Александр Петелин - Естествознание

• Название: Естествознание
• Автор: Александр Петелин
• Жанр: Прочая научная литература
• Год: 2015
• ISBN: 978-5-91134-417-7

В учебнике изложены основные современные представления о Вселенной, ее образовании, строении и будущем. Рассмотрено строение нашей галактики и Солнечной системы. Приведены сведения о строении Земли. В отдельных разделах даны краткие сведения по физике и химии.

Вторая часть учебника посвящена биологии и экологии в широком смысле этого понятия. Затронуты вопросы экосистем, учения академика Вернадского о биосфере.

Книга написана живым и очень доступным языком, снабжена интересным иллюстративным материалом. Она предназначена для обучения по курсу «Естествознание» в колледжах гуманитарного профиля, а также может быть полезна преподавателям средних учебных заведений. Надеемся, что широкий круг любознательных молодых читателей тоже сможет почерпнуть в ней немало интересного.

---

С другой стороны, карта звездного неба помогала прокладывать путь морским судам, изучение факторов роста зерновых растений давало возможность повысить урожаи и увеличить объемы продуктов питания, разработка новых материалов позволяла создавать удобные жилища, средства передвижения и инструменты для работы в различных отраслях человеческой деятельности.

Таким образом, на второй вопрос ответ может быть следующим: существует как минимум две основные причины развития естественных наук. Первая из них – удовлетворение присущего людям интереса к устройству внешнего мира. Этот интерес в явном, неприкрытом виде проявляется в раннем детстве. Ребенку хочется выяснить, как устроена игрушка, почему крутится колесико детской машинки, откуда берется огонек пламени? И он разбирает игрушки на мелкие части, иногда попросту ломает их, наблюдает за машинами, тянется к спичкам. Ученые-естествоиспытатели почти как дети, им тоже интересно все вокруг: что происходит, в чем причина происходящего. Что такое свет, какой он бывает и как распространяется? Как происходят взрывы, какие силы перемещают континенты и вызывают землетрясения, каковы законы наследственности? Этот интерес, это качество всегда было присуще людям, в просторечии его называют любопытством. Если быть более точным, то правильнее говорить о любознательности, т. е. о любви к знаниям.

Вторая причина поступательного движения естествознания тоже понятна. Человеку свойственно желание улучшить свою жизнь: иметь достаточное количество вкусной и качественной пищи, получить механизмы, помогающие в работе, быстро перемещаться на большие расстояния. Хочется быть здоровым и жить подольше. И еще многое другое. Чтобы всего этого достигнуть или хотя бы двигаться к этому благополучию, одной философии недостаточно. Необходимы точные знания в различных областях, которые позволяют рассчитывать, конструировать, строить и делать прогнозы (не только погоды). Все эти возможности дает человеку естествознание.

Итак, если суммировать вышесказанное, то можно коротко подытожить: причинами развития естествознания являются человеческая любознательность и стремление к дальнейшему развитию цивилизации.

Вопрос третий: как происходит познание окружающего мира? В различных естественных науках это происходит одинаково или по-разному? Если по-разному, существуют ли общие черты?

Вопрос снова не прост. Попробуем ответить схематично, условно, но, по возможности, понятно.

Конечно, различные естественные науки в зависимости от предмета изучения используют различные конкретные приемы и методы. Но общие черты всего процесса узнавания нового, безусловно, есть. Если рассматривать этот процесс независимо от определенной задачи, то можно представить себе следующую поэтапную схему процесса естественно-научного познания:

Наблюдение → Опыт → Обобщение → Прогноз.

Наблюдение – это несколько пунктов исследовательской деятельности:

• выбор объекта (явления, процесса и т. д.) во внешнем мире, который следует (есть необходимость, есть интерес) изучать, т. е. выбор направления, куда мы (т. е. какая-либо наука) смотрим;

• внимательное обследование выбранного объекта в естественных условиях его существования с целью получения о нем наибольшей возможной информации;

• отнесение данного объекта (явления) к определенной, уже известной категории объектов с похожими свойствами и характеристиками, т. е. расположение объекта на некоторой известной нам «полочке».

Опыт – это испытание объекта (процесса) каким-нибудь имеющимся в наличии способом, чтобы проверить, как он будет вести себя при изменяемых внешних условиях. Например, предположим, проводится исследование некоторой горной породы для изучения возможности облицовки этой породой фасада жилого дома. Наблюдение за образцами породы в природных условиях показало, что она выдерживает длительное пребывание при различных температурах и влажности и воздействии других атмосферных факторов, внешний вид породы также соответствует предъявляемым требованиям. Однако материал породы дополнительно должен обладать определенными прочностными свойствами, иметь заданный химический состав и проч. Чтобы проверить, насколько это соответствует действительности, необходимо провести определение таких свойств, как твердость, хрупкость, обрабатываемость образцов породы. Необходимо направить пробы на химический анализ и другие испытания, которые обычно проводят для строительных материалов. Все эти процедуры и есть опыт или опыты, которые призваны расширить наши знания об объектах наблюдения, обнаружить свойства, которые нам важны и нужны для решения поставленной исследовательской задачи.

Когда накоплено достаточно данных относительно объекта (процесса) исследования, нужно систематизировать эти данные, сопоставить их с имеющейся предварительной информацией (найти похожие черты), сравнить с другими аналогичными объектами, найти сходства и отличия, определить, каким известным законам подчиняется поведение объекта. В целом это то, что мы назвали обобщением, или анализом. Абстрактный (отвлеченный) анализ призван дать наиболее цельную картину изучаемого явления (объекта), пригодную для обсуждения среди коллег и специалистов. Явление должно стать предсказуемым, описываемым математическими зависимостями.

В результате становится возможным (оправданным) делать прогноз событий, связанных с данным явлением (объектом) при заданных условиях, в заданном месте, в заданное время. Слово «прогноз» у нас обычно ассоциируется со словом «погода» – прогноз погоды. Прогноз погоды как раз и является результатом деятельности различных естественных наук, которая осуществляется в соответствии с предложенной схемой. Сначала с помощью наблюдения устанавливаются основные особенности изменчивости погоды в заданном месте в зависимости от его географического положения, его широты и долготы и других географических и атмосферных условий (высоты над уровнем моря, рельефа земной поверхности, распределения поверхностных вод, преимущественного направления ветра и т. д.). Затем проводятся опыты – шары-зонды позволяют измерить распределение температуры и влажности на различных высотах, сеть метеостанций определяет обстановку в различных климатических поясах, метеоспутники передают распределение облачных масс и положения воздушных фронтов. Далее полученная информация суммируется, тщательно обрабатывается, обсчитывается на суперкомпьютерах, т. е. обобщается. В результате оказывается возможным предсказать состояние погодных условий в выбранном месте на несколько дней вперед, а значит, подготовить прогноз погоды.

Напомним еще раз, что рассматриваемая схема дает сильно упрощенное представление о процессе естественно-научного познания. Она не является всеобъемлющей, не позволяет полностью охарактеризовать любое отдельно взятое движение научной мысли. Существует очень большое количество особенностей, мелких и средних деталей, преград, тупиков и обходных путей при путешествии исследователей дорогой знания. Приведенная схема – это как бы взгляд издалека на эту дорогу, набросок общего пути. Каждый, кто готовится к путешествию, должен кроме общей схемы заранее приобрести много дополнительных сведений относительно выбранной им дороги, узнать, по территории какой науки придется двигаться, с какими препятствиями придется иметь дело.

Поэтому вернемся опять к вопросу классификации. Только теперь остановимся не на классификации науки вообще, а на классификации самих естественных наук. Как уже было сказано, и все современные люди хорошо себе это представляют, естественных наук в наше время очень (!) много. Настолько много, что их простое перечисление может занять значительное время и место. Да простое перечисление и не поможет разобраться, чем занимаются отдельные науки, как они между собой связаны, какова общая структура естественно-научного знания. Поэтому будем двигаться в соответствии с научным принципом – постараемся найти возможность разделения всех известных наук на группы по каким-нибудь явным, понятным нам признакам.

Введем один из таких признаков, который кажется нам ключевым, во всяком случае, очень удобным для начала сортировки всего множества наук о внешнем мире. Назовем этот признак «степенью охвата каждой наукой явлений природы» или «степенью общности науки». Чем больше явлений, объектов и т. д. описывает данная наука, чем больше ее применимость в различных сферах окружающего мира и мира человеческой деятельности, тем она более общая. Выделим из всех наук те, которые имеют самую большую из всех остальных степень охвата и самую большую общность в описании процессов и явлений, так называемые науки 1-го уровня. Будем считать, что законы и теории, которые разрабатываются и выдвигаются науками 1-го уровня, являются основополагающими для всех остальных наук, являются наиболее общими. Поэтому назовем науки 1-го уровня фундаментальными или базовыми, имея в виду, что они составляют основу, фундамент естествознания в целом. Перечислим науки, которые, по нашему мнению, можно назвать фундаментальными. И постараемся это сделать так, чтобы они совместно представляли все возможные области естественно-научного знания.