Основные периоды развития естествознания
ВВЕДЕНИЕ
Общий ход развития науки (и особенно естествознания, которое и будет нас интересовать в дальнейшем) включает основные ступени познания природы и мира вообще. Он проходит несколько основных ступеней:
- Непосредственное созерцание природы как нерасчлененного целого - идет верный охват общей картины природы при пренебрежении частностями, что характерно для греческой натурфилософии;
- Анализ природы, расчленение ее на части, выделение и изучение отдельных вещей и явлений, поиски отдельных причин и следствий, при этом за частностями исчезает общая картина универсальной связи явлений - характерно для начального этапа развития любых конкретных наук, в их историческом развитии, для позднего Средневековья и начала Нового времени;
- Воссоздание целостной картины на основе уже познанных частностей путем приведения в движение остановленного, оживления омертвленного, связывания изолированного раньше, то есть на основе соединения анализа с синтезом - характерно для зрелого периода развития конкретных наук и для современной науки вообще.
Итак, очевидно, что научное знание не является раз и навсегда данным феноменом, объем, и содержание его постоянно меняются, происходит появление новых гипотез, теорий и отказ от старых.
ОСНОВНЫЕ ПЕРИОДЫ РАЗВИТИЯ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ
Первый период становления естествознания относится к VII-IV вв. до н.э. Это период античной натурфилософии, которая представляет собой попытку использовать общие философские принципы для объяснения явлений природы. Явления природы объяснялись с помощью априорных, не связанных с опытом и наблюдениями, чисто умозрительных схем. Демокрит и Аристотель обобщили античную натурфилософию и сформулировали две концепции взглядов на окружающий мир. Демокрит считал, что материя существует из вещества, вещество состоит из атомов и пустоты. Не существует ничего, кроме атомов и пустого пространства. Атомы бесконечны в числе и различны по форме и величине Они неделимы, непроницаемы, качественно неизменны и неуничтожаемы, т.е. вечны. Форма и величина единственно объективные свойства атомов, их первичные и реальные особенности. Из атомов слагаются все тела, на атомы же они распадаются. Разнообразие тел обусловлено разнообразием тех комбинаций, в которые вступают атомы, образующие каждое такое тело: величина и форма атомов, их число и расположение - вот подлинный источник разнообразия тел. Атомы подвижны; и все, что наблюдаем мы в космосе - одна лишь механика самоподвижных, не нуждающихся ни в каком толчке извне атомов. Вопрос о происхождении атомов не занимал Демокрита, для него он просто не существовал, т.к. то, что вечно, не может иметь ни начала, ни конца. В такой же мере несостоятельной являлась для него и проблема об источнике движения атомов: зачем, в самом деле, говорить о происхождении того, что рассматривается как неотъемлемое, первичное свойство атомов. Это корпускулярная концепция строения материи. Возникновение мира и Вселенной Демокрит объяснял следующим образом. В вечном падении в бесконечное пространство большие, наиболее подвижные атомы ударяются об атомы меньших размеров, и возникающие при этом боковые и круговращательные движения дают начало многочисленным мирам с одной или несколькими Лунами, с Солнцем и без Солнца, обитаемым и необитаемым. Они возникают и разрушаются, чтобы возникнуть вновь и вновь разрушаться; - и так без конца, повинуясь лишь изначальной необходимости. Ибо, говорит Демокрит, «ничто не происходит случайно, но все совершается по некоторой причине и необходимости».
Аристотель считал также, что мир материален, но объективно существуют конкретные вещи, предметы. Материя - некая субстанция, из которой при определенных условиях могут возникнуть те или иные предметы. Реальные тела можно дробить непрерывно до бесконечности. Это континуальная концепция строения материи. Первым стал рассматривать движение в пространстве и времени, ввел понятие естественного и насильственного движения. Он считал «совершенным» движение по кругу. Мир возник в результате создания его богом. Вселенная конечна во времени и пространстве. В центре Вселенной находится Земля, вокруг которой вращаются сферы, на которых находятся Луна, Солнце, планеты, на самой далекой сфере - звезды небосвода. Это геоцентрическая система мира, которую в дальнейшем развивал Птолемей. Вся природа - и органическая, и неорганическая - Аристотелю представлялась как нечто единое по общей тенденции своей. Она исполнена стремления к совершенству, к «благу». Жизнь в зачаточной форме имеет место уже в неорганической природе. Примитивные формы жизни, возникшие самопроизвольно, стремятся к лучшему: камень стремится к жизни растения, растение - к жизни животного, животное - к жизни человека, а человек к идеальной жизни божества, воплощающего высшее благо. Аристотелем была предложена классификация животных, которая вплоть до Линнея пользовалась авторитетом. Группировку животных проводил не только по сходству, но и по родству. При этом первое место уделял основным морфологическим особенностям, отличая их от вторичных признаков. Всех животных разделил на две группы: кровяные и бескровные. К группе кровяных он относил животных, имеющих кровь, 2 или 4 ноги, живородящих, а также птиц, четырехногих и безногих яйценесущих, рыб и на вершине кровяных - человек. Ко второй группе отнесены животные, имеющие лимфу, более четырех ног, мягкотелые, панцирные, моллюски, насекомые, пауки и черви. Аристотель может быть назван и основателем сравнительной анатомии. Он не только описывает животных, но отвечает на вопросы как? для чего? и почему? Отсюда - впервые набросанное им учение об аналогичных и гомологичных частях тела и стремление связать строение животных с их отправлениями, с их образом жизни и психическими особенностями. Другое сранительноанатомическое обобщение, которое можно назвать черновым наброском закона корреляции: «Природа не может направить один и тот же материал одновременно в различные места … Расщедрившись в одном направлении, она экономит в другом… Изменение в одном органе вызывает перемены в другом».
Например, связь между сплошным зубным аппаратом и отсутствием рогов, отсутствие резцов в верхней части челюсти при наличии сложного желудка у жвачных и др.
Греческая цивилизация погибла под натиском римских и мусульманских завоевателей. Римляне в отличие от греков не оставили после себя в области естествознания самостоятельных теоретических работ сколь-нибудь крупного значения. Римляне устремили свое внимание к прикладным знаниям: военная техника, гидротехника, строительное дело, география и др. Область практического применения математики расширилась, в особенности за счет применения в астрономии, в частности необходимая для астрономии тригонометрия.
В Средневековье наука находилась в полной зависимости от богословия и схоластики. Для этого времени типичны астрология, алхимия, магия, кабалистика, другие проявления оккультизма, тайного знания. Но, тем не менее, медленно и постепенно накапливались новые факты, и оттачивалась логика теоретического мышления.
Историю алхимии обычно начинают с IV в. н.э. В течение примерно тысячелетия алхимики пытались с помощью химических реакций, протекающих в сопровождении специфических заклинаний, получить философский камень, способствующий превращению любого вещества в золото, приготовить эликсир долголетия, создать универсальный растворитель. В качестве побочных продуктов их деятельности появились многие научные открытия, решения практически важных задач, были созданы технологии получения красок, стекол, лекарств, сплавов, разнообразных химических веществ и т.д. Алхимические исследования, несостоятельные теоретически, весьма способствовали развитию экспериментального естествознания. Алхимия продолжила практическую химию и практическую металлургию древних египтян. Но до распространения христианства ни в Греции, ни в Риме собственно алхимические исследования не проводились. Алхимия возникла с приданием химической и металлургической практике мистического характера, с установлением связи практики с астрологией и магией. Установили связь между священным числом 7 и тем, что известных металлов - тоже 7 (а также, что цветов спектра - 7, нот - тоже 7 и некоторые другие соответствия).
В первые столетия нашей эры распространилось представление о том, что золото связано с Солнцем, серебро - с Луной, медь - с Венерой, железо - с Марсом, свинец - с Сатурном, олово - с Юпитером, ртуть - с Меркурием. Вначале христианство выступило против алхимической практики, считая это делом дьявола, но потом стало относиться к ней терпимо. Появились толкования некоторых мест священного писания в таком смысле, что алхимиками были не только Мириам - сестра Моисея, но и евангелист Иоанн и другие библейские персонажи.
Особую роль в развитии естествознания X-XII вв. сыграли мыслители арабско-мусульманского мира: иранский врач и химик Ибн-Закария аль-Рази, среднеазиатский ученый Аль-Фа-раби, ирано-таджикский философ, ученый-медик и врач Ибн-Сина (Авиценна), ирано-таджикский математик, астроном, поэт и мыслитель Омар Хайям, арабский философ и врач Ибн-Рошд (Аверроэс). Арабские мыслители в большей мере сохранили связь с античной философией и наукой, в первую очередь с учением Аристотеля.
В XVI-XVII вв. натурфилософское и во многом схоластическое познание природы превратилось в современное естествознание, в систематическое научное познание на базе экспериментов и математического изложения полученных результатов. В это время в механике совершилась настоящая революция, главную роль в которой сыграли Г. Галилей и И. Ньютон.
Революция в науке, как и в любой другой сфере, - это коренная ломка, глубокое преобразование ее теоретического содержания и методов познания. Если натурфилософы со времен Аристотеля считали, что ни одно тело не переходит из состояния покоя в движение без действия силы, а всякое движение может прекратиться само собой, то Галилей в открытом им законе инерции установил равноправие покоя и равномерного прямолинейного движения, показав, что ни одно тело не может изменить своей скорости (ни ее величину, ни направление) без действия силы. Закон инерции не опирается на повседневный опыт, он сформулирован на основе мысленного эксперимента с идеализированными объектами (например, с идеально гладкой поверхностью, движение по которой не сопровождалось бы трением). Этот закон открыт чисто теоретическим путем. Натурфилософы Древней Греции стали первыми теоретиками в понимании естественного единства мира в целом; Галилей первым возвел механику на уровень теоретической науки. От здравого смысла через эксперимент к идеализациям, а от них к теории, проверяемой на практике, - таков путь физики к научному познанию движения тел.
В книге «Об обращениях небесных сфер» польский астроном Н. Коперник отказался от традиционной геоцентрической (с Землей в центре Вселенной) модели мира. Он настаивал на гелиоцентрической (с Солнцем как центром Вселенной) модели. В то время это означало настоящую мировоззренческую революцию. Итальянский философ Дж. Бруно, развивая идеи Н. Коперника, доказывал, что у Вселенной нет центра, она беспредельна и состоит из бесконечного множества звездных систем. Теорию Н. Коперника и идеи Дж. Бруно подтвердили открытия Г. Галилея, сделанные с помощью изобретенного им телескопа. Галилей обнаружил кратеры и хребты на Луне, разглядел бесчисленные скопления звезд, образующих Млечный путь, увидел спутники Юпитера, пятна на Солнце. Его называли «Колумбом неба». Немецкий астроном И. Кеплер открыл законы движения планет Солнечной системы. Эти открытия убедительно подтвердили теорию Коперника. Его идеи стали быстро распространяться. Римская церковь уже не могла пренебрежительно относиться к учению Коперника как к гипотезе, которую невозможно доказать, и запретила пропаганду его взглядов, внеся в 1616 г. его книгу в «Список запретных книг».
В 1633 г. состоялся суд римской инквизиции и над Галилеем. Формально он отрекся от своих якобы «заблуждений», но фактически новые научные представления одержали победу. Галилей и Кеплер придали понятию закона природы строго научное содержание, освободив его от элементов антропоморфизма.
В конце XVII в. произошла революция в математике. Английский ученый И. Ньютон и независимо от него немецкий математик и философ Г. Лейбниц разработали принципы интегрального и дифференциального исчисления. Эти исследования стали основой математического анализа и математической базой всего современного естествознания. Еще раньше, в середине XVII в. трудами Р. Декарта и П. Ферма были заложены основы аналитической геометрии, что позволило переводить геометрические задачи на язык алгебры с помощью метода координат.
Дифференциальное исчисление дало возможность математически описывать не только устойчивые состояния тел, но и текущие процессы, не только покой, но и движение. В этот период господствующим стал аналитический метод познания процессов, в основе которого - расчленение целого для отыскания неизменных основ этих процессов. Возникли представления о неизменности природы, о невесомых «материях» (разнообразных флюидах, теплороде, флогистоне). Все эти знания сочетались с идеей первотолчка, божественного акта творения (либо по отношению ко всей природе - в механике И. Ньютона, либо по отношению к биологическим видам - у К. Линнея и т.п.).
С середины XVIII в. естествознание стало все больше проникаться идеями эволюционного развития явлений природы. Значительную роль в этом сыграли труды М.В. Ломоносова, И. Канта, П.С. Лапласа, в которых развивалась гипотеза естественного происхождения Солнечной системы, в работах К.Ф. Вольфа, выдвинувшего идею развития в биологии, а также труды других ученых.
Великий русский ученый М.В. Ломоносов (1711-1765) удачно совмещал теоретические и экспериментальные исследования. Для него был характерен «метод философствования, опирающийся на атомы». За 48 лет до французского физика и химика А. Лавуазье (казненного в годы Великой Французской революции) М.В. Ломоносов экспериментально открыл и теоретически обосновал закон сохранения вещества, высказав при этом и идею закона сохранения движения. Он разрабатывал механическую теорию теплоты, объясняя ее вращательным движением корпускул (молекул), кинетическую теорию газа, волновую теорию света, исследовал грозовые электрические явления, природу северного сияния. Грозовые разряды он объяснял трением восходящих тепловых и нисходящих холодных потоков воздуха. Ломоносов доказал наличие атмосферы у Венеры. Изучая земные слои, он обосновывал оригинальные эволюционные идеи об образовании гор, руд, каменного угля, торфа, нефти, почв, янтаря. Ученый предполагал существование жизни на других планетах. Большое внимание энтузиаст науки уделял методологии познания, подчеркивая единство теории и опыта, необходимость их опоры друг на друга. Будучи страстным патриотом, он не щадил сил в отстаивании интересов России.
Вплоть до конца XIX в. на базе классической механики Галилея - Ньютона развивались все естественные науки. В XIX в. вслед за механикой теоретическими науками стали химия, термодинамика, учение об электричестве. Теоретизация химии связана в первую очередь с исследованиями англичанина Дж. Дальтона, сознательно положившего в основу теоретического объяснения химических изменений вещества атомистическую идею и придавшего этой идее вид конкретной научной гипотезы. Это стало началом химического этапа развития атомистики. В 1861 г. русский химик А.М. Бутлеров сформулировал основные положения теории химического строения молекул, а в 1869 г. Д.И. Менделеев открыл Периодический закон химических элементов. Он догадывался, что причины периодической зависимости элементов надо искать во внутреннем строении атомов. В 70-х годах Д.И. Менделеев выдвинул гипотезу, что атом состоит из более мелких частей. Но потом, когда факты, свидетельствующие о разложимости атомов, стали накапливаться, он почему-то стал противником этой идеи. Вот пример противоречивости, непоследовательности развития научной мысли.
Другим примером сложности, многовариантности познания природы может служить факт противоположного отношения A.M. Бутлерова и Д.И. Менделеева к спиритическим опытам. Первый вполне доверял им, а второй из знакомства с ними сделал в 1876 г. четкий, бескомпромиссный вывод: «Спиритические явления происходят от бессознательных движений или от сознательного обмана, а спиритическое учение есть суеверие». Д.И. Менделееву было ясно, что в качестве духов выступают сами медиумы (организаторы, ведущие спиритических сеансов). В связи с этим он язвительно отмечал, что «духи» чрезвычайно вежливы: например, в присутствии дам они никогда не затрагивают вопросов о возрасте участников спиритических сеансов, что «духи» ограничены уровнем умственного развития медиумов и не могут сообщить ничего нового по сравнению с тем, что известно среднему медиуму.
Трудами большой группы ученых (Н. Карно, Ю.Р. Майера, Г. Гельмгольца, Р. Клаузиуса, У. Томсона, В. Нернста и других) были установлены основные законы (принципы, начала) термодинамики. Один из них - закон сохранения (и превращения, как добавил Ф. Энгельс) энергии - приобрел значение общенаучного закона. М. Фарадей и Дж.К. Максвелл заложили начало учения об электромагнитном поле. Для развития теоретического мышления в биологии важное значение имели клеточная теория Т. Шванна, М. Шлейдена, Я.Э. Пуркинье и эволюционное учение Ч. Дарвина. Биология XIX в. (вместе с геологией) ярко продемонстрировала значение эволюционных идей.
Выдающиеся заслуги в развитии биологии принадлежат русским ученым П.Ф. Горянинову (одному из создателей клеточной теории строения организмов), эволюционистам К.Ф. Рулье, А.Н. Бекетову и И.И. Мечникову. Основополагающие открытия в физиологии высшей нервной деятельности совершил И.М. Сеченов. Его учение о механизмах деятельности головного мозга было развито работами великого исследователя И.П. Павлова. И.М. Сеченов (1829-1905) доказал, что в основе психических явлений лежат физиологические процессы. Если Р. Декарт осознал рефлекторный характер непроизвольных движений, управляемых спинным мозгом, то И.М. Сеченов первым высказал идею о рефлекторном характере произвольных движений, управляемых головным мозгом. Продолжением этой идеи явилось открытие И.П. Павловым (1855-1935) условных рефлексов. И.М. Сеченов доказал, что раздражение определенных центров в головном мозгу тормозит деятельность центров спинного мозга. Благодаря И.М. Сеченову головной мозг стал предметом экспериментального исследования, а психические явления начали получать материалистическое объяснение в конкретной научной форме.
В начале XX в. в физике и естествознании в целом произошла вторая крупнейшая революция, приведшая к признанию релятивистской и квантовомеханической картины мира. Этому способствовали открытия: электромагнитных волн (Г. Герц), рентгеновских лучей (по имени первооткрывателя В. Рентгена), радиоактивности (А. Беккерель), радия (М. Кюри-Склодовс-кая и П. Кюри), светового давления (П.Н. Лебедев), первых положений квантовой теории (М. Планк) и других явлений.
Современный этап научно-технического развития заключается в том, что наряду с продолжающейся специализацией науки и техники новые продуктивные идеи и направления появляются главным образом на стыке традиционных научных и технических направлений, другими словами, современная наука и техника стремятся к междисциплинарности. Поэтому обращение современной науки к смежным научным областям, искусству, истории культуры, а также постоянная рефлексия методологических оснований исследований и разработок, стремление к демократизации и плюрализму мнений являются характерными чертами современного научного комплексного исследования и системного проектирования. Современное научно-техническое развитие становится в промышленно развитых странах системой с рефлексией. Это означает параллельное институциональное развитие оценки последствий внедрения результатов научных исследований и разработанной на их основе новой техники и технологии, социально-экологической экспертизы научных, технических и хозяйственных проектов.
Важнейшим основанием такой деятельности является идея необходимости научной и информационной поддержки лиц, принимающих решения, на основе оценки и сравнения альтернатив. В трудных ситуациях выбора на помощь руководителю все чаще приходят консультанты, владеющие специальными методами. Их задача состоит не в подмене руководителя, а в усилении его возможностей. Консультанты помогают руководителям получить информацию, необходимую для принятия решений, и тщательно ее проанализировать. Они помогают руководителям принимать более обоснованные решения. Речь идет фактически о системном анализе и прогнозировании развития больших научных, технических, хозяйственных комплексов, экологических и других систем и областей промышленности.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
естествознание природа наука развитие
В заключение следует констатировать тот факт, что сегодня происходит переориентация всей научной картины мира и современного научного ландшафта в связи с обострением глобальных экологических проблем, экологического кризиса цивилизации и развитием в связи с этим нового мощного комплекса наук об окружающей среде. Одновременно изменяется содержание многих традиционных научных дисциплин, все в большем объеме включающих в себя экологическую проблематику.
Экология стала родоначальницей возникающего на наших глазах нового мировоззрения, не укладывающегося в узкие рамки частных интересов политических группировок, социальных слоев, наций и государств. Центральными категориями этого мировоззрения стали:
- устойчивость биосферы, а на данном этапе - климата и биологического разнообразия;
- рациональное использование природных ресурсов;
- детальное опережающее планирование хозяйственной деятельности с целью обеспечения экологической безопасности;
- широкое привлечение всех граждан к самоуправлению на основе ответственности и самоограничения потребительских инстинктов;
- единство и верховенство Мирового сообщества при одновременном равенстве всех его субъектов.
Можно даже сказать, что лидерами современного научного знания, оказывающими наиболее сильное влияние на научное мировоззрение, научную картину мира, даже содержание самого научного знания, являются сейчас не физика и не биология, а науки об окружающей среде. Экологическое знание играет особую роль в формировании научной системы представлений о той сфере природных процессов, с которой человек взаимодействует в своей деятельности и которая выступает непосредственной средой его обитания как биологического вида. Эта система представлений образует важнейший компонент современной научной картины мира, который соединяет знания о биосфере, с одной стороны, и знания о социальных процессах - с другой. Она выступает своеобразным мостом между представлениями о развитии живой природы и о развитии человеческого общества.
Неудивительно, что экологическое знание приобретает особую значимость в решении проблем взаимоотношения человека и природы, преодоления экологического кризиса и поэтому становится важным фактором формирования новых мировоззренческих оснований науки. Включенные в общенаучную картину мира эти знания оказывают влияние, на мировоззренческие основания всей культуры, определяют изменения в ценностных основаниях культуры. Научно-техническое мировоззрение обязано учитывать названные изменения в мировоззренческих основаниях современной культуры, связанные с развитием глобальных экологических проблем и формированием новой системы экологических знаний.
Если сложную систему надбиологических программ человеческой жизнедеятельности разделить на три слоя (реликты прошлого; программы, которые воспроизводят настоящее; программы, адресованные будущему), то программа устойчивого развития и многочисленные экологические программы относятся именно к третьему слою программ будущего, которые генерируются в культуре. Возможно, сегодня они не имеют технологического практического воплощения, но влияют на другие программы, они адресованы к завтрашнему и послезавтрашнему дню. Задача философии и заключается в том, чтобы открывать новые возможные миры, новые понимания мира, которые должны стать мировоззрением людей и затем воплотиться в жизнь. Философия неразрывно связана с изменениями в культуре. Сегодня мы переживаем именно такой период, когда меняется стратегия цивилизационного развития, идет поиск новых ценностей.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1.Горбачев В.В. Концепции современного естествознания: учебное пособие для вузов / В.В. Горбачев. - М.: Экономистъ, 2006. - 446 с.
2.Горелов А.А. Концепции современного естествознания: учебное пособие для вузов / А.А. Горелов. - М.: Владос, 2000. - 511 с.
.Горохов В.Г. Концепции современного естествознания: учебное пособие для вузов / В.Г. Горохов. - М.: ИНФРА-М, 2003. - 411 с.
.Корпенков С.Х. Концепции современного естествознания: учебник для вузов / С.Х. Корпенков. - 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 2003. - 488 с.
.Лозовский В.Н. Концепции современного естествознания: учебник / В.Н. Лозовский. - Изд. 2-е, испр. - СПб.: Лань, 2006. - 224 с.
.Найдыш В.М. Концепции современного естествознания: учебник для вузов / В.М. Найдыш. - Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Альфа-М; ИНФРА-М, 2005. - 621 с.
.Рузавин Г.И. Концепции современного естествознания: учебник для вузов / Г.И. Рузавин. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2002. - 287 с.
.Скопин А.Ю. Концепции современного естествознания: учебник / А.Ю. Скопин. - М.: Проспект, 2003. - 391 с.
.Суханов А.Д. Концепции современного естествознания: учебник для вузов / А.Д. Суханов. - Изд.2-е испр. - М.: Дрофа, 2004. - 256 с.
.Чипак Ю.А. Экзамен по курсу «Концепции современного естествознания»: учебное пособие / Ю.А. Чипак. - М.: ПРИОР, 2004. - 112 с.
.Шипунова О.Д. Концепции современного естествознания: учебник / О.Д. Шипунова. - М.: Гардарики, 2006. - 375 с.