Научная теория и ее структура

Функции науки

 

Выделяются следующие функции науки:

1. 1. описательная - выявление существенных свойств и отношений действительности;

2. 2. систематизирующая - встраивание объективных знаний в систему;

3. 3. объяснительная - объяснение сущности изучаемого явления, причин его возникновения и развития;

4. 4. производственно-практическая - возможность применения полученных знаний на практике;

5. 5. прогностическая - возможность научного предвидения явлений в будущем;

6. 6. мировоззренческая - внесение полученных знаний в существующую картину мира.

Критерии науки

Выделяют 6 критериев научности знаний:

1. 1. системность знания - научные знания всегда имеют систематический, упорядоченный характер;

2. 2. целевой - всякая научное знание является результатом поставленной научной цели;

3. 3. деятельностный - научное знание всегда выступает итогом деятельности ученых по реализации поставленной научной цели;

4. 4. рационалистический - научное знание всегда основывается на разуме (в традициях Востока утвердился приоритет интуиции как сверхчувственного восприятия действительности);

5. 5. экспериментальный - научные знания должны быть подтверждены экспериментально;

6. 6. математический - к научным данным должен быть применим математический аппарат.

Знания, накопленные людьми, имеют три уровня: обыденный, эмпирический (опытный) и теоретический (уровень научного знания). Результатом научной деятельности являются научные знания, которые в зависимости от содержания и применения подразделяются на:

1. 1. фактологические - представляют собой набор систематизированных фактов объективной действительности;

2. 2. теоретические (фундаментальные) - теории, объясняющие процессы происходящие в объективной действительности;

3. 3. технико-прикладные (технологии) - знания о практическом применении полученных знаний;

4. 4. практически прикладные (праксеологические) - знания об экономическом эффекте, получаемом в результате применения научных достижений.

Формами научного знания являются: научные понятия, программы, типологии, классификации, гипотезы, теории.

Решение любой научной проблемы включает выдвижение различных догадок, предположений. Научное предположение, выдвигаемое для устранения ситуации неопределенности, называется гипотезой. Это не достоверное, а вероятное знание. Истинность или ложность такого знания нуждается в проверке. Процесс установления истинности гипотезы называется верификацией. Гипотеза, подтвержденная экспериментально, называется теорией.

 

Научная теория и ее структура

Основной формой научного знания являются научные теории. Теория выступает как наиболее сложная и развитая форма научного знания. Генетически ей предшествуют другие формы, такие, как программы, типологии, классификации, составляющие базу для ее формирования. Поэтому теории возникают на базе таких программ или парадигм. Эти программы в свою очередь, функционируют как в рамках всего культурно-исторического целого, так и в разных типах культур.

Поскольку культура общества не является однородной в рамках одного культурно-исторического целого может быть сформулировано несколько научных программ. В свою очередь, одна научная программа порождает, как правило, несколько научных теорий.

Приступая к описанию структуры научной теории, необходимо отметить, что его можно давать как с содержательной так и с формальной стороны.

С содержательной стороны теория состоит из эмпирического базиса, тo есть совокупности зафиксированных в данной области знания фактов установленных в ходе экспериментов и требующих своего теоретического обобщения, логического аппарата теории, то есть множества допустимых в рамках теории правил логического вывода и доказательства, с помощью которых делаются выводы из эмпирических фактов, собственно теории, то есть совокупности выведенных в теории утверждений с их доказательствами.

Однако более интересен анализ теории с формальной точки зрения. В этом случае теория предстает перед нами в виде множества допущений, постулатов, аксиом, общих законов, в совокупности описывающих объект теории. Они часто определяются через термины других теории, обычного естественного языка, либо вводятся в теорию в виде аксиом, предложений не требующих доказательств.

Можно выделить собственные основания теории это исходные термины и предложения теории, которые логически (с помощью правил и законов логики) обусловливают остальные ее термины и предложения. Собственные основания принадлежат самой теории, находятся внутри нее.

Также есть вспомогательные основания теории то, что служит для построения, обоснования теории, решения ее прикладных и теоретических проблем. Среди них выделяются несколько групп.

1. 1. Семиотические основания - правила построения языка теории и теории в этом языке. Часть научных теории использует естественный язык (то есть язык, на котором мы говорим), вводя некоторые ограничения (например, запрещение многозначности терминов). Но многие теории требуют формализованных языков (например, многочисленные языки компьютерного программирования), построенных по специальным правилам, удобным для данной теории.

 

2. 2. Методологические основания - методы которыми пользуется данная наука. Они могут привлекаться из других теории наук, философии.

 

3. 3. Логические основания - те правила и законы логики, по которым из исходных терминов и предложении теории получаются производные при сохранении определенного изначального семиотического значения предложении. Это средства логической систематизации теории, приведения ее терминов и предложении в логическую систему. Современные теории используют не только общеизвестную классическую (аристотелевскую) логику, но и многочисленные неклассические логики, многие из которых создаются специально, с учетом запросов конкретной теории

 

4. 4. Прототеоретические основания - те теории, которые используются в качестве основании данной теории. Например, для физики это математика для философии естествознания все частные естественные науки и т. д.

 

5. 5. Философские основания - категории и принципы философии, используемые для построения, обоснования теории и решения ее проблем. Примерами философских проблем научных теорий являются: отношение теории к действительности, методы и критерии оценки истинности теории, введение и исключение абстракций, анализ содержания и формы теории.

В качестве философских оснований науки использовались различные философские концепции. Философские основания должны быть адекватны данной науке, то есть должны способствовать обновлению, развитию, практическому применению и решению основных проблем данной науки. Например, известно, что становлению геометрии Лобачевского, то есть становлению новых для своего времени собственных оснований геометрии (новой системы аксиом, допускающей пересечение параллельных прямых), существенно препятствовали метафизические философские основания математики, господствовавшие в науке того времени. Ведь никаких аргументов логического или методологического характера против геометрии Лобачевского не было. Ее противники выдвигали аргументы чисто гносеологического характера, их не устраивал способ решения Лобачевским проблем истинности.

Исследуя вопрос о сущности и происхождении научных теорий, необходимо обратить внимание на их классификацию. Ученые-науковеды обычно выделяют три типа научных теорий.

К первому типу теорий относятся описательные (эмпирические) теории - эволюционная теория Ч. Дарвина, физиологическая теория И. Павлова, различные современные психологические теории, традиционные лингвистические теории и т.п. На основании многочисленных опытных (эмпирических) данных эти теории описывают определенную группу объектов и явлений. На основе этих эмпирических данных формулируются общие законы, которые становятся базой теории.

Теории этого типа формулируются в обычных естественных языках с привлечением лишь специальной терминологии соответствующей области знания. Описательные теории носят по преимуществу качественный характер.

Второй тип научных теорий составляют математизированные научные теории, использующие аппарат и модели математики. В математической модели конструируется особый идеальный объект, замещающий и представляющий некоторый реальный объект. К этому типу теорий относятся логические теории, теории из области теоретической физики. Обычно эти теории основаны на аксиоматическом методе - наличии ряда базовых аксиом (принципов, принимаемых без доказательств), из которых выводятся все остальные положения теории. Часто к исходным аксиомам, которые отвечают признакам очевидности, непротиворечивости, добавляется какая-то гипотеза, возведенная в ранг аксиомы. Такая теория должна быть обязательно проверена на практике.

Третий тип - дедуктивные теоретические системы. Первой дедуктивной теорией явились «Начала» Евклида, построенные с помощью аксиоматического метода. Исходная теоретическая основа таких теорий формулируется в их начале, а затем в теорию включаются лишь те утверждения, которые могут быть получены логически из этой основы. Все логические средства, используемые в этих теориях, строго фиксируются, и доказательства теории строятся в соответствии с этими средствами. Дедуктивные теории строятся обычно в особых формальных языках. Такие теории вместе с тем остро ставят проблему интерпретации, которая является условием превращения формального языка в знание в собственном смысле слова.

Содержание и особенности каждого типа научной теории убеждают в том, что возникновение научных теорий неразрывно связано с процессами идеализации и абстрагирования, которые, в свою очередь, порождают научные термины - понятия.

Понятие - это отражение предметов и явлений со стороны их существенных свойств и отношений, форма мышления, которая обобщает и выделяет предметы по их общим признакам. Это означает, что предмет или явление исследуются только со стороны тех свойств и отношений, которые интересуют нас в этой теории, и отвлекаемся от всех прочих, неважных для данной теории. Таким образом происходит процесс огрубления действительности. Именно так получаются научные понятия и термины.

Их можно разделить на две группы: эмпирические и теоретическиепонятия. Абсолютной границы между ними нет. Обычно к эмпирическим понятиям относятся те, что связаны с явлениями и предметами реальной действительности, с данными чувственного опыта. В качестве существенных черт этими понятиями выделяются те, которые могут быть обнаружены при помощи органов чувств. Теоретические понятия также относятся к предметам и явлениям объективного мира, но в качестве существенных черт выступают ненаблюдаемые свойства, часто гипотетические. Например, понятие «температура» мы можем определить эмпирически и теоретически. На эмпирическом уровне это делается посредством термометра. Но можно ввести это понятие и теоретически — как величину, пропорциональную средней кинетической энергии молекул тела.

Научные понятия формируются как результат двух процедур: абстрагирования и идеализации. Абстрагирование представляет собой мысленное отвлечение от всех свойств, связей и отношений изучаемого объекта, которые представляются несущественными для данной теории. В результате мы получаем абстрактный объект, который хотя и имеет аналог в действительности, но является по сравнению с ним очень обедненным. Результат процесса абстрагирования называется абстракцией. Именно так получаются такие абстракции, как точка, прямая, множество и т.д.

Идеализация представляет собой операцию мысленного выделения какого-то одного, важного для данной теории свойства или отношения. В результате возникает некий объект, обладающий только этим свойством или отношением. Необходимость идеализации обусловлена стремлением исключить из рассмотрения различного рода побочные факторы, представить исследуемые процессы в чистом виде. Так возникают понятия «абсолютно черное тело», «абсолютно упругая жидкость», «сплошная среда», «идеальный газ» и т.п. Вполне очевидно, что в действительности таких объектов не существует. Следует помнить, что для создания идеального объекта совсем не обязательно использовать какие-то реальные свойства и отношения, они могут быть и гипотетическими. Именно так было введено понятие атома как бесконечно малой бесструктурной единицы вещества.

Задача науки - выявление общих законов, которые выражают повторяющиеся в различных предметах и явлениях существенные свойства и отношения. Но, чтобы выделить существенные свойства и отношения, нужно уметь отвлекаться от несущественных, то есть создавать научные абстракции. Без их введения невозможна научная деятельность. Когда же мы начинаем применять созданную теорию на практике, мы должны вернуться вновь к предметам и явлениям действительности во всей совокупности их свойств и отношений. А это есть проблема исключения научных абстракций. Поэтому важно правильно вводить и исключать научные абстракции.

 

 

Методы науки

Метод - это совокупность приемов и операций практического и теоретического познания действительности.

Методы естествознания неотделимы друг от друга и находятся в тесном единстве и взаимосвязи. Все научные методы можно условно разделить на две группы: общие и особенные. Общие методы позволяют связывать воедино все стороны процесса познания. К ним относят метод восхождения от абстрактного к конкретному, единство логического и исторического. Особенные методы касаются только одной стороны изучаемого предмета. Это наблюдение, эксперимент, анализ, синтез, индукция, дедукция, измерение, сравнение.

1. 1. Наблюдение - целенаправленный процесс восприятия предметов действительности.

 

2. 2. Эксперимент - метод исследования, при котором явления действительности исследуются в контролируемых и управляемых условиях

 

3. 3. Аналогия - метод познания, при котором происходит перенос знания, полученного при рассмотрении какого-то одного объекта на другой, менее изученный, в данный момент изучаемый.

 

4. 4. Моделирование - научный метод, основанный на изучении объектов посредством их моделей. Применяется в случаях, когда изучаемый объект или явление оказываются недоступными для изучения. В науке используются следующие типы моделирования:

• · предметное моделирование - исследование ведется на модели, воспроизводящей определенные геометрические, физические, динамические или функциональные характеристики объекта-оригинала.
• · знаковое моделирование - в качестве моделей выступают схемы, чертежи, формулы. Важным видом такого моделирования является математическое моделирование.
• · мыслительное моделирование - при этом типе вместо знаковых моделей используются мыслительно-наглядные представления этих операций. В последнее время в науке получил большое распространение модельный эксперимент с использованием компьютеров. В этом случае в качестве модели выступает программа функционирования изучаемого объекта.

 

5. 5. Анализ - метод научного познания, в основу которого положена процедура мыслительного или реального расчленения предмета на составляющие части. Анализ обычно является начальной стадией любого исследования.

 

6. 6. Синтез - метод научного исследования, основанный на соединении различных элементов предмета в единое целое, в систему. Синтез выступает не как метод конструирования целого, а как метод представления целого в форме единства знаний, полученных при анализе. При синтезе происходит не просто объединение, а обобщение аналитически выделенных и изученных особенностей объекта.

 

7. 7. Индукция - метод научного познания, представляющий собой формулирование логического умозаключения путем обобщения данных наблюдения и эксперимента (от частного к общему). Различают:

• · полную индукцию, при которой строится общий вывод на основании изучения всех предметов или явлений; при этом полученное умозаключение имеет характер достоверного вывода.
• · неполную индукцию - при этом общий вывод строится на основании наблюдения ограниченного числа фактов. Добытая таким путем истина неполна и получается вероятностное знание, требующее дополнительного подтверждения.

 

8. 8. Дедукция - метод научного исследования, который заключается в переходе от некоторых общих посылок к частным результатам (следствиям). Метод дедукции не позволяет получить содержательно нового знания, но дает возможность логически развернуть систему положений на базе исходного знания. Применяется как способ выявления конкретного содержания общих посылок.

9. 9. Частные методы - это специальные методы, применяемые в пределах отдельных отраслей наук. Возможно применение частных методов в смежных науках, например, методов физики в химии, биологии и т. д.

Весь, окружающий нас мир, материален. Материя - это объективная реальность, существующая независимо от человека и его представлений о ней.

Одним из основных свойств материи является ее неисчерпаемость. Неисчерпаемость материи предполагает ограниченную применимость любых законов, схем, моделей. Практически любой закон имеет границы применения. Некоторые законы, теории существуют для «идеальных» систем, например, идеальный газ, идеальный проводник и т. д. Неисчерпаемость материи предполагает ее бесконечность. Различают:

• · Экстенсивную бесконечность (бесконечность вширь) - бесконечность Вселенной;
• · Интенсивную бесконечность (бесконечность вглубь) - бесконечность микромира. Современная физика элементарных частиц утверждает, что в природе нет абсолютно элементарных объектов.

Изучение материи предполагает системный подход.

 

 

Новая классификация горных наук

http://industry-portal24.ru/problemy/2762-novaya-klassifikaciya-gornyh-nauk.html

 

На современном этапе предметом горных наук являются недра Земли как видоизменяемый комплексный многофункциональный ресурс жизнедеятельности общества, а сами горные науки представляют собой систему знаний, включающую закономерности и методы освоения и сохранения недр Земли.

В связи с этим цель современных горных наук - получение новых знаний, обеспечивающих возможность управления состоянием и изменением функционального назначения недр при комплексном и экологически безопасном их освоении и сохранении как ресурса жизнеобеспечения для устойчивого общественного развития.

Современная эволюция горных наук изменила их место в системе наук о Земле. Совершенствование способов разработки месторождений полезных ископаемых шло в прошедшие десятилетия по пути углубления и расширения знаний применительно именно к объекту познания. Так, со временем само понятое «система разработки» трансформировалось в совокупность основных и вспомогательных технологических процессов.
Для современных горных наук характерен целый ряд признаков. Прежде всего это существование особого предмета (объекта) исследования - техногенно изменяемых недр Земли. Данная особенность выражается во временном режиме преобразования недр, когда их состояние, в отличие от геологических процессов, радикально изменяется на протяжении жизни одного поколения людей.

Для горных наук характерна специфика исследуемых ими явлений: крупный масштаб событий, обусловленных созданием и одновременным функционированием большого числа производственных объектов в условиях невозобновляемости запасов полезных ископаемых; значительная пространственная изменчивость свойств среды при освоении недр (твердой, жидкой и газообразной) в пределах влияния этих объектов на природу; вероятностный характер параметров, системная обусловленность и информационная емкость технологических процессов; сопряженность при освоении недр всех форм движения материи - от простой механической до высшей социальной, что выдвигает в число рассматриваемых объектов наиболее сложные природно-технические системы и систему человек - машина.
Такое многообразие факторов обусловливает использование в горных науках большого числа методов исследований: натурных наблюдений, лабораторных и опытно-промышленных экспериментов, теоретических обобщений, графоаналитических, сейсмоакустических методов, статистических оценок, аналогий, физического, математического и экономико-математического моделирования и других. При этом широкое распространение получают теории принятия решений, системного анализа и автоматизированного проектирования, а также теории гео- и горно-информационных автоматизированных систем с картографическими интерфейсами, имитационных моделей производственных объектов, различных видов мониторинга, систем прибор-ЭВМ.

Горные науки, как и другие естественные науки, имеют насыщенную событиями эмпирическую предысторию, развитый понятийный аппарат, верификацию (повторяемость результатов). В то же время горные науки несут на себе отчетливый феноменологический отпечаток. В них отсутствует некая единая изначальная аксиоматика и система базовых универсальных соотношений. Генетически они восходят к повседневной практике горного дела, которое может существовать лишь в технологическом единстве предмета труда (ресурсов недр), средств труда (технических средств) и субъекта труда (трудящихся). Поэтому беспредметен вопрос об изначальном приоритете какого-либо одного компонента.
Феноменологическая основа горных наук обусловливает их междисциплинарность. Поэтому для систематизации горных наук необходимо не только воспринимать их в ряду естественных наук, но и рассматривать в рамках глобальной системности и всеобщей взаимосвязи, что определяется новым для горняков понятием - «геосистема». Оно будет выражать всю совокупность природных и искусственно созданных объектов, несущих в себе свойства системы, создаваемой и используемой в целях освоения недр. Необходимо признать, что современной основой управляемого преобразования недр служит единство четырех компонентов: недр (многообразных георесурсов), техники и технологии, социально-экономического компонента и системной организации производственной деятельности. Единственный принцип, который может быть положен в основу систематизации горных наук, - это построение системы наук, соответствующее логике последовательности процессов освоения и сохранения недр.

Таким образом, современное естественно-научное содержание и методология горных наук раскрываются как система знаний о закономерностях и способах комплексного и экологически безопасного освоения и сохранения недр на основе постоянного технологического воспроизведения их ресурсов и нового функционального назначения.
Изменение концепции горных наук - от обоснования технических решений при разработке месторождений полезных ископаемых к выявлению закономерностей развития геосистем, установлению их параметров и методов управления функционированием в связи с последствиями освоения недр для природы и общества — позволяет по-новому представить классификацию горных наук применительно к освоению и сохранению недр при добыче твердых полезных ископаемых (таблица).

 

Горные науки, которые объединены в группу «Горное недроведение», включают исследования свойств пород, горных массивов, георесурсов и недр в целом как средоточия различных природных и искусственно создаваемых образований, находящихся во взаимосвязи друг с другом. Исследование осуществляется с учетом изменения свойств георесурсов (разнообразия аномалий, масштабов и интенсивности их проявлений, пространственной локализации, сочетания, агрегатного состояния, экономических параметров и др.) под действием техногенных преобразований.

Научные дисциплины этой группы объединены общей идеей - выявить закономерности техногенной эволюции недр. Тогда можно будет судить о базе георесурсов для промышленности, получить представление о состоянии недр и оценить степень комплексности их освоения, сохранения и динамики возможных целенаправленных воздействий.

Горная системология включает в себя науки, которые изучают закономерности развития, геосистем и выявляют последствия освоения недр для общества и природы.

Геотехнология объединяет науки об извлечении полезных ископаемых из недр и водоемов, предметом исследований которых являются технологические процессы, технические средства, технологии, способы и горные объекты, позволяющие извлечь георесурсы из недр. Они же создают научные предпосылки для использования георесурсов тех видов, утилизация которых не предполагает их извлечения (например, подземные полости). Объединяющая идея - выявить научные предпосылки для технических решений, расширяющих функциональные возможности горных предприятий в преобразовании недр в целом. Теоретической основой могут стать положения о ресурсовоспроизводящих технологиях горного производства. Знания, полученные в этой области, должны содействовать комплексному использованию пород, горных массивов, георесурсов и недр и изменению их функционального назначения.

В группу «Обогащение полезных ископаемых» входят науки об извлечении ценных компонентов из минерального сырья. Предмет этих наук - изучение основных закономерностей физических, физико-химических и химических процессов разделения и концентрации минералов природного и техногенного происхождения, взаимосвязи структурного, вещественного и фазового состава минерального сырья с его технологическими свойствами. Установленные закономерности - основа технологий и технических средств для извлечения из земных недр ценных компонентов и превращения в продукты, пригодные для последующего использования в различных хозяйственных отраслях.

Взаимосвязь горных наук со смежными научными дисциплинами многогранна. Как науки междисциплинарные, горные науки связаны с обширным кругом различных отраслей знания. Наибольшее взаимодействие горные науки имеют с науками геологическими, геофизическими и геохимическими, черпают из них новые знания о строении и формировании земной коры, эволюции геодинамических процессов, физико-химических закономерностях образования минералов, горных пород и коры Земли. В более широком смысле речь идет об исследовании географических и геохимических основ образования месторождений полезных ископаемых.

В горном недроведении знания многих разделов математики и механики применяются при решении задач по оконтуриванию горных объектов (месторождений, их участков, сооружений, различного рода аномалий в массивах пород), геомеханики, разрушения горных пород, рудничной аэрогазодинамики, горной теплофизики. Сложность решения этих задач, как и других, например задач горной экологии, состоит в их большой размерности и нелинейном характере изменения параметров. Она в значительной мере преодолевается при использовании современных методов как вычислительной математики (в сочетании с компьютерными технологиями), так и математической статистики.

В геотехнологии следует активно использовать научные достижения математики и физики для решения вопросов деформирования горных пород в различных физических полях - механических, тепловых, радиационных, комбинированных, взаимодействия разрушаемых и разрушенных горных пород с горными машинами и горными сооружениями. На развитой физико-химической основе построена геотехнология, предполагающая извлечение георесурсов из недр через скважины с предварительным выщелачиванием полезных компонентов, их расплавлением или изменением свойств горного массива путем его упрочнения цементацией, смолоинъекцией, замораживанием и другими способами.
Без использования различных разделов физики и химии невозможна разработка важнейших научных проблем обогащения полезных ископаемых. Разделение и концентрация минералов, направленное изменение их свойств и агрегатного состояния предполагает изучение физических, физико-химических и химических, гравитационных, магнитных, электрических, радиационных, ультразвуковых, электрохимических, механических, плазменных и других процессов, протекающих в минеральных средах.Законы массопереноса, теория разделения, а также закономерности физикохимической механики - общие для всех обогатительных процессов.

При переработке полезных ископаемых с субмикрозернистым срастанием минералов целесообразно комбинирование гидро- и пирометаллургических процессов. А это предполагает использование горняками-обогатителями научных достижений в области металлургии.

Горные науки в группах «Геотехнология» и «Обогащение полезных ископаемых» немыслимы без применения разнообразной новой горной, транспортной и обогатительной техники. Решение проблем машиностроения, автоматизации, энергетики, управления производственными процессами имеет большое значение для развития этих наук.
He менее важны для горных наук учет экономических знаний, использование их при освоении недр. В горном недроведении это сопряжено с изучением георесурсов как фактора общественного развития (при оценке источников георесурсов, например месторождений полезных ископаемых, их отдельных качественных характеристик и георесурсного потенциала в целом).

В горной системологии экономические знания необходимы ученым для подсчета георесурсов как системообразующего горного фактора в производстве, оптимизации структуры, параметров функционирования, пространственного размещения и организации взаимодействия геосистем различного уровня.

Аналогичную по значимости роль в развитии горных наук играет горная экология. Практические результаты научных исследований здесь в большей или меньшей степени воздействуют на окружающую природную среду. Экологическая оценка различных аспектов этого воздействия, учет многообразия георесурсов, масштабов и технологических особенностей освоения, а также возможностей сохранения недр составляют основное содержание взаимодействия горных наук и геоэкологии.

Геосистемы по всем признакам относятся к категории сложных. В связи с этим в горных науках активно используются общенаучные подходы, базирующиеся на системном анализе и современных информационных технологиях. При этом наибольшее применение находит разработка банков данных и баз знаний в различных предметных областях, автоматизированного проектирования и гибридных, в том числе имитационных многоуровневых моделей.

В горном производстве особое место занимают социальные проблемы и факторы экологической безопасности. Весьма трудоемкое освоение недр требует привлечения значительных трудовых ресурсов. При этом труд горняков является тяжелым физически, опасным и не относится пока к числу наукоемких. В то же время обеспечение нынешнего и будущего общества минеральными ресурсами требует рассмотрения всех вопросов в контексте фундаментальной социальной проблемы - устойчивого общественного развития.
Взаимосвязь социальных факторов освоения недр дает представление о приоритетах, формирующих взаимодействие наук социального комплекса и горных наук. Все известные виды преобразования горного производства должны предполагать улучшение экологической ситуации. Это означает установление и соблюдение экологически безопасных параметров для всех элементов, подсистем и всей системы производства на всех иерархических уровнях и стадиях процесса комплексного освоения георесурсов и сохранения недр. Поэтому новая целевая ориентация горных наук открывает перед специалистами широкие возможности преобразования горного производства. Здесь необходим большой арсенал конкретных действий, но главным является создание новых функциональных и экономических структур, обеспечивающих, как отмечалось выше, достижение наивысшей эффективности преобразования (предпосылки к подобным радикальным изменениям, как известно, фактически уже закладываются).

При пользовании недрами должны быть в полной мере учтены два императива: социальный и экологический. Это обстоятельство для горных наук уже сейчас не формальный, не чисто технический момент. Оно требует кардинального повышения наукоемкости горного производства и создает предпосылки для гуманизации труда горняков и повышения общественного статуса и престижа деятельности по освоению недр.
Мерой наукоемкости для горного производства должна стать и степень осуществления разнообразных ресурсовоспроизводящих технологий воздействия на минеральную среду. Именно они призваны сейчас обеспечить рекультивацию недр в пространственных границах преобразуемого участка литосферы с учетом его свойств, требований и экологических нормативов. В этих технологиях должны быть использованы новые знания о свойствах природных и техногенных геосистем.

Необходим поиск радикальных решений, которые выводят горное производство на высший уровень совершенства. Наибольший рост его эффективности (с точки зрения социально-экономических и технических характеристик) ведет к созданию новых функциональных структур и появлению новых сфер применения.

Новая целевая ориентация горных наук открывает перед специалистами широкие возможности преобразования горного производства. Главное - создание новых функциональных и экономических структур, которые обеспечивали бы наивысшую эффективность преобразования. Особое значение имеет создание таких технологий, которые предполагают активное воздействие на горный массив с помощью физических, химических и других методов и направлены на изменение условий залегания, агрегатного состояния, качества природных и техногенных образований, создание или воссоздание полезных аномалий в свойствах минеральных сред.

В современных условиях важна разработка новой ресурсовоспроизводящей технологии производства угольных суспензий, гидродобычи металлических руд через скважины, складирования и хранения некондиционного минерального сырья.
При комплексном освоении недр необходимо использовать не только полезные ископаемые, но и ту часть сырья, которая именуется ныне отходами, а по сути является вторичными, не полностью использованными георесурсами. Спрос на последние пока невелик.
Изучение глубинных явлений и закономерностей необходимо для разделения минеральных комплексов и введения в практику горного дела технолого-минералогических оценок месторождений. Они позволяют создать эффективные технологии для первичной переработки руд сложного химического состава.

Эффективность добычи полезных ископаемых зависит от новых форм освоения недр. Так, их использование для размещения радиоактивных и токсичных отходов обеспечивает практически единственную возможность решения одной из наиболее острых экологических, социальных и экономических проблем. Необходимость создания подземных сооружений различного назначения также предполагает новые направления использования недр.

 

 

Современная идеология горных наук в России

http://industry-portal24.ru/problemy/2761-sovremennaya-ideologiya-gornyh-nauk-v-rossii.html

 

Такая концепция может быть обоснована новым подходом к недрам Земли, с чем связано дальнейшее развитие идеи комплексного их освоения. Настало время рассматривать недра Земли уже не только как источник минерального сырья, воды, газов, тепла с точки зрения их изъятия и утилизации, но в принципиально новом плане - как природный целостный многофункциональный ресурс жизнеобеспечения общества, находящийся в процессе постоянного преобразования. Использование ресурсов недр должно сейчас и в будущем предполагать управление состоянием недр и их функциональным назначением в этот или иной момент времени, имеющее целью сохранить недра в интересах дальнейшего устойчивого общественного развития.

Решение этой двуединой задачи - использование недр и их сохранение как видоизменяемого ресурса жизнеобеспечения общества - составляет современное идейное содержание комплексного освоения недр и одновременно современную идеологию горных наук.
В таком понимании комплексного освоения недр состоит очередной этап развития горных наук.

Каков же должен быть принцип реализации идеологии горных наук? Как уже отмечалось, общество подошло к той границе в освоении недр, когда их использование, понимаемое только как изъятие ресурсов Земли, реально угрожает в силу экосистемного взаимодействия недр с другими компонентами биосферы существованию природного базиса жизни. Здесь следует обратиться к известному высказыванию академика В.И. Вернадского: «...жизнь является... не внешним, случайным явлением на земной поверхности. Она теснейшим образом связана со строением земной коры, входит в ее механизм и в этом механизме исполняет величайшей важности функции, без которых он не мог бы существовать». В какой бы степени недра не были освоены (исчерпаны), общество не может существовать без них, т.е. быть в состоянии, когда их использование невозможно. Поэтому недра как особый многообразный ресурс должны быть сохраняемы постоянно.

Охрана недр Земли, изменяемых в своем состоянии и общественном назначении, может быть осуществлена только посредством постоянного целенаправленного их воссоздания в новом полезном качестве. Поскольку недра при освоении проявляют системное взаимодействие с биосферой, их сохранение при комплексном освоении предполагает воссоздание как земных ресурсов, так и устойчивого состояния экосистем на территории освоения.
С проблемой воссоздания ресурсов недр связываются понятия «ресурсовоспроизводящие технологии» и «ресурсовоспроизводящие функции» горного производства. Первое из них представляет собой прямые воздействия или дополнительные технологические процессы, при применении которых наряду с использованием тех или иных ресурсов недр производятся целенаправленные изменения условий залегания, агрегатного состояния и качества геогенных и техногенных образований, создающие новые виды ресурсов либо переводящие потенциальные ресурсы в реальные. Отсюда формируются новые ресурсовоспроизводящие функции горного производства, такие как изменение условий расположения образований, рассматриваемых в качестве ресурсов Земли; изменение их качества; изменение параметров, сроков формирования и состояния подземного пространства (минеральной среды или полостей).

Ресурсовоспроизводящие функции заключаются в целенаправленном воздействии на физические свойства минеральных сред и напряженное состояние горных массивов, а также в использовании протекающих при освоении недр процессов и состоявшихся изменений для решения разнообразных задач их сохранения (последующего перспективного освоения).

Сохранение недр при комплексном освоении раскрывается в достаточно простом принципе действий - на любом этапе использования тех или иных земных ресурсов вести дело так, чтобы не закрыть, а напротив, - открыть путь к освоению иных ресурсов для новых общественных потребностей. Например, добыча полезных ископаемых должна позволять проводить геологоразведку глубоких горизонтов месторождения из подземных выработок, а некоторые из них после реконструкции должны быть использованы в качестве вместилища производственных объектов (складов, хранилищ отходов, цехов перерабатывающего комплекса и т.д.), а также для создания производства по утилизации тепла Земли или забору воды для теплообеспечения развивающейся производственной и социальной инфраструктуры и т.п.

Реализация ресурсовоспроизводящих функций горного производства требует придания многоцелевого характера каждому очередному этапу освоения недр (например, разработке месторождений полезных ископаемых) с изменением соответствующих ему производственных и технологических комплексов, процессов и технических средств.
В связи с этим следует отметить, что активно развиваемое перспективное научное направление в составе комплексного освоения недр - освоение подземного пространства - традиционно понимается лишь как использование природных и техногенных полостей. Сохранение же недр подразумевает под освоением подземного пространства процесс управления состоянием недр и изменения их функционального назначения в границах определенного участка литосферы.

Особо важная роль в свете указанного отводится переработке полезных ископаемых и, соответственно, горно-обогатительной науке. Если традиционно на стадии переработки, в частности, твердого минерального сырья все внимание направлено на рациональное повышение извлечения и качества товарных продуктов, то в аспекте сохранения недр такое управление переработкой оказывается недостаточным. Отходы переработки должны рассматриваться уже как новые ресурсы для сохранения недр в целях их последующего использования (в качестве закладки подземных пустот, для регулирования фильтрационных, компрессионных и иных свойств горных пород на определенных участках литосферы; для создания техногенных ресурсов обедненного по тому или иному полезному компоненту минерального сырья). Поэтому управление отходами предполагает придание им необходимого качества по многим параметрам: объемным, вещественным, механическим, физико-химическим, санитарно-гигиеническим, экологическим и другим - в зависимости от технологии освоения и сохранения недр.

Из этого следует, что стадия переработки и соответственно обогатительный цикл горных наук ответственны за решение двух взаимосвязанных проблем -получение товарных продуктов для удовлетворения общественного спроса на них, с одной стороны, и производство новых ресурсов в указанном смысле -с другой.

Переходя к оценке экологической составляющей горных наук и соответственно комплексного освоения недр, следует исходить из того, что любой горный объект в процессе строительства и последующей эксплуатации неизбежно изымает из экосистемы данной территории природные ресурсы или изменяет их исходное качество (сокращаются площади пашен, лугов и лесов и ухудшается их качество; изменяется уровень грунтовых и подземных вод, а в ряде случаев -микроклимат; снижается продуктивность и уменьшается разнообразие флоры и фауны; повышается тектоническая и сейсмическая активность территорий). Денежные компенсации изъятия или качественного изменения природных ресурсов, как и платежи, и различные штрафы, не могут восстановить исходную систему в прежнем виде.

Накапливающиеся со временем экологические последствия, в ряде случаев усиливающие друг друга, как правило, переходят границы ассимиляционных возможностей природной среды и ведут к развитию опасных тенденций ее деградации. Поэтому в системе комплексного освоения недр речь должна идти о сохранении и целенаправленном преобразовании исходной экосистемы в другую, удовлетворяющую живущее на этой территории население с точки зрения качества окружающей среды.

Направления такой природоохранной деятельности могут быть следующими. Это может быть изменение способов разработки, технологии, технических средств и видов деятельности с ограниченным потреблением дефицитных в данном регионе природных ресурсов и сопряженное с этим изменение свойств и условий нахождения полезных ископаемых в литосфере и на поверхности; перемещение хранилищ отходов, а также производственных цехов, служб и некоторых сооружений в подземное пространство; формирование экологически сбалансированного антропогенного ландшафта; целенаправленный подбор сообразно специфике горного производства видов трав, кустарников и лесных насаждений в составе рекультивационных работ с учетом агротехнических свойств отвальных пород; создание заповедников и заказников; увеличение продуктивности и разнообразия флоры и фауны и т.д.

Таким образом, принцип природоохранной деятельности, направленной на обеспечение экологической безопасности, должен состоять в восстановлении по мере освоения ресурсов недр в регионе нормативного (требуемого) качества окружающей природной среды в целом путем сохранения или целенаправленного изменения структуры и состава исходной и формирования видоизмененной, сбалансированной, устойчиво функционирующей экосистемы. Хозяйственная деятельность по освоению недр должна в таком случае рассматриваться как экологически безопасная по отношению к данной экосистеме и проживающему здесь населению только в том случае, если известны и могут быть реализованы необходимые для соблюдения данного принципа условия.

Сохранение недр при комплексном освоении, когда они рассматриваются как часть биосферы, - это осуществление целенаправленных действий по воссозданию как недр в их измененном состоянии и направлении использования, так и экосистем в требуемом для обеспечения жизнедеятельности качестве окружающей среды.

 

Виды инженерной деятельности

https://scicenter.online/nauki-tehniki-istoriya-scicenter/vidyi-injenernoy-deyatelnosti-147388.html

Практическая деятельность инженера охватывает в наше время весьма обширную область человеческих знаний. Так, знаний выдающегося инженера и величайшего ученого древнего мира Архимеда было достаточно, чтобы одному создать метательные машины, поражавшие воображение многих людей.

B настоящее время потребовалось объединение усилий множества талантливых ученых и незаурядных инженеров во главе с выдающимся инженером нашей эпохи академиков С.П. Королевым, чтобы решить современную задачу метания - задачу “метания” в космос искусственного спутника Земли.

Современному инженеру для его инженерной деятельности не хватило бы всех знаний Архимеда, Леонардо да Винчи и A.C. Попова, вместе взятых. Однако это не означает, что любой инженер нашего времени может сравниться в техническом творчестве с любым из названных выше. Техническое творчество инженера каждой общественной формации использует опыт и достижения ее предшественников как фундамент, на котором каждый возводит свое “здание”.

Для решения задачи создания современного технического объекта требуется объединение усилий десятков инженеров разных специальностей. Чем же вызвана необходимость объединения усилий такого количества людей?

Изобретатель древности самолично реализовывал все этапы инновационного цикла, своими руками опредмечивал собственную идею. Инженер индустриального общества многолик. Разделение инженерного труда привело к созданию достаточно обособленных внутренних профессиональных групп. Ha каждой из ветвей инженерной деятельности специалист должен обладать специфическими знаниями и практическими навыками.

Прежде чем приступить к непосредственному производству технических объектов, их надо прежде всего сконструировать. B эту задачу входит: выбор принципа действия, разработка кинематической схемы конструкции, выбор схемы взаимодействия определенных узлов, выбор подходящих материалов и деталей, расчет и выбор оптимальных режимов работы отдельных узлов и всей конструкции в целом, компоновка и внешнее оформление изделия, разработка технического проекта изделия.

Конструирование - самостоятельная инженерная задача, относящаяся к видам инженерной деятельности и требующая специфических знаний и навыков. Инженеры, занимающиеся решением этой специфической задачи, именуются инженерами-конструкторами.

Объект, сконструированный инженером-конструктором, необходимо воплотить в металл, дерево, бетон, другой материал. Иными словами, если конструктор ответил на вопрос, что надо сделать, то кто-то должен ответить на вопрос, как это сделать.

Для изготовления одного и того же объекта можно использовать различные технологические приемы и операции: литье или ковка, прессование или токарная обработка, склеивание или шитье, химическая или лазерная обработка материалов и деталей. Выбор технологических операций существенно влияет на эффективность производства и качество продукции. Одна технология ускоряет производство, другая - обеспечивает качество, третья - позволяет получить более дешевый продукт, четвертая - повышает надежность и безотказность. Обеспечить выбор оптимальной для данного конкретного производства технологии, а если таковой нет, то разработать ее - задача инженера-технолога. Главной задачей для инженера-технолога является строгий контроль за соблюдением технологического режима производства, его совершенствование и развитие.

Технолог находится как бы между машиной и объектом ее воздействия и, следовательно, должен синтезировать их в своей деятельности таким образом, чтобы в результате получить конкретное изделие, предмет или продукт C заранее запрограммированными конструктором формой, свойствами и качествами.

Для выполнения своих функций технолог должен в совершенстве знать: возможности отдельных машин, агрегатов (путь познания которых проходит через расшифровку тонкостей технологического процесса); особенности сырья и возможности его переработки на машинах (происхождение, геометрические параметры, а также комплекс физических, химических и механических свойств); производственный процесс получения заданного изделия, полуфабриката, материала (продукта) на всех переходах и влияние, оказываемое процессом на первоначальные свойства сырья.

Однако, разработка и изготовление технического объекта требует обеспечение нормального функционирования его. Для этого требуется грамотно оценивать технического состояния объекта, соблюдать режимы работы узлов и механизмов, своевременно производить комплекс профилактических мероприятий и регламентных работ для предотвращения преждевременного износа и отказов в его работе. B случае же отказа в работе изделий надо уметь грамотно выявить дефект и организовать ремонт. Решением этих технических вопросов занимается инженер-эксплуатационник.

Успех развития инженерного дела целиком и полностью зависит от состояния научно-исследовательской деятельности в обществе. Производство не может стоять на месте. Его развитие направлено на постоянное повышение качества продукции и его количественный рост. Решение этих задач, а следовательно, успехи в развитии инженерного дела возможны только на основе дальнейших научных достижений. Конечной целью научных исследований в инженерном деле является разработка методов расчета и оптимизации параметров изделий, контроля их характеристик, повышения экономичности и надежности на стадиях конструирования, производства и технической эксплуатации. Решением этих задач занимаются инженеры- исследователи.

B мировой практике известна и широко распространена роль инженера как организатора производства. Являясь техническим руководителем производственного коллектива, инженер должен обеспечивать не только эффективное использование технических средств, сырья, HO и

производственного персонала. Эту функцию выполняют инженеры-управленцы (менеджеры).

Рис. 2. Виды инженерной деятельности

Таким образом в инженерной деятельности следует различать инженеров нескольких профилей (Рис.2):

- инженер-конструктор;

- инженер-технолог;

- инженер-эксплуатационник;

- инженер-исследователь;

- инженер-управленец (менеджер);

- инженер-экономист;

- инженер-эколог;

- инженер-метролог;

- инженер-информационщив;

-инженер, решающий задачи математического обеспечения

автоматизированных систем управления и др.

Bce эти виды деятельности взаимосвязанны, они дополняют друг друга и способствуют в целом решению одной важной задачи - развитию инженерного дела в целом.

Однако не только эти виды инженерной деятельности можно выделить B достаточно многогранной жизни инженера.

Развитие производственных отношений требует постоянного расширения специальностей и специализаций в инженерном деле. B настоящее время деятельность инженера-конструктора, инженера-технолога, и т.д. не мыслима без всестороннего анализа их изысканий со стороны материальных затрат на производство. Ha арену жизни выходит инженер-экономист, осуществляющий оценку материальных затрат.

Погоня за прибылью зачастую порождает нарушения баланса окружающей среды, вызывающие пагубное влияние на состояние здоровья человека (сброс промышленных отходов в реки и водоемы, выброс в атмосферу различного рода газовых смесей, повышенная шумность, ионизирующие источники излучения, радиоактивное загрязнение и т.п.). T.e. техника не только служит человеку, но она подчас выступает против него. Это неудивительно, если современный самолет за секунду полета расходует столько кислорода, сколько его производит один гектар леса за 8-14 часов. Ho ведь эти часы составляют практически весь продуктивный временной интервал в целом суточном цикле жизнедеятельности деревьев. Значит, гектару круглосуточно зеленеющего леса потребуется около десяти лет жизни, чтобы насытить авиалайнер кислородом на один час его полета. A летает он не один час в сутки и не в единственном числе! И не все леса зеленеют круглый год. He отстают от самолетов и автомобили, а также многочисленная армия промышленных предприятий. Глобальной проблемой сегодняшнего дня является утилизация и переработка промышленных и бытовых отходов. Ha арену защиты интересов человечества выходит инженер-эколог.

Современной инженерной деятельности характерна глубокая дифференциация не только по функциям (видам), но и по различным отраслям. Такая дифференциация стала возможной, однако, далеко не сразу, она складывалась постепенно, шаг за шагом в зависимости от развития науки, техники и технологий. Так, например, инженер-конструктор нашего времени не может решать весь спектр конструкторских задач по созданию технических структур в области строительства и архитектуры, создания машин по обработке металлов, создания машин на базе использования двигателей внутреннего сгорания, создания радиотехнических приборов, систем, агрегатов и т.д. Таким образом, возникает необходимость деления каждого из видов инженерной деятельности по отраслевому признаку, например, авиаконструктор, конструктор кузнечно-прессовых машин, технолог литейного производства, технолог швейного производства, технолог по производству хлебо-булочных изделий и т.д. и т.п. То-есть с развитием наук, техники и технологий возникает необходимость все более глубокой дифференциации инженерной деятельности.

Сегодня с полной ответственностью можно сказать, что решение всех технических задач проходит красной нитью через все этапы инженерной деятельности и может быть осуществимо лишь совместными усилиями инженеров всех профилей, названных выше.

Для современной промышленности характерно усложнение инженерных задач, для решения которых требуются узкоспециализированные инженеры (см. выше), но создание новых эффективных технических систем требует новых подходов к их проектированию и эксплуатации, гармонично интегрирующие различные требования к их работе, и специалистов способных координировать деятельность узких специалистов.