Тема 1. Предмет и задачи естествознания. История естествознания

1. Предмет и цели естествознания. Структура естествознания.

2. История естествознания.

а) Природоведение архаических формаций. Вавилон, Египет, Древняя Греция.

б) IV-XIV века - схоластико-теологический период.

в) XV-XVIII века - метафизический период.

г) XVIII-XX(начало) века - классический период.

д) XX-XXI - современный период. Этика науки.

1. Естествознание - система наук о природе, или естественных наук, взятых в их взаимной связи, как целое. Естествознание - одна из 3-х основных областей научного знания - о природе, обществе, мышлении.

Предмет естествознания - различные формы движения материи в природе. Материальные носители, образующие лестницу последовательных уровней структурной организации материи: их взаимосвязи, внутренняя структура и генезис. Основные формы всякого бытия - пространство и время, закономерная связь явлений природы.

Термином природа чаще всего обозначают совокупность объектов и систем материального мира в их естественном состоянии, не являющейся продуктом трудовой деятельности человека.

Цели естествознания двоякие:

1. Находить сущность явлений природы, их законы и на этой основе предвидеть или создавать новые явления.

2. Раскрывать возможность использования на практике познанных законов, сил и веществ природы. Построение новой деятельности.

Методы естествознания.

Эмпирические. Наблюдение – целенаправленное восприятие явлений объективной действительности. Описание – фиксация средствами естественного или искусственного языка сведений об объектах. Измерение – сравнение объектов по какой-либо шкале. Эксперимент – наблюдение в специально создаваемых и контролируемых условиях.

Теоретические. Формализация – построение абстрактно-математических моделей. Аксиоматизация – построение теорий на основе аксиом. Гипотетико-дедуктивный метод – создание системы дедуктивно связанных между собой гипотез, из которых выводятся утверждения об эмпирических фактах.

Существуют разные подходы к классификации методов, так по области применения различают: всеобщие, общенаучные и конкретно-научные методы.

Структура естествознания.

Исходя из предмета познания - все естествознание может быть разделено на знание о неорганической и органической природе, как и природа делится на живую и неживую, с учетом общего хода от более простых, низших ступеней и форм до наивысших и сложнейших.

Раздвоение природы на живую и неживую, которое зарождается в пределах химии, (поскольку химические соединения дифференцируются на неорганические и органические) можно представить так:

неорганическая (путь к неживой природе)

физика, химия

органическая (путь к живой природе)

Накопленные знания в области естествознания, если свести их в одно целое составляют - 95% знаний о неживой природе и 5% о живой (из них 1% о человеке).

2. История естествознания

Каждый из народов древности имел свой свод определенных эмпирических познаний, который помогал людям в повседневной жизни и передавался из поколения в поколение.

Евреи, арабы имели на заре цивилизации лишь эмпирическое знание о природе и окружающих их предметах. Китайцы, будучи народом практическим и не вдаваясь, по мнению З.Гюнтера (1909), особо в теоретические рассуждения об окружающих их силах природы, стремились использовать подобное знание в своей повседневной жизни. Так еще до новой эры они умели взрывать скалы порохом.

А) Природоведение архаических формаций (Вавилон и Египет)

Одной из 1-ых известных нам цивилизаций была цивилизация на территории современного Ирака (Месопатамия, т.е. Междуречье - Ефрата и Тигра). Вавилонские ученые, которых греки и римляне звали халдеями*, пользовались всемирной славой как чародеи, мудрецы, обаятели, маги, чернокнижники, астрологи и знатоки оккультных наук. В этом значении слово халдей употреблялось в Европе вплоть до XIX века. Астрономические наблюдения и некоторые связанные с ними вычисления и сейчас удивляют своей точностью. Вавилонские математики изобрели десятичное счисление, установили меры веса, разработали начатки алгебры и геометрии. Египетское природоведение не только не уступало ассиро-вавилонскому, но во многом превосходило последнее. Развивалось оно кастой жрецов, к которым принадлежали и египетские врачи. Необходимой ступенью получения права на практику для врача в Фивах (1 тыс. до н.э.) было посвящение в низшие чины жрецов Амона, при его храме проходило и обучение основам мастерства. Египтянами была изучена в первом приближении картина звездного неба, замечено различие между звездами и планетами.

Существует мнение, что ученых мыслителей Древнего Египта, Персии, Вавилона, Индии объединял труднообъяснимый интеллектуальный потенциал. Знание о мире вещей, о сущностных проявлениях человека и духа сплеталось в единое таинство посвящения в Древних Мистериях. Практически это то, что сейчас относится к оккультным наукам, магии и колдовству. Сакральные зрелища, в которых посвящаемому в символической форме открывались сокровенные истины. Так интересно, что в большинстве религий мир возникает из хаоса, из ничего, из бесформенного состояния... . В то же время, вавилонский халдей и египетский жрец могли препарировать труп, обрабатывать металлы, следить за движение планет, приготавливать лекарства из растений, решать математические задачи. Зачаточная наука представляла собой практически одновременное накопление и определенную систематизацию физических, химических и биологических знаний об окружающем мире. Сейчас все больше свидетельств, что первые греческие мыслители провозглашали свои открытия после посвящения в Мистериях Вавилона, где сплеталось религиозное и интуитивное знание. Так есть свидетельства, что Гераклит около 20 лет провел в Персии, Фалес и Пифагор были в Египте.

Если в Вавилоне развитием зачаточной науки занимались халдеи, в Египте - жрецы, то в Древней Греции - это были те, кто не мог отделить мышление от самого своего физического существования. Именно в Греции оформляется тот подход, который мы называем научным. Этот период называется натурфилософским (от латинского natura - природа, философия природы). Отсутствие кропотливых наблюдений замещает широкое устремление ума. Древнегреческие мыслители явились родоначальниками науки не по сумме знаний, которую они скорее заимствовали от более древних цивилизаций, а с рождением нового метода познания - логического. Он появился на "Агоре", где нужно было отстаивать, доказывать свое мнение путем рассуждений, тем самым предавая им упорядоченность, структурность и согласованность.

Греческая культура являет собой столь высокий и всеобъемлющий полет мысли, что практически нет области знаний, в основе которой не лежали бы труды мыслителей этого времени. Самым лучшим способом ознакомления, безусловно, это чтение древних авторов. Здесь же мы остановимся лишь на небольшом количестве имен и открытий, связанных с естествознанием древности и последующих эпох, по большей части имеющих отношение к Западноевропейской культуре и к биологическим наукам. И через этот исторический экскурс охарактеризуем основную научную парадигму того или иного времени.

Древняя Греция

Фалес (V-IV вв. до н.э.) - природа возникает из первичного материалы - воды в ходе естественного развития. Фалес писал: “Средоточие жизненной силы и энергии, рождающая сила, становой хребет и узы всего организма - влага живого тела, представляет собой лишь каплю космического океана, катящего и в ней свои глубокотекущие воды”. Из воды произошло “все, что есть, что было и что будет”.

Анаксимен (V-IV вв. до н.э.). - заменил воду воздухом. Разрежаясь, воздух претворяется в огонь, а сгущаясь, дает сперва жидкие, а потом твердые тела.

Анаксимандр (V-IV вв. до н.э.) - существует особая первостихия, незримое первовещество.

Гераклит Эфесский (530-470 до н.э.) - “плачущий философ”. Единство всех природных явлений, порождаемых движением и взаимодействием элементов космоса, основой которого является огонь. “Мир - и мертвый и живой - это поток бесконечно изменяющихся явлений. Он - вечное возникновение и исчезновение, вечное создание и разрушение, непрерывное становление”. Движущей силой гармонии природы считал единство противоположностей. Это миропонимание будет доведено до блеска в учении ИНЬ-ЯНЬ в древнем Китае, а в Европейской культуре останется как диалектика Гераклита “...все течет. Течет вечно и неизменно, не пребывая в покое ни на миг - все движется и ничто не пребывает”. Точное знание получило от Гераклита три великих идеи: идею вечного движения, идею единства Вселенной и идею закономерно протекающих в ней явлениях.

Эмпедокл, (490-430 гг. до н.э.) - развитие идей Гераклита. В основе мира четыре стихии: огонь, воздух, вода и земля. Движущими силами он считал Любовь и Ненависть, Дружбу и Вражду. “То любовью соединяется все воедино, то ненавистью все несется в разные стороны”. Один из первых выдвинул идею вечности вещества. Знаток природных явлений, правильно объяснял солнечное затмение. В преданиях же присутствует как полумифическая фигура - маг и волшебник. Осталась легенда, что в конце жизни он бросился в кратер вулкана Этна. По одной версии, чтобы скрыть причину смерти и остаться в памяти людей полубогом. По другой, чтобы выяснить причину извержений, пусть в последний миг - но знать... .

Демокрит (460-370гг. до н.э.), “смеющийся философ”. Мир состоит из неделимых атомов в бесконечном пространстве, которые постоянно соединяются и разъединяются, они однородны по качеству, но разнородны по величине, массе, форме: вся природа возникает из различных сочетаний атомов. “Не существует ничего, кроме атомов и пустого пространства”. Движущая сила - изначальная необходимость: “ничего не происходит случайно, но все совершается по некоторой причине и необходимости”.

Аристотель (384-322гг до н.э.) В материи дана лишь возможность реального мира, в форме - осуществление этой возможности путем движений и изменений (движущая причина), идущих к определенной цели (конечная причина).

Аристотель написал 28 книг (приписывают ему около 300 сочинений), систематизировав знание по физике, этике, аналитике, поэзии, возникновении животных. Вершиной развития логического метода явился труд Аристотеля - "Логика", основы этой науки и по сей день преподаются по этой книге. Именем Аристотеля принято называть и первую научную революцию, а по сути, рождение науки. С его именем связывают и зарождение биологии как науки. Аристотель заложил принципы классификации животных, основы сравнительной анатомии и сравнительной эмбриологии: разрабатывал идею “биогенетического закона”, обосновал единство происхождения животных. В "темные века" Европы по образному выражению Л.Н.Гумилева читали две книги: Библию и Аристотеля. На личности последнего остановимся несколько подробнее. Современники, а за ними и историки, свидетельствуют, что Аристотель имел тощие ноги, маленькие глазки, шепелявил и выделялся своими нарядами, кольцами и прическами, речи его были насыщенны сарказмом.

В 17-37лет - ученик Платона, что, впрочем, не помешало ему провозгласить: “Платон мне друг, но истина дороже”. Царь Македонии Филипп 2 поручил Аристотелю воспитание своего сына - Александра, который впоследствии говорил: “Я чту Аристотеля наравне с моим отцом потому, что если отцу я обязан жизнью, то Аристотелю - всем, что дает ей цену”. Вблизи Афин, в Ликейоне он создает школу-ликей (отсюда слово лицей) - прогуливающихся учеников. Аристотель учил своего сына во всем придерживаться золотой середины, поэтов - не копировать жизнь, а организовывать ее, мыслителей - системе логики, ученых - методологии науки.

Замечательным мажорным аккордом в симфонии греческой научной мысли и практики был александрийский период.

На берегу Средиземного моря, Александр основал город - Александрию. Место было выбрано так умно и так удачно, что новый город разросся с невероятной быстротой и со временем затмил в самое короткое время значение Афин. Здесь, в Александрии, развились все силы греческого ума. В библиотеке Александрийского музеума было 700 000 томов книг (книгопечатания еще не было).

- ботанический сад, зверинец для 300 наблюдателей, астрономическая обсерватория, одновременно сюда стекалось до 14 000 различных работников.

- процветание научной мысли в Александрии связано с полной терпимостью Птолемеев всех религий и национальностей.

В начале новой эры закатывается век Александрии. В 391 г н.э. под руководством христианских фанатиков чернь расправилась с гигантским наследием греческой и римской культуры. Храм Сераписа был разрушен до основания и сравнен с землей, приборы, библиотеки сожжены.

Б) IV-XIV века - схоластико-теологический период. “Credo ut intellegam” -

Верую, чтобы знать.

После погрома в Александрии, вплоть до 14 века очевидно угасание научных изысканий в Европе. Самым блестящим представителем интересов и идеологии церкви, ее "душой" был Блаженный Августин (354-430гг.). Не выделяя его имя в ряд естествоиспытателей, но признавая его неоспоримые достоинства как мыслителя, попытаемся встать на позиции его видения мира, иначе как же можно прочувствовать ту парадигму, в которой жило человечество добрую тысячу лет. Для него вся природа была созданием всесильного и всеблагого творца: его явления, картины, законы должны лишь иллюстрировать бесконечное величие, нетленную красоту и вечную славу бога; а данные и обобщения науки о природе важны лишь постольку, поскольку они способны подтвердить спасительные истины священного писания и не противоречат словам апостолов. Растения, животные, их организация и нравы расценивались с узкопрактической точки зрения, классификации строились в согласии с учением о шести днях творения.

Наука в Европу возвращалась через арабский Восток и Испанию (мусульманскую). Завоевав Египет и Персию, арабы нашли тут довольно высокую культуру. Первоучителями арабов были изгнанные из Византии ученые и философы, они переводили на сирийский язык произведения Аристотеля, Теофраста, Диоксирида, Плиния, Галена. В начале IX века открывается в Багдаде нечто вроде университета - детище халифа аль Мансура, пристанище многочисленных ученых и ищущей знания молодежи. Начатое этим халифом дело продвигается вперед Гарун-ар Рашидом, оставившим после себя легендарную славу. Выискивают научные сочинения на греческом, сирийском и еврейском языках. Основоположником арабской химии считается Гебер, который жил, по видимому, в Х веке, арабы называли его "царем науки", сейчас можно добавить - "алхимии". Он утверждал, что если сжечь крота, то можно получить особую соль, которая способна превратить железо в серебро, а медь - в золото. В то же время, он умел изготовлять азотную, серную и уксусную кислоты, умел пользоваться такими манипуляциями, как обжигание, перегонка и т.п. Так что и химикам ничего не остается делать, как признать в нем прародителя современной химии. Нельзя не упомянуть и такие известные имена как Авиценна (Ибн-Сина, 980-1037гг.) - первоклассный врач, философ и натуралист, Аверроэс (Ибн-Рошд, 1126-1198гг.) - ученый, философ. Что же главное можно выделить в арабской науке? Конечно, не самобытное творчество, а их страсть к знанию и отношение к источникам античной мысли. Они, можно сказать, сохранили в средневековье тексты древних, окрыли путь к подлинному Аристотелю, к "Аристотелю без тонзуры", путь к Гиппократу и Галену.

Но вернемся в Европу, имея 28 книг Аристотеля, человек освобождался от необходимости самостоятельно думать и нуждался лишь во времени для их зазубривания. Однако из-за объемов трудов, запутанности и ошибочности многих положений, отягощенных множественными переводами и комментариями, на это не хватало целой жизни. Хотя в сочинениях Аристотеля объединены учения многих натурфилософов, в них нет рациональных “зерен”, равных по масштабу диалектике Гераклита, атомизму Демокрита, гелиоцентризму Аристарха Самосского. Более того, эти зерна были им начисто вытравлены. Столь длительный период популярности учения Аристотеля (2000 лет) можно объяснить только сложившимися историческими условиями, а также политическими и религиозными страстями.

В этот период развиваются только анатомия и физиология животных и человека в связи с потребностями медицины, получают распространение травники и труды по парковому искусству.

В) XIV - XVIII - метафизический период. “Cogito ergo sum”. -

Мыслю, следовательно, существую (Р.Декарт)

Естествознание эпохи Возрождения светлой человеческой мысли отличалось от природоведения предыдущих эпох прежде всего выработкой новых принципов познания природных явлений. Пробуждается интерес к естествознанию, особенно к живой природе, собираются коллекции, акклиматизируются экзотические растения, создаются ботанические сады и зверинцы. А главное, изменяется метод познания. К середине XVII века научным будет признаваться только то, что получено в результате опыта или доказано математически. Наибольший прорыв этого периода - механика Ньютона, его именем называется и вторая научная революция. Но не будем забегать вперед. Центральная фигура начала этого периода:

Леонардо да Винчи (1452-1519гг.) Он утверждал, что знания, не рожденные опытом, бесплодны и лишены всякой достоверности. "Знание - дочь опыта".

А. Везалий (1514-1564гг.) - научное описание органов и систем человека.

Г. Галилей (1564-1642гг.) - изобретение микроскопа.

У. Гарвей (1578-1657гг.)- учение о кровообращении.

Ф. Бэкон (1561-1626 гг.) – развитие методологии науки. «Метод-это циркуль».

Р. Декарт (1596-1650гг.) - Декарт пришел к убеждению, что биология - не больше, как усложненная физика, а организмы - в такой же мере сложные механизмы. Растения - великолепно сконструированные машины, а животные - блестяще сооруженные и эффективно действующие автоматы. Практически это начало современного рационального периода в истории науки, науки в Декартовой системе координат. Как пишет В. Вайскопф (1977) “наука стала развиваться, когда люди начали удерживать себя от общих вопросов, таких как: “ Из чего состоит материя? Как возникла Вселенная? В чем сущность жизни?” Они стали задавать вопросы частного характера, например: “Как падает камень? Как вода течет по трубам?”. Декарт расчистил путь годам неслыханного прогресса в науке и одновременно упаковал ее в свою систему координат.

А. Левенгук (1632 - 1723гг.) - описание микроорганизмов, эритроцитов, сперматозоидов.

Г) XVIII-XX(начало) века - классический период.

Разделение метафизического и классического периодов несколько условно. Механистическая научная картина мира на базе экспериментально-математического естествознания преобладала практически до конца 19 века. Но постепенно накапливались и суммировались факты изменчивости, эволюции Природы. Так в статичную, скучную, бесконечную ньютоновскую Вселенную, единую в пространстве и времени врываются данные об изменении живого мира.

Ж.Б.Ламарк (1744-1829гг.) - эволюционная трактовка “лестницы существ”.

Ж.Кювье (1769-1832гг.) - исследования по сравнительной анатомии.

Ч. Дарвин (1809-1882гг.) – эволюционная теория.

Г.Мендель (1822-1884гг.) описание закономерностей наследования у растений.

К.Бэр (1827г*) разработка принципов сравнительной эмбриологии.

М.Шлейден, Т.Шванн (1838-1839гг.) разработка “клеточной теории”

И.М.Сеченов (1829-1905гг.) - высшая нервная деятельность.

Л. Пастер (1822-1895гг.) - опыты по невозможности самозарождения.

живых организмов.

К.А.Тимирязев (1943-1920гг.) - изучение фотосинтеза.

И.П.Павлов (1849-1936гг) изучение условных и безусловных рефлексов.

Т.Бовери., У. Сеттон (1862-1915гг.) оформление хромосомной теории наследования.

Д) XX век - современный период. Этика науки. “Respondo etsi mutabor”

“Отвечаю, хотя и должен буду измениться”. О.Розеншток-Хюсси (1997)

Современный период естествознания знаменуется третьей научной революцией - эйнштейновской. На рубеже 19-20 веков произошла целая серия замечательных открытий: внутреннее строение атома, явление радиоактивного распада, теория относительности А. Эйнштейна. Стала очевидной изменчивость мира, относительность истин, зависимость их от определенных условий эксперимента. Считается, что в области биологии мини-революция произошла в середине 20 века и связывают ее со становлением генетики и экологии.

В.И.Вернадский (1863-1945гг.) - становление науки биогеохимии, разработка учения о биосфере.

С.С.Четвериков, Дж. Холдейн, Р.Фишер, С.Райт, Д.Хаксли, Ф.Г.Добжанский, Э.Майр, И.И.Шмальгаузен, С.А.Северцов ( работы: 1920-1940гг.) - разработка синтетической теории эволюции

А.Тенсли (1935г*) - разработка учения об экосистемах

В.И.Сукачев (1942г*) - становление науки биогеоценологии

О.Эйвери (1944г.*) - док-во связи ДНК с наследственностью

Д.Уотсон, Ф.Крик (1953*) - открытие структуры ДНК

Как следует из нашего краткого экскурса в историю естествознания, науке в ее современном виде не более 300 лет. Время, не сопоставимое ни с геологическим возрастом Земли, ни даже со временем существования человека разумного. И это же время - глобального изменения всего лика планеты. Расселялся и изменял человек, орудием была - наука. В.И.Вернадский (1988) писал: "...эволюционный процесс получает при этом особое геологическое значение благодаря тому, что он создал новую геологическую силу - научную мысль социального человека."

Последние 50 лет - наука развивается по экспоненте: объем научной деятельности, в том числе мировой научной информации в 20 веке удваивается каждые 10-15 лет. Растет число ученых, наук. В 1900г в мире было 100 тыс. ученых, сейчас 5 млн, 90% всех ученых, когда-либо живших на планете - наши современники. Современный период считают периодом научно-технической революции, а в последнее десятилетие - периодом информации. Наука из кабинетов и лабораторий выплеснулась в жизнь, стала непосредственной производительной силой, изменяющей жизнь человека и планеты в целом. И если в начале века наука виделась как панацея, счастливый билет человечества в Золотой век, то сейчас все более аргументировано звучат голоса против, отказывая ей в положительном влиянии на культуру. Это вопросы нравственности. А если есть вопрос, существует и дисциплина, его изучающая - этика науки.

Замечательная плеяда русских ученых космистов: В.И.Вернадский, А.Л.Чижевский, К.Э.Циолковский пришли к эволюционности этики. Интересно, что в настоящий момент само естествознание, по сути дела, все больше становится наукой о развитии: в биологии, синергетике, неравновесной термодинамике, космологии и т.д. С точки зрения эволюционной этики, нравственным долгом следует считать принятие человеком на себя миссии продолжения общей мировой эволюции и создания нового общества, находящегося в гармонии с космосом.

Подобные идеи развиваются в концепции эволюционного гуманизма, одним из основателей которого стал вышеупомянутый зоолог и философ Д.Хаксли. В основе его теории лежат четыре ключевые идеи (цит. по Лаврененко, 1997):

• Сознание того, что человек несет ответственность за свое будущее, а также за развитие планеты, и эту ответственность он не может возлагать ни на Бога, ни на судьбу, ни на что другое - только на самого себя.

• Признание того факта, что человек представляет собой лишь один вид, одну единицу существующей на Земле жизни, и поэтому человечество не должно превращаться в совокупность конкурирующих или же враждебно настроенных друг к другу "псевдовидов", под которыми понимаются нации, религиозные группы или блоки государств с различной идеалогией.

• Идея осуществления человеческих чаяний вместо идеи материальног благополучия (наше " богатое" общество превращается в общество, отягощенное пороками.)

• Стремление повысить "качество" жизни и всей окружающей среды, а не увеличить количество материальных ценностей, денег, продуктов производства и материальных благ для отдельных человеческих групп.

В этом ключе звучит и эпиграф, выбранный нами для современного периода естествознания, три коротких слова: “Respondo etsi mutabor” “Отвечаю, хотя и должен буду измениться”. Это означает, что я хочу найти ответ на вопрос, поскольку ты сделал меня ответственным за продолжение жизни на Земле.