Все естественные науки. Естественнонаучные дисциплины

Естественные науки имеют дело с материей, энергией, их взаимосвязью и преобразованием, а также с объективно поддающимися измерению явлениями.

В древности этой наукой занимались философы. Позднее основу этого учения развили естествоиспытатели прошлого как Паскаль, Ньютон, Ломоносов, Пирогов. Они развили естествознание.

Естественные науки отличаются от гуманитарных наличием эксперимента, состоящего в активном взаимодействии с изучаемым объектом.

Гуманитарные знания изучают деятельность человека в области духовной, умственной, культурной и общественной. Существует суждение, что гуманитарные науки изучают самого изучающего в отличие от естественных.

Основные естественные знания

К основным естественным знаниям относятся:

Физические науки:

• физика,
• инженерные,
• о материалах,
• химия;

• биология,
• медицина;

• география,
• экология,
• климатология,
• почвоведение,
• антропология.

Есть два других вида: формальные, социальные и гуманитарные науки.

Химия, биология, науки о земле, астрономия, физика являются частью этих знаний. Есть также пересекающиеся дисциплины, такие как биофизика, учитывающая различные аспекты нескольких предметов.

До XVII века эти дисциплины часто упоминались как «натуральная философия» в связи с отсутствием экспериментов и процедур, используемых сегодня.

Химия

Многое из того, что определяет современную цивилизацию приходит от достижения в области знаний и технологии, вызванные естественной наукой химией. Например, современное производство в достаточных объемах продовольствия невозможно без процесса Габера - Боша, который был разработан во время первой мировой войны. Этот химический процесс позволяет создавать аммиачное удобрение из атмосферного азота, вместо того чтобы полагаться на биологически фиксированный источник азота, например коровий навоз, значительно увеличивая плодородие почв и как следствие количество продовольствия.

В пределах этих широких категорий химии в бесчисленных областях знаний, многие из которых имеют важное влияние на повседневную жизнь. Химики улучшают многие продукты, от пищи, которую мы едим до одежды, которую мы носим и материалов из которых мы строим наши дома. Химия помогает защитить нашу окружающую среду и ищет новые источники энергии.

Биология и медицина

Благодаря достижениям в области биологии, особенно в XX веке, врачи смогли использовать различные лекарства для лечения многих заболеваний, которые были ранее с большим смертельным исходом. Путем проведения исследований в области биологии и медицины бедствия XIX века, например, чума и оспа, значительно взяты под контроль. Смертность младенцев и матерей в промышленно развитых странах резко сократилась. Биологические генетики даже поняли индивидуальный код в пределах каждого человека.

Наука о земле

Наука изучающая получение и практическое применение знаний о земле позволила человечеству извлекать огромное количество минералов и нефти из земной коры, для работы двигателей современной цивилизации и промышленности. Палеонтология, знания о земле, обеспечивает окно в далекое прошлое, даже дальше чем люди существовали. Путем открытия в геологии и аналогичная информация в области естественных наук ученые способны лучше понять историю планеты и предсказывать изменения, которые могут произойти в будущем.

Астрономия и физика

Во многих отношениях, физика — это наука, которая лежит в основе как естественных наук и предлагает некоторые из самых неожиданных открытий XX века. Среди наиболее заметных из них было открытие, что материя и энергия являются постоянными и просто переход от одного состояния к другому.

Физика — это естественная наука, основанная на опытах, измерениях и математическом анализе с целью нахождения количественных физических законов для всего, от наномира до солнечных систем и галактик макрокосмоса.

На основе исследований путем наблюдения и экспериментов исследуются физические законы и теории, которые объясняют функционирование естественных сил как гравитация, электромагнетизм или ядерные взаимодействия. Открытие новых законов естественной науки физики вкладывает в существующую базу теоретические знания и может также использоваться для практических приложений, таких как развитие оборудования, электронных устройств, ядерных реакторов и т.д.

Благодаря астрономии ученые обнаружили огромное количество информации о Вселенной. В предыдущие столетия считалось, что вся Вселенная была просто Млечный путь. Серия дебатов и наблюдений в XX века показала, что Вселенная буквально в миллионы раз больше, чем представлялось ранее.

Различные виды наук

Работы философов и естествоиспытателей прошлого и последовавшая научная революция помогли создать современную базу знаний.

Естественные науки часто называют «жесткой наукой» из-за интенсивного использования объективных данных и количественных методов, которые полагаются на цифры и математику. В противоположность этому социальные знания, как психология, социология и антропология, больше полагаются на качественные оценки или алфавитно-цифровые данные и склонны иметь меньше конкретных выводов. Формальные виды знаний, включая математику и статистику, имеют сильно количественный характер и обычно не включают изучение природных явлений или экспериментов.

Сегодня актуальные проблемы развития гуманитарных и естественных наук имеют много параметров на решение задач бытия человека и общества в мире, они дали .

1. Естественные науки – понятие и предмет изучения 3

2. История зарождения естествознания 3

3. Закономерности и особенности развития естествознания 6

4. Классификация естественных наук 7

5. Основные методы естествознания 9

Литература

Аруцев А.А., Ермолаев Б.В., и др. Концепции современного естествознания. – М., 1999.

Матюхин С.И., Фроленков К.Ю.Концепции современного естествознания. – Орлов, 1999.

1. Естественные науки – понятие и предмет изучения

Естествознание – это естественные науки или совокупность наук о природе. На современном этапе развития все науки делятся на общественные или гуманитарные, и естественные .

Предметом изучения общественных наук является человеческое общество и законы его развития, а также явления, так или иначе связанные с человеческой деятельностью.

Предметом изучения естественных наук является окружающая нас Природа, т. е. различные виды материи, формы и законы их движения, их связи. Система естественных наук, взятых в их взаимной связи, как целое, образует основу одной из основных областей научных знаний о Мире – естествознания.

Ближайшей, или непосредственной, целью естествознания является познание объективной Истины , поиск сущности явлений Природы, формулировка основных законов Природы, которая дает возможность предвидеть или создавать новые явления. Конечной целью естествознания является практическое использование познанных законов , сил и веществ Природы (производственно-прикладная сторона познания).

Естествознание, таким образом, является естественнонаучным фундаментом философского понимания Природы и Человека как части этой Природы, теоретической основой промышленности и сельского хозяйства, техники и медицины.

1. 2. История зарождения естествознания

У истоков современной науки стоят древние греки. Более древние знания дошли до нас только в виде осколков. Они бессистемны, наивны и чужды нам по духу. Греки были первыми, кто изобрел доказательство. Ни в Египте, ни в Месопотамии, ни в Китае такого понятия не существовало. Может быть потому, что все эти цивилизации были основаны на тирании и безусловном подчинении авторитетам. В таких условиях даже сама мысль о разумных доказательствах кажется крамольной.

В Афинах впервые за всю мировую историю возникла республика. Несмотря на то, что она расцвела на труде рабов, в Древней Греции сложились условия, при которых стал возможен свободный обмен мнениями, и это привело к небывалому расцвету наук.

В средние века потребность рационального познания природы совершенно угасла рядом с попытками осмыслить предназначение человека в рамках различных религиозных вероисповеданий. В продолжение почти десяти веков религия давала исчерпывающие ответы на все вопросы бытия, которые не подлежали ни критике, ни даже обсуждению.

Сочинения Евклида, автора той геометрии, которая изучается сейчас во всех школах, были переведены на латинский язык и стали известны в Европе только в XII веке. Однако в то время их воспринимали просто как совокупность остроумных правил, которые надлежало заучить наизусть - настолько они были чужды духу средневековой Европы, привыкшей верить, а не искать корней Истины. Но объем знаний стремительно рос, и их уже не удавалось согласовать с направлением мыслей средневековых умов.

Конец средневековья обычно связывают с открытием Америки в 1492 г. Некоторые указывают даже более точную дату: 13 декабря 1250 г.- день, когда в замке Флорентино близ Лючеры умер король Фридрих II Гогенштауфен. Конечно, не следует относиться к таким датам всерьез, но несколько таких дат, взятых вместе, создают несомненное ощущение достоверности перелома, который произошел в сознании людей на рубеже XIII и XIV веков. В истории этот период назвали Возрождением. Подчиняясь внутренним законам развития и без видимых на то причин, Европа всего за два века возродила зачатки древних знаний, до того более десяти веков находившихся в забвении и получивших впоследствии название научных.

В период Возрождения в умах людей произошел поворот от стремления осознать свое место в мире к попыткам понять его рациональное устройство без ссылок на чудеса и божественное откровение. Вначале переворот носил аристократический характер, но изобретение книгопечатания распространило его на все слои общества. Суть перелома - освобождение от давления авторитетов и переход от средневековой веры к знанию нового времени.

Церковь всячески противилась новым веяниям, она строго судила философов, которые признавали, что есть вещи истинные с точки зрения философии, но ложные с точки зрения веры. Но рухнувшую плотину веры починить было уже нельзя, и освобожденный дух стал искать новые пути для своего развития.

Уже в XIII веке английский философ Роджер Бекон писал: “Существует естественный и несовершенный опыт, который не сознает своего могущества и не отдает себе отчета в своих приемах: им пользуются ремесленники, а не ученые... Выше всех умозрительных знаний и искусств стоит умение производить опыты, и эта наука есть царица наук...

Философы должны знать, что их наука бессильна, если они не применяют к ней могущественную математику... Невозможно отличить софизм от доказательства, не проверив заключение путем опыта и применения”.

В 1440 г. кардинал Николай Кузанский (1401- 1464) написал книгу “Об ученом невежестве”, в которой настаивал, что все познания о природе необходимо записывать в цифрах, а все опыты над нею производить с весами в руках.

Однако, утверждение новых взглядов происходило медленно. Арабские цифры, например, уже в X веке вошли во всеобщее употребление, но даже в XVI веке вычисления повсеместно производили не на бумаге, а с помощью особых жетонов, еще менее совершенных, чем конторские счеты.

Настоящую историю естествознания принято начинать с Галилея и Ньютона. Согласно той же традиции Галилео Галилей (1564- 1642) считается родоначальником экспериментальной физики, а Исаак Ньютон (1643- 1727)- основателем теоретической физики. Конечно в их время (см. историческую справку) не было такого разделения единой науки физики на две части, не было даже самой физики - она называлась натуральной философией. Но такое разделение имеет глубокий смысл: оно помогает понять особенности научного метода и, по существу, эквивалентно делению науки на опыт и математику, которое сформулировал еще Роджер Бэкон.

Современная наука, будучи частью культуры, также не является однородной. Она прежде всего подразделяется на гуманитарные и естественнонаучные отрасли, сообразно тому в области общественного сознания или общественного бытия лежит предмет их исследования. В нашей дисциплине будут рассматриваться основные концепции, выработанные современными естественными науками.

Е стественные науки различаются по степени общности в зависимости от предмета их изучения . Так, пожалуй, наибольшей степенью общности на сегодняшний день обладает математика — наука о соотношениях. Все, к чему можно применить понятия: больше, меньше, равно, не равно, относится к области применимости математики. Поэтому использование математических методов стало неотъемлемой частью методологии большинства прикладных наук.

Огромной степенью общности обладает физика — наука о движении. Движение является необходимым атрибутом материи. Оно пронизывает все стороны общественного бытия и находит отражение в общественном сознании. Поэтому разработки, созданные физикой, оказываются полезными далеко за пределами традиционной области их применения.

Возьмем, к примеру, экономику капиталистического общества. Значительнейшую роль в ней играет движение капитала и товара. Товар, созданный производителем, движется к потребителю, в то время, как его денежный эквивалент совершает обратное движение.

Физике хорошо известны подобные системы с качественным преобразованием движения и наличием обратной связи между их элементами. Типичным примером такой системы является, например, колебательный контур, состоящий из конденсатора, катушки индуктивности и сопротивления (резистора), включенных последовательно. Подобные системы хорошо описываются математическими уравнениями, имеющими два вида решения: колебательный, — если уровень обратной связи высок и релаксационный, — если в цепь обратной связи внесено достаточное затухание. Это затухание определяется величиной энергии, рассеиваемой в цепи обратной связи.

Капитализм стадии первоначального накопления, подробно описанный К. Марксом в его знаменитой работе “Капитал”, обладал значительным уровнем обратной связи, что должно было приводить к колебательным процессам в экономике. Действительно, для такого капитализма характерными были кризисы перепроизводства. Из-за возможности кризисов капитализм объявлялся “загнивающим”.

Анализ кризисов, произведенный в основном в США, привел экономистов к выводу о том, что следует внести элемент рассеяния в цепь товарно-денежного движения.

Рассеивать можно товар. Такие попытки предпринимались в США в период так называемой Великой депрессии. Пшеницу топили в Гудзоновом заливе, апельсины жгли в паровозных топках. Уничтожение материальных ценностей, безусловно, снижает размах колебаний товарно-денежного потока. Однако в целом оно невыгодно обществу.

Более удачным оказалось рассеяние денег. Оно выражается в виде дефицита платежного баланса. Проще говоря, все общество начинает жить в долг. В результате такого рассеяния кризисы перепроизводства в современной капиталистической экономике исчезли.

После выхода на арену нефтяных арабских стран, не охваченных механизмом рассеяния товарно-денежной массы, капиталистический мир снова залихорадило. Однако дипломатические усилия и международные экономические санкции позволили ввести экономику этих стран в общую схему платежного дефицита. После этого в капиталистическом мире снова наступила сравнительная стабильность.

Следующей по степени общности предмета является химия — наука о строении вещества и его преобразовании. Она обслуживается физикой и математикой как вспомогательными инструментами. Химия имеет четко определенную и весьма обширную область применения.

Область применения биологии еще более ограничена, но, конечно, отнюдь не менее важна. Это наука о живом. Ее понимания требует глубоких познаний в области математики, физики, химии. Чтобы осознать всю глубину проблем, стоящих перед биологией, помыслите на досуге о том, чем же живое отличается от неживого.

Химия и биология замечательны тем, что они выработали и развили концепцию классификации. Помимо химии и биологии она широко применяется в вычислительной математике и представляет несомненный интерес для изучающих экономику.

Кроме перечисленных фундаментальных естественных наук имеется еще большое количество прикладных наук. Например, геология и география — науки о Земле и ее устройстве. Анатомия и физиология изучают биологические особенности человека. На сегодняшний день очень популярны так называемые пограничные научные дисциплины. Как говорили раньше: “Дисциплины, возникающие на стыке наук”. Это биофизика, биохимия, физическая химия, математическая физика и т. д. Особую роль среди них играет современная экология — наука, призванная решать глобальную экологическую проблему, созданную человечеством буквально в последние десятилетия.

Еще в конце прошлого столетия Земля была в основном аграрной планетой со сравнительно небольшим количеством городов и низким уровнем индустриального производства. Сельское хозяйство было практически безотходным. Для примера поезжайте в современную деревню (я не имею в виду дачные поселки). Там вы, как правило, не обнаружите свалки. Предметы, входящие в крестьянский обиход, практически полностью и без остатка утилизируются.

Совершенно иная картина наблюдается в городах. Человечество подошло к той черте, начиная с которой оно может быть задавлено отходами собственной жизнедеятельности, в первую очередь бытовым мусором и отходами современного химического и перерабатывающего производства. Общая для так называемых развитых стран тенденция к вытеснению вредных производств в слаборазвитые страны (в том числе и Россию) не спасает положения. Решение может быть найдено только объединенными усилиями всего человечества.