Часть 1. Предмет изучения и фундаментальные категорииестествознания

Предмет изучения и фундаментальные категорииестествознания

1.1. Как можно определить предмет изучения естествознания? Что относится к фундаментальным категориям естествознания?

Исторически сложилось деление наукна естественные, технические и общественные (гуманитарные). В основе такого деления лежат предметы изучения и сферы интересов каждой науки.

К предметам изучения естественных наук относится:

1. Различные формы движения материи в природе.

2. Их материальные носители, образующие лестницу последовательных уровней структурной организации материи.

3. Их взаимосвязи, внутренняя структура и генезис (развитие).

4. Основные формы бытия – пространство и время.

5. Закономерная связь явлений природы, как общего, так и специфического характера.

Цели, преследуемые естественными науками, двоякие:

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

2. Находить возможность практического использования познанных законов, сил и веществ природы.

В отличие от гуманитарных наук, естествознание НЕ ЯВЛЯЕТСЯ системой знаний о бытии человека, общества, государства. С другой стороны, естественные науки НЕ СВОДЯТСЯ только к изучению материальных тел, их движения и превращений.

Поэтому остановимся на двух в равной степени справедливых формулировках предмета изучения естествознания:

1. Учение о Вселенной в целом, ее устройстве и развитии.

2. Система знаний об универсальных законах природы.

При описании явлений, процессов и объектов окружающего материального мира естественные науки используют обширный понятийный аппарат. Естествознание оперирует такими фундаментальными (ключевыми, основополагающими) категориями, как ВРЕМЯ, ПРОСТРАНСТВО, ДВИЖЕНИЕ, ЭНЕРГИЯ, ИНФОРМАЦИЯ (п.п. 1.3-1.7).

Эволюция представлений об этих понятиях была непростой, часто драматичной и далеко не бескровной. Тот интеллектуальный багаж, которым мы располагаем сегодня, является результатом многовековой борьбы мнений и убеждений.

1.2. В чем состоит основное отличие естественных наук от гуманитарных?

Гуманитарные науки изучают деятельность человека, поэтому имеют дело с проявлениями человеческой природы – мышлением, речью, творчеством и т.д. Для гуманитарных наук характерны:

1. Изучение уникальных явлений, отражающих неповторимость каждого человека как разумного существа.

2. Преимущественно качественная, но не количественная оценка знаний.

Ключевое отличие естествознания от гуманитарных наук видится в том, что оно изучает, в основном, ТИПИЧНЫЕ УНИВЕРСАЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ, не зависящие от сознания человека. Гуманитарными же науками – напротив, изучаются уникальные явления, являющиеся продуктом человеческого разума.

1.3. В чём состоит сущность времени как фундаментальной категории естествознания?

Время – одно из основных понятий физики и философии. Часто время понимается как одна из координат пространства-времени, вдоль которой протянуты мировые линии физических тел, а также человеческое сознание.

Представления о времени прошли сложный путь эволюции (п. 3.3). В настоящее время доказано, что время не имеет постоянного темпа – в этом состоит одно из ключевых положений специальной теории относительности А. Эйнштейна (п. 6.4).

В философии время – необратимое течение, имеющее лишь одно направление – из прошлого через настоящее в будущее. Внутри времени происходят все существующие в бытии процессы, являющиеся фактами.

В диалектическом материализме время понималось как объективная форма существования движущейся материи, которая характеризует последовательность развёртывания материальных процессов, отдалённость друг от друга разных стадий этих процессов, их длительность, их развитие.

В количественном (метрологическом) смысле понятие время имеет два аспекта:

· Координаты события на временной оси (текущий момент времени). На практике это означает текущее время, определяемое правилами календаря и какой-либо выбранной системой счисления (шкалой) времени.

· Относительное время – интервал протяжённости между двумя событиями.

1.4. В чём состоит сущность пространства как фундаментальной категории естествознания?

Категория пространства, как и категория времени, также широко используется не только в естественных науках, и её понимание также прошло сложный путь эволюции (п. 3.3).

На уровне повседневного восприятия пространство интуитивно понимается как арена действий, «вместилище» объектов.

С геометрической точки зрения, термин «пространство» по умолчанию означает воспринимаемое нашим повседневным опытом трёхмерное евклидово пространство, описываемое ортогональной (прямоугольной) системой координат (x, y, z). Но таковым оно представляется нам только в доступных пределах наблюдений.

В больших масштабах пространство способно искривляться – это одно из положений общей теории относительности А. Эйнштейна (п. 6.3). В отдельных случаях при описании материальных объектов пространству может присваиваться произвольное, даже дробное количество измерений (п. 4.4). В повседневной жизни категория пространства часто носит метафорический смысл: информационное пространство, личное пространство, пространство идей.

1.5. В чём состоит сущность движения как фундаментальной категории естествознания?

Движение в наиболее общем, обыденном понимании – это изменение положения объекта в пространстве. По мере развития естественных наук понимание данной категории прошло сложный путь эволюции (п. 3.4). При этом полезно увидеть отличия в трактовке понятия движения в рамках разных наук – физики, математики, философии.

В физике рассматривается не только процесс движения (перемещение реальных материальных объектов, качественные и количественные изменения их характеристик), но и его природа. Это находит отражение в соответствующих понятиях: механическое движение, броуновское движение и т.д.

В математике движение рассматривается как абстрактный, идеализированный процесс. Он описывается некоторой формализованной функцией и подчиняется определённым правилам. Отголоски математической трактовки категории движения находят отражение в таких понятиях, как круговое, право- и левостороннее движение.

В философии движение – категория, отражающая любые изменения в окружающем мире. В общественных науках движение понимается как активная упорядоченная деятельность какого-либо сообщества: антивоенное движение, экологическое движение и т.д.

1.6. В чём состоит сущность энергии как фундаментальной категории естествознания?

Энергия в физике – скалярная физическая величина, единая мера различных форм движения материи и мера перехода между различными формами материи. Известно множество форм энергии: механическая, тепловая, химическая, ядерная, электромагнитная и т.д. Они могут переходить друг в друга и имеют количественный эквивалент. Их «равноправие» устанавливается одним из фундаментальных законов физики – законом сохранения энергии (п. 4.3). В отдельных областях науки виды энергии часто конкретизируются: энергия ионизации, энергия активации, внутренняя энергия, кинетическая энергия и т.д.

На современном этапе своего развития человек широко использует различные формы энергии, поскольку энергетика – одна из движущих сил научно-технического прогресса. В прикладном контексте энергия часто связывается с источником происхождения: энергия Солнца, энергия ветра, энергия подземных источников.

В философском смысле энергия понимается как некий движущий фактор, приводящий к изменениям в сознании или окружающем мире. Данная категория часто упоминается в метафорическом контексте: позитивная энергия, творческая энергия, неиссякаемая энергия.

1.7. В чём состоит сущность информации как фундаментальной категории естествознания?

Для последней из рассматриваемых нами фундаментальных категорий естествознания – информации – не существует универсального определения. В узком смысле информация – это сведения об объекте, процессе или явлении, не зависящие от формы их представления. Информация – совокупность данных, сохранённых на материальном носителе, сохранённых и распространённых во времени и пространстве.

Информатика – наука о способах представления, передачи, хранения информации. В настоящее время от традиционного (индустриального) пути развития человечество переходит к информационному, или постиндустриальному (п. 10.3).

В зависимости от восприятия человеком информация бывает: визуальная, аудиальная (звуковая), тактильная (прикосновения), обонятельная (запахи), вкусовая. По форме представления информация бывает текстовой, числовой, графической, звуковой.

К характеристикам информации относятся: полнота, объективность, достоверность, адекватность, доступность, актуальность, значимость, содержательность, защищённость и др.

1.8. Что такое дифференциация и интеграция наук?

По мере своего развития, накопления информации и расширения представлений об окружающем нас мире естественные науки прошли три этапа эволюции:

1. Разделение естествознания на такие фундаментальные науки, как:

· Физика – система знаний о природе в целом, изучающая простейшие и вместе с тем наиболее общие свойства материального мира. Вследствие этой общности физику считают основой всего естествознания.

· Химия – система знаний о веществе как форме материи. Изучает превращение веществ, сопровождающиеся изменением их состава или строения. Более строгое определение химии приводится в п. 5.4.

· Биология – система знаний о живой природе, многообразии населяющих Землю живых существ, их строении и функциях; происхождении, распространении и развитии; связях друг с другом и с неживой природой.

· География и геология – система знаний о планете Земля. География изучает территории и ландшафты, а геология занимается вопросами эволюции нашей планеты.

· Астрономия – система знаний о космосе, звёздах, планетах и их происхождении.

2. Дифференциация наук – их ветвление в зависимости от специализации на том или ином предмете изучения (примеры: физика плазмы, география океанов, химия полимеров). Дифференциация наук привела к тому, что сейчас насчитывается около 2 тысяч научных дисциплин, и формирование все новых отраслей науки продолжается.

3. Интеграция наук – формирование междисциплинарных научных направлений, которые находятся на стыке наук и впоследствии становятся самостоятельными. Примеры: физическая химия, биофизика, биохимия, геофизика, геохимия, астрофизика и др.

1.9. Особое место в структуре науки занимает математика. Какую роль она играет по отношению к другим областям знаний?

Самая точная из наук, математика НЕ ОТНОСИТСЯ К ЕСТЕСТВЕННЫМ, т.к. непосредственно не занимается изучением явлений и объектов материального мира. Вместе с тем, для их количественной интерпретации математический аппарат широко используется естественными науками. Более того, во многих случаях для описания разных систем применяются одни и те же математические методы и подходы, которые оказываются единственно применимыми. Из этого следует вывод: математика ИГРАЕТ РОЛЬ УНИВЕРСАЛЬНОГО ЯЗЫКА НАУКИ.

Математика используется и в гуманитарных науках. Это связано с тем, что и в таких областях знаний часто наряду с качественным описанием объектов требуется количественное. Например, это можно обнаружить в языкознании (для лексического анализа текстов), социологии (при проведении опросов общественного мнения), психологии (для оценки качеств личности по тестовым моделям).

1.10. В различных областях знаний (не только естественных) часто используется термин «синергетический эффект». Что изучает синергетика?

СИНЕРГЕТИКА (от греч. sinergea – «вместедействие»; синоним: теория диссипативных структур – п. 2.12) – особая область знаний. Она изучает взаимодействие факторов при их совместном действии. Это взаимодействие при некотором упрощении может описываться одним из трёх частных случаев:

1. АДДИТИВНОСТЬ – явление простого АРИФМЕТИЧЕСКОГО СЛОЖЕНИЯ факторов при их совместном действии (С=А+В, где А, В – исходные факторы, С – результирующее действие).

2. АНТАГОНИЗМ – явление ВЗАИМНОГО ОСЛАБЛЕНИЯ факторов при их совместном действии (С<А+В).

3. СИНЕРГИЗМ – явление ВЗАИМНОГО УСИЛЕНИЯ факторов при их совместном действии (С>А+В).

Под фактором в данном случае понимается любая движущая сила, причина, явление или компонент системы.

Понятие синергетического эффекта широко используется для описания систем, которые в силу своей природы обнаруживают свойства ОТКРЫТОСТИ И НЕЛИНЕЙНОСТИ (п. 2.7) — как природных, так и социальных систем. Синергетика не изучает системы изолированные и линейные. Поскольку синергетические подходы используются в различных областях знаний (естественных, технических, общественных), синергетика имеет все основания считаться ИНТЕГРИРУЮЩЕЙ НАУКОЙ и ОСНОВОЙ СОВРЕМЕННОГО НАУЧНОГО МИРОВОЗЗРЕНИЯ.