Тема №2.1.Становление методологии и уровней естественнонаучного познания

2.1.1. Естествознание в системе науки. Уровни естественнонаучного познания

Естествознание как раздел науки, основанный на воспроизводимой эмпирической проверке гипотез и создании теорий или эмпирических обобщений, описывающих природные явления. Предмет естествознания. Отличие естествознания от технических наук и математики. Вклад классической механики И. Ньютона, А. Лавуазье, Г.Лейбницем в развитии количественных измерений в науке. А. Пуанкаре о конвенциональности законов природы. Эмпирический и теоретический уровни естественнонаучного познания. Структура научного познания.

Научный факт, обобщение, гипотеза, теория. Особенности естественнонаучного знания: истинность, систематизированность, верифицируемость, проверяемость, и т.д. Элементы научного знания: факты, закономерности, теории, научные картины мира. Способы обоснования полученного эмпирического знания. Научный стиль рациональности, систематичность и обоснованность научной деятельности.

Объединенные специфическими методами исследования, естественные науки образуют иерархическую (греч. hieros -священный и arche – власть, расположение элементов в порядке от низшего к высшему, последовательность усложняющихся структур) систему. Впервые это подметил еще французский физик А.Ампер, создавший в начале XIX века первую классификацию естественных наук, которая уже тогда включала около 200 наименований. Иерархию естественных наук можно представить в виде упрощенной схемы. На первой ступени иерархической лестницы естествознания находится физика, как наука, изучающая наиболее «просто» устроенные системы, наиболее общие свойства материи, простейшие формы ее движения и взаимодействия. Все процессы и явления, протекающие в социоприродной среде, развиваются не вопреки, а сообразно фундаментальным законам и принципам, которые открыла и изучает физика. Ни одна химическая реакция, биологический или социальный процесс не могут протекать вопреки этим законам. Поэтому физика и является основанием всего естествознания, да и само слово «Physis» -означает «природа».

Систематика естественных наук. Астрономия – наука о строении, развитии и движении космических тел, образуемых ими систем и Вселенной в целом. Она, как и физика, изучает наиболее «простые» тела природы. В этом плане она близка физике и широко использует ее достижения для изучения процессов, протекающих в мегамире. Физика и химия глубоко взаимосвязанные разделы естествознания и имеют общее поле деятельности. Такие объекты микромира как атомы и молекулы изучаются и той, и другой наукой. Но как справедливо отметил лауреат Нобелевской премии по химии Н.Н.Семенов, «...химический процесс есть то основное явление, которое отличает химию от физики и делает первую более сложной наукой». Процессы превращения веществ сопровождаются изменением их состава или строения. Почему одни вещества растворяются в том или ином растворителе, а другие нет, почему одни вещества взаимодействуют между собой, а другие нет? – Все зависит от их электронной структуры и строения и предопределяется фундаментальными законами природы. Однако химические превращения нельзя редуцировать (лат. reductio – приведение обратно) к чисто физическим взаимодействиям – механическим или электромагнитным, так как у химического процесса имеются свои, присущие только ему, специфические особенности, несводимые к другим формам движения материи. Еще на более высокой ступени иерархической лестницы находится биология – комплекс наук, исследующих живую природу от доклеточного уровня до биосферы. Она изучает еще более сложные объекты и явления. Питание, дыхание, самовоспроизведение, раздражимость, способность к адаптации, опережающее отражение – свойства, принципиально отличающие их от физических и химических объектов. Имея физико-химическую основу, биологические процессы все же не могут быть описаны только с точки зрения законов физики и химии. Для этого используются характерные только для этой области законы (законы наследования видовых признаков, естественного отбора и т.д.).

Можно отметить и так называемые пограничные науки, которые возникли на стыках естествознания, обществознания и человекознания, например, география, психология, антропология, медицина и др. География изучает процессы и явления, протекающие в геосфере, одним из элементов которой является социум. Физическая география, изучающая природные процессы, относится к естественным наукам; экономическая, изучающая размещение территориально-производственных комплексов и их взаимодействие – к гуманитарным. Аналогичная ситуация и с психологией – наукой о психике человека. Психология изучает личность, ее познавательные способности, эмоционально-чувственную сферу, поведение. И в этом плане она выступает как наука гуманитарная. Но характер поведения человека, особенности его мышления, эмоции, чувства во многом зависят от физиологического состояния, биохимических и биофизических процессов в мозге человека и во всем организме. Их исследование – одна из важнейших задач естественных наук.

В структуре современной науки появились и набирают силу такие направления как экология и синергетика. К какой области знания их отнести?
Классическая экология изучает взаимосвязи живых организмов (в том числе и человека) со средой их обитания. Расширение границ научного познания, переосмысление достижений классической экологии и проекция их на разные сферы социоприродной среды позволяют говорить что это, скорее, общенаучный подход, который используют практически все существующие ныне отрасли науки. По выражению известного биолога А.В. Яблокова «Экологический подход к исследованию явлений стал всеобщим, и сейчас трудно говорить об экологии как отдельной науке; это скорее особое видение любого предмета исследования – от культуры до внутриклеточных процессов... Экология как таковая – это и человековедение, или, лучше, обществоведение». Современная экология включает свыше ста различных направлений. Термин «синергетика» (греч. synergos – совместно действующий) был предложен немецким физиком Г. Хакеном для обозначения науки, изучающей процессы самоорганизации и эволюции систем разной природы. Сложилось несколько представлений о том, что такое синергетика:

1. Наука, изучающая закономерности поведения сложных систем.

2. Междисциплинарный метод изучения определенного класса систем.

3. Общий подход к описанию сложных систем, структур, процессов.

Это трансдисциплинарная научная теория. Ее идеи, зародившись в химии и физике, сегодня с успехом используются в экологии, биологии, геологии, cоциологии, экономике, медицине и других областях. Возможность описать поведение разнообразных систем с точки зрения единого механизма их развития ставит синергетику, как и экологию, на уровень общенаучного подхода, позволяющего объяснить образование упорядоченных устойчивых структур на основе самоорганизации их элементов. Сегодня методы синергетики широко используются в разных областях знания и сферах деятельности – для моделирования и прогнозирования поведения как природных, так и технических, и социальных систем.

Особое место среди всех наук занимают математика и философия. Они как бы и не относятся непосредственно к естествознанию, и в то же время являются тем основанием, без которого не может развиваться теоретическое естествознание. Математика – это не просто наука, это универсальный формализованный язык, с помощью которого человечество читает книгу природы, усматривает глубинные причинно-следственные связи, единство в многообразии явлений, устанавливает количественные соотношения между свойствами объектов, изучает их пространственные формы, строит модели объектов и систем, прогнозирует их поведение.

Философия выступает как знание о наиболее общих категориях и законах развития мира, как особый мировоззренческий подход, отражающий наивысшую форму общественного сознания. В отличии от мифологического и религиозного мировоззрения она носит не только духовно-практический, но и абстрактно-теоретический характер, и выступает в качестве методологической основы естествознания. В философии культура, наука, искусство, религия и сам человек, его мышление и сознание подвергаются глубинному анализу, на основе которого философия пытается постичь окружающий мир и общие законы его развития, понять внутренний мир человека, его духовные начала, суть, предназначение и роль в системе Мироздания. Обсуждая проблемы систематизации естественных наук, нельзя не сказать о лидирующей роли отдельных направлений. Практические потребности общества в тот или иной период жизни человечества определяют приоритетность развития какой-либо отрасли знания. XVI – XYII века по праву называют веком астрономии. Физика, как основа научно-технического прогресса, на протяжении последних трех с половиной веков была непревзойденным лидером среди других наук. В XIX веке наряду с физикой в число лидирующих выходит синтетическая химия. ХХ век считают веком расцвета медицины, биологии и генетики. Стремительный прогресс молекулярной биологии, широкое использование прецизионного (высокоточного) физического оборудования в экспериментальных исследованиях позволили собрать уникальные факты и построить хромосомную и генную теории. Современная биология стоит на пороге открытия фундаментальных теоретических идей. Ряд специалистов высказывает прогнозы о том, что XXI век станет веком развития психологии и расцвета гуманитарных наук.

2.1.2. Классификация методов естественнонаучного познания

Специфика методологии естественнонаучного познания. Определение метода. Основные исторические вехи развития методологии науки: Р.Декарт, Ф. Бэкон, Г. Гегель, А. Пуанкаре. Методологическое основание различия естественных и социально-гуманитарных наук. (В.Дильтей).

Эмпирические (наблюдение, описание, измерение, сравнение, эксперимент) и теоретические (формализация, аксиоматизация, гипотетико-дедуктивный метод) методы научного познания. Различия всеобщих (анализ, синтез, абстрагирование, обобщение, индукция, дедукция, аналогия, моделирование, классификация, общенаучных (наблюдение, научный эксперимент) и конкретно-научных методов в естественных науках. О соотношении эмпирического и теоретического уровней исследования в естествознании.

В структуре научного познания выделяют 2 метода: эмпирический и теоретический.Они отличаются по методам исследования и характеру полученного знания.

ЭМПИРИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ:

Основан на непосредственном существенно-практического взаимодействии исследователя с изучаемым объектом. На этом уровне происходит накопление, фиксация, обобщение фактического материала для построения теорий.

Основными формами знания являются: научный факт и эмпирическое обобщение.

МЕТОДЫ ПОЗНАНИЯ:

Метод

– способ достижения какой-либо цели, система правил и приемов познавательной и практической деятельности.

1. Наблюдение, измерение, сравнение, эксперимент.

Наблюдение

- целенаправленное и организованное воспроизведение предметов и явлений окружающего мира. Оно осуществляется без какого-либо изменения изучаемых предметов и явлений и вмешательства наблюдателя в нормальный процесс их протекания.

Измерение –

сравнение объектов исследования по каким-нибудь сходным свойствам и сторонам.

Эксперимент

– используется, когда необходима информация о предмете. Это такой метод научного исследования, который предполагает активное целенаправленное и строгоконтролируемое воздействие исследователя на изучаемый объект с целью получения информации о его свойствах и связях.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ:

Связан с предметами и явлениями внешнего мира опосредованно через эмпирический уровень. На этом уровне происходит раскрытие наиболее глубоких, существенных сторон, связей, закономерностей, присущих изучаемым объектам и явлениям.

ФОРМЫ ЗНАНИЯ: гипотезы, теории, законы.

МЕТОДЫ: 1. Формализация

– метод исследования, который заключается в использовании специальной символики, позволяющей отвлечься от изучения реальных объектов и оперировать вместо этого некоторым множеством символов (знаков).

2. Аксиоматический метод

– построение теорий на основе аксиом – утверждений, не требующих доказательства их истинности (например, геометрия Евклида)

3. Гипотетико-дедуктивный метод

– создание системы дедуктивно связанных между собой гипотез, из которых выводится утверждения об эмпирических фактах.

А также: системный, структурно-функциональный, математического моделирования.