Исторические этапы познания природы

Для глупца старость — бремя, для невежды - зима, а для человека науки — золотая жатва.

Ф. Вольтер, французский философ

По мнению историков науки, развитие познания природы прошло три стадии и в конце XX века вступило в четвертую стадию [27].

Первая стадия естествознания под названием натурфилософии зарождалась в позднем средневековье, но в основном характерна для эпохи Возрождения (ХV-ХVI века). В этот период господствует наблюдение, а не эксперимент, преобладают догадки, а не опытно воспроизводимые выводы. Так, картина мироздания Дж. Бруно представляет собой воспроизведение философской космологической модели античных атомистов на натуралистической основе, то есть на основе данных астрономических наблюдений. Здесь теоретические положения и выводы базируются не столько на опытных данных, сколько на целостности и непротиворечивости картины мира, отражающей картину мироздания.

Этот синтез философских и естественнонаучных идей представляет знаменательное явление. Позже, когда в XVII – XVIII веках аналитическое естествознание станет формулировать научные принципы и законы, отнесенные к абстрактным идеализированным моделям, обнаружится, что такие принципы и законы не сводимы к конкретным фактам, к любому их числу. Поэтому Г. Галилей обосновывал принцип инерции ссылкой не только на факты, но и на идею единства мира и его гармонии, как это представлено в моделях мира Н. Коперника Дж. Бруно.

Было бы ошибочным считать, что натурфилософия обусловлена только неразвитостью естествознания и представляет собой временное явление. Неразвитость, конечно, была. Но натурфилософия несет в себе глубокую конструктивную идею необходимости союза естествознания и философии, что прослеживается во всей последующей истории естествознания. И не только это; синтез философских и естественнонаучных идей получает свое воплощение в научных картинах мира, которые вырабатываются наукой каждой исторической эпохи.

Вторая стадия естествознания, связанная с формированием и систематическим развитием экспериментально-теоретических исследований, именуется аналитическим, или точным, естествознанием.

Историки науки считают, что основная масса достижений в изучении природы была получена на второй стадии. Первоначальные сведения накапливались многими энтузиастами и первопроходцами - мореплавателями, путешественниками, врачами, астрономами, химиками и алхимиками, изобретательными ремесленниками, наблюдательными крестьянами. Их взор проникал во все уголки Земли и Неба, в мир животных и растений, способствуя накоплению опытного материала. На этом массиве материала в Новое время возникли физика, химия, биология, география и геология.

В дальнейшем нарастало стремление к более детальному изучению объектов, что вело к дифференциации (разделению, расчленению) соответствующих наук. Так, сначала была общая химия, затем она была разделена на органическую и неорганическую, затем появились физическая и аналитическая химия, затем химия углеводородов и т. д.

Из сказанного вытекает первая и главная особенность аналитической стадии естествознания – тенденция к возрастающей дифференциации естественных наук.

Второй особенностью аналитической стадии выступает явное преобладание эмпирических (то есть полученных посредством эксперимента) знаний над теоретическими. Поэтому вторую стадию нередко называют периодом эмпирического естествознания.

Третья особенность аналитической стадии естествознания состоит в преимущественном исследовании предметов природы в сравнении с исследованиями процессов.

Так, в химии практически до конца XIX века изучали главным образом элементный состав и строение молекул химических веществ в неизменном состоянии, независимо от химических реакций. И только к концу XIX – началу XX века, когда на передний план выдвинулась термодинамика и была доказана правильность молекулярно-кинетической теории, среди химических дисциплин выдвинулось на ведущее место учение о химических процессах.

Четвертая особенность аналитического естествознания состоит в том, что до середины XIX века природа рассматривалась как неизменная во времени, то есть вне эволюции, а ее разные сферы – вне связи друг с другом.

Насколько естественные науки еще в ХVII-ХVIII веках поднялись над натурфилософией в детальном познании природы и превосходили ее по общему объему и систематизации знаний, настолько же естествознание Нового времени уступало всей старой натурфилософии в понимании целостности природы и ее эволюции.

Третья стадия. Переход от аналитической стадии естествознания к синтетической происходил в конце XIX века – начале XX века.

Необходимо подчеркнуть, что, подобно тому как аналитическое естествознание хотя бы в измененном виде включало в себя натурфилософию, синтетическое естествознание включает в себя все основные традиции аналитической стадии, дополняя их новой ориентацией на создание синтетических дисциплин на стыке смежных наук.

Так, например, еще М. В. Ломоносов говорил о необходимости привлечения физики для объяснения химических явлений. С тех пор появились разнообразные варианты объединения физических и химических знаний - химическая термодинамика, термохимия, электрохимия, радиохимия, фотохимия, квантовая химия и т. д. Сегодня всю химию можно назвать физической, потому что у общей и физической химии один и тот же предмет, одни и те же методы исследования. Появилась еще химическая физика, которую называют также химией высоких энергий.

Внешняя причина интеграции частных дисциплин – невозможность объяснить многие химические явления чисто химическими средствами и необходимость обращаться за помощью к физике. Внутренняя причина интеграции состоит в многообразных проявлениях принципиального единства природы, которая не знает никакого абсолютно резкого деления на рубрики и разные науки.

В свое время появилась необходимость синтеза биологических и химических знаний. В прошлом столетии возникли физиологическая химия и затем биохимия. А недавно стала известной новая синтетическая дисциплина - физико-химическая биология, претендующая на роль теоретической биологии. Дело в том, что для объяснения сложнейших явлений и живом организме необходимо использование знаний из области физики и химии. Даже простейший живой организм это и механический агрегат, и термодинамическая система, и химический реактор с разнонаправленными потоками материальных масс, тепла, электроимпульсов и т. д. И вместе с тем это – ни то и ни другое в отдельности, потому что живой организм – единое целое [27].

При этом в принципе речь идет уже не о редукции, то есть не о сведении всей биологии к чистой химии, а всей химии – к одной физике (как некогда упрощенно думали), но о взаимном проникновении всех этих естественных наук друг в друга с преимущественным направлением от физики и химии к биологии.

Четвертая стадия, которую можно условно назвать интегральным естествознанием, начинает заявлять о себе в конце XX столетия. В дальнейшем она будет углубляться по мере того, как малый синтез двух-трех смежных дисциплин будет пополняться масштабным объединением разных дисциплин и направлений научных исследований.

Примерами таких новых интегральных научных направлений являются кибернетика как наука об управлении в животных машинах; учение о четырех основных типах взаимодействия в природе, а также теории «великого объединения» в рамках релятивистской квантовой механики и космологии; синергетика, претендующая на роль общей теории развития. Существенную интегрирующую роль выполняют и такие общенаучные методы исследования, как математизация естествознания, разработка принципов системных исследований и некоторые другие.

Уже сегодня все исследования природы подобны огромной сети, связывающей многочисленные ответвления физических, химических, биологических наук о единой природе. По нашему мнению, дальнейшая разработка теории эволюции Вселенной позволит объединить на более глубокой основе все науки о неживой и живой природе. И тогда естествознание, возможно, будет выступать как единая и многогранная наука о природе.

Выше отмечалось, что важнейшим условием точного естествознания является использование научного эксперимента и математического аппарата. Остановимся на каждом из этих условий в указанной последовательности.