Учебник Михайлова КСЕ

Введение 11

В конце каждой главы представлены вопросы для самопроверки студентов. В учебнике дается список литературы, использовавшейся при написании пособия и рекомендуемой студентам при подготовке к практическим занятиям, а также тестовые задания. Помимо помощи студентам в освоении дисциплины данное учебное пособие решает задачу ознакомления с основами современного естествознания всех интересующихся проблемами в этой области науки.

Авторы учебника:

Баленко Ю. К., кандидат технических наук, профессор (гл. 2: § 2.3–

2.11; ãë. 3); Беспамятных Т. А., кандидат педагогических наук, доцент (гл. 11);

Киселева Э. М., кандидат педагогических наук (гл. 8: § 8.10; гл. 9,

ãë. 10); Королькова С. В., кандидат биологических наук (гл. 4, гл. 5);

Костецкая Г. А., кандидат педагогических наук (гл. 1: § 1.1, 1.2; гл. 6:

§ 6.1–6.3; ãë. 7: § 7.9, 7.10); Михайлов Л. А., доктор педагогических наук, профессор, лауреат

премии Президента РФ (заключение); Попова Р. И., кандидат педагогических наук, доцент (гл. 1: § 1.3;

ãë. 2: § 2.1, 2.2); Силакова О. В., кандидат педагогических наук (гл. 6: § 6.4; гл. 7:

§ 7.1–7.8, 7.11); Соломин В. П., доктор педагогических наук, профессор, заслужен-

ный работник высшей школы РФ, действительный член МАНЭБ (введение);

Царенко В. П., доктор сельскохозяйственных наук, профессор (гл. 8: § 8.1–8.9).

Глава 1

ПРЕДМЕТ И СТРУКТУРА ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ

Термин «естествознание» происходит от соединения слов «естество», то есть природа, и «знание». Таким образом, дословное толкование термина — знание о природе.

Естествознание в современном понимании — наука, представляющая собой комплекс наук о природе, взятых в их взаимосвязи. При этом под природой понимается все сущее, весь мир в многообразии его форм.

1.1. Наука. Функции науки

Наука — это особый рациональный способ познания мира, основанный на эмпирической проверке или математическом доказательстве.

Науку рассматривают как сферу исследовательской деятельности, направленную на производство новых знаний о природе, обществе и че- ловеке, включающую в себя все условия этого производства: ученых с их знаниями и способностями, научные учреждения и специальное оборудование, методы научно-исследовательской работы, систему на- учной информации.

Возникнув в Европе после философии и религии, в современном виде наука сформировалась в XVI–XVIII вв. Причина возникновения науки — соединение в своеобразном типе европейской культуры восточной чувственности с греческой рациональностью. Активно развиваясь, к началу XVIII в. наука заняла доминирующее место в культуре человеческой деятельности. С тех пор значение науки неуклонно возрастает. Если в начале XIX в. развитие науки зависело от развития

1.1. Наука. Функции науки 13

производства, то к концу столетия ситуация изменилась: развитие науки стало предшествовать развитию производства.

ÂХХ в. объем научной информации удваивался каждые 10–15 ëåò.

Âнастоящее время наука охватывает около 15 тыс. дисциплин, которые разделяются на фундаментальные и прикладные, естественные и общественные. Изменился и статус ученого. До конца XIX в. научные исследования велись в университетах, где ученый добывал средства к жизни преподавательской работой. В настоящее время ученый — это особая профессия. С разделением науки на фундаментальную и прикладную, произошедшим в ХХ столетии, теоретические исследования стали непосредственно влиять на производство. Наука превратилась

в важную производительную силу общества.

Выделяют три основные ипостаси науки: отрасль культуры, способ познания мира, социальный институт.

Наука как отрасль культуры

Термин «культура» (от лат. cultura — возделывание, воспитание, развитие, почитание) вошел в обиход европейской социальной мысли во второй половине XVIII в. Первоначально понятие «культура» подразумевало целенаправленное воздействие человека на природу, а также воспитание и обучение самого человека. Современная трактовка понятия «культура» отражает как общее отличие человеческой жизнедеятельности от биологических форм жизни, так и качественное своеобразие конкретных исторических форм этой жизнедеятельности.

Культура — специфический способ организации и развития человеческой жизнедеятельности, представленный в продуктах материального и духовного труда, в системе социальных норм и учреждений, в духовных ценностях, в совокупности отношений людей к природе, между собой и к самим себе.

Содержание понятия «культура» и его структура находятся в постоянном развитии и зависят от конкретной исторической эпохи, об- щественно-экономической формации, национальных особенностей. Культуру подразделяют на материальную и духовную. Материальная культура охватывает всю сферу материальной деятельности и ее результаты — орудия труда, жилище, одежду и т. д. Духовная культура включает в себя сферу сознания, духовного производства — нравственность, воспитание, этику, эстетику, религию, искусство, науку.

14 Глава 1. Предмет и структура естествознания

Науку как составляющую общечеловеческой культуры от других отраслей культуры отличает целый ряд признаков. В отличие от техники целью науки является познание мира, а не использование полу- ченных знаний о мире для его преобразования. От искусства наука отличается рациональностью. От философии науку отличает то, что ее выводы требуют эмпирической проверки. В отличие от идеологии на- учные истины общезначимы и не зависят от интересов определенных слоев общества. От религии наука отличается тем, что опирается не на веру, а на чувственную реальность. Наука решает частные проблемы и дает относительные ответы на частные вопросы, которые подтверждаются опытом. При этом в науке никогда не имеется достаточных оснований для уверенности в том, что достигнута истина.

Как сфера человеческой деятельности наука имеет специфические

черты.

Универсальность — сообщает знания, истинные для тех условий,

при которых они получены.

Обезличенность — конечные результаты научного познания не зависят от национальности ученого, от места его проживания или инди-

видуальных особенностей.

Систематичность — наука имеет определенную взаимосвязанную

структуру, а не является бессвязным набором частей. Фрагментарность — наука делится на отдельные дисциплины, по-

скольку изучает не бытие в целом, а различные фрагменты реальности

и ее параметры.

Общезначимость — научные знания могут быть использованы все-

ми людьми. Наука оперирует единым языком терминов и понятий. Незавершенность — процесс научного познания бесконечен, так как

научное знание не может достичь абсолютной истины. Преемственность — новые знания определенным образом соотно-

сятся со старыми знаниями.

Критичность — всякое знание относительно, любые результаты

могут быть поставлены под сомнение и пересмотрены. Достоверность — любые научные выводы основаны на результа-

тах, прошедших разностороннюю проверку.

Внеморальность — научные истины нейтральны в морально-этиче- ском плане. Нравственные оценки могут относиться либо к деятельности по получению знания, либо к деятельности по его использова-

íèþ.

Рациональность — разработка теорий, выходящих за рамки эмпирического уровня, на основе законов логики.

1.1. Наука. Функции науки 15

Чувственность — научные результаты признаются достоверными только после того, как они эмпирически проверены с использованием чувственного восприятия.

Кроме того, для науки характерны свои методы исследований, использование приборов и оборудования, особый язык.

Таким образом, специфика науки как отрасли культуры заключается в следующем:

наука познает реальность посредством изучения отдельных ее ча- стей;

результаты науки требуют эмпирической проверки.

Наука как способ познания мира

Наиболее развитой формой познания в настоящее время является наука. Она познает объективные законы изучаемых явлений. Благодаря этому наука обладает предсказательной функцией, позволяет предвидеть ход событий. Формула науки: знать, чтобы предвидеть; предви-

деть, чтобы действовать со знанием дела. Наряду с наукой существует вненаучное познание, занимающее важное место в жизни человека.

На практике вненаучные формы познания часто бывают незаменимы.

Среди них наиболее распространено обыденное познание.

Ïîä обыденным познанием понимают неспециализированную познавательную деятельность человека в процессе его жизнедеятельности. Результатом обыденного познания является жизненно-практиче- ское знание. Такое знание не требует для своего усвоения и передачи специальной подготовки. При этом жизненно-практическое знание является ключевым во взаимопонимании людей и образует основу любого другого знания, в том числе и научного. Помимо обыденного, к вненаучному относят многочисленные специализированные виды практического познания и знания — например, практическое животноводство, растениеводство, швейное дело и т. д.

Результатом обыденного познания, так же как и научного, может быть объективное знание о мире. При этом научное и обыденное познание имеют ряд важных отличий:

1.Характер объекта познания. Обыденный опыт имеет дело с целым объектом и всем комплексом его внешних связей. В науке объект познают посредством изучения его частей и нахождения связей между ними, при этом на теоретическом уровне имеют дело не с самими объектами, а с их идеализированными моделями.

16 Глава 1. Предмет и структура естествознания

2.Системность и обоснованность — признак, отличающий научное знание от обыденного. Научные знания выстраиваются в систему посредством логического выведения одних утверждений из других.

3.Проверка достоверности полученных знаний. Достоверность обыденного знания может быть установлена только опытом или в процессе производства. Наука использует специфическое средство проверки знаний — эксперимент.

4.Использование специальной аппаратуры. В отличие от обыденного познания наука нуждается в специальных орудиях и средствах исследования — научной аппаратуре (инструментах, приборах, оборудовании).

5.Используемый язык. В процессе обыденного познания пользуются обычным, разговорным языком. В науке помимо разговорного используется особо разработанный язык специфических терминов, символов, схем, формул.

6.Необходимость особой подготовки. В отличие от обыденного познания занятия наукой требуют особой подготовки — теоретиче- ской, практической, методической.

Переход к научному познанию был длительным. К этапу зарождения и начального развития научного познания можно отнести период примерно с VII–VI вв. до н. э., когда в Древней Греции возник интерес к пониманию мира в целом, до XVI–XVIII вв. — времени возникновения науки. Познавательной предпосылкой науки явилось развитие критических функций разума и абстрактного мышления. Еще в древнем мире человек стал выделять себя из мира природы, почувствовал себя активной силой. Возникшее в дальнейшем общественное разделение труда способствовало накоплению рациональных знаний, а зна- чит, и развитию научного способа познания.

Научное познание иначе называют научным исследованием. Наука — не только результат научного исследования, но и само исследование. Она имеет определенную структуру. Выделяют два уровня науч- ного исследования — эмпирический и теоретический.

Эмпирическое исследование (îò ãðå÷. empeiria — опыт) — это опытное познание.

Теоретическое исследование (îò ãðå÷. theoria — рассматриваю, исследую) представляет собой систему логических высказываний, включающих в себя математические формулы, схемы, графики

18 Глава 1. Предмет и структура естествознания

социальный институт. Стремительным развитием всех отраслей науки характеризуется XX в. В этот период времени осуществлялось строительство крупных исследовательских институтов и лабораторий, оснащенных разнообразными приборами, вычислительной и иной техникой. Еще более интенсивными темпами развитие науки происходит в настоящее время.

Внимание государства к науке в истории общества росло по мере того, как возрастали ее социальные функции. На протяжении четырех столетий наука завоевывала одну общественную позицию за другой. Срастаясь со всеми формами материального и духовного производства, политической и идеологической жизнью общества, наука превратилась в непосредственную производительную силу, в важнейший компонент научно-технического прогресса. Поэтому общество, заботящееся о своем будущем, заинтересовано в увеличении финансовых затрат на развитие науки.

О масштабах научной сферы жизни современного общества свидетельствует численность ученых в мире. Если в начале XIX в. количе- ство ученых составляло около 1 тыс. человек, к началу XX в. — уже порядка 100 тыс. человек, то к началу XXI в. численность научных работников в мире составила свыше 5 млн человек. Девяносто процентов всех ученых, когда-либо живших на планете, — наши современники. Согласно статистическим данным, удвоение объема научной информации в современном обществе происходит каждые 10–15 лет. Более 90% всех важнейших научно-технических достижений челове- чества приходится на XX — начало XXI в.

Система современного научного знания включает около 15 тыс. дисциплин, научных журналов насчитывается несколько сотен тысяч. В авангарде науки идут фундаментальные исследования. Высокими темпами развивается прикладная наука, основанная на экспериментальной, опытно-промышленной базе. Современные научные исследования требуют существенных материальных вложений. Например, строительство синхрофазотрона, необходимого для проведения исследований в области физики элементарных частиц, требует миллиардов долларов. Особенно дорогостоящими являются космические исследования. В развитых странах на науку сегодня затрачивается 2–3% валового национального продукта. Но без этого невозможны ни достаточ- ная обороноспособность страны, ни ее производственное могущество.

В истории мировой науки российская наука всегда занимала одно из ведущих мест. В конце 80-х гг. XX в. в СССР было около 1,5 млн на- учных работников, что составляло примерно одну четверть ученых

1.2. Естествознание — комплекс наук о природе 19

всего мира. Из них около 40% занимались проблемами технических наук, порядка 30% составляли специалисты в области естественных наук и медицины, а 30% от общей численности советских ученых работали в гуманитарных научных областях.

К сожалению, в последнее время ввиду низких материальных вложений российская наука находится в тяжелом состоянии, вследствие чего имела место массовая эмиграция ученых. С начала 90-х гг. прошлого столетия, то есть за неполные 20 лет, страну покинули около 1,5 млн специалистов. Согласно статистическим данным, заработная плата исследователей в фундаментальной науке в промышленно развитых странах Запада в 40–50 раз выше, чем в России, а годовые расходы на фундаментальную науку в США, например, в 8 раз больше, чем в нашей стране. Тем не менее в настоящее время ситуация начала стабилизироваться, многие ученые предпочитают оставаться в России, а не уезжать за рубеж. Это связано с позитивным экономическим развитием страны, с увеличением государственных и частных инвестиций в научную сферу.

Экономический подъем России невозможен без опережающего развития науки. Поэтому в настоящее время наука является одним из приоритетных направлений в деятельности государства.

1.2. Естествознание — комплекс наук о природе

Естествознание, как указывалось ранее, — это совокупность наук о природе, взятых в их взаимосвязи. Однако данное определение не отражает в полной мере сущности естествознания, поскольку природа выступает как единое целое. Это единство не раскрывается ни одной частной наукой, ни всей их совокупностью. Множество специальных естественнонаучных дисциплин своим содержанием не исчерпывает всего, что мы подразумеваем под природой: природа глубже и богаче всех

имеющихся теорий.

Понятие природы трактуется по-разному. В самом широком смысле под природой понимается все сущее, весь мир в многообразии его форм. Природа в этом значении стоит в одном ряду с понятиями материи, Вселенной. Наиболее употребительно толкование понятия «природа» как совокупности естественных условий существования челове- ческого общества. В данной трактовке характеризуются место и роль природы в системе исторически меняющегося отношения к ней чело-

20 Глава 1. Предмет и структура естествознания

века и общества. В более узком смысле под природой понимают объект науки, а точнее — совокупный объект естествознания.

Современное естествознание развивает новые подходы к пониманию природы как единого целого. Это выражается в представлениях о развитии природы, о различных формах движения материи и разных структурных уровнях организации природы, в расширяющемся представлении о типах причинных связей. Например, с созданием теории относительности существенно видоизменились взгляды на простран- ственно-временную организацию объектов природы; развитие современной космологии обогащает представления о направлении естественных процессов; развитие экологии привело к пониманию глубоких принципов целостности природы как единой системы.

В настоящее время под естествознанием понимается точное естествознание, то есть такое знание о природе, которое базируется

на научном эксперименте, характеризуется развитой теоретиче- ской формой и математическим оформлением.

Для развития специальных наук необходимо общее знание природы, комплексное осмысление ее объектов и явлений. Для получения таких общих представлений каждая историческая эпоха вырабатывает соответствующую естественнонаучную картину мира.

Исторические этапы познания природы

Процесс познания человеком природы начался еще в глубокой древности, но интенсивно стал развиваться в античный период. Важную роль в дальнейшем становлении естествознания как науки сыграли основанные на наблюдениях великие догадки древних философов.

Так, родоначальник античной натурфилософии Фалес сумел предсказать солнечное затмение, наблюдавшееся в Греции в 585 г. до н. э. Эмпедокл, живший в VI в. до н. э., объяснил причину солнечного затмения прохождением Луны между Солнцем и Землей. Эмпедокл также высказал удивительную догадку о том, что свет распространяется с огромной скоростью и мы просто не замечаем длительности его распространения. Помимо работ в области астрономии Фалес известен также своими трудами по географии и физиологии, а Эмпедокл прославился не только как философ, но и как врач, физик и физиолог. Широко известны достижения античности в математике (Евклид, III в. до н. э., Пифагор, VI в. до н. э.), механике (Архимед, III в. до н. э.), астрономии (Птолемей, II в. до н. э.).