В современном мире существуют тысячи самых разных наук, образовательных дисциплин, разделов и прочих структурных звеньев. Однако особое место среди всех занимают те, что касаются непосредственно человека и всего, что его окружает. Это система естественных наук. Конечно, все остальные дисциплины тоже важны. Но именно эта группа имеет самое древнее происхождение, а потому и особенное значение в жизни людей.
Что такое естественные науки?
Ответ на этот вопрос прост. Это такие дисциплины, которые занимаются изучением человека, его здоровья, а также всей окружающей среды: почвы, в целом, космоса, природы, веществ, составляющих все живые и неживые тела, их превращений.
Изучение естественных наук было интересно людям с древности. Как избавиться от болезни, из чего состоит тело изнутри, и что они собой представляют, а также миллионы подобных вопросов - это то, что интересовало человечество с самых истоков его возникновения. Ответы на них и дают рассматриваемые дисциплины.
Поэтому на вопрос о том, что такое естественные науки, ответ однозначен. Это дисциплины, которые изучают природу и все живое.
Классификация
Можно выделить несколько основных групп, которые относятся к естественным наукам:
- Химические (аналитическая, органическая, неорганическая, квантовая, элементоорганических соединений).
- Биологические (анатомия, физиология, ботаника, зоология, генетика).
- химия, физико-математические науки).
- Науки о Земле (астрономия, астрофизика, космология, астрохимия,
- Науки о земных оболочках (гидрология, метеорология, минералогия, палеонтология, физическая география, геология).
Здесь представлены только основные естественные науки. Однако следует понимать, что каждая из них имеет свои подразделы, отрасли, побочные и дочерние дисциплины. И если объединить все их в единое целое, то можно получить целый естественный комплекс наук, исчисляемый сотнями единиц.
При этом его можно разделить на три большие группы дисциплин:
- прикладные;
- описательные;
- точные.
Взаимодействие дисциплин между собой
Разумеется, ни одна дисциплина не может существовать изолированно от других. Все они находятся в тесном гармоничном взаимодействии друг с другом, формируя единый комплекс. Так, например, знания по биологии были бы невозможны без использования технических средств, сконструированных на основах физики.
При этом превращения внутри живых существ изучить невозможно без знаний по химии, ведь каждый организм - это целая фабрика реакций, происходящих с колоссальной скоростью.
Взаимосвязь естественных наук прослеживалась всегда. Исторически сложилось так, что развитие одной из них влекло за собой интенсивный рост и накопление знаний в другой. Как только стали осваиваться новые земли, открываться острова, участки суши, так сразу получили развитие и зоология, и ботаника. Ведь новые места обитания были заселены (пусть и не все) неизвестными ранее представителями рода человеческого. Таким образом, тесно связались воедино география и биология.
Если говорить об астрономии и смежных с ней дисциплинах, то невозможно не отметить тот факт, что развивались они благодаря научным открытиям в области физики, химии. Конструирование телескопа во многом определило успехи в данной области.
Подобных примеров можно привести массу. Все они иллюстрируют тесную взаимосвязь между всеми естественными дисциплинами, составляющими одну огромную группу. Ниже рассмотрим методы естественных наук.
Методы исследования
Прежде чем остановиться на методах исследования, которыми пользуются рассматриваемые науки, следует обозначить объекты их изучения. Ими являются:
- человек;
- жизнь;
- Вселенная;
- материя;
- Земля.
Каждый из этих объектов имеет свои особенности, и для их изучения необходимо подбирать тот или иной метод. Среди таковых, как правило, выделяют следующие:
- Наблюдение - один из самых простых, эффективных и древних способов познать мир.
- Эксперимент - основа химических наук, большинства биологических и физических дисциплин. Позволяет получить результат и по нему сделать вывод о
- Сравнение - данный метод основан на использовании исторически накопленных знаний по тому или иному вопросу и сравнении их с полученными результатами. На основании анализа делается вывод о новшестве, качестве и прочих характеристиках объекта.
- Анализ. Данный метод может включать в себя математическое моделирование, систематику, обобщение, результативность. Чаще всего является итоговым после ряда других исследований.
- Измерение - используется для оценки параметров конкретных объектов живой и неживой природы.
Также существуют самые последние, современные методы исследований, которые применяются в физике, химии, медицине, биохимии и генной инженерии, генетике и прочих важных науках. Это:
- электронная и лазерная микроскопия;
- центрифугирование;
- биохимический анализ;
- рентгено-структурный анализ;
- спектрометрия;
- хроматография и прочие.
Конечно, это далеко не полный список. Существует множество самых различных приспособлений для работы в каждой области научного знания. Ко всему необходим индивидуальный подход, а значит, формируется свой комплекс методик, подбирается аппаратура и оборудование.
Современные проблемы естествознания
Основные проблемы естественных наук на современном этапе развития - это поиск новой информации, накопление теоретической базы знаний в более углубленном, насыщенном формате. До начала XX века главной проблемой рассматриваемых дисциплин было противостояние гуманитарным отраслям.
Однако сегодня данное препятствие уже не актуально, поскольку человечество осознало важность междисциплинарной интеграции в овладевании знаниями о человеке, природе, космосе и прочих вещах.
Теперь перед дисциплинами естественнонаучного цикла стоит иная задача: как сохранить природу и оградить ее от воздействия самого человека и его хозяйственной деятельности? И проблемы здесь самые злободневные:
- кислотные дожди;
- парниковый эффект;
- разрушение озонового слоя;
- исчезновение видов растений и животных;
- загрязнение атмосферы и прочие.
Биология
В большинстве случаев в ответ на вопрос "Что такое естественные науки?" в голову приходит сразу одно слово - биология. Такое мнение у большинства людей, не связанных с наукой. И это совершенно верное мнение. Ведь что, как не биология, напрямую и очень тесно связывает между собой природу и человека?
Все дисциплины, составляющие данную науку, нацелены на изучение живых систем, их взаимодействия между собой и с окружающей средой. Поэтому вполне нормально, что именно биологию считают основоположницей естественных наук.
Кроме того, она является еще и одной из самых древних. Ведь к себе, своему телу, окружающим растениям и животным зародился вместе с человеком. С этой же дисциплиной тесно связаны генетика, медицина, ботаника, зоология, анатомия. Все эти отрасли составляют биологию в целом. Они же дают нам полное представление и о природе, и о человеке, и обо всех живых системах и организмах.
Химия и физика
Эти основополагающие в развитии знаний о телах, веществах и природных явлениях науки являются не менее древними, чем биология. Они также развивались вместе с развитием человека, становлением его в социальной среде. Основными задачами данных наук является изучение всех тел неживой и живой природы с точки зрения протекающих в них процессов, их связи с окружающей средой.
Так, физика рассматривает природные явления, механизмы и причины их возникновения. Химия же базируется на знании веществ и их взаимопревращений друг в друга.
Вот что такое естественные науки.
Науки о Земле
И напоследок перечислим дисциплины, позволяющие узнать больше о нашем доме, имя которому - Земля. К таковым можно отнести:
- геологию;
- метеорологию;
- климатологию;
- геодезию;
- гидрохимию;
- картографию;
- минералогию;
- сейсмологию;
- почвоведение;
- палеонтологию;
- тектонику и прочие.
Всего насчитывается около 35 различных дисциплин. Все вместе они изучают нашу планету, ее строение, свойства и особенности, что так необходимо для жизни людей и развития хозяйства.
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 .
В истории науки до XIX века не выделялись естественные и гуманитарные направления, а предпочтение ученые до этого времени отдавали естествознанию, то есть изучению , существующих объективно. В XIX в университетах начинается разделение наук: гуманитарные дисциплины, отвечающие за изучение культурной, общественной, духовной, нравственной и других видов деятельности человека, выделяются в отдельную область. А все остальное попадает под понятие естествознания, название которого происходит от латинского «сущность».
История естественных наук началась около трех тысяч лет назад, но отдельных дисциплин тогда не существовало – всеми областями знания занимались философы. Только ко времени развития мореплавания началось разделение наук: появилась и астрономия, эти области были необходимы во время путешествий. По мере развития техники в самостоятельные разделы выделились и .
К изучению естественных наук применяется принцип философского натурализма: это значит, что законы природы нужно исследовать, не смешивая их с законами человека и исключая действие человеческой воли. Естествознание имеет две основные цели: первая – исследовать и систематизировать данные о мире, а вторая – использовать полученные знания в практических целях для покорения природы.
Виды естественных наук
Существуют базовые , которые существуют в качестве самостоятельных областей довольно давно. Это физика, химия, география, астрономия, геология. Но часто сферы их исследований пересекаются, формируя на стыках новые науки – биохимию, геофизику, геохимию, астрофизику и другие.
Физика – одна из важнейших естественных наук, ее современное развитие началось с классической теории гравитации Ньютона. Фарадей, Максвелл и Ом продолжили развитие этой науки, а к XX в области физики, когда стало известно, что ньютоновская механика является ограниченной и несовершенной.
Химия начала развиваться на основе алхимии, ее современная история начинается с 1661 года, когда вышла Бойля «Химик-скептик». Биология появилась только в XIX веке, когда наконец было установлено различие между живой и неживой материей. География образовалась во времена поисков новых земель и развития мореплавания, а геология выделилась в отдельную область благодаря Леонардо да Винчи.
ПРЕДМЕТ И СТРУКТУРА ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ
Термин «естествознание» происходит от соединения слов латинского происхождения «естество», то есть природа, и «знание». Таким образом, дословное толкование термина - знание о природе.
Естествознание в современном понимании – наука, представляющая собой комплекс наук о природе, взятых в их взаимосвязи. При этом под природой понимается все сущее, весь мир в многообразии его форм.
Естествознание - комплекс наук о природе
Естествознание в современном понимании – совокупность наук о природе, взятых в их взаимосвязи.
Однако данное определение не отражает в полной мере сущность естествознания, поскольку природа выступает как единое целое. Это единство не раскрывается ни одной частной наукой, ни всей их суммой. Множество специальных естественнонаучных дисциплин своим содержанием не исчерпывает всего, что мы подразумеваем под природой: природа глубже и богаче всех имеющихся теорий.
Понятие «природа » трактуется по-разному.
В самом широком смысле под природой понимается все сущее, весь мир в многообразии его форм. Природа в этом значении стоит в одном ряду с понятиями материи, Вселенной.
Наиболее употребительно толкование понятия «природа» как совокупности естественных условий существования человеческого общества. В данной трактовке характеризуется место и роль природы в системе исторически меняющихся отношения к ней человека и общества.
В более узком смысле под природой понимают объект науки, а точнее – совокупный объект естествознания.
Современное естествознание развивает новые подходы к пониманию природы как единого целого. Это выражается в представлениях о развитии природы, о различных формах движения материи и разных структурных уровнях организации природы, в расширяющемся представлении о типах причинных связей. Например, с созданием теории относительности существенно видоизменились взгляды на пространственно-временную организацию объектов природы, развитие современной космологии обогащает представления о направлении естественных процессов, прогресс экологии привел к пониманию глубоких принципов целостности природы как единой системы
В настоящее время под естествознанием понимается точное естествознание, то есть такое знание о природе, которое базируется на научном эксперименте, характеризуется развитой теоретической формой и математическим оформлением.
Для развития специальных наук необходимо общее знание природы, комплексное осмысление её объектов и явлений. Для получения таких общих представлений каждая историческая эпоха вырабатывает соответствующую естественнонаучную картину мира.
Структура современного естествознания
Современное естествознание представляет собой раздел науки, основанный на воспроизводимой эмпирической проверке гипотез и создании теорий или эмпирических обобщений, описывающих природные явления.
Совокупный объект естествознания – природа.
Предмет естествознания – факты и явления природы, которые воспринимаются нашими органами чувств непосредственно или опосредованно, с помощью приборов.
Задача учёного состоит в том, чтобы выявить эти факты, обобщить их и создать теоретическую модель, включающую законы, управляющие явлениями природы. Например, явление тяготения – конкретный факт, установленный посредством опыта; закон всемирного тяготения – вариант объяснения данного явления. При этом эмпирические факты и обобщения, будучи установленными, сохраняют свое первоначальное значение. Законы могут быть изменены в ходе развития науки. Так, закон всемирного тяготения был скорректирован после создания теории относительности.
Основной принцип естествознания гласит: знания о природе должны допускать эмпирическую проверку . Это означает, что истиной в науке признается то положение, которое подтверждается воспроизводимым опытом. Таким образом, опыт является решающим аргументом принятия той или иной теории.
Современное естествознание представляет собой сложный комплекс наук о природе. Оно включает в себя такие науки как биология, физика, химия, астрономия, география, экология и др.
Естественные науки различаются предметом своего изучения. Например, предметом изучения биологии являются живые организмы, химии - вещества и их превращения. Астрономия изучает небесные тела, география – особую (географическую) оболочку Земли, экология – взаимоотношения организмов между собой и с окружающей средой.
Каждая естественная наука сама является комплексом наук, возникших на разных этапах развития естествознания. Так, в состав биологии входят ботаника, зоология, микробиология, генетика, цитология и др. науки. При этом предметом изучения ботаники являются растения, зоологии – животные, микробиологии – микроорганизмы. Генетика изучает закономерности наследственности и изменчивости организмов, цитология – живую клетку.
Химия также подразделяется на ряд более узких наук, например: органическая химия, неорганическая химия, аналитическая химия. К географическим наукам относят геологию, землеведение, геоморфологию, климатологию, физическую географию.
Дифференциация наук привела к выделению еще более мелких областей научного знания.
К примеру, биологическая наука зоология включает в себя орнитологию, энтомологию, герпетологию, этологию, ихтиологию и т.д. Орнитология – наука, изучающая птиц, энтомология – насекомых, герпетология – пресмыкающихся. Этология – наука о поведении животных, ихтиология изучает рыб.
Область химии – органическая химия подразделяется на химию полимеров, нефтехимию и др. науки. В состав неорганической химии входят, например, химия металлов, химия галогенов, координационная химия.
Современная тенденция развития естествознания такова, что одновременно с дифференциацией научного знания идут противоположные процессы – соединение отдельных областей знания, создание синтетических научных дисциплин. При этом важно, что объединение научных дисциплин происходит как внутри различных областей естествознания, так и между ними. Так, в химической науке на стыке органической химии с неорганической и биохимией возникли химия металлоорганических соединений и биоорганическая химия соответственно. Примерами межнаучных синтетических дисциплин в естествознании могут служить такие дисциплины как физическая химия, химическая физика, биохимия, биофизика, физико-химическая биология.
Однако современный этап развития естествознания – интегральное естествознание - характеризуется не столько продолжающимися процессами синтеза двух-трех смежных наук, сколько масштабным объединением разных дисциплин и направлений научных исследований, причем тенденция к масштабной интеграции научного знания неуклонно возрастает.
В естествознании различают науки фундаментальные и прикладные. Фундаментальные науки – физика, химия, астрономия – изучают базисные структуры мира, а прикладные занимаются применением результатов фундаментальных исследований для решения как познавательных, так и социально-практических задач. Например, физика металлов, физика полупроводников являются теоретическими прикладными дисциплинами, а металловедение, полупроводниковая технология – практическими прикладными науками.
Таким образом, познание законов природы и построение на этой основе картины мира – непосредственная, ближайшая цель естествознания. Содействие практическому использованию этих законов – конечная задача.
От общественных и технических наук естествознание отличается по предмету, целям и методологии исследования.
При этом естествознание рассматривается как эталон научной объективности, поскольку эта область знания раскрывает общезначимые истины, принимаемые всеми людьми. К примеру, другой крупный комплекс наук – обществознание – всегда был связан с групповыми ценностями и интересами, имеющимися как у самого ученого, так и в предмете исследования. Поэтому в методологии обществознания наряду с объективными методами исследования приобретает большое значение переживание изучаемого события, субъективное отношение к нему.
Естествознание имеет существенные методологические отличия и от технических наук, обусловленные тем, что целью естествознания является познание природы, а целью технических наук – решение практических вопросов, связанных с преобразованием мира.
Однако провести четкую грань между естественными, общественными и техническими науками на современном уровне их развития нельзя, поскольку имеется целый ряд дисциплин, занимающих промежуточное положение или являющихся комплексными. Так, на стыке естественных и общественных наук находится экономическая география, на стыке естественных и технических – бионика. Комплексной дисциплиной, которая включает и естественные, и общественные, и технические разделы, является социальная экология.
Таким образом, современное естествознание представляет собой обширный развивающийся комплекс наук о природе, характеризующийся одновременно идущими процессами научной дифференциации и создания синтетических дисциплин и ориентированный на интеграцию научных знаний.
Естествознание является основой для формирования научной картины мира.
Под научной картиной мира понимают целостную систему представлений о мире, его общих свойствах и закономерностях, возникающую в результате обобщения основных естественнонаучных теорий.
Научная картина мира находится в постоянном развитии. В ходе научных революций в ней осуществляются качественные преобразования, старая картина мира сменяется новой. Каждая историческая эпоха формирует свою научную картину мира.