есть по материальному или информационному пути?».
Начиная с 1964 г. Япония выбрала второй путь - информационный. Этот выбор позволил в кратчайшее время вывести Японию на второе место в мире по валовому доходу на душу населения и на первое место по многим показателям экономики, науки и техники. С этого периода ведет отсчет мировая история информатизации общества, информационных ресурсов и технологий. США, располагая мощным сбором информации во всем мире, в том числе и в Японии, с конца 60-х и начала 70-х г.г. ХХ в. приняли на вооружение японскую информациологическую систему развития в своей стране. В России в конце 60-х г.г. ХХ в. многие организации также начали заниматься аналогичными проблемами информатизации. Общественное информациологическое мировоззрение развитых стран вскоре стало достоянием всего мирового сообщества.
В настоящее время все страны мира идут по информациологическому пути прогресса. Информация, информационные ресурсы и технологии, средства массовой информации, локальные, глобальные и космические информационные сети подняли науку и технический прогресс на беспрецедентный уровень по сравнению с тем, что обеспечили в прошлом физика, химия и электродинамика, вместе взятые.