Развитие естествознания

Мир, окружающий человека, представляет единое и целостное образование, в котором все явления и предметы связаны и взаимодействуют друг с другом. Следовательно, наше представление о мире должно отражаться в единстве всего нашего знания. Единство научного знания формируется в процессе взаимодействия, дифференциации и интеграции знания в ходе развития конкретной науки.

Развитие науки идет не только путем постепенного накопления все новых и новых данных, так как в этом случае не происходит отражения целостной картины развития науки. Наиболее радикальные изменения в науке свершаются в период научных революций, в результате которых пересматриваются прежние идеи, методы исследования, переосмысливаются результаты (парадигмы науки).

Паради́гма(от греч. παράδειγμα, «пример, модель, образец»):

§  Парадигма (лингвистика)

§  Парадигма (философия)

§  Парадигма программирования

Другие значения:

§  Парадигма в риторике — пример, взятый из истории или мифологии и приведенный с целью сравнения; парабола, басня.

§  Парадигма в методологии науки — совокупность ценностей, методов, подходов, технических навыков и средств, принятых в научном сообществе в рамках устоявшейся научной традиции в определенный период времени.

§  Парадигма в политологии — совокупность познавательных принципов и приемов отображения политической реальности, задающих логику организации знаний, модель теоретического истолкования данной группы социальных явлений.

Переход к новой парадигме науки прежде всего связан с дифференциацией и интеграцией знания. Дифференциация - это очень важный этап в развитии науки. Она направлена на более тщательное и глубокое изучение отдельных процессов и явлений в определенной области знаний. В результате такого исследования появляются отдельные научные дисциплины, возникают междисциплинарные связи, которые могут в итоге тоже выделиться в отдельные науки. В Древней Греции не было строгого разделения между конкретными областями знаний, не было и отдельных научных дисциплин. Все знания и методы исследования явлений природы существовали в единой области натурфилософии. Разделение естественнонаучных дисциплин впервые произошло в эпоху Возрождения. В это время появляется экспериментальное естествознание. Исследование природы начиналось с механических процессов как наиболее простой формы движения материи.

Основы механики заложил Г. Галилей (1562-1642), занимавшийся исследованием свободно падающих тел. Галилей сформулировал управляющие механическими процессами законы изложил основы механики. В научную дисциплину механику превратил И. Ньютон (1643-1727). Затем постепенно формируются физика, химия, биология и другие фундаментальные науки о природе. Каждая наука прошла свой путь развития. По мере научного прогресса процесс появления новых научных дисциплин все ускорялся. Несмотря на то, что при этом возрастают точность и глубина наших знаний о явлениях природы, одновременно происходит ослабление связей между отдельными научными дисциплинами и даже между отдельными ветвями одной и той же науки. Таким образом, дисциплинарный подход грозил превратить единую науку в совокупность отдельных, обособленных, узких наук.

Наука сама выработала методы и средства для преодоления ограниченности чисто дисциплинарного подхода к изучению окружающего мира. Дисциплинарный подход, ориентированный на изучение специфических, частных закономерностей конкретных явлений, не способствует открытию более глубоких общих закономерностей, а тем более фундаментальных законов, относящихся к взаимосвязанным классам явлений и целых областей природы, раскрывающих единство природы, взаимосвязь и взаимодействие составляющих ее объектов и процессов. Вследствие этого появляется новый подход, который называется интеграционным, или междисциплинарным. В этом подходе происходит интеграция научного знания, которая совершается в различных формах, начиная применением понятий, теорий и методов одной науки в другой и кончая возникшим в нашем столетии системным методом. В результате такого подхода науки делают большие скачки в своих исследованиях. Так, биология достигла очень больших успехов, начав использовать в своих исследованиях физические методы. В результате взаимодействия данных наук на их стыке возникла биофизика. Аналогично появились бионика, геохимия, биохимия и другие науки.

Конкретные, частные, специальные приемы и способы исследования в различных науках могут заметно отличаться, но общий подход к познанию, метод исследования остается в сущности тем же самым. Это так называемый системный метод, который дает возможность рассматривать объекты и явления в их взаимосвязи и целостности. Системный метод является наиболее эффективным средством интеграционных исследований. Общие приемы, принципы и методы познания можно охарактеризовать как стратегию исследования, а частные приемы и методы, используемые в отдельных науках, как тактику исследования.

Исторически сложилось так, что метод формируется в рамках практической деятельности как требование соблюдения определенной последовательности действий в процессе изготовления необходимых предметов и орудий, а также производства материальных благ вообще. С отделением физического и умственного труда и возникновением науки появляется необходимость в изучении способов получения новых знаний, а для анализа и оценки различных методов - особое учение о методе, которое называется методологией.

На эмпирической, или опытной, стадии изучения природы главным образом используются методы, опирающиеся на чувственно наглядные приемы и способы познания. К ним относятся систематические наблюдения, эксперимент и измерения.

Наблюдения являются первоначальным источником информации. В науке наблюдения существенно зависят от теории. Ведь прежде чем наблюдать что то, необходимо иметь какую-либо идею, предположение или догадку о том, что следует искать. Поэтому в науке редко бывают открытия, связанные со случайным, заранее не предусмотренным наблюдением. Систематичность, контролируемость и тщательность - характерные требования для наблюдения.

Эксперимент - важнейший метод исследования, который специально ставится так, чтобы можно было наблюдать процессы и явления в условиях, не испытывающих влияния посторонних факторов. Явление изолируется от воздействия каких-либо несущественных факторов. Многие естественные науки совершили гигантские скачки в своем развитии именно благодаря эксперименту (атомная и ядерная физика, молекулярная биология, химия и др.). Поэтому эксперимент получил наибольшее применение в естественных науках. В настоящее время он значительно усложнился как по технической оснащенности, так и по теоретическому обоснованию. Это нашло отражение в появлении теории планирования эксперимента и методах статистической обработки результатов.

Измерения не являются особым эмпирическим методом, а составляют необходимое дополнение любого серьезного научного наблюдения и эксперимента. В настоящее время для проведения измерений используется очень сложная техника, в том числе и компьютерная.

На теоретической стадии прибегают к абстракциям и образованию понятий, строят гипотезы и теории, открывают законы науки. Процесс исследования обычно начинается с выдвижения проблемы. Возникшая проблема или проблемная ситуация требуют четкого определения, какие факты и в чем не согласуются со старыми эмпирическими и теоретическими знаниями. В качестве пробного решения проблемы выдвигается гипотеза, которая на последующих стадиях исследования подробно анализируется с точки зрения ее подтверждения имеющимися эмпирическими данными и теоретическими знаниями. Затем из гипотезы по правилам логики выводятся следствия, которые допускают эмпирическую проверку непосредственно с помощью наблюдения и эксперимента.

И.Ньютон: - “Hypothesis non fingo”.

 Эмпирическая проверяемость служит важным условием научности гипотезы (наука там - где повторяяемость), так как она допускает возможность вывода следствий из гипотезы и тем самым позволяет фактически сравнить ее с данными опыта или наблюдений. Если следствие из гипотезы не согласуются с эмпирическими данными, то отвергается сама гипотеза. Значительно труднее обстоит дело с подтверждением гипотезы, которое не всегда свидетельствует об истинности самой гипотезы, так как согласно правилам логики из истинности следствия не вытекает истинность самой гипотезы. Можно говорить лишь о той или иной степени вероятности гипотезы, так как при дальнейшей проверке могут быть обнаружены факты, опровергающие гипотезу целиком или частично. Чем больше фактов, подтверждающих гипотезу, тем выше ее вероятность. Но даже и в этом случае вполне возможно обнаружение фактов, опровергающих гипотезу. Так, закон всемирного тяготения Ньютона много десятков лет считался непреложной истиной, но с разработкой А. Эйнштейном (1879-1955) теории относительности его истинность была нарушена. Дальнейшие же эксперименты, проведенные в связи с проверкой общей теории относительности, выявили и ее приближенный характер.

Особое значение для понимания единства не только естественнонаучного, но и социально-гуманитарного знания имеют новые междисциплинарные методы исследования. Речь идет о системном методе, новой концепции самоорганизации, возникшей в рамках синергетики, а также общей теории информации, впервые появившихся в кибернетике.

Кибернетика, возникшая около полувека назад, является одним из замечательных примеров междисциплинарного исследования. Она изучает с единой точки зрения процессы управления в технических, живых и социальных системах. Хотя конкретные процессы управления стали исследовать задолго до возникновения кибернетики, однако каждая наука при этом применяла свои понятия и методы, вследствие чего трудно было выделить наиболее фундаментальные принципы и методы управления. Для этого требовалось подойти к конкретным процессам управления с более общей, абстрактной точки зрения и применить современные математические методы исследования. Одним из результатов такого подхода явилось широкое использование математических моделей и применение компьютеров. Поскольку процесс управления связан с получением, хранением и преобразованием информации, постольку кибернетика дала мощный толчок и для развития теории информации. Кибернетика является одним из специальных видов концептуальных систем, исследующих разнообразные процессы управления. Отсюда естественно подходят к общему понятию системы и системного подхода.

При системном подходе объекты исследования рассматриваются как элементы некоторой целостности или системы, связанные между собой определенными отношениями, которые образуют структуру системы. В результате взаимодействия этих элементов общие, целостные свойства системы будут качественно отличаться от свойств составляющих ее элементов и не сводиться к их сумме. Такие свойства называют эмерджентными, или возникающими, поскольку они появляются или образуются именно в процессе взаимодействия элементов системы. Свойства системы как целого не сводятся к сумме свойств частей. Так, свойства воды как жидкости качественно отличаются от свойств образующих ее составных частей: молекул воды, кислорода и водорода. Кислород и водород в свободном состоянии представляют собой газообразные вещества, свойства молекулы Н20 отличаются от свойств вещества воды. Вещество NaCI отличается по своим свойствам от молекулы NaCI. И таких примеров можно привести много.