История естествознания

Содержание

Введение

Термин «естествознание» несет несколько смыслов, которые необходимо уточнить. С одной стороны – это знание о «естественном», что само по себе не прояснено. С другой стороны, о каком, собственно, знании идет речь?

Понятие «естественного» подразумевает природу, как она есть и противопоставляется с одной стороны «сверхъестественному», с другой – искусственному, причем острота этих противопоставлений меняется от эпохи к эпохе. Природа, «физис» по-гречески, термин сам по себе очень многоплановый. Первоначальное его значение – «рождение того, что растет», то есть организма. Поэтому под «физикой» греки подразумевали то, что мы сейчас называем естествознанием, а именно, науки о природных живых организмах, человеке как биологическом объекте, мире в целом, который представлялся грекам как единый, живой организм и который греки впервые попытались объяснить рационально. Ныне под естественнонаучными дисциплинами понимают, прежде всего, физику, химию, астрономию, биологию, медицину и некоторые другие, противопоставляя их с одной стороны гуманитарным (общественным) наукам, с другой – техническим. Особняком стоит математика, включаемая порой в комплекс естественных наук, но скорее не по предмету своего изучения, а как методология.

Под «знанием» ныне понимается главным образом научное знание, поэтому, занявшись историей естествознания, нельзя обойтись без вопроса о том, что есть наука как таковая, и когда зарождается именно наука о природе. Ведь магия является также знанием о природных явлениях; наука по Фрэзеру замещает магию как область человеческой деятельности.

      Естествознание – неотъемлемый компонент культуры, определяющий мировоззрение человека. Научное мировоззрение обеспечивает восприятие достижений науки обществом и устойчивость к манипуляциям общественным сознанием. В мировоззренческом плане, естествознание как система научных знаний играет фундаментальную роль и состояние естествознания в конкретно исторический период определяет доминирующую систему взглядов в обществе на природу, в широком смысле слова, и методы ее познания.

Целью данной работы является изучение истории развития естествознания.

1. Понятие «наука»

Среди многочисленных определений, что есть наука, наиболее краткое и в то же время емкое принадлежит Аристотелю: «Наука – это знание, основанное на доказательстве». Базируясь на этом определении науки как некоей методологии, которая в современной терминологии называется гипотетико-дедуктивным методом, можно попутно решить очень важный вопрос о времени и месте зарождения науки как таковой и естественных наук, в частности. В VI веке до н.э. в ионийских городах Древней Греции среди философов, астрономов и математиков, которые, впрочем, так еще не назывались, впервые начинает систематически применяться научная гипотеза и дедуктивное доказательство, ставшие впоследствии главными орудиями в приобретении знаний. В предшествующих и сопутствующих восточных культурах, несмотря на высокий, порой даже более высокий, чем у греков (в Вавилоне) уровень знаний в математике и астрономии, эти важнейшие компоненты отсутствовали. Что же касается европейской науки, то она не создала никаких принципиально новых методов научного познания.

Познание объективных законов мира дает возможность целенаправленного практического освоения и изменения окружающего мира, является неотъемлемым моментом практики материального его преобразования. Познание может быть донаучным, вненаучным и научным. Знания должны отвечать определенным критериям.

Донаучное и вненаучное (обыденное) познания описывают состояния предметов и некоторые факты, хотя по­вседневное сознание включает много конкретных знаний об окружающем мире.

В практической деятельности человек накапливал знания о местно­сти, животных, растениях и самом себе. Эти отрывочные знания, рецеп­ты и правила отражены на глиняных табличках Месопотамии. Письмен­ность появилась в Вавилонии в середине IV тысячелетия до н.э., а в Египте – на 500 лет раньше. Эти народы давно начали пользоваться во­дяными и солнечными часами, ввели единицы веса, длины, площади и объема. Они знали 5 видимых планет и целый ряд созвездий, научились предсказывать затмения. Свитки папируса, обнаруженные в долине Нила, относятся ко II тысячелетию до н.э. Египетские жрецы пользовались сна­добьями для лечения и умели бальзамировать трупы. Знания частично классифицировались сначала образно, а затем и количественно. В Вави­лоне и Древнем Египте были попытки упорядочить данные опытов и наблюдений. Около 5 тыс. лет назад появились определенные приемы счета времени по Луне и Солнцу; при этом ритмики природы, организма и трудовой деятельности связывались между собой. Разработку медных руд­ников, освоение рудного дела и плавку металла относят к V тысячеле­тию до н.э. Затем сложилось бронзолитейное производство, а ко второй половине IV тысячелетия до н.э. – производство рудного железа. Ис­пользование металлических изделий повысило производительность тру­да в несколько раз; появились плуг и мелкое ремесленное производство.

Познавательной предпосылкой науки явилось раз­витие критических функций разума и абстрактного мышления в Древнем Египте и Древнем Вавилоне. Человек стал выделять себя из мира природы, почувствовал себя активной силой, преобразу­ющей ее для своей пользы. Общественное разделение труда поде­лило жизнь человека на личную, бытовую и производственную, трудовую. Так как последняя ориентировалась на рациональное сознание, она стала предпочтительней в развитии цивилизации, порождая конфликт личного и общественного. Накопление рацио­нальных знаний и рост практических потребностей общества на­чали противоречить мифологическому сознанию. И хотя умозак­лючения еще делались на основе наблюдений, созерцания и рас­суждений, в Древней Греции VII – VI вв. до н. э. возник интерес к пониманию мира в целом.

Переход к научному познанию предполагал выработку нового отношения к миру и человеку, был противоречивым и долгим. Постепенно формировались идеология и психология разделения общества на классы. Сознание человека разделилось на мораль, искусство, религию, философию и т.д. и было готово подняться до уровня абстракции, позволяющей задаться вопросом о перво­основе бытия.

2. Возникновение и становление науки

Элементы естественных знаний, знаний в области естественных наук, накапливались постепенно в процессе практической деятельности человека и формировались большей частью исходя из потребностей этой практической жизни, не становясь самодостаточным предметом деятельности. Выделяться из практической деятельности эти элементы начали в наиболее организованных обществах, сформировавших государственную и религиозную структуру и освоивших письменность.

Как самостоятельное, систематическое исследование природы естествознание возникло во 2-й половине ХV в.; более ранние периоды естественно-научных знаний можно рассматривать как зачаточные, или под­готовительные, к систематическому изучению природы.

На  возникновение   науки   и   истоки   научного метода существует несколько точек зрения. В развитии естествознания выделяют следующие периоды:

1.      Первый подготовительный – натурфилософский.

2.      Второй подготовительный.

3.      Период механического и метафизического естествознания.

4.      Период открытия всеобщей связи и утверждения эволюционных идей в естествознании.

5.      Период «новейшей революции» в естествознании.

2.1. Первый подготовительный – натурфилософский

Натурфилософский этап характерный для древних этапов развития общества. Примером физической картины мира того времени могут служить древнеиндийские, греческие знания.

В древнеиндийской книге X века до нашей эры, которая называется «Ригведа», что значит «Книга гимнов», можно найти описание всей Вселенной как  единого целого. Вселенная «Ригведы» устроена не слишком сложно. В ней имеется прежде всего Земля. Она представляется безграничной плоской поверхностью – «обширным пространством». Эта поверхность накрыта сверху небом. А небо – это голубой, усеянный звездами «свод». Между землей и небом – «светящейся воздух». Очень похожи на эту картину и ранние представления о Вселенной древних греков.

Первые попытки людей создать ясный и наглядный образ мироздания были ещё очень далеки от науки, как мы её сейчас понимаем. Но замечательна сама эта дерзкая цель – объять мыслью весь мир. Отсюда берёт истоки уверенность в том, что человеческий разум способен осмыслить, понять, разгадать устройство Вселенной, создать в своем воображении полную, целостную картину мира, в котором мы живем. Изучение Вселенной началось еще на рубеже VI и V веков до нашей эры.

Древнегреческий философ Гераклит Эфесский утверждал, что все существующее изменчиво, и эта изменчивость является высшим законом природы. Свое учение он изложил в книге «О природе».

Гераклит писал, что мир полон противоречий и изменчивости. Все вещи изменяются. Неизменно течет время, и неудержимо течет в этом потоке все сущее. Происходи движение неба, движение тел, движутся чувства человека и его сознание. «В одну и ту же реку нельзя войти дважды, – говорил он, – ибо воды в ней вечно новые». Одно приходит на смену другому. «Огонь живет смертью земли, воздух – смертью огня, вода – смертью воздуха, земля смертью воды».

Интересные и глубокие для той эпохи идеи высказывались знаменитым греческим философом – идеалистом Платоном. Согласно его учению тот мир, который мы видим и исследуем, не является «настоящим миром», а только представляется нам, является внешним проявлением истинного мира. Небесные тела и тела на Земле – это согласно Платону как бы «бледные тени» некоторых идеальных прообразов, составляющих действительный мир. «Тени эти несовершенны и изменчивы». «Истинный мир», по Платону, – это абстрактные сущности (он их называл идеями). Идеи – «духовные сущности» – полностью совершенны, не могут никак меняться. Они существуют не в нашей материальной Вселенной, не в пространстве и времени, а в идеальном мире полного совершенства и вечности.

Такой же, как и Платон, точки зрения придерживался его ученик Аристотель. Любопытно, что введенное Аристотилем подразделение содержимого Вселенной на «физическую материю» и «силы взаимодействия» сохраняется в физике до сих пор, хотя конечно, имеет совсем другое содержание.

              В целом античная культура вызывает прежде всего ощущение грандиозности того поворота в мыслях и чувствах людей, того расширения арсенала понятий, логических норм, фактических знаний, которые имели место в древности.

В соответствии с одной из концепций освобождение сознания от мифологии – основной признак перехода к научному мышле­нию. Евклид и Архимед стремились выявить закономерности, стро­или свои теории согласно логике и обоснованности и только пос­ле этого выясняли возможности их практического использования. Обобщенная форма восприятия и объяснения явлений окружа­ющего мира природы, зародившаяся в античности в трудах Ге­раклита, Демокрита, Аристотеля и послужившая началом фор­мирования науки в целом, получила название натурфилософии. Ее подход соответствовал эмпирическому уровню исследования. Она существовала многие века как единая наука о природе и об­ществе. Наблюдаемые явления сопоставлялись со здравым смыс­лом, сформировавшимся на основе других наблюдений и логики. Из обобщений формулировали гипотезу происходящего, затем – новые наблюдения и проверки, которые могли привести к от­крытию новых закономерностей и предсказанию неизвестных явлений. Формулировка законов выводила науку на теоретический уровень исследования. В период возникновения наука практичес­ки не отличалась от философии, ученые называли свои труды «позитивной экспериментальной философией». Существенный вклад и обоснование науки и ее методов внесли такие мыслители, как Ф. Бэкон, Р.Декарт, Дж.Локк, Г.Лейбниц и др. Но с развитием специфических особенностей эксперимента и технологии пример­но с XVI – XVII вв. единая наука разделилась.

2.2. Второй подготовительный

Этот этап характеризуется господством схоластики и теологии в Западной Европе и спорадическими открытиями у арабоязычных народов. Наука на Западе стала придатком теологии (астрология, алхимия, магия, кабалистика чисел). Основные усилия ученых были направлены не на познание мира, а на получение предметов или разработку способов открывающих путь к богатству, в силу этого прогресс техники совершался крайне медленно, но шло накопление фактического материала, подготавливался качественный переход к новому пониманию природы. Арабские мыслители, таки как Ибн-Закрия аль-Рази, Аль-Фараби, Ибн-Сина, Омар Хайям, Ибн Рошд и др. сохраняли связь с античной философией и наукой и в первую очередь с учением Аристотеля. В данный период, созданная ранее физическая картина мира не претерпевала существенных изменений, а господствовавшая в тот период времени церковь и прежде всего ее инструмент «Инквизиция», не способствовали развитию научных взглядов и прогрессу естественных наук. Но и в это время, хотя и замедленно, шло накопле­ние новых фактов, подготовивших пере­ход к следующему периоду. В целом это была переходная полоса между первой и второй фазами общего хода естествознания.

2.3. Период механического и метафизического естествознания

Данный период характеризуется началом возникновения естествознания как систематической экспериментальной науки, совпадает с периодом становления и возникновения капиталистических отношений в обществе. Естествознание создает идеалы и критерии научности. Господствующим методом мышления стала метафизика. Главное достижение этого периода в истории развития естествознания, это становление теоретического метода познания в науке. Постепенно из натурфилософии выделилась философия, обретя свой предмет среди проблем, которые не могут быть решены объективно: проблемы смысла, души, духа, сознания, бытия. Философская мысль только создает предпосылки для индивидуаль­ною поиска ответа на вечные вопросы бытия вообще и собствен­ного – в особенности. Поэтому рассмотрение мироздания в целом, размышление о вечности и бесконечном разнообразии при­роды связаны в ней с жизненными ценностями исследователя, с его пониманием смысла жизни. Из натурфилософского познания природы естествознание превратилось в современное, в систематическое научное познание на базе экспериментов и математического изложения полученных результатов. Главную роль в совершенной революции познания играют Г. Галилей и И. Ньютон.

Только в XVII в. наука стала рассматриваться в качестве спо­соба увеличения благосостояния населения и обеспечения господ­ства человека над природой. Р. Декарт в книге «Рассуждение о методе» писал: «Возможно вместо спекулятивной философии, ко­торая лишь задним числом понятийно расчленяет заранее данную истину, найти такую, которая непосредственно приступает к су­щему и наступает на него, с тем, чтобы мы добыли познания о силе и действиях огня, воды, воздуха, звезд, небесного свода и всех прочих окружающих нас тел, причем это познание (элемен­тов, стихий) будет таким же точным, как наше знание разнооб­разных видов деятельности наших ремесленников. Затем мы та­ким же путем сможем реализовать и применить эти познания для всех целей, для которых они пригодны, и таким образом эти по­знания (эти новые способы представления) сделают нас хозяева­ми и обладателями природы».

Современник Декарта Ф. Бэкон, также много сил потратив­ший для обоснования необходимости развития науки как средства покорения природы, выдвинул знаменитый афоризм «Знание – сила». Ф. Бэкон пропагандировал эксперимент как главный ме­тод научного исследования, нацеленный на то, чтобы пытать мать-природу. Именно пытать. Определяя задачи экспериментального исследования, Ф. Бэкон использовал слово «inquisition», имею­щее вполне определенный ряд значений – от «расследование», «следствие» до «пытка», «мучение». С помощью такой научной инквизиции раскрывались тайны природы (сравни русское слово «естествоиспытатель»).

Стиль мышления в науке с тех пор характеризуется следующи­ми двумя чертами: опора на эксперимент, поставляющий и прове­ряющий результаты; господство аналитического подхода, направ­ляющего мышление на поиск простейших, далее неразложимых первоэлементов реальности (редукционизм).

Благодаря соединению этих двух основ возникло причудливое сочетание рационализма и чувственности, предопределившее гран­диозный успех науки. Далеко не случайное обстоя­тельство, что наука возникла не только в определенное время, но и в определенном месте – в Европе XVI в.

Г. Галилей сделал в науке много важных открытий, но самым важным, безусловно, является его новый подход к естественным наукам, его убеждение, что для исследования природы  в первую очередь необходимо ставить продуманные опыты. В этом он резко расходился с Аристотелем, который считал возможным познание мира чисто логическим путем. Г. Галилей утверждал также, что поверхностные наблюдения без должного анализа могут приводить к ложным заключениям.

Все это вместе явилось началом современного научного метода исследования природы. «Наука, связывающая теорию и эксперимент, фактически началась с работ Галилея», - писал А. Эйнштейн.

Открытия Галилея в физике основаны на многочисленных проведенных им опытах и строится на чисто теоретических выводах. Закон движения по инерции, лежит в основе принципа механической относительности.

Через год после смерти Галилея родился гениальный ученый Исаак Ньютон. Своими трудами он завершил создание классической физики и первой физической уже в нашем понимании теории времени.

Картина мира представляется Ньютону ясной и очевидной: в бесконечном пустом пространстве с течением времени происходит движение миров. Процессы во Вселенной могут быть очень сложными, многообразными и запутанными. Но какими бы сложными они не были, это никак не влияет на бесконечную сцену – пространство и на неизменный поток времени. По И. Ньютону, ни на пространство, ни на время никак нельзя повлиять, поэтому они и называются абсолютными. Неизменность течения времени он подчеркивает такими словами: «Все движения могут ускорятся и замедляться, течение абсолютного времени изменяться не может. Длительность и продолжительность существования вещей одна и та же, быстры ли движения (по которым измеряется время), медленны ли или их совсем нет».

Так как господствующим методом мышления стала метафизика, этот период можно назвать метафизическим. Но уже тогда в естествознании делались открытия, в которых обнаруживалась диалектика. Естествознание было связано с производством, превращавшим­ся из ремесла в мануфактуру, энергетической базой которой служило механическое движение. Отсюда вставала задача изу­чать механическое движение, найти его законы. Мореплавание нуждалось в не­бесной механике, военное дело – в разра­ботке баллистики. Естествознание было механиче­ским, поскольку ко всем процессам при­роды прилагался исключительно масштаб механики. Но уже создание в XVII – XVIII вв. в математике анализа бесконечно малых (И. Ньютон, Г. Лейбниц) и аналитической геометрии (Р. Декарт), космогоническая ги­потеза Канта-Лапласа, атомно-кинетическое учение М. В. Ломоносова, идея развития в биологии К. Вольфа подгото­вляли крушение метафизического взгляда на природу.

2.4. Период открытия всеобщей связи и утверждения эволюционных идей в естествознании

Данный исторический период в развитии естествознания характеризуется стихийным проникновением идей диалектики в естествознание. Развитие общества характеризуется победой капиталистического способа производственных отношений, развитием крупного машинного производства, то есть техническим и промышленным переворотом. Резко возрастают потребности общества в энергии и как следствие получают бурное развитие физика и химия, науки, изучающие взаимное превращение форм энергии и веществ. Бурно развиваются естественно научные знания, а победа новых общественных отношений, требует осмысления перемен в обществе от представителей социальных и гуманитарных наук. Начало данного периода соответствует концу XVIII века. К середине XIX века наукой накоплен большой объем фактического и теоретического материала, который требует всеобъемлющего охвата и осмысления, возникает необходимость сочетания анализа и синтеза в познании и вторая треть XIX века характеризуется 3 великими открытиями:

1. Клеточная теория.
2. Учение о превращении энергии.
3. Дарвинизм.

Эти теории нанесли окончательный удар по старой метафизике, затем следуют открытия, раскрывающие диалектику природы полнее:

4. Создание теории химического строения органических соединений А.М. Бутлерова, соединивших живую и неживую природу.
5. Периодическая система элементов Д.И. Менделеева.
6. Химическая термодинамика Я.Х. Вант-Гофф и Дж. Гиббс.
7. Основы научной физиологии И.М. Сеченова.
8. Электромагнитная теория света Дж.К. Максвела.

Период открытия всеобщей связи и ут­верждения эволюционных идей в естествознании характери­зуется стихийным проникновением диа­лектики в естествознании, так что его можно так­же назвать стихийно-диалектическим. Промышленность вступает в фазу крупного ма­шинного производства, начавшегося в конце XVIII в. – технический и промышленный переворот. Энергетической базой промышленности становится паровой двигатель, и преимуществ, развитие ме­ханики перестаёт удовлетворять потреб­ности производства. На первый план выдви­гаются физика и химия, изучающие взаи­мопревращения форм энергии и видов вещества (химическая атомистика). В геологии возникает теория медленного развития Земли (Ч. Лайель), в биологии зарождает­ся эволюционная теория (Ж. Ламарк), пале­онтология (Ж. Кювье),  эмбриология (К. М. Бэр). Возникла необходимость сочетать анализ с синтезом в целях теоретического охвата накопленного опытного ма­териала.

Но, делая открытия, подтверждающие диалектику, естествоиспытатели продолжали мыслить метафизически. «...Этот конфликт между достигнутыми результатами и укоре­нившимся способом мышления...» составил основное противоречие естествознания данного периода – разрыв между объек­тивной и субъективной его сторонами, его содержанием (его открытиями) и формой мышления самих учёных.

2.5. Период «новейшей революции» в естествознании

Этот этап совпадает с вступлением капитализма в стадию империализма, конец XIX, начало XX века. Форсируется развитие, прежде всего физики во всех ее проявлениях (атомная энергетика, радиолокация, радиоэлектроника, оптика, квантовая физика и т.д.) Физическое познание природы играет роль трамплина по отношению к другим отраслям естествознания. Открытия и изобретения в физике, позволяют создавать не только новые приборы, но и методы исследований в других областях знаний. Физические методы определили успехи химии, геологии, астрономии, способствовали в значительной мере развитию науки о космосе и его освоению. Стимулирующее воздействие на естествознание новых потребностей техники привело к тому, что в середине 90-х гг. XIX века началась «… новейшая революция в естествознании…», главным образом в физике:

1. Открытие электромагнитных волн Г. Герцем.
2. Коротковолнового электромагнитного излучения К. Рентгеном.
3. Радиоактивности А. Беккерелем.
4. Электрона Дж. Томсоном.
5. Светового давления П.Н. Лебедевым.
6. Введение идеи квантования энергии М. Планком.
7. Создание теории относительности А. Эйнштейном.
8. Радиоактивного распада Э. Резерфордом и Ф. Содди.
9. Модель атома по Н. Бору.

А так же открытия в химии и биологии (основы генетике на базе законов  Г. Менделя) определяют 1-й этап революции в физике и естествознании. Он сопровождается, прежде всего, нарушением прежних метафизических представлений о материи и её строении, свойствах, формах движения и типах закономерностей, о пространстве и времени. Нарушение метафизических взглядов на мир, вызвало реакционные поползновения идеалистов и привело к кризису в физике и всем Естествознании.

2-й этап революции в естествознании начался в связи с созданием квантовой механики и сочетанием её с теорией относительности в общую квантово-релятивистскую концепцию. Происходит дальнейшее бурное развитие естествознания и в связи с этим продолжается коренная ломка старых понятий, главным образом тех, которые связаны со старой классической картиной мира.

Началом 3-го этапа революции в естествознании было первое овладение атомной энергией в результате деления ядра и последующих исследований, с которыми связано зарождение электронно-вычислительных машин и кибернетики.

Современный этап научного естествознания, характеризуется не только лидирующей ролью физической науки, но и целой группы отраслей естествознания: биология (генетика, молекулярная биология); химия (макрохимия, химия полимеров); науки смежные с естествознанием (космонавтика, кибернетика) и т.д.

Если в начале ХХ века физические открытия развивались самостоятельно, то с середины ХХ века революция в естествознании органически слилась с революцией в технике, приведя к современной научно-технической революции. С точки зрения практики решающую роль приобретают фундаментальные науки, без которых не может развиваться современная техника.

Бурное развитие всех отраслей естествознания в конце ХХ века породило создание не только современной физической картины мира, но и биологической картины мира и др. В связи, с чем все больше на первый план выходит новое междисциплинарное направление исследований, именуемое синергетикой, порожденное переходом науки к познанию сложно организованных эволюционирующих систем.

Современный уровень развития естествознания, обретение им глубоких взаимосвязей с другими науками, прямое и опосредо­ванное влияние на развитие производительных сил включают его в решение общесоциальных задач. Наряду с материальным эффек­том, новациями от применения достижений естественных и ма­тематических наук и способом рационализации, выходящим за пределы естествознания и техники, возникают новые нравственные ценности – образцы объективности, добросовестности, честности, реализуемые в труде. Эта крепнущая связь и взаимо­действие науки, техники и общества превратили науку в движу­щую силу общества. Наука все более ориентируется на человека, на развитие его интеллекта, творческих способностей, культуры мышления, на создание материальных и духовных предпосылок его целостного развития.

В настоящее время складывается и особая дисциплина, называе­мая этикой науки, которая была впервые сформулирована английс­ким ученым Г. Спенсером. Нравственность, по его мнению, есть форма развития эволюции живой природы, определенной фазой которой является человеческое общество. Сторонники этого пред­ставления о нравственности развивают концепцию эволюционного гуманизма. Дж. Хаксли, К. Уодингтон, П.Тейяр де Шарден, русские мыслители-космисты – Н.Ф.Федоров, В.И.Вернадский, А.Л.Чи­жевский пытались найти объективные (естественно-научные) основания морали. Эти проблемы широко обсуждаются в обществе и осо­бенно в таких науках, как социобиология, генетика, этология.