Панорама современного естествознания

5. Панорама современного естествознания

Структурные уровни организации материи: микро-, макро- и мегамиры

В современном естествознании имеют дело с чрезвычайно большой совокупностью сильно различающихся по своему масштабу и по уровню сложности объектов. На этом громадном разнообразии наука научилась выделять так называемые структурные уровни материи. На каждом из таких уровней собраны материальные объекты и явления с их участием, близкие по своим фундаментальным свойствам. Структурирование материи делает процесс познания более простым.

Взяв за ориентир пространственно-временные масштабы, привычные для

человека, всю совокупность природных объектов можно условно представить тремя областями:

Макромир – это мир непосредственно окружающих нас объектов

К макромиру относятся макротела. Макромир наиболее доступен для изучения. Изучение объектов макромира проведено в основном в рамках классического естествознания.

Микромир – область объектов, на многие порядки величин менее

масштабных по сравнению с макрообъектами. Познание природы в этой области возможно только опосредованно, с помощью тончайших методов, выработка которых стала реальной лишь при достижении обществом очень высокого уровня технического развития. Изучение микромира привело к становлению и развитию неклассической физики.

Мегамир является объектом исследования физических наук, занимающихся

изучением и описанием планетных систем, звёзд, галактик и Вселенной в целом.

Диапазоны масс и размеров материальных объектов во Вселенной, которыми

оперируют естественные науки

Диапазон энергий и диапазон длительностей различных процессов во

Вселенной

Спектр естественных наук

Основные науки в рамках естествознания разграничены по соответствующему уровню организации материальных структур. Каждый иерархический уровень организации материи служит областью изучения одной или нескольких фундаментальных естественных наук. Задачей фундаментальных наук является выявление в природе наиболее глубоких основополагающих закономерностей, присущих определённому уровню организации материи.

Структурные уровни организации материи и структура естественнонаучного

знания

Макромир

Мегамир

Макроскопические объекты

Микромир

Биохимия биологические науки Науки о Земле Биофизика Экология Генетика Химия Астрономия Область применения классической и квантовой физики астрофизика, космология

Макромолекулы Клетки Тканевый уровень Многоклеточные организмы Биологические виды, человек Популяции Биоценотический уровень Биосфера

Геологические объекты Земля, планеты Звёзды Галактики Метагалактика

Элементарные частицы, физические поля Нуклоны, ядра Атомы Молекулы

Все направления естествознания связаны между собой как компоненты

единого целого взаимодействуют на уровне фундаментальных законов природы. Поэтому физика занимает особое место в современном естествознании, можно сказать – является его методологической основой. Приведённые выше диапазоны основных величин, характеризующих материальные объекты, полностью охватываются только физическим знанием. Большая часть фундаментальных законов, идей и концепций естествознания связана именно с развитием физики.

Задача прикладных научных направлений – быть связующим мостом между

фундаментальным естествознанием и различными сферами практического использования его достижений. Задачей технических наук является исследование процессов протекающих в техногенных (искусственных) системах, технических устройствах различного типа, а также разработка общих принципов создания новых технологий, технических устройств и их эксплуатации. У прикладных и технических исследований нет каких-либо отдельных объектов исследования в совокупности иерархических уровней организации материи.

Трансдисциплинарные идеи естествознания

Одной из важнейших особенностей современного естествознания является интеграция наук о природе. Возникают трансдисциплинарные отношения, охватывающие содержательные и методологические части наук. Этот процесс происходит на концептуальной основе, т.е. на основе использования основополагающих методологических идей, позволяющих с единых позиций осмыслить широкий круг вопросов, относящихся к отображению реальности различными областями знаний.

Трансдисциплинарные идеи инвариантны по отношению к стратегиям

познания. Смена стратегий познания практически не изменяет роль трансдисциплинарных идей. Трансдисциплинарные идеи образуют общую методологическую базу для построения современной научной картины мира. В трансдисциплинарных идеях «проявляется целостность естествознания, которая отражает в познании целостность природы».

Естествознание как фундаментальная основа технологий

Современное общество называют техногенным. Это название подчёркивает ту решающую роль, которую стала играть в нём техника, техническая культура. Все достижения техногенного общества обязаны своим появлением тем или иным исследованиям и открытиям в области естествознания. Достижения естествознания закладываются в основу разнообразных технических устройств и технологий.

Технология – определённая система производственных операций

(технологических процессов), приводящих в конечном итоге к созданию продукции. Инновационные (прогрессивные) технологии предполагают внедрение существенно нового результата, который может заключаться в коренном улучшении качества продукции, в получении совершенно нового вида продукции, в резком увеличении производительности или объёмов производства или же в других позитивных изменениях технологического, экономического, экологического и социального характера по сравнению с традиционной технологией.

Характерной чертой инновационных технологий является их наукоёмкость

Для рождения таких технологий требуются предварительные тщательные научные исследования и инженерные разработки; для реализации этих технологий необходим высококвалифицированный производственный персонал.

Особенности естественнонаучных проблем современности

Научная проблема – система ключевых вопросов, с которыми сталкивается в своём развитии какая-то конкретная наука; их решение определяет как развитие самой науки, так и её приложений.

Проблемы естествознания, обусловленные его саморазвитием

Пример

Проблемы естествознания, поставленные развитием техники и технологии

Многие фундаментальные исследования в современном естествознании стимулированы очевидной перспективностью будущего практического использования ожидаемых результатов. Поддержка крупными производителями не только прикладных разработок, но и фундаментальных научных исследований является свидетельством нового характера взаимосвязи техники и естествознания.

Из существующих или появляющихся глобальных проблем человеческой

цивилизации вытекают важные научные проблемы и задачи, в том числе в области различных естественных наук.

Естествознание и «глобальные» проблемы человеческой цивилизации.

Глобальная энергетическая проблема

Проблема общепланетарного потепления

Проблема «озоновых дыр»

Проблема «астероидной опасности»

Гуманитарные и юридические проблемы, связанные с развитием

естествознания и его приложений.

Лозовский В.Н., Лозовский С.В. Концепции современного естествознания

Учебное пособие для вузов. - СПб: Лань, 2006. Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания. Учебник для вузов. М: Кнорус, 2009. Концепции современного естествознания. Учеб пособие/под общей ред. проф. С.И. Самыгина. Ростов-на-Дону: Феникс, 2008. Горелов А.А. Концепции современного естествознания. Учеб пособие. - М: Академия ИЦ, 2008.