Тема №1

ПРИРОДОЗНАВСТВО ЯК НАУКОВИЙ МЕТОД ПІЗНАННЯ

План лекції:

1. Вступ. Природознавство як наука. Природа як єдине ціле.

2. Класифікація методів наукового пізнання.

3. Загальнонаукові методи емпіричного пізнання.

4. Загальнонаукові методи теоретичного пізнання.

5. Географія та картографія.

Основні поняття: природа,методологія, природознавство, природничі науки, абстрагування, спостереження.

Вступ. Природознавство як наука. Природа як єдине ціле

Слово "природознавство" (рос. - "естествознание", "природоведение", від "естество" - природа) означає знання про природу. Слово "природоведение" походить від спільнослов'янського "веди" — наука, знання. У латинській мові поняття "природа" позначається словом "natura" ("натура"). Тому в багатьох європейських країнах наука про природу дістала назву "Naturwissenchaft". Від цієї назви походить і міжнародний термін "натурфілософія" (філософія природи).

Спочатку всі знання про природу належали до сфери інтересів фізики (або до фізіології). Невипадково Арістотель (4 ст. до н.е.) називав своїх попередників "фізиками", або "фізіологами" (давньогрецьке слово "фюзис" (фізис) дуже близьке за значенням до слов'янського слова "природа"). Саме фізика є основою всіх наук про природу.

Оскільки природа надзвичайно різноманітна щодо видів об'єктів, їхніх властивостей і форм руху, то в процесі її пізнання формувалися різні природничі науки: фізика, хімія, біологія, астрономія, географія, геологія і багато інших. Кожна з природничих наук має справу з якимись конкретними властивостями природи (матерії, що рухається в просторі й часі).

Коли вдається виявити якісь нові властивості матерії, з'являються нові природничі науки або, принаймні, нові розділи й напрямки у вже існуючих природничих науках, метою яких є подальше вивчення цих властивостей. Так сформувався цикл природничих наук. За об'єктами дослідження їх можна поділити на дві великі групи: науки про живу та науки про неживу природу. Найважливішими природничими науками, які досліджують неживу природу, є фізика, хімія, астрономія. Пропонуємо їх короткий огляд.

Фізика вивчає найбільш загальні властивості матерії і форми її руху (механічну, теплову, електромагнітну, атомну, ядерну) й поділяється на багато напрямків і розділів (загальна фізика, теоретична фізика, експериментальна фізика, механіка, молекулярна фізика, атомна фізика, ядерна фізика, фізика електромагнітних явищ і т.д.).

Хімія — це наука про речовини, їх склад, будову, властивості та взаємні перетворення. Вона вивчає хімічну форму руху матерії і поділяється на органічну й неорганічну хімію, фізичну та аналітичну хімію, колоїдну хімію (хімію розчинів) і т.д.

Астрономія — наука про Всесвіт. Вона вивчає рух небесних тіл, їх природу, походження й розвиток. Найважливішими розділами астрономії, які в наш час перетворилися, власне кажучи, на самостійні науки, є космологія та космогонія. Космологія — це фізичне вчення про Всесвіт як цілісність, його будову та розвиток. Космогонія вивчає питання походження й розвитку небесних тіл (планет, Сонця, зірок та ін.). Новітнім напрямком у пізнанні космосу є космонавтика.

Біологія належить до наук про живу природу. Існують різні її визначення як науки. От одне з них: "Біологія - учення про життя. Предметом біології є життя як особлива форма руху матерії, закони розвитку живої природи...". Таке визначення біології не викликає якихось особливих суперечок, але постає ще більш складне питання: "А що таке життя?". Розмова про це ще попереду, а в даний момент зазначимо, що фізика, хімія та біологія як найважливіші частини природознавства відрізняються між собою досліджуваними формами руху матерії (фізична, хімічна, біологічна). Але такий підхід не дозволяє охопити всі природничі науки, а тим більше їхні суміжні області (фізичну хімію, фізичну біологію, хімічну фізику, біофізику, астрофізику й т.д.). Зазначимо, що біологія, безперечно, є найбільш розгалуженою наукою (зоологія, ботаніка, морфологія, цитологія, гістологія, анатомія і фізіологія, мікробіологія, вірусологія, ембріологія, екологія, генетика й т.д.). Так у процесі пізнання природи сформувалися окремі природничі науки. Етап диференціації знань, диференціації наук є необхідним етапом пізнання. Це пояснюється тим, що виникає необхідність вивчення все більшої кількості й різноманітності досліджуваних природних об'єктів, більш глибокого проникнення в їх деталі. Але Природа (Всесвіт, Життя, Розум) — це єдиний, унікальний, багатогранний, складний, саморегульований організм. Якщо природа єдина, то єдиним повинно бути й уявлення про неї з погляду природничої науки. Такою наукою і повинно стати природознавство. Отже, ми можемо тепер точніше визначити предмет та мету цієї науки.

Природознавство — це сукупність наук про природу, які становлять єдине ціле. Слід звернути увагу на те, що природознавство — узагальнена, інтегрована наука. Це означає, що в наш час на зміну диференціації знань про природу повинна прийти їх інтеграція. Необхідність інтеграції пояснюється, по-перше, об'єктивним процесом пізнання природи і, по-друге, тим, що людство пізнає закони природи не заради простої цікавості, а задля використання їх у практичній діяльності, для свого життєзабезпечення.

Роль природознавства (природничих наук) в житті людини важко переоцінити. Воно є основою життєзабезпечення — фізіологічного, технічного, енергетичного. Це теоретична основа промисловості й сільського господарства, усіх технологій, різних видів виробництва, у тому числі виробництва енергії, продуктів харчування, одягу й т.д. Природознавство — найважливіший елемент культури людства, один з найістотніших показників розвитку цивілізації.

За чотири роки вивчення природознавства у початковій школі учні осмислюють та вивчають ряд природничих понять, що формують основу їх наукового світогляду, забезпечують пропедевтику вивчення природничих дисциплін у середній та старшій школі.

Зміст основних природничих понять, що формуються при вивченні курсу "Я і Україна" у 1-4 класах:

Складові довкілля: нежива природа, жива природа, речі створені руками людини.

Ознаки живої природи: народжується, дихає, живиться, росте, розмножується, вмирає.

Тіла бувають рідкі, тверді, газоподібні. Тіла складаються з речовин.

Речовини складаються з молекул.

Сонячне світло і тепло. Світло і тепло Землі дає Сонце. Сонячні промені падають на Землю прямолінійно. Висота Сонця на небосхилі змінюється протягом доби і протягом кожної пори року. Не всі промені однаково нагрівають поверхню Землі.

Повітря це суміш газів (азот, кисень, озон, водяна пара, вуглекислий газ та інші), що утворюють земну атмосферу. Повітря – газоподібне тіло. Воно заповнює всі порожнини, є в ґрунті, воді, навколо нас. Без повітря немає життя. Властивості повітря: прозоре, безбарвне, не має запаху, при нагріванні розширюється, при охолодженні стискається, погано проводить тепло.

Вода – дуже поширена у природі хімічна сполука. Вода є у повітрі,у ґрунті, під землею, входить до складу всіх живих організмів. Без води немає життя. Вода має три стани: твердий, рідкий і газоподібний. Властивості води – рідини: текуча, не має запаху, не має власної форми, прозора, безбарвна, при нагріванні розширюється, а при охолодженні стискається, є розчинником окремих речовин.

Перетворення води-рідини на пару називають випаровуванням. Перетворення води з рідкого стану у твердий називають замерзанням. Перетворення води у природі з одного стану в інший називають кругообігом води.

Гірські породи – природні тіла, які знаходяться у надрах Землі або на її поверхні. Корисні копалини – це гірські породи, які люди видобувають у природі і використовують у своєму житті. Вони бувають за станом тверді, рідкі і газоподібні; рудні, нерудні та горючі. Місця великого скупчення і добування корисних копалин називають родовищами.

Грунт (земля) - верхній, пухкий, родючий шар землі (літосфери), в якому ростуть рослини. Грунт складається з повітря, піску, глини, мінеральних речовин і перегною. Види ґрунтів – чорнозем, піщаний, глинистий, кам’янистий.

Рослини – живі організми. Вони живляться, дихають, ростуть, розмножуються і відмирають. Необхідні умови для життя рослин: сонце, повітря, ґрунт, дощ, комахи, птахи, звірі, люди. Рослини бувають культурні і дикорослі.

Рослини мають особливу будову. Органи рослин - корінь, стебло, листок, квітка, насіння і плід. Водорості – рослини,що живуть у воді і не мають органів. Групи наземних рослин: мохи, хвощі і папороті, хвойні та квіткові рослини. Рослини за формою стебла поділяють на дерева, кущі, трав’янисті рослини. Дерево – рослина, яка має одне міцне дерев’янисте стебло. Кущ – рослина, яка має кілька тонких, міцних дерев’янистих стебел, що ростуть разом. Трав’яниста рослина – має м’яке, соковите стебло. За особливостями листка рослини бувають хвойні і листяні. Хвойні рослини, мають усі органи крім квітів і плодів. Насіння утворюється в шишках.

Дорослі квіткові рослини мають усі органи: корінь, стебло, листки, квіти, плоди з насінням. Для розмноження квіткових рослин відбувається запилення квітів комахами або вітром. Рослини пристосовані для запилення комахами називають комахозапильними. Росини можна розмножувати насінням і без насіння, за допомогою листкових живців, стеблових живців, відводками, паростками, вусами, цибульками, бульбами, кореневищами.

Щоб рослина добре росла і розвивалася їй потрібні світло, тепло, вода, повітря, поживні речовини. Етапи розвитку рослини: насінина, проросток, доросла рослина. Рослини бувають однорічні, дворічні, багаторічні.

Тварини – живі організми. Вони живляться, дихають, ростуть, розмножуються і відмирають. Необхідні умови для життя тварин: сонце, повітря, ґрунт, вода, рослини, тварини, люди. Тварини бувають свійські і дикі.

Тварини мають особливу будову. Органи руху тварин - кінцівки.

Риби – хребетні тварини з непостійною температурою тіла, що живуть у воді, дихають зябрами і мають плавці та шкіру, вкриту лускою і слизом. Мають ряд стадій розвитку: ікринка, личинка, мальок, доросла особина.

Земноводні – тварини, які частину життя проводять на суші, а частину у воді. Шкіра волога. Розмножуються у водоймах з ікри. Групи наземних тварин:комахи, плазуни, птах, звірі.

Комахи – безхребетні членистоногі тварини. Зовнішні покриви хітинові, поділені на сегменти, є три частини тіла: голова, груди та черевце. Мають три пари кінцівок. Мають три або чотири стадії розвитку: доросла комаха, яйце, личинка, лялечка.

Плазуни – хребетні тварини, які пересуваються переважно плазуючи, тягнучи своє тіло по землі. Шкірні покриви сухі. Розмножуються яйцями.

Птахи – хребетні тварини, тіло яких вкрите пір’ям, мають дзьоб і крила. Розмножуються яйцями.

Звірі (ссавці) хребетні тварини, тіло яких вкрите шерстю. Самки виношують малят у своєму тілі та вигодовують молоком.

Щоб тварина добре росла і розвивалася їй потрібні світло, тепло, вода, повітря, поживні речовини (корм). Тварини, для яких кормом є рослини називаються рослиноїдними. Тварини, які живляться іншими тваринами називаються хижими. Тварини, які живляться і рослинами і тваринами називають всеїдними. Харчові взаємозв’язки між організмами називають ланцюгами живлення.

Тварини мають спеціальні пристосування в будові та у поведінці для добування корму: лелека - довгий дзьоб, шию, ноги; жаба – довгий липкий язик; сова – добрий зір, слух, міцні дзьоб і кігті, типовий політ.

Тварини мають особливі пристосування в будові і у поведінці для самозахисту: черепаха – міцний панцир, козуля – швидкий біг, саламандра – отруйні виділення.

Гриби – живі організми. Тіло шапинкового гриба складається з шапинки, ніжки грибниці. Розмножуються гриби спорами і частинами грибниці. Гриби бувають їстівні та отруйні.

Дроб’янки – живі одноклітинні мікроорганізми. Бактерії корисні: бульбочкові, молочнокислі, оцтові. Бактерії шкідливі: стрептококи, стафілококи, паличка тифозна. Щоб уникнути захворювань потрібно дотримуватися правил гігієни.

Отже, коли вивчати предмети і явища природи, то можна побачити, що всі вони мають певні ознаки і перебувають у взаємозв’язку, взаємній залежності та обумовленості. Природа не випадкове скупчення предметів і явищ. Це – цілісна система, і розвивається вона за законами, властивими тільки їй. Зміна природного середовища впливає на всі його компоненти.

Природа безперервно розвивається і перетворюється. Увесь матеріальний світ перебуває у безперервному русі. Причому цей рух не повторює пройденого. Внаслідок цього ускладнюється структура і внутрішні зв’язки в природі. Вона набуває нових якостей.

Класифікація методів наукового пізнання

Природознавство використовує різні прийоми й методи пізнання (дослідження): спостереження, вимірювання, експеримент, порівняння, індукцію, дедукцію, аналіз і синтез, абстракцію та узагальнення, наукову гіпотезу, моделювання, системний аналіз, уявний експеримент і т.д. Найважливішою особливістю природничих наук, на відміну від гуманітарних, є їх експериментальний характер. Тому, загалом, шлях до пізнання в природознавстві можна уявити собі так: спостереження — гіпотеза для пояснення спостереження — експеримент з метою перевірки гіпотези — розробка теорії (якщо гіпотеза підтверджується) — перевірка наслідків, що випливають із теорії. Слід звернути увагу на те, що саме теорія є основною формою знань, їх акумулятором. За словами Л. Больцмана, "немає нічого більш практичного, ніж гарна теорія". Це, природно, не заперечує ролі практики як критерію істини. Теорія та експеримент як два найважливіших методи пізнання перебувають у діалектичній єдності, порушення якої призводить до того, що теорія стає безпредметною схемою, а дослід — сліпим.

Поняття метод (від грецького слова "методос" - шлях до чого-небудь) означає сукупність прийомів та операцій, що застосовуються для практичного й теоретичного освоєння дійсності.

Метод озброює людину системою принципів, вимог, правил, керуючись якими вона може досягти поставленої мети. Володіти методом означає знати, яким чином, в якій послідовності слід виконувати ті чи інші дії для вирішення тих чи інших завдань, уміти застосовувати це знання на практиці.

Учення про метод почало розвиватися ще в лоні науки Нового часу. її представники вважали правильний метод орієнтиром у процесі досягнення надійного, істинного знання. Так, відомий філософ 17 століття Ф. Бекон порівнював метод пізнання з ліхтарем, який освітлює дорогу мандрівникові, який іде в темряві. А інший відомий учений і філософ того ж періоду Р. Декарт виклав своє розуміння методу в такий спосіб: "Метод, — писав він, — я розумію як точні й прості правила, строге дотримання яких... без зайвої витрати розумових сил, але поступово й безупинно збільшуючи знання, сприяє тому, що розум досягає істинного пізнання всього, що є доступним для нього".

Існує окрема галузь знання, що безпосередньо має справу з вивченням методів. Вона дістала назву методології. Методологія дослівно означає "вчення про методи" (тому що походить цей термін від двох грецьких слів: "методос" — метод — і "логос" — учення). Вивчаючи закономірності розвитку людської пізнавальної діяльності, методологія розробляє методи її успішної реалізації. Найважливішим завданням методології є вивчення походження, сутності, ефективності й інших характеристик методів пізнання.

Методи наукового пізнання прийнято групувати за ступенем їх спільності, тобто за широтою застосування в процесі наукового дослідження.

Загальних методів в історії пізнання відомо два: діалектичний і метафізичний. Це загальфілософські методи. Із середини 19 століття діалектичний метод почав усе більше й більше витісняти з природознавства метафізичний метод.

Другу групу методів пізнання складають загальнонаукові методи, які використовуються в найрізноманітніших галузях науки, тобто мають дуже широкий міждисциплінарний спектр застосування. Класифікація загальнонаукових методів тісно пов'язана з поняттям рівнів наукового пізнання.

Розрізняють два рівні наукового пізнання: емпіричний і теоретичний. Одні загальнонаукові методи застосовуються тільки на емпіричному рівні (спостереження, експеримент, вимірювання), інші — лише на теоретичному (ідеалізація, формалізація), а деякі (наприклад, моделювання) — як на емпіричному, так і на теоретичному рівнях.

Емпіричний рівень наукового пізнання пов'язаний із безпосереднім дослідженням об'єктів, які реально існують і які людина може сприймати за допомогою органів чуття. На цьому рівні триває процес нагромадження інформації про досліджувані об'єкти, явища шляхом проведення спостережень, виконання різноманітних вимірювань, постановки експериментів. На цьому рівні відбувається також первинна систематизація одержаних фактичних даних у вигляді таблиць, схем, графіків і т.п. Крім того, уже на другому рівні наукового пізнання завдяки узагальненню наукових фактів можна сформулювати деякі емпіричні закономірності.

Теоретичний рівень наукового дослідження пов'язаний з раціональним (логічним) ступенем пізнання. На цьому рівні можна виявити найбільш глибокі, істотні ознаки, взаємозв'язки, закономірності, властиві досліджуваним об'єктам і явищам. Теоретичний рівень — вищий ступінь наукового пізнання. Результатом теоретичного пізнання є гіпотези, теорії, закони.

Виділяючи в науковому пізнанні два вищезазначені рівні, не слід, однак, відривати їх один від одного і тим більше протиставляти їх між собою. Адже емпіричний і теоретичний рівні пізнання взаємопов'язані. Емпіричний рівень виступає як основа, фундамент теоретичного. Гіпотези й теорії формулюються в процесі теоретичного осмислення наукових фактів, статистичних даних, одержаних на емпіричному рівні. До того ж теоретичне мислення неминуче спирається на чуттєво-наочні образи (у тому числі на схеми, графіки й т.п.), з якими має справу емпіричний рівень дослідження.

У свою чергу, емпіричний рівень наукового пізнання не може існувати без досягнень теоретичного рівня. Емпіричне дослідження, як правило, спирається на певну теоретичну конструкцію, що визначає напрямок цього дослідження, обумовлює й обґрунтовує методи, які застосовуються при цьому

Третю групу методів наукового пізнання становлять методи, які використовуються для дослідження лише в якійсь конкретній науці або для вивчення якогось конкретного явища. Такі методи називаються конкретно-науковими. Кожна галузь науки (біологія, хімія, геологія й т.д.) має свої специфічні методи дослідження.

При цьому конкретно-наукові методи, як правило, містять у різних поєднаннях ті чи інші загальнонаукові методи пізнання. У конкретно-наукових методах можна зауважити присутність спостереження, вимірювання, індуктивні чи дедуктивні умовиводи й т.д. Характер їх поєднання й використання залежить від умов дослідження, природи досліджуваних об'єктів. Таким чином, конкретно-наукові методи нерозривно пов'язані із загальнонауковими і являють собою специфічне застосування загально-наукових пізнавальних прийомів для вивчення конкретної області об'єктивного світу.

Конкретно-наукові методи пов'язані також із загальним діалектичним методом, який нібито конкретизується в них. Наприклад, загальний діалектичний принцип розвитку конкретизується в біології у формі природноісторичного закону еволюції тваринних і рослинних видів, який відкрив у свій час Ч. Дарвін.

До вищесказаного слід додати, що будь-який метод, узятий окремо, ще не гарантує успіху в пізнанні тих чи інших аспектів матеріальної дійсності. Важливим є також уміння правильно застосувати науковий метод у процесі пізнання.

Загальнонаукові методи емпіричного пізнання

Спостереження. Спостереження є чуттєвим відображенням предметів та явищ зовнішнього світу. Це вихідний метод емпіричного пізнання, який дозволяє одержати первинну інформацію про об'єкти навколишньої дійсності.

Наукове спостереження (на відміну від звичайного, повсякденного спостереження) має ряд особливостей:

цілеспрямованість (спостереження повинно здійснюватися для досягнення поставленої мети дослідження, а увага спостерігача повинна фіксуватися тільки на явищах, пов'язаних із цим завданням);

планомірність (спостереження повинно здійснюватися за чітким планом, складеним відповідно до мети дослідження);

активність (дослідник повинен активно вести пошук, виділяти потрібні моменти в явищі, за яким спостерігає, залучаючи для цього свої знання й досвід, використовуючи різні технічні засоби спостереження).

Наукові спостереження завжди супроводжуються описом об'єкта пізнання. Це потрібно для того, щоб зафіксувати ті властивості, сторони досліджуваного об'єкта, які є предметом дослідження. Опис результатів спостережень становить емпіричний базис науки, спираючись на який дослідники формулюють емпіричні узагальнення, порівнюють досліджувані об'єкти за тими чи іншими параметрами, проводять їх класифікацію за певними властивостями, характеристиками, з'ясовують послідовність етапів їх становлення та розвитку.

Практично кожна наука проходить зазначену первісну "описову" стадію розвитку. Опис повинен відтворювати достовірну й адекватну картину самого об'єкта, точно відображати досліджувані явища. Важливо, щоб поняття, які використовуються для опису, завжди мали чіткий та однозначний зміст. У процесі розвитку науки, формування її основ зазнають змін і засоби опису, часто виникають нові системи понять.

Спостереження як метод пізнання в цілому задовольняє потреби науки на описово-емпіричній стадії розвитку. Подальший прогрес наукового пізнання пов'язаний із переходом багатьох наук до наступного, більш високого ступеня розвитку, на якому спостереження доповнюються експериментальними дослідженнями, в основі яких — цілеспрямований вплив на об'єкти дослідження.

Що стосується спостереження, то воно виключає діяльність, спрямовану на перетворення, зміну об'єктів пізнання. Це зумовлено рядом обставин: недоступністю цих об'єктів для практичного впливу (наприклад, спостереження за віддаленими космічними об'єктами); небажаністю впливу, беручи до уваги мету дослідження, втручання в процес, за яким спостерігають (фенологічні, психологічні та інші спостереження); відсутністю технічних, енергетичних, фінансових та інших можливостей для здійснення експериментальних досліджень об'єктів пізнання.

За способом проведення спостереження можуть бути безпосередніми й опосередкованими. Безпосередні спостереження дають можливість відображати, сприймати ті чи інші властивості, ознаки об'єкта за допомогою органів чуття. Такі спостереження дали багато корисного для розвитку науки. Відомо, наприклад, що спостереження за розміщенням планет і зірок на небі, які проводив протягом більш як двадцяти років Тіхо Браге з вражаючою як для неозброєного ока точністю, стали емпіричною основою для відкриття Кеплером його відомих законів.

У наш час безпосередні візуальні спостереження широко використовуються в космічних дослідженнях як важливий (а іноді й незамінний) метод наукового пізнання. Візуальні спостереження з борту пілотованої орбітальної станції — найбільш простий і дуже ефективний метод дослідження параметрів атмосфери, поверхні суші й океану з космосу у видимому діапазоні. З орбіти штучного супутника Землі око людини може впевнено визначити границі хмарного покриву, типи хмар, границі виносу каламутних річкових вод у море, оглянути рельєф дна на мілководді, визначити характеристики океанічних вихорів і пилових бур діаметром у кілька сотень кілометрів, розрізнити типи планктону й т.п. Комплексне сприйняття явищ, за якими здійснюється спостереження, вибіркова здатність людського зору й логічний аналіз результатів спостережень — це ті унікальні властивості методу візуальних спостережень, якими не володіє жоден набір апаратури.

Можливості візуального методу спостережень істотно збільшуються, якщо використовувати інструменти, які розширюють можливості людського зору. Це можуть бути біноклі, зорові труби, прилади нічного бачення з оптико-електронним посиленням світла.

Хоч безпосередні спостереження продовжують відігравати важливу роль у сучасній науці, однак найчастіше наукове спостереження буває опосередкованим, тобто здійснюється за допомогою тих чи інших технічних засобів. Поява й розвиток таких засобів багато в чому визначили те величезне розширення можливостей методу спостережень, яке відбулося за останні чотири століття.

Якщо, наприклад, до початку 17 століття астрономи спостерігали за небесними тілами неозброєним оком, то винахід Галілея (йдеться про застосування оптичного телескопа в 1608 році) підняв астрономічні спостереження на новий, більш високий рівень. А створення в наш час рентгенівських телескопів і розміщення їх на борту орбітальних станцій у космічному просторі (рентгенівські телескопи можуть працювати тільки за межами земної атмосфери) дозволило здійснювати спостереження за такими об'єктами у Всесвіті (пульсари, квазари), які було 6 неможливо вивчати якимось іншим способом.

Подібно до розвитку технічних засобів для спостережень за віддаленими об'єктами, створення в 17 столітті оптичного мікроскопа, а у 20 столітті, і електронного мікроскопа дозволило дослідникам спостерігати дивний світ мікрооб'єктів і мікроявищ.

Розвиток сучасного природознавства пов'язаний із зростанням ролі так званих непрямих спостережень. Так, об'єкти та явища, які досліджує ядерна фізика, не можна спостерігати безпосередньо ні за допомогою органів чуття людини, ні за допомогою найдосконаліших приладів. Те, що вчені спостерігають у процесі емпіричних досліджень в атомній фізиці, — це не самі мікрооб'єкти, а тільки результат їхнього впливу на певні об'єкти, які є технічними засобами дослідження. Наприклад, при вивченні властивостей заряджених частинок за допомогою камери Вільсона ці частинки сприймаються дослідником побічно завдяки таким видимим їхнім проявам, як утворення треків, що складаються з безлічі крапельок рідини.

Непрямі спостереження обов'язково грунтуються на певних теоретичних положеннях, що встановлюють певний зв'язок (скажімо, у вигляді математично вираженої функціональної залежності) між явищами, які можна спостерігати, і тими, які не піддаються спостереженню. Підкреслюючи роль теорії в процесі таких спостережень, А. Ейнштейн у розмові з В. Гейзенбергом зауважив: "Можна чи не можна спостерігати дане явище — залежить від вашої теорії. Саме теорія повинна встановити, що можна спостерігати, а що не можна".

Узагалі, будь-які наукові спостереження, хоч вони й спираються в першу чергу на роботу органів чуття, вимагають у той же час участі і теоретичного мислення. Дослідник, спираючись на свої знання, досвід, повинен усвідомити чуттєві відчуття й виразити їх (описати) або в поняттях звичайної мови, або — більш строго й спрощено — за допомогою певних наукових термінів, у вигляді якихось графіків, таблиць, малюнків і т.п.

Часто спостереження відіграють важливу евристичну роль у науковому пізнанні. У процесі спостережень можна відкрити зовсім нові явища, які дозволяють обґрунтувати ту чи іншу наукову гіпотезу. Наведемо лише один приклад з історії космічних досліджень. Учасники тривалих експедицій у космос на орбітальній станції "Салют-б" спостерігали за станом Світового океану, адже над ним і навіть у його глибинах формується погода планети. Ці спостереження допомогли виявити так звані синоптичні вихори. Останні являють собою специфічні утворення в океані, які відрізняються своїми розмірами та кольором. Деякі з них мають зеленкувате забарвлення, що вказує на підйом глибинних вод до поверхні, інші відрізняються блакитним забарвленням — тут вода з поверхні йде в глибину. Завдяки цим спостереженням вдалося підтвердити гіпотезу академіка Г. І. Марчука, відповідно до якої у Світовому океані є енергоактивні зони. Ці зони відіграють роль своєрідних "генераторів погоди". Саме над такими аномаліями і відбувається формування циклонів.

Щоб одержати певні висновки про досліджуване явище, виявити його істотні ознаки, найчастіше потрібно провести значну кількість спостережень. Наприклад, щоб одержати навіть короткостроковий (до 7-10 діб) прогноз погоди, необхідно провести величезну кількість спостережень за різними метеорологічними параметрами атмосфери. Такі спостереження в наш час проводяться на більш як 10 тисячах метеорологічних станціях, які збирають необхідну інформацію поблизу та безпосередньо на земній поверхні, і на більш як 800 станціях радіозондування, які розміщуються у всій товщі атмосфери. До цього слід додати метеорологічну інформацію, що є результатом спостережень, проведених за допомогою оснащених спеціальною апаратурою морських суден і літаків, безпілотних метеорологічних супутників Землі й пілотованих орбітальних станцій. Увесь цей великий комплекс технічних засобів забезпечує глобальні спостереження за станом атмосфери, поверхні суші й океану з метою вивчення тих фізичних процесів, які визначають аномалії погоди на нашій планеті.

Сутність викладеного дає підстави стверджувати, що спостереження є надзвичайно важливим методом емпіричного пізнання, який забезпечує одержання різноманітної інформації про навколишній світ. Як свідчить історія науки, якщо правильно використовувати цей метод, то він є досить плідним.

Загальнонаукові методи теоретичного пізнання

Абстрагування. Сходження від абстрактного до конкретного.

Процес пізнання завжди починається з розгляду конкретних предметів і явищ, їхніх зовнішніх ознак, властивостей, зв'язків, які людина сприймає за допомогою органів чуття. Тільки в результаті вивчення чуттєво-конкретного людина приходить до якихось узагальнених уявлень, понять, тих чи інших теоретичних положень, тобто до наукових абстракцій. Формування цих абстракцій пов'язане зі складним процесом мислення, що має здатність до абстрагування.

У процесі абстрагування відбувається перехід (сходження) від чуттєво сприйнятих конкретних об'єктів (з усіма їх властивостями, сторонами й т.д.) до абстрактних уявлень про них, відтворених у мисленні. Абстрагування, таким чином, полягає в уявному нехтуванні якимись менш істотними властивостями, ознаками, зв'язками досліджуваного об'єкта з одночасним виділенням, формуванням однієї чи декількох істотних ознак, властивостей, зв'язків цього об'єкта. Результат, одержаний у процесі абстрагування, називають абстракцією (або використовують термін "абстрактне" — на відміну від "конкретного").

У науковому пізнанні широко застосовуються, наприклад, абстракції ототожнення та ізолюючі абстракції. Абстракція ототожнення являє собою поняття, що є результатом ототожнення деякої множини предметів (при цьому відволікаються від цілого ряду індивідуальних властивостей, ознак даних предметів) та об'єднання їх в особливу групу. Прикладом може бути групування всієї різноманітності рослин і тварин, які існують на нашій планеті, в особливі види, роди, родини й т.д. Ізолююча абстракція є результатом виділення певних властивостей, ознак, взаємозв'язків, нерозривно пов'язаних із предметами матеріального світу, у самостійні сутності ("стійкість", "розчинність", "електропровідність" і т.п.).

Перехід від чуттєво-конкретного до абстрактного завжди пов'язаний із певним спрощенням дійсності. Разом з тим, сходячи від чуттєво-конкретного до абстрактного, теоретичного, дослідник має можливість глибше зрозуміти досліджуваний об'єкт, усвідомити його сутність.

Розвиток природознавства спричинив до відкриття нових справжніх ознак, властивостей, зв'язків об'єктів та явищ матеріального світу. Необхідною умовою прогресу пізнання стало створення по-справжньому наукових абстракцій, що дозволило глибше пізнати сутність досліджуваних явищ. Процес переходу від чуттєво-емпіричних, наочних уявлень про досліджувані явища до формування певних абстрактних, теоретичних конструкцій, що відображають сутність цих явищ, лежить в основі розвитку будь-якої науки.

Значний обсяг накопиченого археологічного матеріалу дозволяє стверджувати, що ще в палеоліті відбувалося нагромадження астрономічних знань. На верхньо-палеолітичних стоянках у різних частинах Європи та Азії знайдено наскельні зображення, браслети, пряжки, вироби з бивня мамонта й т.п., що містять ритмічно повторювані нарізки та ямки. Їхня структура й розподіл відповідають місячним циклам, тобто вони являють собою найдавніші форми первісного календаря (10 місячних місяців — близько 280 діб). Наприклад, браслет виготовлено так, що особливим чином виділяється число 7 (адже 7 діб — тривалість фази Місяця).

Ще близько 100-40 тис. років тому зародилася традиція спостережень за небесними явищами, так як цього потребувала практика сезонних промислів. На стоянках неандертальців (у печерах) результати цих спостережень фіксувалися у вигляді різних астральних малюнків (кола, хреста, групи ямок та ін.). У верхньому палеоліті (40-70 тис. років тому) астральні малюнки ускладнюються, відображаючи досить складні закономірності у поведінці Місяця, Сонця та ін. Близько 20 тис. років тому вже існували певні прийоми рахунку часу за Місяцем і Сонцем. Велике значення у фіксації небесних явищ, які регулярно повторювалися, мав збіг ритмів природних процесів і громадського життя, ритмів природи й фізіології людського організму. При цьому зачатки біологічних, астрономічних і математичних знань виникають у нерозривній єдності.

Таким чином, у системі свідомості первісної родової общини на рівні повсякденного стихійно-емпіричного знання було накопичено значний об'єм початкових відомостей про світ, склалися важливі початкові абстракції (серед них — абстракція кількості), розроблено системи рахунку, календарі, зафіксовано найпростіші біологічні, астрономічні, медичні та інші закономірності. Раціональне знання, накопичене в епоху первісної родової общини, було тим підмурівком, на якому надбудовувалася й розвивалася протонаука давнього світу.

Географія та картографія

Процес консолідації племен, розвиток торгових, військових та інших відносин із сусідами розширювали межі географічного пізнання.

Потреба доповнювати усне передавання географічних знань наочними поясненнями виникла дуже рано серед корінного населення всіх частин світу. Спочатку це були короткочасні найпростіші схеми місцевості, рельєфно зображені на землі за допомогою каменів, лозин, соломи й інших підручних засобів, накреслені пальцем або палицею на піску, пухкій глині, на снігу.

Потреба в більш довгостроковому наочному приладді, особливо в умовах кочового життя, привела до появи більш довговічних і портативних форм відображення місцевості за допомогою графічних методів. Карти креслили вістрям ножа чи шила на корі дерева, малювали на шкірі й тканині пензликами. Одні карти були признач ні для навчання юнаків географії, інші зберігалися в таємниці в старійшин і вождів, їхні секрети передавалися найближчим родичам по чоловічій лінії. Такі карти, доповнені усними переказами, орієнтуванням за Сонцем і зірками, використовувалися в далеких плаваннях на відстані до тисячі миль.

Розширення торговельних зв'язків стимулювало подальший розвиток первісної географії й картографії. У ході трансформації первіснообщинних відносин у ранньокласове суспільство розвиток географічних знань і картографії поступово зосереджувався в руках панівної верхівки й спрямовувався на задоволення її потреб. У класовому суспільстві практична цінність географії вже нерозривно пов'язується з діяльністю державних людей і володарів. Географія Страбона починається з констатації цього факту.

Запитання і завдання

1. Які методи пізнання природи доцільно використовувати у початковій школі.

2. Чи погоджуєтеся Ви з тезою, що сучасний період життя суспільства є поворотним для розвитку цивілізації?

3. Виявити істотні ознаки зміни погоди. Провести спостереження. Скласти короткостроковий (до 7-10 діб) прогноз погоди.

4. Наведіть приклади візуального спостереження для аналізу істотних сезонних ознак.

Теми рефератів, доповідей

1. Сучасні методи дослідження океанів, морів, космосу.

2. Календарі в історії розвитку астрономічних знань людства.

3. Що таке природознавство? Його відмінності від інших циклів наук. Класифікація природничих наук.

4. Загальнонаукові та конкретно-наукові методи пізнання.

5. Загальнонаукові й конкретно-наукові методи дослідження.

6. Теорія пізнання та сучасне природознавство.

7. Основні методологічні концепції розвитку сучасного природознавства.

8. Сучасна наукова картина світу.

9. Перспективи природничо-наукового пізнання.

10. Зв'язок сучасного природничо-наукового пізнання з технікою.

11. Екологічне значення природознавства.

12. Роль математики в сучасному природознавстві.

13. Невирішені проблеми природознавства та майбутнє науки.

14. Значення природознавства для культури.

15. Чи можна спрогнозувати основні напрямки розвитку науки у 21 столітті?