ЛЕКЦИЯ ПЕРВАЯ

ПРЕДМЕТ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ.
КУЛЬТУРА
И ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ

Естествознание в современном понимании - совокупность наук о природе (естественных наук), взятых в их взаимосвязи, как целое.

Наука (лат. scientia, от scire - знать) - термин, используемый в самом широком смысле для обозначения обобщаемого и систематизируемого знания в любой области.

Усилия, направленные на систематизацию знаний, могут быть прослежены с доисторических времен - наскальных рисунков палеолита, вырезанных на кости или камне знаков, оставшихся от неолитических цивилизаций.

Самые древние из известных письменных записей результатов научного осмысления мира обнаружены на глиняных досках Древней Месопотамии: это данные астрономических наблюдений, списки веществ, признаки болезней, математические таблицы. Другие письменные источники, датирующиеся приблизительно 2000 годом до нашей эры, свидетельствуют, что вавилоняне в то время знали теорему Пифагора, умели решать квадратные уравнения, разработали систему счисления по основанию 60. Именно из нее возникли современные способы измерения времени и углов (60 минут в часе, 60 секунд в угловом градусе). Примерно к этому же периоду относится папирус, обнаруженный в долине Нила. В нем содержатся сведения относительно лечения ран и болезней, определения объема части пирамиды. Некоторые из современных единиц длины могут быть обнаружены

8

в египетских прототипах. Современный календарь - косвенный результат астрономических наблюдений древних греков.

Во все времена естествоиспытатели пытались выявить сущность явлений природы, их законы, и на этой основе предсказывать новые явления. Это - познавательная сторона естествознания. Но не менее важна и прикладная сторона: на основе знания явлений природы, умения их предсказывать и описывать, человек раскрывает возможность использования на практике познанных законов, сил и веществ. Заметим, что сначала появляется практический интерес, связанный с обеспечением существования человека, семьи, группы, общества. А потом - любопытство, попытки обобщения и систематизации...

Познание законов природы и создание на этой основе картины мира - непосредственная, ближайшая цель естествознания. Содействие практическому использованию этих законов - конечная задача.

Приведем два определения понятия "закон", взятых из энциклопедического словаря (Советский энциклопедический словарь, 1987).

1. Закон - необходимое, существенное, устойчивое, повторяющееся отношение между явлениями в природе и обществе. Закон - это форма всеобщности, так как он выражает общие отношения, связи, присущие всем явлениям данного рода, класса.
2. Закон - нормативный акт, принятый высшим органом государственной власти в установленном конституцией порядке. Основной источник прав в современном обществе.

Сопоставьте эти два определения.

Независимо от предмета исследования все науки о природе основываются на наблюдении или эксперименте. Сначала человек - исследователь, естествоиспытатель - взаимодействует с изучаемым явлением или объектом. Происходит установление фактов, их накопление. По мере этого возникает необходимость изложения полученных результатов и их первичной систематизации. Это эмпирический уровень исследования (от греч. empeiria - опыт).

9

Затем возникает необходимость объяснения обнаруженных фактов, обобщения полученных результатов. Результатом обобщения является формулирование гипотез (от греч. hyрфthеsis - основание, предположение), их анализ, постановка новых уточняющих наблюдений и экспериментов, выявление ранее не известных закономерностей и законов и, наконец, появление теории (от греч. theôria - рассмотрение, исследование), объясняющей рассматриваемые явления и эффекты, дающей направление новых экспериментов и наблюдений. Это теоретический уровень исследования. Эмпирический и теоретический уровни естествознания взаимосвязаны и обуславливают развитие друг друга.

Представления человека об окружающем мире, его мировоззрение формировались в течение тысячелетий. Однако с XVIII века роль естественных наук стала быстро меняться. Научные открытия ускорили развитие техники и технологий.

Потребности технического прогресса привели к новым научным открытиям. Наука стала основой развития человеческого общества.

В течение тысячелетий существовала одна наука о природе и обществе - натурфилософия (нем. Naturwissenschaft - природоведение; нем. Naturphilosophie от лат. natura - природа, греч. phileo - люблю и sophia - мудрость).

Самостоятельные науки, занимающиеся изучением тех или иных сторон природы, отдельных групп явлений, возникли не так давно.

Природа едина. Это человек, исследователь, выбирает способы ее описания. Понятно, что разделение естествознания на самостоятельные науки связано с выделением специфических предметных областей. При этом наши представления о природе могут быть получены только при объединении результатов разных наук.

И мы должны понимать, что наука порождена материальной и духовной культурой, является ее неотъемлемой частью и непосредственно связана с экономическим развитием общества (зависит от него в ближней перспективе и определяет - в дальней).

10

Выделение и объединение самостоятельных наук идет разными путями. Например, может быть сформулирован предметный подход, соответствующий последовательной связи объектов природы, их развитию и переходу одних в другие.

Естествознание может быть искусственно разделено на органическое и неорганическое, так как природа может рассматриваться (в некотором приближении) как живая и неживая. Тогда мы можем рассматривать естествознание как цепочку:

Физика → Химия → Неорганическая (неживая природа) → Органическая (живая природа) → Биология

Этот же принцип может быть положен в основу рассмотрения разных по масштабу явлений природы, например:

Астрономия → Геология → География → Биология

Возможно множество вариантов, границы между частными науками являются искусственными, установленными человеком исходя из тех или иных соображений. Именно здесь возникают пограничные, наиболее интенсивно развивающиеся области знаний, такие как физическая химия, химическая физика, биофизика, физика белка, астрофизика, химия и физика планет и т.п. Именно на границах возникают вопросы, не имеющие на сегодняшний день ответа, в том числе один из ключевых, волнующих человечество: "Как из набора сложнейших многоатомных органических молекул образуется живая клетка?"

Физика, химия, геология и биология относятся к фундаментальным отраслям современного естествознания и образуют стержень классификации естественных наук. Сегодня к этим наукам необходимо добавить психологию - науку, имеющую дело со всевозможными разумными существами.

В настоящее время естествознание имеет три главных направления.

Условная классификация их может быть такова:

• изучение очень большого,

11

• изучение очень малого,
• изучение очень сложного.

Изучением очень большого занимается астрономия. С помощью приборов астрономы наблюдают все более отдаленные объекты, пытаются посредством все более тонких теоретических методов составить представление о том, как выглядит населяемый нами мир во Вселенной. Астрономия сосредотачивает внимание не только на огромных расстояниях, но и на продолжительных отрезках времени. Как развивалась и развивается Вселенная? Что ожидает нас в будущем? Каково наше собственное положение во Вселенной? Единственны ли мы во Вселенной?

Изучением очень малого занимается физика. Очень малое представляет собой мир атомов, из которых состоим мы сами и все вокруг. Атомы, их строение, взаимодействие, более мелкие структурные единицы материи - сложнейшие объекты исследований. В физике особенно велика роль модели объекта или явления. Именно здесь, в силу относительной простоты рассматриваемых объектов, появляется понятие математической модели. В чем причина возникновения сил? Что такое законы сохранения?

Область очень сложного принадлежит биологии. Как из химических элементов, атомов возникает живая клетка, многоклеточный организм, мышление - где связь живого и мира атомов, каково влияние Космоса? Возникает бесконечная цепь усложнений.

Естественные науки - вместе с науками о человеке и обществе, искусством, литературой, религией - являются составными частями общечеловеческой культуры.

Известны литературные произведения, которые можно отнести и к литературе, и к естественным наукам. Примеры этого - диалоги древнегреческого философа-идеалиста Платона (428/27-348/47 гг. до н.э.), поэма "О природе вещей" Тита Лукреция Кара (I в. до н.э.), "Естественная история" Ж. Бюффона (1707-1788), произведения М.В. Ломоносова (1711-1765).

Гуманитарные науки, искусство, литература, религия сильно влияют на формирование мировоззрения

12

естествоиспытателей. Особенно ярко это проявляется в трудах И. Кеплера (1571-1630), Т. Браге (1546-1601), Г. Галилея (1564-1642) и др. Альберт Эйнштейн (1879-1955) писал: "Музыка и исследовательская работа в области физики различны по происхождению, но связаны между собой единством цели - стремлением выразить неизвестное. Их реакции различны, но они дополняют друг друга".

Схема, приведенная на рис. 1.1, иллюстрирует соотношение между сферами науки (о природе, человеке, обществе), искусства и религии, образующими то, что мы называем культурой, и жизнью. Жизнь, к сожалению, протекает не только в рамках культуры. Область науки рациональна, построена на строгом анализе и синтезе знаний (независимо от объекта исследования - природы, человека или общества). Сфера искусства опирается на эмоциональное восприятие мира.

"...Деление образов мышления, тем самым и наук, по предмету изучения неправомерно. Гораздо удобнее деление по способу получения первичной информации. Тут возможны два подхода: чтение книг или выслушивание сообщений (легенд, мифов и т.д.) и наблюдение, иногда с экспериментом, - пишет Л.Н. Гумилев. - Первый способ соответствует гуманитарным наукам, царицей коих является филология. Второй - естественным наукам, которые следует подразделить на математизированные и описательные. Математизированные имеют

13

дело с символами, описательные - с феноменами. К числу последних относятся география и биология".

Известный литературовед Г.Д. Гачев приводит сравнение эстетического и рационального. "...Оно (эстетическое) - лакмус, барометр возможных в данном обществе радости и счастья.

В этом смысле искусство должно глубочайшим образом корениться в существующей жизни, знать ее собственную меру и реальные возможности - но в то же время, несмотря ни на что, требовать абсолюта, "невозможного", совершенства - в отличие от науки, которая всегда отражает логику наличие существующего общества и выдвигает лишь последовательно из момента вытекающие задачи - и примиряется с относительностью жизни.

Вот почему, если наука обеспечивает непрерывное и поступательное движение общества, его текущее направление, то искусство непрерывно дает ему мечту, мерку идеала, и побуждает людей вперед. Оно служит стимулом движения, тогда как логика и наука дают ему конкретное, связанное с прошлым и из него вытекающее направление и формы.

Так что, если наука обязана выдвигать лишь возможные цели, то искусство в этом отношении более свободно от данной исторической формы и имеет право (и не только право, но в этом и его призвание) манить, и дразнить, и издеваться над иллюзиями собственного совершенства, которые в любую эпоху имеет в себе общество, и делать неожиданные скачки и назад, и вбок. Кстати, именно в этом роль искусства в устоявшемся уже общественном строе: потому оно там несерьезно, есть по преимуществу смех, юмор, сатира, отчасти - критический реализм..."

Существует понятие интуиции, умения предсказать, основываясь на неуловимых деталях. Интуиция наиболее ярко проявляется у высочайших профессионалов. Так, рассказывают, что выдающийся советский авиаконструктор А.Н. Туполев по внешнему виду макета самолета говорил, полетит тот или нет. Аргумент был простой: он мне не нравится (или нравится).

14

Одним из критериев истинности научной теории и эксперимента является их внутренняя стройность, гармония, цельность, красота доказательства, оригинальность постановки опыта.

Не то, что мните вы, природа!
Не слепок, не бездушный лик:
В ней есть душа, в ней есть свобода,
В ней есть любовь, в ней есть язык.

Ф. Тютчев

Во взаимодействии науки, технологии и искусства возникают новые виды искусств. Когда-то возникло книгопечатание. На глазах не слишком далеких предков - кино и радио. На глазах наших родителей - телевидение. Мы являемся свидетелями и участниками бурного развития новых глобальных информационных средств, делающих мир все более открытым для человека.

Но не только наука ведет к появлению новых видов искусства. Искусство оказывает влияние на рациональное знание, науку. Безусловно - через эмоции исследователя. Но не исключено, что искусство дает рациональный результат, ведет к новым инженерным решениям.

Так, возможно, идея создания растра в телевизионных трубках цветных телевизоров и мониторов (миллионы цветов создаются с помощью трех точек - красной, синей и зеленой) была навеяна инженерам художниками-импрессионистами, создавшими пуантилизм (фр. pointiller - "писать точками") - манеру письма отдельными мазками правильной, точечной или прямоугольной, формы.

Клод Моне, вдохновитель импрессионизма, живописного стиля в искусстве Франции, сложившегося в 60-70-е годы XIX века, увидел градации света, реакцию цвета на свет в более тонких нюансах и первым передал это. Чтобы воспроизвести подвижную изменчивость светового состояния, художник использовал технику раздельного мазка, обязывающую смотреть картину не вблизи, а на определенном расстоянии, когда все отдельные мазки смешиваются, сливаются оптически в глазу зрителя, образуя тот мотив и тот эффект, которых старался достичь Моне.

15

Моне писал чистыми красками, почти совсем отказавшись смешивать их на палитре. Чистые пятна-мазки спектральной красочной гаммы, ложась на холст по принципу дополнительных тонов и контраста, воссоздают тот сложный оттенок света, который увидел художник.

В 1959 г. в лекции "Две культуры", прочитанной в Кембриджском университете, Чарльз Перси Сноу (1905- 1980, английский писатель и физико-химик) одним из первых сформулировал проблему существования двух независимых групп интеллигенции (гуманитариев, обществоведов, людей искусства, с одной стороны, и естествоиспытателей - с другой), практически не общающихся друг с другом. В тексте лекции, в частности, говорилось: "...Узнав о каком-нибудь открытии, сделанном людьми, никогда не читавшими великих произведений английской литературы, они (гуманитарии) сочувственно посмеиваются. Для них эти люди - просто невежественные специалисты, которых можно сбрасывать со счета. Между тем их собственное невежество и узость специализации ни чуть не менее страшны. Множество раз мне приходилось бывать в обществе людей, которые, по нормам традиционной культуры, считаются высокообразованными. Обычно они с большим пылом возмущались литературной безграмотностью естествоиспытателей. Один или два раза я не выдержал и спросил, кто из них может объяснить, что такое второй закон термодинамики. Ответом было молчание или отказ. А ведь задать этот вопрос ученому, занимающемуся изучением природы, значит примерно то же самое, что спросить у писателя "Читали ли вы Шекспира?.." Сейчас я убежден, что если бы я поинтересовался более простыми вещами, например тем, что такое масса или что такое ускорение, то есть опустился бы до той ступени научной трудности, на которой в мире художественной интеллигенции спрашивают: "Умеете ли вы читать?", то не более чем один из десяти высококультурных людей понял бы, что мы говорим с ним на одном и том же языке. Получается так, что величественное здание современной физики устремляется ввысь, а для большей части проницательных людей западного мира оно так же непостижимо, как и для их предков эпохи неолита..."

16

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1. Каковы возможные принципы классификации наук о природе?
2. Как связаны науки о природе и обществе? Каково место религии? В чем разница между верой и знанием?
3. Какова роль практики в естествознании?
4. Поясните понятия теоретического и эмпирического уровней естествознания. Какова их взаимосвязь?
5. Что такое эксперимент? В чем отличие эксперимента от наблюдения? Какие естественные науки основываются главным образом на наблюдении? Приведите примеры.
6. Чем отличаются законы природы и законы, устанавливаемые государством?
7. Поясните понятие "модель". Какие модели явлений и процессов природы вы знаете? Приведите примеры.

17