Лекция 2. Методы естественных наук

Лекция 1. Естественнонаучная и гуманитарная культура

Культура - это система средств человеческой деятельности, благодаря которой программируется, реализуется, стимулируется активность индивида, групп, человечества в их взаимодействии с природой и между собой.

Эти средства создаются людьми, постоянно совершенствуются и состоят из трех содержательных типов культур - материальной, социальной и духовной.

Материальная культура - совокупность вещественно-энергетических средств бытия человека и общества.

Социальная культура - система правил поведения людей в различных видах общения и специализированных сферах общественной деятельности.

Духовная культура - это составная часть культурных достижений человечества

Взаимосвязь естественно-научной и гуманитарной культур заключается в следующем:

· они имеют единую основу, выраженную в потребностях и интересах человека, и человечества в создании оптимальных условий для самосохранения и совершенствования;

· осуществляют взаимообмен достигнутыми результатами (это нашло свое выражение, например, в этике естествознания, рационализации гуманитарной культуры и т. п.);

· взаимно координируют в историко-культурном процессе;

· являются самостоятельными частями единой системы знаний науки;

· имеют основополагающую ценность для человека, ибо он выражает единство природы и общества.

Лекция 2. Методы естественных наук

Естествознание использует как общенаучные методы познания (анализ, синтез, обобщение, абстрагирование, индукция, дедукция, аналогия, логический метод, исторический метод, аналогия, моделирование, классификация), так и конкретно-научные методы, присущие конкретным наукам (спектроскопия, метод меченых атомов, кристаллография и т.п.). Научные методы, по соотношению эмпирического и теоретического подразделяются на методы эмпирического (опытного) исследования: наблюдение, эксперимент, измерение, описание, сравнение, теоретические методы (идеализация, формализация, аксиоматизация, гипотетико-дедуктивный метод), а также смешанные методы.

Анализ - мысленное или реальное разложение объекта на составляющие его части.

Синтез - объединение познанных в результате анализа элементов в единое целое.

Обобщение - процесс мысленного перехода от единичного к о общему, от менее общего, к более общему, например: переход от суждения «этот металл проводит электричество» к суждению «все металлы проводят электричество», от суждения: «механическая форма энергии превращается в тепловую» к суждению «всякая форма энергии превращается в тепловую».

Абстрагирование (идеализация) - мысленное внесение определенных изменений в изучаемый объект в соответствии с целями исследования. В результате идеализации из рассмотрения могут быть исключены некоторые свойства, признаки объектов, которые не являются существенными для данного исследования.

Индукция - процесс выведения общего положения из наблюдения ряда частных единичных фактов, т.е. познание от частного к общему. На практике чаще всего применяется неполная индукция, которая предполагает вывод о всех объектах множества на основании познания лишь части объектов. Неполная индукция, основанная на экспериментальных исследованиях и включающая теоретическое обоснование называется научной индукцией. Выводы такой индукции часто носят вероятностный характер.

Дедукция - процесс аналитического рассуждения от общего к частному или менее общему. Она тесно связана с обобщением.

Аналогия - вероятное, правдоподобное заключение о сходстве двух предметов или явлений в каком-либо признаке, на основании установленного их сходства в других признаках..

Моделирование - воспроизведение свойств объекта познания на специально устроенном его аналоге - модели. Модели могут быть реальными (материальными), и идеальными (абстрактными).

Исторический метод подразумевает воспроизведение истории изучаемого объекта во всей своей многогранности, с учетом всех деталей и случайностей.

Логический метод - это, по сути, логическое воспроизведение истории изучаемого объекта. При этом история эта освобождается от всего случайного, несущественного.

Классификация - это процесс упорядочивания информации. В процессе изучения новых объектов в отношении каждого такого объекта делается вывод: принадлежит ли он к уже установленным классификационным группам. В некоторых случаях при этом обнаруживается необходимость перестройки системы классификации. Существует специальная теория классификации - таксономия . Она рассматривает принципы классификации и систематизации сложноорганизованных областей действительности.

Наука – это сфера деятельности человека, которая направлена на теоретическую систематизацию знаний о действительности, носящих объективный характер.

Наука и научные знания

Основой любой науки является сбор фактов, их обработка, систематизация, а также критический анализ, который позволяет построить причинно-следственную связь.

Гипотезы и теории, которые подтверждаются фактами ил опытами, формулируются в виде законов общества либо же законов природы.

Научные знания представляют собой систему знаний о законах общества, природы, мышления. Именно научные знания отражают законы развития мира и составляют его научную картину.

Научные знания возникают в результате постижения человеческой деятельности и окружающей действительности. Научные знания обладают различными видами достоверности.

Система наук

По своему предмету изучению наука не является однородной, она образовывает множество отдельных систем наук. В период античности все научные знания были объединены философией - то есть существовала единая научная система.

Со временем от философии отделилась математика, медицина и астрология. В эпоху Возрождения отдельными системами наук стали химия и физика .

В конце 19 века статус самостоятельных научных знаний приобрела социология, психология и биология. Условно все науки, согласно их предмету изучения, можно разделить на три больших системы:

Общественные науки (социология, история, религиеведенье, обществознание);

Технические науки (агрономия, механика, строительство и архитектура);

Естественные науки (биология, химия, физика)

Естественные науки

Естественные науки – это система наук, которые изучают влияние внешних природных явлений на жизнедеятельность человека. Основой естественных наук является соотношение законов природы с законами, которые вывел человек в ходе своей деятельности.

В основе всех естественных наук лежит естествознание – наука, которая непосредственно изучает природные явления. Наиболее значимый вклад в развитие естественных наук сделали такие великие ученые как Исаак Ньютон, Блез Паскаль и Михаил Ломоносов.

Общественные науки

Общественные науки – это система наук, главным предметом изучения которых является изучение закономерностей функционирования общества, а также основных его составляющих. Проблемы общества интересовали человечество еще в период античности.

Именно тогда начали впервые поднимать вопросы о том, какова роль индивида в общественной жизни, каким должно быть государство, что нужно для того, чтобы создать общество всеобщего благоденствия.

Основоположниками современных общественных наук являются Руссо, Локк и Гоббс. Именно они впервые сформулировали философскую основу развития общественности.

Методы исследования

В современной науке выделяются два основных метода исследования: теоретический и эмпирический. Эмпирический метод исследования представляет собой накопление фактов, наблюдение явление и поиск логической связи между фактом и явлением.

Естествознание

В самом широком и наиболее правильном смысле под именем E. должно понимать науку о строении вселенной и о законах, ею управляющих. Стремление и цель E. заключается в механическом объяснении строения космоса во всех его подробностях, в пределах познаваемого, приемами и способами, свойственными точным наукам, т. е. посредством наблюдения, опыта и математического вычисления. Таким образом, все трансцендентальное не входит в область E., ибо его философия вращается в пределах механического, следовательно, строго определенного и отграниченного круга. С указанной точки зрения все отрасли Е. представляют 2 главных отдела или 2 главные группы, а именно:

I.Общее естествознание исследует такие свойства тел, которые присвоены им всем безразлично, а потому и могут называться общими. Сюда относится механика , физика и химия , достаточно охарактеризованные в дальнейших соответствующих статьях. Вычисление (математика) и опыт суть главные приемы в этих отраслях знания.

II. Частное естествознание исследует формы, строение и движение, свойственные исключительно тем разнообразным и бесчисленным телам, которые мы называем естественными, с целью разъяснить представляемые ими явления с помощью законов и выводов общего E. Вычисление и тут может прилагаться, но сравнительно только в редких случаях, хотя достижение возможной точности и тут состоит в стремлении свести все к вычислению и к решению вопросов синтетическим путем. Последнее уже достигнуто одной из отраслей частного E., а именно астрономией в ее отделе, называемом небесной механикой , тогда как физическая астрономия может разрабатываться главным образом с помощью наблюдения и опыта (спектральный анализ), как это свойственно всем отраслям частного E. Таким образом сюда относятся следующие науки: астрономия (см.), минералогия в обширном значении этого выражения, т. е. со включением геологии (см.), ботаника и зоология . Три под конец названные науки и до сих пор именуются в большинстве случаев естественной историей , это устаревшее выражение следовало бы устранить или применять только к их чисто описательной части, получившей, в свою очередь, более рациональные названия, смотря по тому, что собственно описывается: минералы, растения или животные. Каждая из отраслей частного Е. подразделяется на несколько отделов, получивших самостоятельное значение, вследствие своей обширности, а главное вследствие того, что изучаемые предметы приходится рассматривать с различных точек зрения, требующих притом своеобразных приемов и методов. Каждая из отраслей частного Е. имеет сторону морфологическую и динамическую. Задача морфологии состоит в познании форм и строения всех естественных тел, задача динамики - в познании тех движений, которые своей деятельностью вызвали образование этих тел и поддерживают их существование. Морфология посредством точных описаний и классификаций получает выводы, которые считаются законами или вернее морфологическими правилами. Эти правила могут быть более или менее общими, т. е., например, относится к растениям и животным или только к одному из царств природы. Общих правил относительно всех трех царств нет, а потому ботаника и зоология составляют одну общую отрасль Е., называемую биологией. Минералогия, следовательно, составляет более обособленное учение. Морфологические законы или правила принимают все более и более частный характер по мере углубления в изучение строения и формы тел. Так, присутствие костяного скелета есть закон, относящийся только к позвоночным, присутствие семян - есть правило только касательно семенных растений, и т. д. Динамика частного Е. состоит из геологии в среде неорганической природы и из физиологии - в биологии . В этих отраслях прилагается преимущественно опыт, а отчасти даже вычисление. Таким образом, частные естественные науки могут быть представлены в следующей классификации:

Степень развития, а также свойства самих предметов изучения перечисленных наук были причиной, что, как уже сказано, методы, ими употребляемые, весьма различны. Вследствие этого каждая из них распадается на множество отдельных специальностей, представляющих нередко значительную целостность и самостоятельность. Так, в физике - оптика , акустика и проч. изучаются самостоятельно, хотя движения, составляющие сущность указанных явлений, и совершаются по законам однородным. Между частными науками, древнейшая из них, а именно небесная механика, составлявшая еще недавно почти всю астрономию, сведена почти исключительно к математике , тогда как физическая часть этой науки призывает себе на помощь химический (спектральный) анализ. Остальные частные науки разрастаются с такой быстротой и достигли такого необыкновенного расширения, что дробление их на специальности усиливается с каждым почти десятилетием. Так, в

В современном мире существуют тысячи самых разных наук, образовательных дисциплин, разделов и прочих структурных звеньев. Однако особое место среди всех занимают те, что касаются непосредственно человека и всего, что его окружает. Это система естественных наук. Конечно, все остальные дисциплины тоже важны. Но именно эта группа имеет самое древнее происхождение, а потому и особенное значение в жизни людей.

Что такое естественные науки?

Ответ на этот вопрос прост. Это такие дисциплины, которые занимаются изучением человека, его здоровья, а также всей окружающей среды: почвы, в целом, космоса, природы, веществ, составляющих все живые и неживые тела, их превращений.

Изучение естественных наук было интересно людям с древности. Как избавиться от болезни, из чего состоит тело изнутри, и что они собой представляют, а также миллионы подобных вопросов - это то, что интересовало человечество с самых истоков его возникновения. Ответы на них и дают рассматриваемые дисциплины.

Поэтому на вопрос о том, что такое естественные науки, ответ однозначен. Это дисциплины, которые изучают природу и все живое.

Классификация

Можно выделить несколько основных групп, которые относятся к естественным наукам:

1. Химические (аналитическая, органическая, неорганическая, квантовая, элементоорганических соединений).
2. Биологические (анатомия, физиология, ботаника, зоология, генетика).
3. химия, физико-математические науки).
4. Науки о Земле (астрономия, астрофизика, космология, астрохимия,
5. Науки о земных оболочках (гидрология, метеорология, минералогия, палеонтология, физическая география, геология).

Здесь представлены только основные естественные науки. Однако следует понимать, что каждая из них имеет свои подразделы, отрасли, побочные и дочерние дисциплины. И если объединить все их в единое целое, то можно получить целый естественный комплекс наук, исчисляемый сотнями единиц.

При этом его можно разделить на три большие группы дисциплин:

• прикладные;
• описательные;
• точные.

Взаимодействие дисциплин между собой

Разумеется, ни одна дисциплина не может существовать изолированно от других. Все они находятся в тесном гармоничном взаимодействии друг с другом, формируя единый комплекс. Так, например, знания по биологии были бы невозможны без использования технических средств, сконструированных на основах физики.

При этом превращения внутри живых существ изучить невозможно без знаний по химии, ведь каждый организм - это целая фабрика реакций, происходящих с колоссальной скоростью.

Взаимосвязь естественных наук прослеживалась всегда. Исторически сложилось так, что развитие одной из них влекло за собой интенсивный рост и накопление знаний в другой. Как только стали осваиваться новые земли, открываться острова, участки суши, так сразу получили развитие и зоология, и ботаника. Ведь новые места обитания были заселены (пусть и не все) неизвестными ранее представителями рода человеческого. Таким образом, тесно связались воедино география и биология.

Если говорить об астрономии и смежных с ней дисциплинах, то невозможно не отметить тот факт, что развивались они благодаря научным открытиям в области физики, химии. Конструирование телескопа во многом определило успехи в данной области.

Подобных примеров можно привести массу. Все они иллюстрируют тесную взаимосвязь между всеми естественными дисциплинами, составляющими одну огромную группу. Ниже рассмотрим методы естественных наук.

Методы исследования

Прежде чем остановиться на методах исследования, которыми пользуются рассматриваемые науки, следует обозначить объекты их изучения. Ими являются:

• человек;
• жизнь;
• Вселенная;
• материя;
• Земля.

Каждый из этих объектов имеет свои особенности, и для их изучения необходимо подбирать тот или иной метод. Среди таковых, как правило, выделяют следующие:

1. Наблюдение - один из самых простых, эффективных и древних способов познать мир.
2. Эксперимент - основа химических наук, большинства биологических и физических дисциплин. Позволяет получить результат и по нему сделать вывод о
3. Сравнение - данный метод основан на использовании исторически накопленных знаний по тому или иному вопросу и сравнении их с полученными результатами. На основании анализа делается вывод о новшестве, качестве и прочих характеристиках объекта.
4. Анализ. Данный метод может включать в себя математическое моделирование, систематику, обобщение, результативность. Чаще всего является итоговым после ряда других исследований.
5. Измерение - используется для оценки параметров конкретных объектов живой и неживой природы.

Также существуют самые последние, современные методы исследований, которые применяются в физике, химии, медицине, биохимии и генной инженерии, генетике и прочих важных науках. Это:

• электронная и лазерная микроскопия;
• центрифугирование;
• биохимический анализ;
• рентгено-структурный анализ;
• спектрометрия;
• хроматография и прочие.

Конечно, это далеко не полный список. Существует множество самых различных приспособлений для работы в каждой области научного знания. Ко всему необходим индивидуальный подход, а значит, формируется свой комплекс методик, подбирается аппаратура и оборудование.

Современные проблемы естествознания

Основные проблемы естественных наук на современном этапе развития - это поиск новой информации, накопление теоретической базы знаний в более углубленном, насыщенном формате. До начала XX века главной проблемой рассматриваемых дисциплин было противостояние гуманитарным отраслям.

Однако сегодня данное препятствие уже не актуально, поскольку человечество осознало важность междисциплинарной интеграции в овладевании знаниями о человеке, природе, космосе и прочих вещах.

Теперь перед дисциплинами естественнонаучного цикла стоит иная задача: как сохранить природу и оградить ее от воздействия самого человека и его хозяйственной деятельности? И проблемы здесь самые злободневные:

• кислотные дожди;
• парниковый эффект;
• разрушение озонового слоя;
• исчезновение видов растений и животных;
• загрязнение атмосферы и прочие.

Биология

В большинстве случаев в ответ на вопрос "Что такое естественные науки?" в голову приходит сразу одно слово - биология. Такое мнение у большинства людей, не связанных с наукой. И это совершенно верное мнение. Ведь что, как не биология, напрямую и очень тесно связывает между собой природу и человека?

Все дисциплины, составляющие данную науку, нацелены на изучение живых систем, их взаимодействия между собой и с окружающей средой. Поэтому вполне нормально, что именно биологию считают основоположницей естественных наук.

Кроме того, она является еще и одной из самых древних. Ведь к себе, своему телу, окружающим растениям и животным зародился вместе с человеком. С этой же дисциплиной тесно связаны генетика, медицина, ботаника, зоология, анатомия. Все эти отрасли составляют биологию в целом. Они же дают нам полное представление и о природе, и о человеке, и обо всех живых системах и организмах.

Химия и физика

Эти основополагающие в развитии знаний о телах, веществах и природных явлениях науки являются не менее древними, чем биология. Они также развивались вместе с развитием человека, становлением его в социальной среде. Основными задачами данных наук является изучение всех тел неживой и живой природы с точки зрения протекающих в них процессов, их связи с окружающей средой.

Так, физика рассматривает природные явления, механизмы и причины их возникновения. Химия же базируется на знании веществ и их взаимопревращений друг в друга.

Вот что такое естественные науки.

Науки о Земле

И напоследок перечислим дисциплины, позволяющие узнать больше о нашем доме, имя которому - Земля. К таковым можно отнести:

• геологию;
• метеорологию;
• климатологию;
• геодезию;
• гидрохимию;
• картографию;
• минералогию;
• сейсмологию;
• почвоведение;
• палеонтологию;
• тектонику и прочие.

Всего насчитывается около 35 различных дисциплин. Все вместе они изучают нашу планету, ее строение, свойства и особенности, что так необходимо для жизни людей и развития хозяйства.

Казалось бы, нет ничего проще, чем закон Архимеда. Но когда-то сам Архимед здорово поломал голову над его открытием. Как это было?

С открытием основного закона гидростатики связана интересная история.

Интересные факты и легенды из жизни и смерти Архимеда

Помимо такого гигантского прорыва, как открытие собственно закона Архимеда, ученый имеет еще целый список заслуг и достижений. Вообще, он был гением, трудившимся в областях механики, астрономии, математики. Им написаны такие труды, как трактат «о плавающих телах», «о шаре и цилиндре», «о спиралях», «о коноидах и сфероидах» и даже «о песчинках». В последнем труде была предпринята попытка измерить количество песчинок, необходимых для того, чтобы заполнить Вселенную.

Роль Архимеда в осаде Сиракуз

В 212 году до нашей эры Сиракузы были осаждены римлянами. 75-летний Архимед сконструировал мощные катапульты и легкие метательные машины ближнего действия, а также так называемые "когти Архимеда". С их помощью можно было буквально переворачивать вражеские корабли. Столкнувшись со столь мощным и технологичным сопротивлением, римляне не смогли взять город штурмом и вынуждены были начать осаду. По другой легенде Архимед при помощи зеркал сумел поджечь римский флот, фокусируя солнечные лучи на кораблях. Правдивость данной легенды представляется сомнительной, т.к. ни у одного из историков того времени упоминаний об этом нет.

Смерть Архимеда

Согласно многим свидетельствам, Архимед был убит римлянами, когда те все-таки взяли Сиракузы. Вот одна из возможных версий гибели великого инженера.

На крыльце своего дома ученый размышлял над схемами, которые чертил рукой прямо на песке. Проходящий мимо солдат наступил на рисунок, а Архимед, погруженный в раздумья, закричал: «Прочь от моих чертежей». В ответ на это спешивший куда-то солдат просто пронзил старика мечом.

Ну а теперь о наболевшем: о законе и силе Архимеда...

Как был открыт закон Архимеда и происхождение знаменитой "Эврика!"

Античность. Третий век до нашей эры. Сицилия, на которой еще и подавно нет мафии, но есть древние греки.

Изобретатель, инженер и ученый-теоретик из Сиракуз (греческая колония на Сицилии) Архимед служил у царя Гиерона второго. Однажды ювелиры изготовили для царя золотую корону. Царь, как человек подозрительный, вызвал ученого к себе и поручил узнать, не содержит ли корона примесей серебра. Тут нужно сказать, что в то далекое время никто не решал подобных вопросов и случай был беспрецедентным.

Архимед долго размышлял, ничего не придумал и однажды решил сходить в баню. Там, садясь в тазик с водой, ученый и нашел решение вопроса. Архимед обратил внимание на совершенно очевидную вещь: тело, погружаясь в воду, вытесняет объем воды, равный собственному объему тела. Именно тогда, даже не потрудившийся одеться, Архимед выскочил из бани и кричал свое знаменитое «эврика», что означает «нашел». Явившись к царю, Архимед попросил выдать ему слитки серебра и золота, равные по массе короне. Измеряя и сравнивая объем воды, вытясняемой короной и слитками, Архимед обнаружил, что корона изготовлена не из чистого золота, а имеет примеси серебра. Это и есть история открытия закона Архимеда.

Суть закона Архимеда

Если Вы спрашиваете себя, как понять закон Архимеда, мы ответим. Просто сесть, подумать, и понимание придет. Собственно, этот закон гласит:

На тело, погруженное в газ или жидкость действует выталкивающая сила, равная весу жидкости (газа) в объеме погруженной части тела. Эта сила называется силой Архимеда.

Как видим, сила Архимеда действует не только на тела, погруженные в воду, но и на тела в атмосфере. Сила, которая заставляет воздушный шар подниматься вверх – та же сила Архимеда. Высчитывается Архимедова сила по формуле:

Здесь первый член - плотность жидкости (газа), второй - ускорение свободного падения, третий - объем тела. Если сила тяжести равна силе Архимеда, тело плавает, если больше – тонет, а если меньше – всплывает до тех пор, пока не начнет плавать.

В данной статье мы рассмотрели закон Архимеда для чайников. Если Вы хотите узнать, как как решать задачи, где есть закон Архимеда, обращайтесь к . Лучшие авторы с удовольствием поделятся знаниями и разложат решение самой сложной задачи «по полочкам».