Естествознание

ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ, система наук о законах, явлениях и свойствах объектов природы; включает множество отраслей - естественных наук.

Объекты исследования естествознания - материя, её строение, виды, взаимосвязи между ними; время и пространство как универсальные формы движения материи. Материальные системы условно делят на микромир (молекулы, атомы и элементарные частицы), макромир (все непосредственно наблюдаемые тела) и мегамир (планеты, звёзды, галактики и Вселенная). В живой природе самая крупная система - биосфера - область распространения жизни на Земле. Вне зависимости от структурной организации материальных систем можно выделить нуклонный, атомный и молекулярный уровни исследований. В каждой отрасли естествознания эти уровни дополняются своими подуровнями, учитывающими специфику исследуемого объекта.

Фундаментальные законы природы характеризуют материальные объекты и явления вне зависимости от того, где они находятся или происходят (например, с помощью законов сохранения энергии и импульса можно описывать движение тел на Земле, взаимодействие элементарных частиц, движения планет, звёзд). Строение материи на нуклонном, атомном и молекулярном уровнях одинаково на Земле и в космическом пространстве. Всё это означает, что фундаментальные законы природы универсальны, что, в свою очередь, свидетельствует о материальном единстве объектов природы и Вселенной в целом. В процессе естественнонаучного познания обнаруживаются новые явления и свойства объектов природы, что позволяет создавать более совершенные технические средства и глубже проникать в тайны окружающего мира. Внедрённые естественнонаучные разработки являются важнейшим фактором экономики, её базовым ресурсом, по своей значимости превосходящим такие традиционные ресурсы, как природное сырьё, рабочая сила и др.

Структура естествознания. Попытки классификации естественных наук предпринимались с античных времён (Платон, Аристотель), возобновились в эпоху Возрождения (Ф. Бэкон) и продолжились энциклопедистами (Ж. Л. Д’Аламбер и др.). Одну из наиболее разработанных классификаций естественных наук предложил в начале 19 века А. Ампер. Естественнонаучные знания он представил в виде единой иерархической системы, в которой физика располагалась на первом уровне, химия - на втором, как бы основываясь на физике, и т. д. Позднее (середина 19 века), изучая историю развития естествознания, Ф. А. Кекуле предложил иерархию естественных наук в виде четырёх последовательных ступеней: механика, физика, химия, биология.

Возможны и другие подходы в определении структуры естествознания с учётом свойств и специфики объектов исследований; например, все естественные науки можно разделить на две большие группы - науки о неживой и живой природе. Такое деление в какой-то степени отражает химия, которая изучает как неорганические (объекты неживой природы), так и органические соединения (прослеживается путь к живой природе).

С учётом масштабности объектов исследования можно определить ещё одну иерархическую структуру естествознания: астрономия - геология - география - биология. В астрономии изучают крупномасштабные объекты Вселенной (галактики, звёзды, планеты и их спутники), а объекты исследования геологии, географии и биологии связаны с нашей планетой и её элементами, структурой, в том числе и биосферой.

Структура естествознания не содержит математики и логики, без которых невозможно развитие ни одной из современных естественных наук. Благодаря математике все естественнонаучные отрасли переходят от качественного описания явлений и свойств объектов к их количественному описанию на основании фундаментальных законов и логически стройных теорий. Практически все естественные науки используют универсальный язык, предоставляемый математикой, - язык математических знаков (другой широко распространённый язык естествознания - язык химических знаков и формул).

История развития естествознания. Естествознанию  в современном представлении предшествовал длительный период, начавшийся с древних времён, когда постепенно накапливались знания о природе. Мыслители Древней Греции пытались найти материалистическое обоснование мироустройства и разработать рационалистический метод познания природы, устанавливать причинно-следственные связи явлений природы, что можно считать началом натурфилософии. Все естественнонаучные знания и воззрения входили в единую недифференцированную науку, находившуюся под эгидой философии. Дифференциация наук впервые наметилась в ионийской школе в 6 веке до нашей эры. Начали формироваться самостоятельные отрасли знания (например, статика, основанная на математическом описании).

Историю развития естествознания можно условно разделить на три основных этапа - доклассический, классической и современный.

Доклассический этап - самый длительный (с 6 века до нашей эры - до конца 17 века) - начинается с периода первых натурфилософских концепций, когда начали формироваться отрасли естествознания, позднее названные точными (отрасли науки, положения которых оформлены в виде «точного знания», как правило, математическими формулами, - механика, астрономия и др.). Важную роль в становлении естественнонаучного мировоззрения сыграла геоцентрическая система мира. Почти 15 веков отделяют её от гелиоцентрической системы мира и закона движения планет. На рубеже 15-16 века начинается эпоха первых кругосветных путешествий и Великих географических открытий; в эпоху Возрождения была обоснована длительность процесса развития жизни на Земле по обнаруженным окаменелым останкам вымерших организмов; в 17 веке дано определение химического элемента, описана структура растительной клетки - элементарной ячейки живых организмов.

Классический этап развития естествознания (начало 18 - конец 19 века) начинается с открытия фундаментальных законов механики, которые создали реальную базу для количественного описания явлений и свойств объектов природы. Законы классической механики стали широко применяться во многих естественных науках, что привело к её абсолютизации, в результате чего в 17-18 веках господствующим философским учением стал механистический детерминизм.

В 19 веке сформулированы законы сохранения; заложены основы химической атомистики; предложена атомно-молекулярная теория строения вещества; создана периодическая система химических элементов; мир растений и животных разделён на иерархически соподчинённые таксоны; создаются геологические карты сначала небольших участков, а затем и крупных территорий; уточняются географические карты и др.; создана клеточная теория, которая лежит в основе клеточной биологии. Зарождаются микробиология, генетика, сравнительная анатомия и другие отрасли наук о живой природе. Практика искусственного и естественного отбора, представление о размножении, борьба за существование легли в основу эволюционного учения.

Важную роль в развитии естествознания сыграла теория электромагнитного поля, объяснившая природу света. Однако новые научные открытия в ряде случаев противоречили существующим научным теориям. Для их объяснения пришлось отказаться от общепринятого классического представления - электромагнитной теории и выдвинуть квантовую теорию: атомы могут излучать энергию не непрерывно, а определёнными порциями - квантами.

Создание квантовой теории и теории относительности, открытие рентгеновского излучения и радиоактивности знаменуют начало современного этапа развития естествознания, соответствующего атомному и нуклонному уровням познания материи. Хронологически этот этап практически совпадает с началом 20 века.

В 1-й половине 20 века предложена квантовая модель атома; открыта сверхпроводимость; раскрыты механизмы многих химических реакций; открыты цепные реакции (химические и ядерные); глубоко изучены многие процессы в живом организме; сформулирована хромосомная теория наследственности и установлен носитель генетической информации - молекула ДНК; исследовано строение атомного ядра; обнаружено деление ядер урана, что способствовало развитию ядерной физики и ядерной энергетики; измерено расстояние до ближайших галактик, установлен закон расширения Вселенной; предложено учение о биосфере и обоснована трансформация её в ноосферу, решающую роль в которой играет человек; создана наука о полимерах.

Во 2-й половине 20 века установлена структура ДНК и раскрыт генетический код; открыто реликтовое излучение; созданы квантовые генераторы (лазеры и мазеры), высокотемпературные сверхпроводники, полупроводниковые, микроэлектронные приборы и др.; с появлением космических аппаратов стало возможным исследование объектов Вселенной в ИК-, УФ-, рентгеновском и гамма-диапазонах; революционные изменения произошли в познании строения земной коры; на основе достижений естественных наук получила развитие новая область прикладной науки и техники - нанотехнология; в начале 21 века расшифрован геном человека.

На современном этапе развития естествознания происходит как дифференциация, так и интеграция естественных наук. Появились такие науки, как биофизика, космическая биология, биогеохимия и др. Это свидетельствует о взаимосвязи и взаимодополняемости естественных наук.

Методологическая и познавательная роль естествознания. Естественнонаучные исследования базируются на двух взаимно дополняющих подходах - эмпирическом и теоретическом. Оба подхода часто переплетаются и завершаются определением относительной естественнонаучной истины, которая всегда объективна по содержанию, но субъективна по форме как результат человеческого мышления. Основу естественнонаучного познания составляют: количественное описание причинно-следственной связи согласно принципу причинности; эксперимент как критерий естественнонаучной истины; относительность естественнонаучной истины - определение границ соответствия (интервала адекватности) и их относительности. Смотри также Наука.

Лит.: Казначеев В. П. Учение о биосфере. М., 1985; Миллер Т. Жизнь в окружающей среде: В 3 часть М., 1993-1996; Медоуз Д. Х., Медоуз Д. Л., Рандерс Й. За пределами роста. М., 1994; Кузнецов В. И., Идлис Г. М., Гутина В. Н. Естествознание. М., 1996; Карпенков С. Х. Концепции современного естествознания: Справочник. М., 2004; он же. Основные концепции естествознания. 4-е изд. М., 2007.