Естественнонаучная картина мира. Часть 1. Естествознание – комплекс наук о природе

Одинцова Наталия

Леонардо да Винчи (XV – XVI в.) – гений эпохи Возрождения и величайший из инженеров, которых знала история. Во многих областях естествознания – гидравлике, оптике, анатомии, ботанике и др., – он опередил свое время. Им разработаны чертежи и описания аппаратов, которые стали реальностью только в XX веке – прообразы вертолета, дельтаплана, водолазного костюма, парашюта и др. (рис. 1.6). Научные прорывы Леонардо да Винчи связаны с отказом от умозрительного метода. Он прекрасно понимал роль эксперимента в исследовании природы, писал о том, что «знание – дочь опыта», что «нужно ограничивать рассуждения опытом».

Однако в массовом сознании традиционные донаучные

представления сохранялись, несмотря на серьезные достижения в естествознании. Церковь успешно противостояла новым идеям, используя средневековое средство – инквизицию.

Рис. 1.6. Прообраз парашюта на рисунке Леонардо де Винчи

Умозрительный метод интуитивно применялся людьми и в обыденной жизни. Сегодня сложно в это поверить, но даже сравнительно недавно, в XV веке, жители Флоренции считали, что у мужчин и женщин разное число ребер. Действительно, умозрительный метод приводит к однозначному выводу: «Поскольку Ева сотворена из ребра Адама, то, однозначно можно утверждать, что у мужчин на одно ребро меньше, чем у женщин».

Научный этап. Рождение естествознания как науки относят к началу XVII века. С открытия законов классической механики (Г. Галилей, И. Ньютон) и законов движения планет (Тихо Браге, И. Кеплер), с изобретения приборов, позволяющих проникнуть в тайны микро- и мега- мира (микроскоп, телескоп) начинается новый этап развития естествознания, который принято называть научным. Для него характерно деление естествознания на отдельные науки (физика, химия, биология, астрономия, география) и бурное развитие этих наук. В это время утверждает свои позиции новая цель познания природы – не просто «наука ради науки», как в античности, а наука как средство преобразования действительности. Эта цель кратко сформулирована в афоризме Р. Декарта: «Знание – сила».

Перечисление имен и открытий ученых, работавших на этом этапе, составило бы целую энциклопедию. Практически все, что вы изучали в школе и изучаете в вузе по естественнонаучным предметам, относится именно к этому этапу. Назовем лишь некоторые события и имена ученых (рис. 1.7), которые являются знаковыми для различных областей естествознания.

Астрономия: 1543 г. – создание Н. Коперником гелиоцентрической системы мира, согласно которой Солнце является центральным небесным телом, вокруг которого вращается Земля и другие планеты. Заметим, что по дате – это событие переходного этапа, но по своему значению, оно несомненно относится к научному, поскольку положило начало первой научной революции.

Физика: 1687 г. – выход книги И. Ньютона «Математические начала натуральной философии», которая заложила основы классической механики и всей физики как науки.

Биология: 1859 г. – публикация труда Ч. Дарвина «Происхождение видов», который положил начало эволюционной биологии и эволюционной концепции всего естествознания в целом.

Химия: 1869 г. – открытие Д. И. Менделеевым Периодического закона и создание Периодической таблицы химических элементов.

Рис. 1.7. Великие ученые нового времени

Научный этап развития естествознания – очень короткий: всего одна секунда по шкале Карла Сагана (на этой шкале 1 год

соответствует времени жизни Вселенной от Большого взрыва до наших дней). Но при этом надо понимать, что любые достижения цивилизации: тепло и свет в наших домах, автомобили, поезда, самолеты, компьютеры, мобильные телефоны, средства лечения страшных болезней и многое-многое другое, – результат деятельности огромной когорты естествоиспытателей, как всемирно известных, так и рядовых, которые неустанно работают во благо науки.

Что же обусловило такой качественный скачок в познании природы после двух тысячелетий сравнительно плавного развития событий? Ключевой момент, ознаменовавший научный этап развития естествознания, – разработка и широкое проникновение в практику исследования природы особого метода исследования – научного метода. Он пришел на смену умозрительному методу, предложенному еще Аристотелем. Родоначальники научного метода – ученые-естествоиспытатели XVII века: Ф. Бэкон, Р. Декарт, Г. Галилей. Именно научный метод позволил преодолеть такие веками существовавшие заблуждения как «движимое движется», «тяжелые тела падают быстрее легких» и многие другие, и стал тем компасом, который указывает направление поиска ученым всего мира во всех областях естествознания. Описанию этого метода посвящены следующие параграфы данной главы.

1.2. Классификация методов научного познания

Термин «методы научного познания». Слово «метод» происходит от древнегреческого «» – путь познания, исследования, и означает последовательность действий, направленную на достижение определенной цели. Методами научного познания называют методы получения новых научных знаний: наблюдение, эксперимент, выдвижение гипотезы, моделирование и др. Все формулировки законов, постулатов, основных положений, все важнейшие формулы, все определения явлений, величин и объектов в любом из учебников по физике, биологии, химии и др. – результат применения методов научного познания.

Роль методов научного познания очень велика. Ф. Бэкон образно иллюстрировал эту роль следующим сравнением: «Хромой калека, идущий по верной дороге, может обогнать рысака, если тот бежит по неправильному пути. Даже более того, чем быстрее бежит рысак, раз сбившись с пути, тем дальше его оставит за собой калека». Сравнение метода с дорогой весьма наглядно. Но дороги необходимо прокладывать и какого-либо универсального метода не существует: каждое новое открытие требует либо изобретения нового метода, либо приспособления известного к новым условиям. В этой связи советский физик Л. Ландау писал: «Метод важнее результата, с помощью метода можно получить много новых результатов».

Термин «научный метод». Методы научного познания в совокупности образуют научный метод. Г. Галилей выделял четыре этапа научного метода: 1) чувственный опыт; 2) выдвижение гипотезы в виде аксиомы; 3) математическое развитие гипотезы, вывод следствий; 4) экспериментальная проверка гипотезы и следствий (рис. 1.8).

Важнейшая особенность научного метода состоит в том, что он исключает субъективное толкование результатов. Ни рассуждения с позиции «здравого смысла», ни ссылки на авторитеты, ни самые строгие математические выкладки не могут служить основаниями для утверждения, что то или иное знание истинно. Единственный судья в научных спорах – эксперимент, который может быть воспроизведен в разных лабораториях, разными людьми, и потому полученное знание носит объективный характер.