Sviluppo delle scienze naturali e delle scienze naturali. Le scienze naturali sono la fonte e il metodo più importante per ottenere conoscenza sul mondo che ci circonda

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Cosa sono le scienze naturali? Metodi delle scienze naturali

Nel mondo moderno esistono migliaia di scienze, discipline educative, sezioni e altri collegamenti strutturali diversi. Tuttavia, un posto speciale tra tutti è occupato da ciò che riguarda direttamente la persona e tutto ciò che la circonda. Questo è un sistema di scienze naturali. Naturalmente anche tutte le altre discipline sono importanti. Ma è questo gruppo ad avere l’origine più antica e quindi ad avere un significato speciale nella vita delle persone.

La risposta a questa domanda è semplice. Si tratta di discipline che studiano l'uomo, la sua salute, nonché l'intero ambiente: suolo, atmosfera, Terra nel suo insieme, spazio, natura, sostanze che compongono tutti i corpi viventi e non viventi, le loro trasformazioni.

Lo studio delle scienze naturali è stato interessante per le persone fin dai tempi antichi. Come sbarazzarsi di una malattia, di cosa è fatto il corpo dall'interno, perché le stelle brillano e cosa sono, così come milioni di domande simili: questo è ciò che ha interessato l'umanità fin dall'inizio della sua comparsa. Le discipline in esame forniscono risposte a queste.

Pertanto, alla domanda su cosa siano le scienze naturali, la risposta è chiara. Queste sono discipline che studiano la natura e tutti gli esseri viventi.

Esistono diversi gruppi principali che appartengono alle scienze naturali:

1. Chimica (chimica analitica, organica, inorganica, quantistica, fisica dei colloidi, chimica dei composti organoelementari).
2. Biologico (anatomia, fisiologia, botanica, zoologia, genetica).
3. Fisica (fisica, chimica fisica, scienze fisiche e matematiche).
4. Scienze della Terra (astronomia, astrofisica, cosmologia, astrochimica, biologia spaziale).
5. Scienze dei gusci terrestri (idrologia, meteorologia, mineralogia, paleontologia, geografia fisica, geologia).

Qui vengono presentate solo le scienze naturali di base. Tuttavia, va inteso che ciascuno di essi ha le proprie sottosezioni, rami, discipline collaterali e sussidiarie. E se li combini tutti in un unico insieme, puoi ottenere un intero complesso naturale di scienze, numerato in centinaia di unità.

Inoltre, può essere suddiviso in tre grandi gruppi di discipline:

Interazione tra discipline

Naturalmente nessuna disciplina può esistere isolata dalle altre. Tutti loro sono in stretta interazione armoniosa tra loro, formando un unico complesso. Ad esempio, la conoscenza della biologia sarebbe impossibile senza l'uso di mezzi tecnici progettati sulla base della fisica.

Allo stesso tempo, è impossibile studiare le trasformazioni all'interno degli esseri viventi senza la conoscenza della chimica, perché ogni organismo è un'intera fabbrica di reazioni che si verificano a una velocità colossale.

L'interconnessione delle scienze naturali è sempre stata tracciata. Storicamente, lo sviluppo di uno di essi ha comportato una crescita intensiva e un accumulo di conoscenze nell'altro. Non appena iniziarono a svilupparsi nuove terre, furono scoperte isole e aree terrestri, si svilupparono immediatamente la zoologia e la botanica. Dopotutto, i nuovi habitat erano abitati (anche se non tutti) da rappresentanti della razza umana precedentemente sconosciuti. Pertanto, geografia e biologia sono strettamente legate tra loro.

Se parliamo di astronomia e discipline affini, è impossibile non notare il fatto che si sono sviluppate grazie alle scoperte scientifiche nel campo della fisica e della chimica. Il successo in questo settore è stato in gran parte determinato dalla progettazione del telescopio.

Si possono fornire molti esempi simili. Tutti illustrano la stretta relazione tra tutte le discipline naturali che costituiscono un enorme gruppo. Di seguito considereremo i metodi delle scienze naturali.

Prima di soffermarsi sui metodi di ricerca utilizzati dalle scienze in esame, è necessario individuare gli oggetti del loro studio. Sono:

Ciascuno di questi oggetti ha le sue caratteristiche e per studiarli è necessario selezionare l'uno o l'altro metodo. Tra questi, di regola, si distinguono:

1. L’osservazione è uno dei modi più semplici, efficaci e antichi per comprendere il mondo.
2. La sperimentazione è la base delle scienze chimiche e della maggior parte delle discipline biologiche e fisiche. Consente di ottenere il risultato e da esso trarre una conclusione sulle basi teoriche.
3. Confronto: questo metodo si basa sull'uso della conoscenza storicamente accumulata su una particolare questione e sul confronto con i risultati ottenuti. Sulla base dell'analisi, si trae una conclusione sull'innovazione, la qualità e altre caratteristiche dell'oggetto.
4. Analisi. Questo metodo può includere modelli matematici, sistematica, generalizzazione ed efficacia. Molto spesso è il risultato finale dopo una serie di altri studi.
5. Misurazione: utilizzata per valutare i parametri di oggetti specifici di natura vivente e inanimata.

Ci sono anche i metodi di ricerca più recenti e moderni che vengono utilizzati in fisica, chimica, medicina, biochimica e ingegneria genetica, genetica e altre scienze importanti. Questo:

Naturalmente, questo non è un elenco completo. Esistono molti dispositivi diversi per lavorare in ogni campo della conoscenza scientifica. È richiesto un approccio individuale a tutto, il che significa che viene formato il proprio insieme di metodi, vengono selezionate attrezzature e attrezzature.

Problemi moderni delle scienze naturali

I principali problemi delle scienze naturali nell'attuale fase di sviluppo sono la ricerca di nuove informazioni, l'accumulo di una base di conoscenza teorica in un formato più approfondito e ricco. Fino all'inizio del XX secolo il problema principale delle discipline considerate era l'opposizione alle discipline umanistiche.

Tuttavia, oggi questo ostacolo non è più rilevante, poiché l’umanità ha compreso l’importanza dell’integrazione interdisciplinare nel padroneggiare la conoscenza dell’uomo, della natura, dello spazio e di altre cose.

Ora le discipline del ciclo delle scienze naturali si trovano ad affrontare un compito diverso: come preservare la natura e proteggerla dall'influenza dell'uomo stesso e delle sue attività economiche? E i problemi qui sono i più urgenti:

• pioggia acida;
• Effetto serra;
• distruzione dello strato di ozono;
• estinzione di specie vegetali e animali;
• inquinamento atmosferico e altri.

Nella maggior parte dei casi, in risposta alla domanda “Cosa sono le scienze naturali?” Mi viene subito in mente una parola: biologia. Questa è l'opinione della maggior parte delle persone non legate alla scienza. E questa è un'opinione completamente corretta. Dopotutto, cosa, se non la biologia, collega direttamente e molto strettamente la natura e l'uomo?

Tutte le discipline che compongono questa scienza sono finalizzate allo studio dei sistemi viventi, delle loro interazioni tra loro e con l'ambiente. Pertanto, è del tutto normale che la biologia sia considerata la fondatrice delle scienze naturali.

Inoltre, è anche uno dei più antichi. Dopotutto, l’interesse delle persone per se stesse, per il proprio corpo, per le piante e gli animali circostanti è nato insieme all’uomo. La genetica, la medicina, la botanica, la zoologia e l'anatomia sono strettamente legate a questa disciplina. Tutti questi rami costituiscono l'insieme della biologia. Ci danno un quadro completo della natura, dell'uomo e di tutti i sistemi e organismi viventi.

Queste scienze fondamentali nello sviluppo della conoscenza dei corpi, delle sostanze e dei fenomeni naturali non sono meno antiche della biologia. Si sono anche sviluppati insieme allo sviluppo dell'uomo, alla sua formazione nell'ambiente sociale. Gli obiettivi principali di queste scienze sono lo studio di tutti i corpi della natura inanimata e vivente dal punto di vista dei processi che si verificano in essi, della loro connessione con l'ambiente.

Pertanto, la fisica esamina i fenomeni naturali, i meccanismi e le cause del loro verificarsi. La chimica si basa sulla conoscenza delle sostanze e sulla loro reciproca trasformazione l'una nell'altra.

Questo sono le scienze naturali.

E infine, elenchiamo le discipline che ci permettono di conoscere meglio la nostra casa, il cui nome è Terra. Questi includono:

In totale ci sono circa 35 discipline diverse. Insieme studiano il nostro pianeta, la sua struttura, proprietà e caratteristiche, così necessarie per la vita umana e lo sviluppo economico.

Scienze naturali. Quali scienze sono chiamate naturali?

Le scienze naturali sono le scienze sulla natura, cioè sulla natura. La natura inanimata e il suo sviluppo sono studiati da astronomia, geologia, fisica, chimica, meteorologia, vulcanologia, sismologia, oceanologia, geofisica, astrofisica, geochimica e molti altri. La fauna selvatica è studiata dalle scienze biologiche (la paleontologia studia gli organismi estinti, la tassonomia studia le specie e la loro classificazione, l'aracnologia studia i ragni, l'ornitologia studia gli uccelli, l'entomologia studia gli insetti).

Le scienze naturali comprendono quelle che studiano la natura e tutte le sue manifestazioni, cioè la fisica, la biologia, la chimica, la geografia, l'ecologia, l'astronomia.

Di fronte alle scienze naturali ci saranno le discipline umanistiche, che studiano l'uomo, le sue attività, la coscienza e la manifestazione in vari campi. Questi includono la storia, la psicologia e altri.

Naturale è una parola che, da sola e con la sua presenza, ci dice che qualcosa dovrebbe accadere in natura. Ebbene, la scienza, ovviamente, è il campo di attività che, tutta questa faccenda, studia e rivela a fondo e scrupolosamente modelli generali, ma allo stesso tempo fondamentali.

La scienza naturale è una sfera dell'attività umana volta a ottenere nuove informazioni sul mondo circostante, che vive secondo leggi oggettive indipendenti dall'uomo. A differenza delle scienze naturali, oggetto di studio delle discipline umanistiche è l'attività umana stessa, come processo soggettivo. Tuttavia, questo processo soggettivo è studiato con metodi oggettivi. È quest'ultima circostanza che ci permette di considerare le discipline umanistiche come scienze, e non come arte. Se l'obiettivo dell'attività umana nelle scienze naturali è comprendere il mondo così com'è, allora l'obiettivo dell'attività umana nel campo dell'arte è mostrare come il mondo è soggettivamente percepito dall'uomo.

La scienza naturale moderna non può essere immaginata come una sorta di archivio, dove un'enorme quantità di fatti e varie informazioni sulla struttura del mondo circostante sono stati semplicemente accumulati "ordinati sugli scaffali". Le scienze naturali confrontano fatti e osservazioni e si sforzano di creare un MODELLO in cui questi fatti siano raccolti in un unico sistema COERENTE basato su concetti teorici, disposizioni e generalizzazioni. Le scienze naturali cercano anche di espandere e chiarire l'immagine creata del mondo, utilizzando questo modello per pianificare e realizzare nuove osservazioni ed esperimenti.

Vengono fornite alcune caratteristiche distintive (requisiti) della metodologia scientifica nel campo delle scienze naturali:

predittività: concetti scientifici generalizzati sotto forma di teoria, i modelli devono prevedere il comportamento degli oggetti nel mondo circostante, osservati in un esperimento o direttamente nell'ambiente

riproducibilità: gli esperimenti scientifici devono essere eseguiti in modo tale da poter essere riprodotti da altri ricercatori e in altri laboratori

sufficienza minima - nel processo di descrizione dei dati scientifici, non è possibile creare concetti oltre quelli necessari (il cosiddetto principio del “rasoio di Occam”)

obiettività - quando si costruisce una teoria o un'ipotesi scientifica, è inaccettabile prendere in considerazione selettivamente solo fatti e osservazioni selezionati (scartando altri dati), a seconda delle inclinazioni personali, degli interessi, degli attaccamenti e del livello di formazione dello scienziato.

continuità: il lavoro scientifico dovrebbe tenere conto e fare riferimento il più possibile alla preistoria della questione oggetto di studio

La scienza non consiste solo nell’apprendere nuove informazioni, ma anche nell’imparare come ottenere nuove informazioni. Essendo sia l'obiettivo che il mezzo dell'attività umana, la scienza naturale è un processo di autosviluppo e autoaccelerazione.

spazio del buco nero dell'universo

Classificazione del sistema delle scienze naturali

Tradizionalmente, le scienze naturali includono scienze come fisica, chimica, biologia, geologia, geografia e altre discipline.

Quanto è obiettiva una tale classificazione, dove e in base a quale principio dovrebbero essere tracciati i confini tra le diverse scienze, è possibile separare alcuni rami delle scienze naturali in scienze separate? Ovviamente, per rispondere a questa domanda è necessaria una classificazione naturale della gerarchia della conoscenza scientifica, che non dipenda dalle tradizioni e sia oggettiva. In altre parole, è necessario un criterio oggettivo per identificare un particolare campo della conoscenza come scienza separata.

Questa classificazione include una classificazione sistematica delle scienze, non solo di quelle naturali. Si basa sul seguente principio: l'oggetto di ogni scienza dovrebbe essere un sistema olistico e separato.

Soffermiamoci più in dettaglio sul concetto di “sistema”.

Un sistema è solitamente inteso come un insieme di elementi interagenti, ciascuno dei quali è necessario affinché il sistema possa svolgere le sue funzioni specifiche. Come possiamo vedere, la definizione di sistema qui è composta da due parti, e la seconda parte, riguardante gli elementi del sistema, non è banale e non ovvia. Da questa definizione segue che non tutti i componenti del sistema sono elementi del sistema. Quindi, ad esempio, una spia sul pannello frontale di un computer non sarà un suo elemento di sistema, poiché la rimozione di una lampadina o un guasto non causerà un errore nell'esecuzione delle attività del software, mentre il processore, ovviamente, lo è un tale elemento.

Dalla definizione che abbiamo dato ne consegue che il numero degli elementi di un sistema è sempre finito, ma essi stessi sono discreti e la loro scelta non è casuale. I singoli elementi e le loro proprietà, quando combinati in un sistema, danno sempre origine a una nuova qualità, una funzione del sistema che non è riducibile alla qualità e alle funzioni dei suoi elementi costitutivi.

I sistemi possono essere naturali e artificiali, oggettivi e soggettivi. Le scienze naturali comprendono le scienze che hanno come oggetto di studio i sistemi naturali, che sono sempre oggettivi. I sistemi soggettivi sono oggetto di studio nelle discipline umanistiche. Si noti che alcuni sistemi, ad esempio i sistemi informativi, possono essere sia artificiali che oggettivi. Un altro esempio: un computer, in quanto sistema informativo integrale, è tradizionalmente oggetto di studio nell'ambito dell'informatica. Dal punto di vista della classificazione dei sistemi, sarebbe più accurato individuare l'informatica come scienza indipendente, poiché i sistemi informativi possono essere molto diversi.

Gli elementi del sistema sono essi stessi sistemi; possiamo dire che sistemi di ordini diversi sono annidati l'uno nell'altro, come bambole nidificanti.

Ad esempio, la filosofia ha come oggetto di studio un sistema estremamente generale costituito da soli due elementi: materia e coscienza. Se parliamo del più grande sistema a noi noto, allora è l'Universo, studiato come oggetto integrale dalla scienza della cosmologia.

Le particelle elementari sono considerate i sistemi di ordine più basso conosciuti dalla scienza moderna. Sappiamo ancora poco della struttura interna delle particelle elementari, anche se prendiamo in considerazione l'ipotesi dell'esistenza dei quark, che non sono ancora stati ottenuti in forma libera. Tuttavia, gli elementi del sistema che compongono le particelle elementari possono includere non solo i quark, ma anche le loro proprietà (qualità): carica, massa, spin e altre caratteristiche.

La scienza che studia le particelle elementari come sistemi integrali e isolati è chiamata fisica delle particelle elementari.

Le particelle elementari sono elementi di sistemi di ordine superiore: nuclei atomici e anche quelli superiori: atomi. Di conseguenza, si distingue la fisica nucleare e atomica.

A loro volta gli atomi si combinano per formare molecole. La scienza che ha come oggetto di studio le molecole si chiama chimica. Come non ricordare la famosa definizione: le molecole sono le particelle più piccole di una sostanza che conservano ancora le proprietà chimiche di questa sostanza!

Continueremo a muoverci lungo la scala gerarchica delle scienze naturali. Negli organismi viventi, le molecole partecipano a interazioni complesse: lunghe sequenze e cicli di reazioni catalizzate da enzimi. Ci sono, ad esempio, i cosiddetti via glicolitica, ciclo di Krebs, ciclo di Calvin, vie per la sintesi degli aminoacidi, degli acidi nucleici e molte altre. Sono tutti sistemi complessi, integrali, auto-organizzanti, chiamati biochimici. Di conseguenza, la scienza che li studia si chiama biochimica.

Processi biochimici e strutture molecolari complesse si combinano in formazioni ancora più complesse: cellule viventi studiate dalla citologia. Le cellule formano tessuti che vengono studiati come sistemi integrali da un'altra scienza: l'istologia. Il livello successivo della gerarchia si riferisce ai complessi viventi isolati formati da tessuti - organi. Nel complesso delle discipline biologiche, non è consuetudine individuare una scienza che potrebbe essere chiamata "organologia", ma in medicina scienze come la cardiologia (studia il cuore e il sistema cardiovascolare), la pneumologia (polmoni), l'urologia (gli organi del sistema genito-urinario ), eccetera. .

E infine, ci stiamo avvicinando alla scienza, che ha come oggetto di studio un organismo vivente, come un sistema (individuo) integrale e separato. Questa scienza è la fisiologia. Distinguere tra la fisiologia dell'uomo, degli animali, delle piante e dei microrganismi.

La classificazione sistemica delle scienze naturali non è solo una sorta di costruzione logica astratta, ma è un approccio completamente pragmatico alla risoluzione dei problemi organizzativi.

Immagina la seguente situazione. Due candidati si presentano al consiglio scientifico per la difesa delle tesi di laurea per il grado di candidato in scienze biologiche. Il primo ha esaminato il processo di respirazione nei ratti esposti ad elevato stress fisico. Ha studiato il contenuto dei singoli metaboliti del ciclo di Krebs, le caratteristiche di funzionamento dei componenti della catena di trasporto degli elettroni nei mitocondri e altre caratteristiche biochimiche del processo di respirazione nei ratti costretti ad un'elevata attività fisica.

Un altro candidato ha studiato sostanzialmente le stesse cose, utilizzando gli stessi metodi, ma non era interessato all'effetto dell'attività fisica sulla respirazione, bensì al processo respiratorio stesso, in quanto tale, indipendentemente dall'attività fisica o addirittura dall'organismo studiato.

Il primo richiedente viene informato che il suo lavoro riguarda la fisiologia e quindi viene accettato all'esame di questo consiglio con la specializzazione "fisiologia umana e animale", mentre l'altro viene respinto, adducendo una discrepanza tra la specializzazione del lavoro ("biochimica") e la specializzazione del consiglio.

Come è potuto accadere che opere molto simili finissero per essere classificate come scienze diverse? Nel primo caso, l'attività fisica è una funzione di un organismo vivente come sistema integrale, e quindi il lavoro si riferisce alla fisiologia. Nel secondo, l'oggetto di studio non è l'organismo nel suo insieme, ma un sistema biochimico separato.

Un'ulteriore ascesa nella scala gerarchica delle scienze naturali ci porta a un interessante punto nodale. Gli organismi viventi (individui), in quanto elementi del sistema, possono essere inclusi in diversi sistemi di ordine superiore. In ecologia è considerato un sistema costituito da soli due elementi: un individuo (o una popolazione di individui) e l'ambiente (le sue parti biotiche e abiotiche).

Un sistema costituito da individui di specie diverse (o popolazioni di specie diverse) è studiato dalla scienza della biocenologia. Di conseguenza, l'argomento (sistema) di studio di questa scienza può includere molti elementi del sistema. Un insieme di popolazioni interagenti di specie diverse che occupano lo stesso territorio è chiamato biocenosi. È interessante notare che le biocenosi non sono una raccolta casuale di popolazioni. Sono sistemi complessi e auto-organizzati che hanno alcune caratteristiche degli organismi viventi. Come gli individui, le biocenosi nascono, si sviluppano (cosiddetta successione), invecchiano e muoiono. Sono discrete: spesso si osserva un confine ben definito tra le diverse biocenosi, mentre le forme intermedie sono assenti o instabili. Le biocenosi sono solitamente denominate in base alle specie vegetali dominanti: se si tratta, ad esempio, di una quercia, la biocenosi è chiamata foresta di querce, se è un'erba piumata, allora si chiamerà "steppa di erba piuma".

Un sistema di ordine superiore alla biocenosi è la biosfera terrestre. In russo, però, la parola “biosferologia” è assente; Viene invece utilizzato il termine “dottrina della biosfera”. La priorità per la creazione di questa scienza appartiene all'eccezionale scienziato russo, l'accademico V.I Vernadsky (1863-1945), che per primo attirò l'attenzione sul fatto che la biosfera non è solo la somma di tutte le biocenosi della Terra, ma un complesso, oggetto auto-organizzante, qualitativamente diverso da qualsiasi altro sistema conosciuto.

A sua volta, la biosfera è solo uno degli elementi sistemici del nostro pianeta. Sfortunatamente, non esiste alcuna scienza che possa descrivere il comportamento della Terra come un sistema integrale e auto-organizzato per ragioni oggettive. La scienza naturale moderna ha accumulato troppo poche informazioni su come i vari gusci planetari e livelli di organizzazione interagiscono tra loro: biosfera, litosfera, idrosfera, mantello, nucleo, ecc.

Tradizionalmente, non è consuetudine isolare in una scienza separata la nostra conoscenza sulla formazione, la struttura e i processi che determinano il comportamento del sistema solare nel suo insieme. Oggettivamente, tuttavia, tale area di conoscenza esiste ed è considerata nell'ambito di un complesso di discipline astronomiche. Lo stesso vale per la nostra galassia.

E infine, il più grande sistema naturale a noi noto è l'Universo, che, come abbiamo già detto, è studiato dalla scienza della cosmologia.

Quindi, abbiamo esaminato un'intera serie di scienze naturali e i loro sistemi corrispondenti. Ma dove sono tra loro la biologia e la fisica a cui siamo abituati? A quanto pare, nell'ambito di una classificazione oggettiva e sistematica, non possiamo chiamare scienze né l'una né l'altra disciplina. Non esiste un sistema isolato separato (o almeno una classe di sistemi) in relazione al quale sarebbe possibile formulare il compito della fisica (o della biologia) come scienza che studia questo sistema: il principio di “una scienza - un sistema " cessa di funzionare. La biologia e la fisica si dividono in molte altre scienze. Tuttavia anche la tradizionale classificazione soggettiva ha tutto il diritto di esistere: è conveniente e verrà utilizzata per molto tempo nelle scienze naturali.

Nonostante tutta la diversità dei sistemi: grandi e piccoli, naturali e artificiali, oggettivi e soggettivi, alcune delle loro caratteristiche sono caratteristiche di tutti i sistemi in generale. Si chiamano a livello di sistema. Esiste anche una scienza che li studia: la sistemalogia. I risultati della sistemalogia aiutano gli scienziati che lavorano in altri campi della conoscenza a costruire ipotesi e trarre conclusioni scientifiche corrette. Ad esempio, tra i ricercatori gerontologi (la gerontologia è la scienza dell'invecchiamento) a volte c'è il punto di vista secondo cui l'invecchiamento degli animali e degli esseri umani è determinato da un certo gene dell'invecchiamento, danneggiando il quale è possibile garantire una giovinezza illimitata. Tuttavia, i risultati della sistemalogia ci dicono qualcos’altro. Tutti i sistemi complessi di autosviluppo, limitati nella crescita spaziale, invecchiano, quindi le ragioni dell'invecchiamento degli esseri umani e degli animali sono molto più profonde. Allo stesso tempo, le conclusioni generali della sistemalogia hanno solo un significato metodologico. Non possono sostituire la conoscenza specifica. Nel caso in esame, è del tutto possibile supporre che alcuni geni possano effettivamente accelerare l’invecchiamento, ma rimuovendo questi geni o eliminando altre cause specifiche dell’invecchiamento, dobbiamo capire che incontreremo altre cause e potremo solo ritardare la vecchiaia.

Nella storia della scienza fino al XIX secolo, le direzioni naturale e umanitaria non venivano distinte e fino a quel momento gli scienziati preferivano le scienze naturali, cioè lo studio delle cose che esistono oggettivamente. Nel XIX secolo iniziò la divisione delle scienze nelle università: le discipline umanistiche, responsabili dello studio dell'attività umana culturale, sociale, spirituale, morale e di altro tipo, furono separate in un'area separata. E tutto il resto rientra nel concetto di scienza naturale, il cui nome deriva dal latino “essenza”.

La storia delle scienze naturali è iniziata circa tremila anni fa, ma allora non esistevano discipline separate: i filosofi si occupavano di tutte le aree della conoscenza. Solo con lo sviluppo della navigazione iniziò la divisione delle scienze: apparve anche l'astronomia, queste aree erano necessarie durante i viaggi. Man mano che la tecnologia si sviluppava, diventavano sezioni separate.

Allo studio delle scienze naturali si applica il principio del naturalismo filosofico: ciò significa che le leggi della natura devono essere studiate senza confonderle con le leggi umane ed escludendo l'azione della volontà umana. Le scienze naturali hanno due obiettivi principali: il primo è esplorare e sistematizzare i dati sul mondo, e il secondo è utilizzare le conoscenze acquisite per scopi pratici per conquistare la natura.

Tipi di scienze naturali

Ce ne sono di base che esistono da molto tempo come aree indipendenti. Queste sono fisica, chimica, geografia, astronomia, geologia. Ma spesso le aree della loro ricerca si intersecano, formando nuove scienze agli incroci: biochimica, geofisica, geochimica, astrofisica e altre.

La fisica è una delle scienze naturali più importanti; il suo sviluppo moderno è iniziato con la teoria classica della gravità di Newton. Faraday, Maxwell e Ohm continuarono lo sviluppo di questa scienza, e nel 20 ° secolo nel campo della fisica, quando divenne noto che la meccanica newtoniana era limitata e imperfetta.

La chimica iniziò a svilupparsi sulla base dell’alchimia, la sua storia moderna inizia nel 1661, quando fu pubblicato “The Skeptical Chemist” di Boyle. La biologia non emerse fino al XIX secolo, quando fu finalmente stabilita la distinzione tra materia vivente e non vivente. La geografia si è formata durante la ricerca di nuove terre e lo sviluppo della navigazione, e la geologia è diventata un'area separata grazie a Leonardo da Vinci.

SOGGETTO E STRUTTURA DELLE SCIENZE NATURALI

Il termine “scienze naturali” deriva dalla combinazione delle parole di origine latina “natura”, cioè natura, e “conoscenza”. Pertanto, l'interpretazione letterale del termine è conoscenza della natura.

Scienze naturali nella comprensione moderna - la scienza, che è un complesso di scienze naturali prese nella loro interrelazione. Allo stesso tempo, la natura è intesa come tutto ciò che esiste, il mondo intero nella diversità delle sue forme.

Scienze naturali: un complesso di scienze sulla natura

Scienze naturali nella comprensione moderna - un insieme di scienze naturali prese nella loro interrelazione.

Tuttavia, questa definizione non riflette pienamente l'essenza delle scienze naturali, poiché la natura agisce come un tutto unico. Questa unità non è rivelata da nessuna scienza particolare, né dal loro insieme. Molte discipline speciali delle scienze naturali non esauriscono nel loro contenuto tutto ciò che intendiamo per natura: la natura è più profonda e ricca di tutte le teorie esistenti.

Il concetto " natura"viene interpretato diversamente.

In senso lato, per natura si intende tutto ciò che esiste, il mondo intero nella diversità delle sue forme. La natura in questo significato è alla pari con i concetti di materia e Universo.

L'interpretazione più comune del concetto di “natura” è quella come la totalità delle condizioni naturali per l'esistenza della società umana. Questa interpretazione caratterizza il posto e il ruolo della natura nel sistema di atteggiamenti storicamente mutevoli nei suoi confronti da parte dell'uomo e della società.

In un senso più stretto, la natura è intesa come un oggetto della scienza, o più precisamente, l'oggetto totale della scienza naturale.

La scienza naturale moderna sta sviluppando nuovi approcci per comprendere la natura nel suo insieme. Ciò si esprime in idee sullo sviluppo della natura, su varie forme di movimento della materia e diversi livelli strutturali dell'organizzazione della natura, in un'idea in espansione sui tipi di relazioni causali. Ad esempio, con la creazione della teoria della relatività, le opinioni sull'organizzazione spazio-temporale degli oggetti naturali sono cambiate in modo significativo, lo sviluppo della cosmologia moderna arricchisce le idee sulla direzione dei processi naturali, il progresso dell'ecologia ha portato alla comprensione di i principi profondi dell’integrità della natura come un unico sistema

Attualmente, la scienza naturale si riferisce alla scienza naturale esatta, cioè alla conoscenza della natura che si basa su esperimenti scientifici ed è caratterizzata da una forma teorica sviluppata e da un disegno matematico.

Per lo sviluppo delle scienze speciali sono necessarie una conoscenza generale della natura e una comprensione globale dei suoi oggetti e fenomeni. Per ottenere tali idee generali, ogni epoca storica sviluppa un corrispondente quadro scientifico-naturale del mondo.

La struttura della scienza naturale moderna

Scienze naturali moderneè una branca della scienza basata sulla verifica empirica riproducibile di ipotesi e sulla creazione di teorie o generalizzazioni empiriche che descrivono fenomeni naturali.

Totale oggetto delle scienze naturali- natura.

Oggetto di scienze naturali– fatti e fenomeni naturali che vengono percepiti dai nostri sensi direttamente o indirettamente, mediante strumenti.

Il compito dello scienziato è identificare questi fatti, generalizzarli e creare un modello teorico che includa le leggi che governano i fenomeni naturali. Ad esempio, il fenomeno della gravità è un fatto concreto accertato attraverso l'esperienza; La legge di gravitazione universale è una variante di spiegazione di questo fenomeno. Allo stesso tempo, i fatti empirici e le generalizzazioni, una volta stabiliti, mantengono il loro significato originale. Le leggi possono essere modificate man mano che la scienza progredisce. Pertanto, la legge della gravitazione universale è stata corretta dopo la creazione della teoria della relatività.

Il principio base delle scienze naturali è: la conoscenza della natura dovrebbe consentireprova empirica. Ciò significa che la verità nella scienza è una posizione confermata dall'esperienza riproducibile. Pertanto, l’esperienza è l’argomento decisivo per l’accettazione di una particolare teoria.

La scienza naturale moderna è un complesso complesso di scienze naturali. Comprende scienze come la biologia, la fisica, la chimica, l'astronomia, la geografia, l'ecologia, ecc.

Le scienze naturali differiscono nell'oggetto del loro studio. Ad esempio, l'oggetto dello studio della biologia sono gli organismi viventi, la chimica: le sostanze e le loro trasformazioni. L'astronomia studia i corpi celesti, la geografia studia lo speciale guscio (geografico) della Terra, l'ecologia studia le relazioni degli organismi tra loro e con l'ambiente.

Ogni scienza naturale è essa stessa un complesso di scienze sorte in diverse fasi dello sviluppo delle scienze naturali. Pertanto, la biologia comprende botanica, zoologia, microbiologia, genetica, citologia e altre scienze. In questo caso, oggetto di studio della botanica sono le piante, la zoologia – gli animali, la microbiologia – i microrganismi. La genetica studia i modelli di ereditarietà e variabilità degli organismi, la citologia studia la cellula vivente.

La chimica è anche divisa in una serie di scienze più ristrette, ad esempio: chimica organica, chimica inorganica, chimica analitica. Le scienze geografiche comprendono la geologia, la geoscienza, la geomorfologia, la climatologia e la geografia fisica.

La differenziazione delle scienze ha portato all'individuazione di ambiti ancora più ristretti del sapere scientifico.

Ad esempio, la scienza biologica della zoologia comprende l'ornitologia, l'entomologia, l'erpetologia, l'etologia, l'ittiologia, ecc. L'ornitologia è la scienza che studia gli uccelli, l'entomologia - gli insetti, l'erpetologia - i rettili. L'etologia è la scienza del comportamento animale; l'ittiologia studia i pesci.

Il campo della chimica: la chimica organica è divisa in chimica dei polimeri, petrolchimica e altre scienze. La chimica inorganica comprende, ad esempio, la chimica dei metalli, la chimica degli alogeni e la chimica di coordinazione.

La tendenza moderna nello sviluppo delle scienze naturali è tale che, contemporaneamente alla differenziazione della conoscenza scientifica, si verificano processi opposti: la connessione di singole aree di conoscenza, la creazione di discipline scientifiche sintetiche. È importante che l'unificazione delle discipline scientifiche avvenga sia all'interno dei vari campi delle scienze naturali sia tra di loro. Così, nella scienza chimica, all'intersezione della chimica organica con quella inorganica e biochimica, nacquero rispettivamente la chimica dei composti organometallici e la chimica bioorganica. Esempi di discipline sintetiche interscientifiche nelle scienze naturali includono discipline come chimica fisica, fisica chimica, biochimica, biofisica e biologia fisico-chimica.

Tuttavia, la fase moderna di sviluppo delle scienze naturali - scienze naturali integrali - è caratterizzata non tanto dai continui processi di sintesi di due o tre scienze correlate, ma da un'unificazione su larga scala di diverse discipline e aree di ricerca scientifica, e la tendenza verso l’integrazione su larga scala delle conoscenze scientifiche è in costante aumento.

Nelle scienze naturali si distingue tra scienze fondamentali e scienze applicate. Le scienze fondamentali - fisica, chimica, astronomia - studiano le strutture di base del mondo e le scienze applicate si occupano di applicare i risultati della ricerca fondamentale per risolvere problemi sia cognitivi che socio-pratici. Ad esempio, la fisica dei metalli e la fisica dei semiconduttori sono discipline applicate teoriche, mentre la scienza dei metalli e la tecnologia dei semiconduttori sono scienze applicate pratiche.

Pertanto, la conoscenza delle leggi della natura e la costruzione di un'immagine del mondo su questa base è l'obiettivo immediato e immediato delle scienze naturali. Promuovere l’uso pratico di queste leggi è l’obiettivo finale.

Le scienze naturali differiscono dalle scienze sociali e tecniche per materia, obiettivi e metodologia di ricerca.

Allo stesso tempo, le scienze naturali sono considerate uno standard di obiettività scientifica, poiché quest'area della conoscenza rivela verità universalmente valide e accettate da tutte le persone. Ad esempio, un altro grande complesso di scienze - le scienze sociali - è sempre stato associato a valori e interessi di gruppo che esistono sia nello scienziato stesso che nell'oggetto della ricerca. Pertanto, nella metodologia delle scienze sociali, insieme ai metodi di ricerca oggettivi, l'esperienza dell'evento studiato e l'atteggiamento soggettivo nei suoi confronti diventano di grande importanza.

Le scienze naturali presentano anche differenze metodologiche significative rispetto alle scienze tecniche, poiché l'obiettivo delle scienze naturali è comprendere la natura e l'obiettivo delle scienze tecniche è risolvere problemi pratici relativi alla trasformazione del mondo.

Tuttavia, è impossibile tracciare una linea chiara tra le scienze naturali, sociali e tecniche al livello attuale del loro sviluppo, poiché esistono numerose discipline che occupano una posizione intermedia o sono complesse. Pertanto, la geografia economica si trova all’intersezione tra le scienze naturali e sociali, e la bionica è all’intersezione tra le scienze naturali e tecniche. Una disciplina complessa che comprende sezioni naturali, sociali e tecniche è l'ecologia sociale.

Così, la scienza naturale moderna è un vasto complesso in via di sviluppo di scienze naturali, caratterizzato da processi simultanei di differenziazione scientifica e creazione di discipline sintetiche e focalizzato sull'integrazione delle conoscenze scientifiche.

Le scienze naturali sono la base per la formazione quadro scientifico del mondo.

L'immagine scientifica del mondo è intesa come un sistema olistico di idee sul mondo, sulle sue proprietà e modelli generali, derivanti da una generalizzazione delle teorie di base delle scienze naturali.

Il quadro scientifico del mondo è in costante sviluppo. Nel corso delle rivoluzioni scientifiche, vengono effettuate trasformazioni qualitative, la vecchia immagine del mondo viene sostituita da una nuova. Ogni epoca storica forma la propria immagine scientifica del mondo.

1. Scienze naturali - concetto e oggetto di studio 3

2. Storia della nascita delle scienze naturali 3

3. Modelli e caratteristiche dello sviluppo delle scienze naturali 6

4. Classificazione delle scienze naturali 7

5. Metodi fondamentali delle scienze naturali 9

Letteratura

Arutsev A.A., Ermolaev B.V., et al. Concetti di scienza naturale moderna. – M., 1999.

Matyukhin S.I., Frolenkov K.Yu. – Orlov, 1999.

1. Scienze naturali: concetto e oggetto di studio

Le scienze naturali sono le scienze naturali o un insieme di scienze sulla natura. Nell'attuale fase di sviluppo, tutte le scienze sono divise in pubblico o umanitario, e naturale.

Oggetto di studio delle scienze sociali è la società umana e le leggi del suo sviluppo, nonché i fenomeni in un modo o nell'altro legati all'attività umana.

Oggetto di studio delle scienze naturali è la Natura che ci circonda, cioè vari tipi di materia, forme e leggi del loro movimento, le loro connessioni. Il sistema delle scienze naturali, considerato nel suo insieme, costituisce la base di una delle principali aree di conoscenza scientifica del mondo: le scienze naturali.

L'obiettivo immediato, o immediato, della scienza naturale è conoscenza della Verità oggettiva , la ricerca dell'essenza dei fenomeni naturali, la formulazione delle leggi fondamentali della Natura, che rende possibile prevedere o creare nuovi fenomeni. L'obiettivo finale delle scienze naturali è uso pratico delle leggi apprese , forze e sostanze della Natura (lato produttivo e applicato della cognizione).

La scienza naturale, quindi, è il fondamento scientifico naturale della comprensione filosofica della Natura e dell'Uomo come parte di questa Natura, la base teorica dell'industria e dell'agricoltura, della tecnologia e della medicina.

1. 2. Storia della nascita delle scienze naturali

Gli antichi greci sono all’origine della scienza moderna. La conoscenza più antica ci è giunta solo sotto forma di frammenti. Sono non sistematici, ingenui e estranei a noi nello spirito. I greci furono i primi a inventare le prove. Un simile concetto non esisteva né in Egitto, né in Mesopotamia, né in Cina. Forse perché tutte queste civiltà erano basate sulla tirannia e sulla sottomissione incondizionata all'autorità. In tali condizioni, anche il solo pensiero di una prova ragionevole sembra sedizioso.

Ad Atene, per la prima volta nella storia del mondo, sorse una repubblica. Nonostante fiorisse grazie al lavoro degli schiavi, nell'antica Grecia si svilupparono le condizioni in cui divenne possibile il libero scambio di opinioni, e ciò portò a una fioritura della scienza senza precedenti.

Nel Medioevo, la necessità di una conoscenza razionale della natura svanì completamente insieme ai tentativi di comprendere lo scopo dell'uomo nel quadro di varie fedi religiose. Per quasi dieci secoli la religione ha fornito risposte esaurienti a tutte le domande dell’esistenza, che non erano soggette a critica e nemmeno a discussione.

Le opere di Euclide, l'autore della geometria oggi studiata in tutte le scuole, furono tradotte in latino e divennero note in Europa solo nel XII secolo. Tuttavia, a quel tempo erano percepiti semplicemente come un insieme di regole spiritose che dovevano essere apprese a memoria: erano così estranee allo spirito dell'Europa medievale, abituata a credere piuttosto che a cercare le radici della Verità. Ma il volume della conoscenza crebbe rapidamente e non era più possibile conciliarlo con la direzione dei pensieri delle menti medievali.

La fine del Medioevo è solitamente associata alla scoperta dell'America nel 1492. Alcuni indicano una data ancora più precisa: 13 dicembre 1250, giorno in cui morì nel castello Florentino vicino a Lucera il re Federico II di Hohenstaufen. Naturalmente, non si dovrebbero prendere sul serio tali date, ma molte di queste date insieme creano un sentimento innegabile dell'autenticità della svolta avvenuta nelle menti delle persone a cavallo tra il XIII e il XIV secolo. Nella storia questo periodo fu chiamato Rinascimento. Soggetta alle leggi interne dello sviluppo e senza una ragione apparente, l'Europa in soli due secoli fece rivivere i rudimenti dell'antica conoscenza, precedentemente dimenticata per più di dieci secoli e successivamente chiamata scientifica.

Durante il Rinascimento, nella mente delle persone si verificò una svolta dal desiderio di comprendere il proprio posto nel mondo ai tentativi di comprenderne la struttura razionale senza fare riferimento ai miracoli e alla rivelazione divina. All'inizio la rivoluzione fu di carattere aristocratico, ma l'invenzione della stampa la diffuse a tutti gli strati della società. L'essenza della svolta è la liberazione dalla pressione delle autorità e il passaggio dalla fede medievale alla conoscenza dei tempi moderni.

La Chiesa ha resistito in ogni modo alle nuove tendenze; ​​ha giudicato severamente i filosofi che hanno riconosciuto che ci sono cose vere dal punto di vista della filosofia, ma false dal punto di vista della fede. Ma la diga crollata della fede non poteva più essere riparata e lo spirito liberato cominciò a cercare nuove vie per il suo sviluppo.

Già nel XIII secolo il filosofo inglese Roger Bacon scriveva: “Esiste un’esperienza naturale e imperfetta che non è cosciente della sua potenza e non è cosciente delle sue tecniche: è usata dagli artigiani, non dagli scienziati... Soprattutto speculativa la conoscenza e l'arte è la capacità di produrre esperimenti, e questa scienza è la regina delle scienze...

I filosofi devono sapere che la loro scienza è impotente a meno che non vi applichino una potente matematica... È impossibile distinguere i sofismi dalle prove senza testare la conclusione con l’esperienza e l’applicazione.

Nel 1440, il cardinale Nicola di Cusa (1401-1464) scrisse un libro “Sull’ignoranza scientifica”, in cui insisteva sul fatto che tutta la conoscenza sulla natura doveva essere registrata in numeri e tutti gli esperimenti su di essa dovevano essere condotti con la bilancia in mano.

Tuttavia, la creazione di nuove opinioni è stata lenta. I numeri arabi, ad esempio, divennero di uso generale già nel X secolo, ma anche nel XVI secolo i calcoli venivano eseguiti ovunque non su carta, ma con l'ausilio di gettoni speciali, ancor meno perfetti dell'abaco da ufficio.

La vera storia delle scienze naturali inizia solitamente con Galileo e Newton. Secondo la stessa tradizione, Galileo Galilei (1564-1642) è considerato il fondatore della fisica sperimentale, e Isaac Newton (1643-1727) è il fondatore della fisica teorica. Naturalmente, ai loro tempi (vedi contesto storico) non esisteva una tale divisione della scienza unificata della fisica in due parti, non esisteva nemmeno la fisica stessa - si chiamava filosofia naturale. Ma questa divisione ha un significato profondo: aiuta a comprendere le caratteristiche del metodo scientifico e, in sostanza, equivale alla divisione della scienza in esperienza e matematica, formulata da Roger Bacon.