Естествознание. Понятие, предмет, цели и методы естествознания. Достижения в области естествознания

 Методы  естествознания могут быть подразделены на группы: а) общие методы касаются всего естествознания, любого предмета природы, любой науки. Это — различные формы диалектического метода, дающего возможность связывать воедино все стороны процесса познания, все его ступени, например метод восхождения от абстрактного к конкретному и др. Те системы отраслей естествознания, строение которых соответствует действительному историческому процессу их развития (например, биология и химия), фактически следуют этому методу. 

 В естествознании диалектический метод конкретизируется как сравнительный (в биологии, географии, химии), с помощью которого раскрывается всеобщая связь явлений. Отсюда — сравнительные анатомия, эмбриология, физиология. В зоо-, фито и физической географии он давно успешно применяется. В естествознании  диалектический метод выступает и как исторический - в астрономии (на него опираются все прогрессивные космогонические гипотезы - звёздные и планетарные), в геологии (как основа исторической геологии, будучи неполно выражен в методе актуализма), в биологии этот метод лежит в основе дарвинизма. Иногда оба метода сочетаются в единый сравнительно-исторический метод, который глубже и содержательнее каждого из них в отдельности. Этот же метод в его применении к процессу познания природы, особенно к физике, связан с принципом соответствия и способствует построению современных физических теорий. 

 б) Особенные  методы также применяются в естествознании, но касаются не его предмета в целом, а лишь одной из его сторон (явлений, сущности, количественной стороны, структурных связей) или же определенного приёма исследований: анализ, синтез, индукция, дедукция. Особенными методами служат: наблюдение, эксперимент, сравнение и как его частный случай измерение. Исключительно важны математические приёмы и методы как особые способы исследования и выражения количественных и структурных сторон и отношений предметов и процессов природы, а также методы статистики и теории вероятностей. Роль математических методов в естествознании неуклонно возрастает по мере всё более широкого применения счётно-вычислительных машин. В целом происходит быстрая математизация современного естествознания. С ней связаны методы аналогии, формализации, моделирования, промышленного эксперимента. 

 в) Частные  методы - это специальные методы, действующие либо только в пределах отдельной отрасли естествознания, либо за пределами той отрасли естествознания, где они возникли. Так, методы физики, использованные в др. отраслях естествознания, привели к созданию астрофизики, кристаллофизики, геофизики, химической физики и физической химии, биофизики. Распространение химических методов привело к созданию кристаллохимии, геохимии, биохимии и биогеохимии. Нередко применяется комплекс взаимосвязанных частных методов к изучению одного предмета, например молекулярная биология одновременно пользуется методами физики, математики, химии, кибернетики в их взаимосвязи. 

 В ходе прогресса естествознания методы могут переходить из более низкой категории в более высокую: частные - превращаться в особенные, особенные - в общие. 
 
 
 
 

Достижения  в области естествознания. 

 Следует отметить ряд важных открытий в области  естествознания, следовавших друг за другом, которые существенно подорвали  старый, метафизический взгляд на природу  и повлияли на изменение взгляда на мир в целом. При этом особо следует выделить первую треть XIX в., когда естествознание вступило в полосу бурного подъема, в результате чего была подготовлена почва великим открытиям второй трети XIX в. Расшатывание метафизического понимания природы было положено уже в XVIII веке многочисленными открытиями ученых-естествоиспытателей различных стран, подкрепляющими и дополняющими друг друга. Кратко остановимся на достижениях естествознания. 

 Михаил  Васильевич Ломоносов (1711-1765), первый русский  ученый- естествоиспытатель мирового значения, своими многочисленными открытиями внес огромный вклад в науку о природе: развивал атомно-молекулярные представления о строении вещества, сформулировал принцип сохранения материи и движения, описал строение Земли, объяснил происхождение многих полезных ископаемых и минералов.

 Иммануил  Кант (1724-1804), немецкий философ, родоначальник немецкой классической философии, и Пьер Симон Лаплас (1749-1827), французский астроном, математик, физик, своей космогонической гипотезой подорвали метафизические взгляды на происхождение и строение вселенной. 

 В 1755 г. И.Кант анонимно издает свое наиболее выдающееся произведение "докритического периода" - "Всеобщая естественная история и теория неба". Цель работы заключалась в том, чтобы "найти то, что связывает между собой в систему великие звенья Вселенной во всей ее бесконечности; показать, как из первоначального состояния природы на основе механических законов образовались сами небесные тела и каков источник их движения..." Свои взгляды И.Кант излагает в виде гипотезы, предоставляя читателю самому оценить ее достоинства и недостатки.

 Как и предшествующие ему сторонники учения о механическом происхождении мироздания (Эпикур, Лукреций, Левкипп и Демокрит), он считал, "что первоначальным состоянием природы было всеобщее рассеяние первичного вещества всех небесных тел, или, как они их называют, атомов" . Но, в отличие от указанных философов, выводивших наблюдаемый в мироздании порядок из слепого случая, И.Кант отмечал, "что материя подчинена некоторым необходимым законам". Дальше он уточняет: "Представив мир в состоянии простейшего хаоса, я объяснил великий порядок природы только силой притяжения и силой отталкивания - двумя силами, которые одинаково достоверны, одинаково просты и вместе с тем одинаково первичны и всеобщи. Обе они заимствованы мною из философии Ньютона" . 

 В 1796 г. во Франции П.Лаплас самостоятельно, независимо от И.Канта, сформулировал  математические выводы из подобной гипотезы, благодаря чему она получила почти всеобщее признание. В историю данная гипотеза вошла под названием канто-лапласовой теории . 

 П.Лаплас является автором классических работ  по небесной механике (динамика Солнечной  системы в целом и ее устойчивость и др.) - "Трактат о небесной механике" и теории вероятностей - "Аналитическая теория вероятностей" (1812). Огромное значение космогонической гипотезы заключалось в том, что она устранила метафизические утверждения о "первом толчке". 

 Далее кратко рассмотрим выдающиеся достижения в конкретных областях знаний. 

 В геологии. Чарльз Лайель (Лайелл)(1797-1875), английский естествоиспытатель, один из основоположников актуализма в геологии, дал описание истории земли. В своем главном труде "Основы геологии" (1830-1833), в противовес "теории катастроф" Жоржа Кювье (1769-1832), отрицавшей развитие в природе и саму идею развития, он развил учение о медленном и непрерывном изменении земной поверхности под влиянием постоянных геологических факторов (вода, температура и т.д.) и доказал, что в истории земли не участвовали никакие сверхъестественные силы.

 В биологии. Жан Батист Ламарк(1744-1829), французский естествоиспытатель, предшественник Ч.Дарвина, разработал теорию эволюции органического мира (ламаркизм). В своей работе "Философия зоологии" (1809) он решительно выступил против господствовавшей в то время метафизической идеи вечности и неизменности биологических видов. Им была сформулирована первая целостная концепция эволюции живой природы.

 В химии. Джон Дальтон (Дольтон)(1766-1844), английский химик и физик, создатель химического атомизма, раскрывающего внутреннее строение вещества. В 1801 и 1803 гг. открыл газовые законы, названные его именем (законы Дальтона). Дж. Дальтон первым сначала теоретически предсказал, а затем с помощью экспериментов открыл у атомов такие специфические свойства, как "атомный вес", способность соединяться в кратных отношениях. Ему впервые удалось органически связать старую идею об атомах с опытными данными химического анализа, подобные попытки в свое время предпринимались М.В.Ломоносовым. Соединение общетеоретических представлений о строении вещества с непосредственно наблюдаемыми в лаборатории эмпирическими данными привело к тому, что естествоиспытатели начала XIX века признали важность роли теоретического мышления для развития естествознания. Химики, доказав, что лежащий в основе химической атомистики один и тот же закон кратных отношений, применим как к неорганическим, так и к органическим веществам, тем самым уничтожили искусственно придуманный метафизический разрыв между живой и неживой природой. 

 Фридрих Вёлер(1800-1882), немецкий химик, в 1824-1828 гг. искусственным путем получил из неорганических веществ первое органическое соединение - мочевину, нанеся этим сокрушительный удар по метафизике и витализму. Во второй трети XIX в. синтез органических веществ достиг уже невиданного размаха. Во многом это было обусловлено запросами крупной химической промышленности, заинтересованной в расширении своей сырьевой базы. Расширение сырьевой базы за счет замены естественных химических продуктов искусственными, синтетическими неизбежно вело к стимулированию изучения химических превращений веществ. В результате чего было синтезировано много разных веществ, получение которых раньше считалось невозможным без участия "жизненной силы".

 В физике. Шло расшатывание основ метафизического учения о "невесомых жидкостях" (например, о теплороде) и "жизненных силах". Исследуя малоизученные формы движения, ученые постепенно накапливали факты, которые неопровержимо вели к признанию взаимной связи форм движения, способных превращаться друг в друга. В первой трети XIX в. особенно большие успехи были достигнуты в области изучения электрических явлений, до этого эта область физики находилась в зачаточном состоянии. В XIX в. в связи с потребностью наладить новую технику связи как в военных, так и в промышленных целях перед учеными на первый план выдвигается вопрос об изучении динамического электричества - электрического тока и его законов. 

 Гемфри Дэви (Дейва)(1778-1829), английский физик и химик, один из основателей электрохимии. Открыл химическое действие электрического тока (явление электролиза). В 1807-1809 гг. получил электролизом калий, натрий, стронций, кальций, барий, магний. Это положило начало изучению связи между химическими и электрическими явлениями, т.е. между такими областями явлений природы, которые до этого были метафизически разорваны между собой.

 Никола  Леонор Сади Карно (1796-1832), французский  физик и инженер, один из основателей термодинамики, в своей основной работе "Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу" в 1824 г. сформулировал так называемый второй принцип термодинамики.

 В астрономии. Урбен Жан Жозеф Леверье (1811-1877), французский астроном. Основные труды посвящены теории движения больших планет, устойчивости Солнечной системы. В 1846 г. на основании исследований отклонения планеты Урана от того пути, по которому ей следовало двигаться в силу законов ньютоновской механики вокруг Солнца, сделал предположение, что существует некая, пока еще неизвестная, планета, которая, воздействуя на Уран, заставляет его двигаться не так, как если бы ее не было. Строго учитывая требования законов механики Ньютона, У.Леверье точно вычислил в какой момент времени и в каком месте небесного свода данная планета окажется, где ее и можно будет найти при помощи телескопа. В этом же году немецкий астроном Иоганн Готфрид Галле (1812-1910) в указанное время, в указанном месте, направив туда трубу телескопа, обнаружил неизвестную до того времени планету, которую назвали Нептуном. Открытие новой планеты потрясло весь ученый мир. 

 Среди открытий того времени, сделанных в  области изучения живой природы, в первую очередь следует отметить создание клеточной теории. В 1838-1839 г.г. ее выдвинули, обосновали и развили немецкие ученые - биолог Теодор Шванн (1810-1882) и ботаник Маттиас Якоб Шлейден (1804-1881). Справедливости ради следует отметить, что первые основы этой теории были заложены еще в 1827-1834 гг. русским ботаником П.Ф.Горяниновым и в 1837 г. чешским биологом Я.Пуркине. 

 Т.Шванн  на основании собственных исследований, изучении структуры животных тканей (хряща, спинной струны), а также  исследований клеток растений М.Шлейдена и ряда других ученых в своем классическом труде "Микроскопические исследования о соответствии в структуре и росте животных и растений" (1839) впервые сформулировал основное положение об образовании клеток и клеточном строении всех организмов.

 С помощью  проведенных Т.Шванном и М.Шлейденом  исследований было доказано единство строения животных и растений и сделан вывод, что "существует общий принцип развития для самых различных элементарных частей организма и что этим принципом развития является клеткообразование" .

 Благодаря этому стало возможным объяснение роста и развития живых существ, а также была доказана тесная связь обоих царств органической природы, так как законы развития растений и животных были тождественны. Этим была разрушена метафизическая перегородка, которая разделяла до этого обе области живой природы. 

 Производственная  практика выступала основным источником развития науки в области естествознания, приведшим к открытию закона сохранения и превращения энергии. Первый проект универсального парового двигателя - первой в мире двухцилиндровой машины непрерывного действия - был разработан в 1763 г. русским теплотехником Ив.Ив. Ползуновым (1728-1766), но, к сожалению, осуществить этот проект ему не удалось. В 1774-1784 гг. английский изобретатель Джеймс Уатт (1736- 1819) изобрел паровую машину с цилиндром двойного действия. Созданный им универсальный тепловой двигатель был первым и до конца XIX в. оставался практически единственным универсальным двигателем. Этот двигатель сыграл большую роль в переходе к машинному производству, в прогрессе промышленности и транспорта.

 Идею  сохранения количества движения во всем мире высказывал в свое время еще  Декарт. М.В.Ломоносовым была обоснована идея всеобщего закона сохранения материи  и движения. Дальнейшей конкретизацией, развитием и обогащением общего положения о сохранении движения, а также его экспериментальным обоснованием стало открытие закона сохранения и превращения энергии.