Роль естествознания в жизнедеятельности человека

      Введение 

      В XX в. естествознание развивалось невероятно быстрыми темпами, что обусловливалось  потребностями практики. Промышленность требовала новых технологий, в  основе которых лежало естественнонаучное знание.

      Мощным  стимулятором для развития науки  и техники стали мировые войны, а также экономическое и военное  противостояние двух военно-политических блоков, во главе которых стояли СССР и США. Развитые промышленные страны начали выделять большие средства на развитие системы образования, подготовку и воспроизводство научных кадров. Существенно расширилась сеть научно-исследовательских  учреждений, финансируемых как государством, так и частными компаниями.

      Наука в XX столетии перестала быть частным  делом, каковой она была в XVIII—XIX вв., когда ее развивали любознательные самоучки: адвокаты, священники, медики, ремесленники и т.д. Наука становится профессией огромного числа людей. Современные исследования показывают, что развитие науки может быть выражено экспоненциальным законом, т.е. чем большее значение наука приобретает  для жизнедеятельности человека, тем интенсивнее она развивается. Объем научной деятельности удваивается  каждые 10-15 лет. Это проявляется в  ускорении роста количества научных  открытий и объема научной информации, а также числа людей, занятых  в науке. В результате — феноменальные  достижения во всех областях науки  и, прежде всего, в естествознании, которыми так богато ушедшее XX столетие.

      В середине ХХ века возникает термин научно-техническая революция, когда  человек создаёт атомную бомбу, и становится ясно, что наука может  не только помогать жизнедеятельности  человека, но и уничтожить нашу планету.

      Научно-техническая  революция характеризуется, во-первых, срастанием науки с техникой в  единую систему, в результате чего наука  стала непосредственной производительной силой, а во-вторых, небывалыми успехами в деле покорения природы и  самого человека как части природы. Достижения научно-технической революции  впечетляющи. Она вывела человека в космос, дала ему новый источник энергии - атомную, принципиально новые вещества и технические средства (лазер), новые средства массовой коммуникации и информации и т.д.

      Чем выше уровень технологий, тем выше качество выпускаемой продукции  и тем она совершеннее. В основе любой передовой технологии лежат  важнейшие достижения естествознания и прежде всего естественно-научные открытия последних десятилетий XX века.

      Многочисленные  товары массового потребления - от простейших предметов домашнего обихода  до современных персональных компьютеров, сложнейшие технические средства эксперимента: мощные лазерные установки, синхрофазотроны, устройства для наблюдения структуры  молекул и др. - уникальная космическая  техника, самолеты, автомобили и многое другое - все это продукты достигших  высокого совершенства наукоемких технологий.  

_{1. Роль естествознания  в формировании  профессиональных  знаний человека} 

      Большое многообразие проявлений окружающего  нас мира требует глубокого и  комплексного восприятия фундаментальных  понятий о материи, пространстве и времени, о добре и зле, о  законе и справедливости, о природе  поведения человека в обществе. Фундаментальные  законы, понятия и закономерности отражают не только объективную реальность материального мира, но и мира социального. К сожалению, уходящий век оставляет немало примеров того, что забвение фундаментальных истин наносило и наносит невосполнимый ущерб природе, живому миру, самому человеку.

      Пересечён рубеж тысячелетий. Завершился XX век, явивший миру черты новой цивилизации. Человек вышел в космос, проник внутрь атомного ядра, освоил новые  виды энергии, создал мощные вычислительные системы, разгадал генетическую природу  наследственности, научился использовать в невиданных масштабах богатство  природы. Однако он гораздо менее  преуспел в рациональном и бережном отношении к природе и к  богатейшим ее ресурсам.

      Что же происходит сейчас, в период интенсивного техногенного развития человечества? По оценкам палеонтологов, за все  время эволюции жизни на Земле  чередой прошли около 500 млн. живых  организмов. Сейчас их насчитывается  примерно 2 млн. Только в результате вырубки лесов суммарные потери составляют 4-6 тыс. видов в год. Это  приблизительно в 10 тыс. раз больше естественной скорости их вымирания  до появления человека. Одновременно наша планета интенсивно пополняется  большим множеством различных видов  искусственно созданной технической  продукции, иногда называемых техногенными видами популяции. Ежегодно производится около 15- 20 млн. различных машин, приборов, устройств, строений и т.п., которые  образуют своеобразную техногенную  сферу.

      Новые технологии земледелия не обходятся  без гигантского потока химических веществ. Энергетика стала обязательной спутницей любой развитой страны. Она же является одной из причин нарушения экологического равновесия - глобального потепления, вызванного парниковым эффектом, что подтверждается не только ежегодным повышением средней  температуры воздуха, но и ростом уровня Мирового океана на 2-3 мм в год. Разрушается озоновый слой, защищающий все живое от чрезмерного ультрафиолетового  излучения; во многих местах нашей планеты выпадают кислотные осадки, приносящие громадный ущерб объектам живой и неживой природы.

      Поэтому знание концепций современного естествознания поможет будущим специалистам гуманитарных направлений расширить кругозор и познакомиться с конкретными  естественно-научными проблемами, тесно связанными с экономическими, социальными и другими задачами, от решений которых зависит уровень жизни каждого из нас.

      Любой специалист, вне зависимости от профиля  и специфики своей деятельности, так или иначе рано или поздно касается проблем управления. А это означает, что он должен владеть знанием менеджмента. На первый взгляд может показаться, что естествознание - ненужный груз для специалистов управления, экономики, руководителей предприятий и других подобного рода специалистов. Однако на самом деле любой специалист, если он истинный специалист, и прежде всего менеджер или экономист, должен владеть не только законами управления и экономики, но и естественно-научной сущностью объекта, для которого проводится, например, экономический анализ. Без знаний естественно-научной сущности анализируемого объекта и без понимания естественно-научных основ современных технологий менеджеры и экономисты, даже владеющие знаниями менеджмента и экономики, не в состоянии дать квалифицированных рекомендаций по оптимальному решению даже самого простого вопроса, связанного с оценкой, например, экономической эффективности применения различных предлагаемых технологий изготовления какого-либо товара. Ведь каждая технология характеризуется собственной спецификой, влияющей на качество выпускаемого товара, своей материально-технической базой, воздействием на окружающую среду и т.п., а это означает, что поставленный вопрос сопряжен с решением комплекса задач, включающего и экономические, и социальные, и естественно-научные аспекты. Специалисту, владеющему вопросами современного естествознания вместе с теоретическими знаниями управления экономики, не составит труда решить не только простую экономическую задачу (допустим, составить экономически обоснованный бизнес-план), но и любую сколь угодно сложную.

        Оценку того или иного предложения  настоящий руководитель любого  ранга обычно производит самостоятельно, до того, как примет окончательное  решение о необходимости прибегнуть  к услугам специалистов. Вероятность того, что оценка будет объективной, а решение - единственно верным, тем выше, чем шире профессиональный кругозор руководителя, что чрезвычайно важно для принятия особо ответственных решений, связанных, например, со строительством крупных объектов: мощных электростанций, протяженных магистралей и т.п., затрагивающих интересы колоссального числа людей, а нередко государства в целом, иногда и многих государств. Без владения естественно-научными основами современных технологий получения электроэнергии вряд ли возможно принятие решения о строительстве такой электростанции, которая бы наносила минимальный экологический ущерб и производила бы дешевую энергию. Если руководители и работающие вместе с ними специалисты вынесут решение без учета естественно-научных основ энергетики и экологии, то такое некомпетентное решение сделает возможным строительство, например, гидроэлектростанций на равнинных реках, которые, производят не самую дешевую энергию, нарушают естественный природный баланс, на восстановление которого потребуется гораздо больше энергии, чем ее производят такие электростанции. Знание естественно-научных основ энергетики и экологии поможет выбрать наиболее оптимальный тип электростанции, которая органически вписывалась бы в живую природу, вырабатывая при этом дешевую энергию.

      С проблемами энергетики, экологии вроде  бы все понятно - ими должен владеть  и инженер, и руководитель, и менеджер, и экономист. А зачем им нужны  знания, например, о генной инженерии? Ответ очевиден, если учесть, что без таких знаний невозможно ни вывести высокопродуктивные породы животных, ни внедрить современные передовые технологии в сельскохозяйственное производство.

      Профессиональная  целесообразность знаний основ естествознания касается в одинаковой мере и юристов, и специалистов других профилей. И  в этом несложно убедиться, предположив, что руководитель какого-то крупного предприятия привлечен к ответственности  за нарушение экологических норм - выброс в атмосферу больших объемов  газовых отходов, содержащих соединения серы повышенной концентрации. А соединения серы, как известно, - источник кислотных  осадков, губительно влияющих на растения и приводящих к окислению почвы, что в свою очередь влечет за собой  резкое снижение урожайности. Степень  наказания виновного будет зависеть от того, насколько объективно и  квалифицированно сделана правовая оценка его действий, а сама правовая оценка определяется прежде всего профессиональным кругозором лица, дающего оценку. Наряду с правовыми знаниями владение последними достижениями современных технологий, которые позволяют практически исключать выброс многих вредных газов, в том числе и серы, в атмосферу, несомненно поможет юристу объективно оценить степень нарушения и причастность к нему тех или иных конкретных лиц. Профессиональные знания юриста приведут его к правильному решению и будут способствовать тому, чтобы правонарушения не повторялись. В этом случае можно считать, что основная цель высококвалифицированной подготовки и образования достигнута. 

      Современная, удивительно многообразная, техника - плод естествознания, которое и  по сей день является основной базой  для развития многочисленных перспективных  направлений - от наноэлектроники до сложнейшей космической техники, и это очевидно для многих.

      Знание  концепций современного естествознания поможет многим, вне зависимости от их профессии, понять и представить, каких материальных и интеллектуальных затрат стоят современные исследования, позволяющие проникнуть внутрь микромира и освоить внеземное пространство, какой ценой дается высокое качество изображения современного телевизора, каковы реальные пути совершенствования персональных компьютеров и как чрезвычайно важна проблема сохранения природы, которая, как справедливо заметил римский философ и писатель Сенека, дает достаточно, чтобы удовлетворить потребности человека.

      Человек, обладающий хотя бы общими и в то же время концептуальными естественно-научными знаниями, т.е. знаниями о природе, будет  производить свои действия непременно так, чтобы польза как результат  его действий всегда сочеталась с  бережным отношением к природе и  с ее сохранением не только для  нынешнего, но и для грядущих поколений. 

2. Научно-техническая  революция 

     Наиболее  объективно рассмотреть и проанализировать роль естествознания в жизнедеятельности  человека можно на примере научно-технической  революции.

     Научные и технические революции были и раньше, но они не совпадали  по времени, не сливались воедино. Во 2–ой половине XV века началась первая революция в науке, которая привела  к освобождению ее от схоластики              (знания, оторванные от жизни, основывающиеся на отвлеченных рассуждениях, не проверяемых  опытом), положила начало современному естествознанию. Однако эта революция  не сопровождалась революцией в технике, которая в этот период еще развивалась  на основе эмпирических достижений, полученных из собственной практики. Научный  и технический прогресс впервые  начали сближаться в XVI – XVIII веках, когда мануфактурное производство, нужды мореплавания и торговли потребовали теоретического и экспериментального решения практических задач. 

     Более конкретные формы это сближение  приняло, начиная с конца XVIII века, в связи с развитием машинного  производства, что было обусловлено  изобретением Д. Уаттом парового двигателя. Это был промышленный переворот, который получил название промышленной революции, продолжавшейся почти 100 лет. Начавшись в Англии, она затем  распространилась на другие государства  Европы, а также Северной Америки, на Россию и Японию. Эта промышленная революция решающим образом повлияла на дальнейший процесс совершенствования  техники. Наука и техника начали взаимно стимулировать друг друга, активно влияя на все стороны  жизни общества и человека в частности, радикально преобразуя не только материальную, но и духовную жизнь людей.

     В конце XIX – начале XX веков в науке  произошла новая революция, связанная  с открытиями электрона, превращения  атомов одного элемента в атомы другого, взаимопревращения массы и энергии. Она оказала значительное влияние  на последующее развитие техники, но тем не менее не сопровождалась революцией в ней.

     Современной научно-технической революции предшествовал  своеобразный подготовительный период, относящийся к первой половине XX века. Именно в этот период были сделаны  важные естественнонаучные открытия, заложившие фундаментальные основы последующего грандиозного научно –  технического переворота. Среди естественнонаучных направлений, в значительной степени  определивших наступление научно-технической  революции, были атомная физика и  молекулярная биология.

     Важной  вехой в драматической истории  атомного века стало экспериментальное  наблюдение в конце 30-х годов немецкими  физиками О. Ганом и Ф. Штрассманом процесса деления ядер урана и объяснение этого явления в работах Л. Майтнери и О. Фриша. Стало ясным, что физикам удалось осуществить цепную ядерную реакцию, которая может привести к ядерному взрыву с выделением огромной энергии. В условиях начавшейся  второй мировой войны группа ученых США во главе с А. Эйнштейном обратилась к тогдашнему американскому президенту Ф. Рузвельту и обосновала настоятельную необходимость развертывания исследований в этом направлении. Начатые после этого работы в Лос–Аламосской лаборатории привели в середине 40-х годов к созданию первой атомной бомбы.  

     В СССР работы над атомным оружием  были начаты в 1943 году в связи с  опасениями, что такое оружие создает  гитлеровская Германия. После ядерных  взрывов в Хиросиме и Нагасаки, окончания второй мировой войны  и начала войны «холодной» стало  очевидным, что наличие монополии  на атомное оружие у одного государства  – США является фактором, угрожающим миру и международной стабильности.

     Советский Союз во второй половине 40-х годов  предпринял беспрецедентные усилия для создания собственной атомной  бомбы. Вклад отечественных ученых в решение проблем атомной физики оказался достаточно весомым. Не случайно СССР стал пионером в освоении «мирного атома» (первая в мире атомная электростанция была пущена в 1954 году в городе Обнинске).

     XX век в целом и его вторая  половина, характеризующая научно-техническую  революцию, принесли громадные  достижения в области молекулярной  биологии. Если в первой половине XX века прогресс в области изучения  макромолекул был еще сравнительно  медленным, то во второй половине XX века, т.е. в эпоху научно-технической  революции, эти исследования существенно  ускорились, благодаря технике физических  методов анализа. Раскрытие в  середине XX века структуры ДНК  послужило началом интенсивных  исследований в химии и биологии.

     Было  выяснено, что нуклеиновые кислоты, являющиеся носителем и передатчиком наследственных качеств и играющие основную роль в синтезе клеточных белков, образуют группы веществ, важность которых трудно переоценить. К началу 60-х годов у ученых – биологов уже сложилось четкое понимание основных процессов передачи информации в клетке при синтезе белка.

     Таким образом, достижения в области атомной  физики и молекулярной биологии, а  также появление кибернетики  обеспечили естественнонаучную основу первого этапа научно – технической революции, начавшегося в середине XX века и продолжавшегося примерно до середины 70-х годов. Основными направлениями этого этапа научно-технической революции стали атомная  энергетика, электронно – вычислительная техника, ракетно – космическая техника, спутниковая связь. Со второй половины 70-х годов начался второй этап научно – технической революции, продолжающийся до сих пор. Важной характеристикой второго этапа научно-технической революции стали новые технологии, которых не было в середине XX века. К ним относятся лазерная технология, биотехнология, микроэлектроника, создание «искусственного интеллекта», волоконно – оптическая связь, генная инженерия, исследования космоса и др.

     Важной  характеристикой второго этапа  научно-технической революции стала  невиданная ранее информатизация общества на основе персональных компьютеров (появившихся  в конце 70-х годов) и Всемирной  системы общедоступных электронных  сетей («Интернет»). В результате человек  получил доступ к объемам информации значительно большим, чем когда бы то ни было. 

2.1. Основные направления  научно-технической  революции 

     1. Микроэлектроника – направление  технологии, связанное с созданием  приборов и устройств в миниатюрном  исполнении и использованием интегральной технологии их изготовления. Типичными устройствами микроэлектроники являются: микропроцессоры, запоминающие устройства, интерфейсы и др. На их базе создаются компьютеры, медицинское оборудование, контрольно – измерительные приборы, средства связи и передачи информации.

     Созданные на основе интегральных схем электронно – вычислительные машины позволяют многократно усилить интеллектуальные способности человека, а в ряде случаев полностью заменить его как исполнителя не только в рутинных вопросах, но и в ситуациях, требующих высокого быстродействия, безошибочности, специфических знаний, или в экстремальных условиях. Созданы системы, позволяющие быстро и эффективно решать сложные задачи в области естественных наук, при управлении техническими объектами, а также в социально – политической сфере человеческой деятельности.

     2. Лазерная техника. Лазер (оптический  квантовый генератор) – источник  когерентного электромагнитного  излучения оптического диапазона,  действие которого основано на  использовании вынужденного излучения  атомов и ионов.

     3. Лазерная связь. Использование  инфракрасного излучения полупроводниковых  лазеров позволяет существенно  поднять скорость и качество  передаваемой информации, повысить  надежность и секретность. Лазерные  линии связи подразделяются на космические, атмосферные и наземные.

     4. Лазерные технологии в машиностроении. Лазерная резка позволяет производить  раскрой практически любых материалов  толщиной до 50 мм по заданному  контуру. Лазерная сварка позволяет  соединять металлы и сплавы  с сильно отличающимися теплофизическими  свойствами. Лазерная закалка и  наплавка позволяют получать  новые инструменты с уникальными  свойствами. Мощные лазеры широко  используются в автомобильной  и авиационной промышленности, судостроении, приборостроении и т.д.

     5. Ферментные технологии. Ферменты, выделяемые  из бактерий, можно применять  для получения важных в промышленности  веществ (спиртов, кетонов, полимеров,  органических кислот и др.).

     6. Промышленное производство белков. Белок одноклеточных – ценнейший  источник пищи. Получение белка  с помощью микроорганизмов имеет  целый ряд преимуществ: не нужно  больших площадей для посевов;  не нужно помещений для скота;  микроорганизмы быстро размножаются  на самых дешевых или побочных  продуктах сельского хозяйства  или промышленности. Белок одноклеточных  можно использовать для увеличения  кормовой базы сельского хозяйства.

     7. Генная инженерия. Так называется  совокупность методов введения  в клетку желательной генетической  информации. Появилась возможность  контролировать генетическую структуру  будущих популяций путем клонирования. Применение этой технологии может  существенно повысить эффективность  сельского хозяйства.

     8. Катализ. Вещества, не расходующееся  в результате протекания реакции,  но влияющее на ее скорость, называются катализаторами. Явление  изменения скорости реакции под  действием катализаторов, называется  катализом, а сами реакции –  каталитическими. 

     Катализаторы  весьма широко применяются в химической промышленности. Под их влиянием реакции  могут ускоряться в миллионы раз. В некоторых случаях под действием  катализаторов могут возбуждаться такие реакции, которые без них  практически немыслимы. Так производятся серная и азотные кислоты, аммиак и др.

     9. Открытие и применение новых  видов энергии. Начиная от строительства  атомных, геотермальных и приливных  электростанций и заканчивая  новейшими разработками в области  использования энергии ветра,  Солнца и магнитного поля Земли.

     10. Создание и применение новых  видов конструкционных материалов (различные пластики активно вытесняют металл и древесину).

     11. Биотехнология. Становление биотехнологии  было связано с успехами биологии  в познании особенностей организации  молекулярных структур живого  и процессов этого уровня, осуществлением  искусственного синтеза отдельных  генов и их включением в  геном бактериальной клетки. Это  позволило контролировать основные  процессы биосинтеза в клетке, создавать такие генетические  системы бактериальной клетки, которые  способны осуществлять биосинтез  определенных соединений в промышленных  условиях. На решение таких задач  ориентируется ныне ряд направлений  биотехнологии. 

     12. Еще одним направлением научно-технической  революции, заложившим физические  основы принципиально новых информационных  и коммуникационных технологий, стали исследования в области  полупроводниковых наногетероструктур. Достигнутые успехи в этих исследованиях имеют огромное значение для развития оптоэлектроники и электроники высоких скоростей.  

      2.2. Основные научные  исследования ХХ  века 

      Научные исследования физических, химических, биологических явлений, проводившиеся  в XX в., существенно расширили, углубили прежние представления о структуре  и свойствах материи.

      Если  на рубеже XIX и XX вв. была известна лишь одна элементарная частица — электрон, то на рубеже XX и XXI вв. количество известных  элементарных частиц исчисляется сотнями. Во второй половине XX в. было выяснено, что элементарные частицы, образующие ядра атомов, сами обладают внутренней структурой и состоят из «еще более элементарных» частиц — кварков.

      Наряду  с успехами в исследовании микромира  современная наука имеет значительные достижения и в познании мегамира. В XVIII—XIX вв. и даже в первой половине XX в. господствовала теория стационарной Вселенной, которая представлялась статичной, не изменяющейся в пространстве. Такое понимание во второй половине XX в. было отброшено и заменено теорией расширяющейся Вселенной.

      Современная астрофизика внесла много нового в понимание эволюции звезд, открыла  совершенно новые, неизвестные ранее  космические объекты (пульсары, квазары).

      Крупнейшее  достижение науки начала XX в. — создание теории относительности — явилось  естественно-научным подтверждением важнейшего положения диалектико-материа-листической картины мира о единстве материи, движения, пространства и времени. Творцу теории относительности удалось показать не просто единство, но зависимость свойств пространства и времени от движущейся материи и друг от друга.

      Существенно расширились в XX столетии представления  и о структурных уровнях органической природы, которые включают молекулярный уровень жизни, клеточный уровень (микроорганизмов, тканей и органов), уровни целого живого организма, сообществ  организмов, биологических видов, биогеоценозов (совокупности видов различных организмов в единстве с природными условиями  их существования) и, наконец, биосферы в целом, т.е. области распространения жизни на Земле.

      Если  важнейшими доказательствами единства органического мира в XIX в. стали  открытие клеточного строения организмов и эволюционная теория Дарвина, то в XX в. такими доказательствами явились  открытия в области молекулярных основ наследственности в живой  природе.

      Прогресс  в биологии еще в первой половине XX в. привел к введению понятий гена (как единицы наследственного  материала, ответственного за передачу по наследству определенного признака) и хромосомы (как структурного ядра клетки, обозначаемого ДНК и являющегося  высокомолекулярным соединением —  носителем наследственных признаков). Расшифровка молекулы ДНК в середине XX в. послужила началом интенсивных исследований в области молекулярной биологии, которые к концу XX в. вплотную подвели к расшифровке генома человека. 

Заключение 

     В наше время наука развивается  огромными темпами, это развитие имеет как положительные, так  и отрицательные последствия  для человека. Помимо огромного количества предметов, облегчающих жизнь человека, существуют изобретения, способные  уничтожить жизнь на земле. К ним  относятся разработки в области  биологического и радиационного  оружия, открытие клонирования и другое. Кроме того, резкий скачок промышленности и роста количества промышленных предприятий привел к загрязнению  окружающей среды, в результате которого страдают и гибнут многие виды живых  существ на нашей планете. Человек  должен нести ответственность за свои изобретения и стараться  ограничить меру своего воздействия  на окружающую среду, чтобы не уничтожить нашу планету вообще.