ЕСТЕСТВОЗНА́НИЕ

ЕСТЕСТВОЗНА́НИЕ, сис­те­ма на­ук о за­ко­нах, яв­ле­ни­ях и свой­ст­вах объ­ек­тов при­ро­ды; вклю­ча­ет мно­же­ст­во от­рас­лей – ес­те­ст­вен­ных на­ук.

Объ­ек­ты ис­сле­до­ва­ния Е. – ма­те­рия, её строе­ние, ви­ды, взаи­мо­свя­зи ме­ж­ду ни­ми; вре­мя и про­стран­ст­во как уни­вер­саль­ные фор­мы дви­же­ния ма­те­рии. Ма­те­ри­аль­ные сис­те­мы ус­лов­но де­лят на мик­ро­мир (мо­ле­ку­лы, ато­мы и эле­мен­тар­ные час­ти­цы), мак­ро­мир (все не­по­сред­ст­вен­но на­блю­дае­мые те­ла) и ме­га­мир (пла­не­ты, звёз­ды, га­лак­ти­ки и Все­лен­ная). В жи­вой при­ро­де са­мая круп­ная сис­те­ма – био­сфе­ра – об­ласть рас­про­стра­не­ния жиз­ни на Зем­ле. Вне за­ви­си­мо­сти от струк­тур­ной ор­га­ни­за­ции ма­те­ри­аль­ных сис­тем мож­но вы­де­лить ну­клон­ный, атом­ный и мо­ле­ку­ляр­ный уров­ни ис­сле­до­ва­ний. В ка­ж­дой от­рас­ли Е. эти уров­ни до­пол­ня­ют­ся свои­ми по­ду­ров­ня­ми, учи­ты­ваю­щи­ми спе­ци­фи­ку ис­сле­дуе­мо­го объ­ек­та.

Фун­да­мен­таль­ные за­ко­ны при­ро­ды ха­рак­те­ри­зу­ют ма­те­ри­аль­ные объ­ек­ты и яв­ле­ния вне за­ви­си­мо­сти от то­го, где они на­хо­дят­ся или про­ис­хо­дят (напр., с по­мо­щью за­ко­нов со­хра­не­ния энер­гии и им­пуль­са мож­но опи­сы­вать дви­же­ние тел на Зем­ле, взаи­мо­дей­ст­вие эле­мен­тар­ных час­тиц, дви­же­ния пла­нет, звёзд). Строе­ние ма­те­рии на ну­клон­ном, атом­ном и мо­ле­ку­ляр­ном уров­нях оди­на­ко­во на Зем­ле и в кос­мич. про­стран­ст­ве. Всё это оз­на­ча­ет, что фун­дам. за­ко­ны при­ро­ды уни­вер­саль­ны, что, в свою оче­редь, сви­де­тель­ст­ву­ет о ма­те­ри­аль­ном един­ст­ве объ­ек­тов при­ро­ды и Все­лен­ной в це­лом. В про­цес­се ес­те­ств.-на­уч. по­зна­ния об­на­ру­жи­ва­ют­ся но­вые яв­ле­ния и свой­ст­ва объ­ек­тов при­ро­ды, что по­зво­ля­ет соз­да­вать бо­лее со­вер­шен­ные тех­нич. сред­ст­ва и глуб­же про­ни­кать в тай­ны ок­ру­жаю­ще­го ми­ра. Вне­дрён­ные ес­те­ств.-на­уч. раз­ра­бот­ки яв­ля­ют­ся важ­ней­шим фак­то­ром эко­но­ми­ки, её ба­зо­вым ре­сур­сом, по сво­ей зна­чи­мо­сти пре­вос­хо­дя­щим та­кие тра­ди­ци­он­ные ре­сур­сы, как при­род­ное сы­рьё, ра­бо­чая си­ла и др.

Структура естествознания

По­пыт­ки клас­си­фи­ка­ции ес­теств. на­ук пред­при­ни­ма­лись с ан­тич­ных вре­мён (Пла­тон, Ари­сто­тель), во­зоб­но­ви­лись в эпо­ху Воз­ро­ж­де­ния (Ф. Бэ­кон) и про­дол­жи­лись эн­цик­ло­пе­ди­ста­ми (Ж. Л. Д’Аламбер и др.). Од­ну из наи­бо­лее раз­ра­бо­тан­ных клас­си­фи­ка­ций ес­теств. на­ук пред­ло­жил в нач. 19 в. А. Ам­пер. Ес­те­ств.-на­уч. зна­ния он пред­ста­вил в ви­де еди­ной иерар­хич. сис­те­мы, в ко­то­рой фи­зи­ка рас­по­ла­га­лась на пер­вом уров­не, хи­мия – на вто­ром, как бы ос­но­вы­ва­ясь на фи­зи­ке, и т. д. Позд­нее (сер. 19 в.), изу­чая ис­то­рию раз­ви­тия Е., Ф. А. Ке­ку­ле пред­ло­жил ие­рар­хию ес­теств. на­ук в ви­де че­ты­рёх по­сле­до­ват. сту­пе­ней: ме­ха­ни­ка, фи­зи­ка, хи­мия, био­ло­гия.

Воз­мож­ны и др. под­хо­ды в оп­ре­де­ле­нии струк­ту­ры Е. с учё­том свойств и спе­ци­фи­ки объ­ек­тов ис­сле­до­ва­ний; напр., все ес­теств. нау­ки мож­но раз­де­лить на две боль­шие груп­пы – нау­ки о не­жи­вой и жи­вой при­ро­де. Та­кое де­ле­ние в ка­кой-то сте­пе­ни от­ра­жа­ет хи­мия, ко­то­рая изу­ча­ет как не­ор­га­ни­че­ские (объ­ек­ты не­жи­вой при­ро­ды), так и ор­га­нич. со­еди­не­ния (про­сле­жи­ва­ет­ся путь к жи­вой при­ро­де).

С учё­том мас­штаб­но­сти объ­ек­тов ис­сле­до­ва­ния мож­но оп­ре­де­лить ещё од­ну ие­рар­хич. струк­ту­ру Е.: ас­тро­но­мия – геология – география – био­ло­гия. В ас­тро­но­мии изу­ча­ют круп­но­мас­штаб­ные объ­ек­ты Все­лен­ной (га­лак­ти­ки, звёз­ды, пла­не­ты и их спут­ни­ки), а объ­ек­ты ис­сле­до­ва­ния гео­ло­гии, гео­гра­фии и био­ло­гии свя­за­ны с на­шей пла­не­той и её эле­мен­та­ми, струк­ту­рой, в т. ч. и био­сфе­рой.

Струк­ту­ра Е. не со­дер­жит ма­те­ма­ти­ки и ло­ги­ки, без ко­то­рых не­воз­мож­но раз­ви­тие ни од­ной из совр. ес­теств. на­ук. Бла­го­да­ря ма­те­ма­ти­ке все ес­те­ств.-на­уч. от­рас­ли пе­ре­хо­дят от ка­че­ст­вен­но­го опи­са­ния яв­ле­ний и свойств объ­ек­тов к их ко­ли­че­ст­вен­но­му опи­са­нию на ос­но­ва­нии фун­дам. за­ко­нов и ло­ги­че­ски строй­ных тео­рий. Прак­ти­че­ски все ес­теств. нау­ки ис­поль­зу­ют уни­вер­саль­ный язык, пре­дос­тав­ляе­мый ма­те­ма­ти­кой, – язык ма­те­ма­тич. зна­ков (дру­гой ши­ро­ко рас­про­стра­нён­ный язык Е. – язык хи­мич. зна­ков и фор­мул).

История развития естествознания

Е. в совр. пред­став­ле­нии пред­ше­ст­во­вал дли­тель­ный пе­ри­од, на­чав­ший­ся с древ­них вре­мён, ко­гда по­сте­пен­но на­ка­п­лива­лись зна­ния о при­ро­де. Мыс­ли­те­ли Древ­ней Гре­ции пы­та­лись най­ти ма­те­риа­ли­стич. обос­но­ва­ние ми­ро­уст­рой­ст­ва и раз­ра­бо­тать ра­цио­на­ли­стич. ме­тод по­зна­ния при­ро­ды, ус­та­нав­ли­вать при­чин­но-след­ст­вен­ные свя­зи яв­ле­ний при­ро­ды, что мож­но счи­тать на­ча­лом на­тур­фи­ло­со­фии. Все ес­те­ств.-на­уч. зна­ния и воз­зре­ния вхо­ди­ли в еди­ную не­диф­фе­рен­ци­ро­ван­ную нау­ку, на­хо­див­шую­ся под эги­дой фи­ло­со­фии. Диф­фе­рен­циа­ция на­ук впер­вые на­ме­ти­лась в ио­ний­ской шко­ле в 6 в. до н. э. На­ча­ли фор­ми­ро­вать­ся са­мо­сто­ят. от­рас­ли зна­ния (напр., ста­ти­ка, ос­но­ван­ная на ма­те­ма­тич. опи­са­нии).

Ис­то­рию раз­ви­тия Е. мож­но ус­лов­но раз­де­лить на три осн. эта­па – до­клас­сич., клас­сич. и со­вре­мен­ный.

До­клас­си­че­ский этап – са­мый дли­тель­ный (с 6 в. до н. э. до кон. 17 в.) – на­чи­на­ет­ся с пе­рио­да пер­вых на­тур­фи­ло­соф­ских кон­цеп­ций, ко­гда на­ча­ли фор­ми­ро­вать­ся от­рас­ли Е., позд­нее на­зван­ные точ­ны­ми (от­рас­ли нау­ки, по­ло­же­ния ко­то­рых оформ­ле­ны в ви­де «точ­но­го зна­ния», как пра­ви­ло, ма­те­ма­тич. фор­му­ла­ми, – ме­ха­ни­ка, ас­тро­но­мия и др.). Важ­ную роль в ста­нов­ле­нии ес­те­ств.-на­уч. ми­ро­воз­зре­ния сыг­ра­ла гео­цен­т­ри­че­ская сис­те­ма ми­ра. Поч­ти 15 ве­ков от­де­ля­ют её от ге­лио­цен­три­че­ской сис­те­мы ми­ра и за­ко­на дви­же­ния пла­нет. На ру­бе­же 15–16 вв. на­чи­на­ет­ся эпо­ха пер­вых кру­го­свет­ных пу­те­ше­ст­вий и Ве­ли­ких гео­гра­фи­че­ских от­кры­тий; в эпо­ху Воз­ро­ж­де­ния бы­ла обос­но­ва­на дли­тель­ность про­цес­са раз­ви­тия жиз­ни на Зем­ле по об­на­ру­жен­ным ока­ме­не­лым ос­тан­кам вы­мер­ших ор­га­низ­мов; в 17 в. да­но оп­ре­де­ле­ние хи­мич. эле­мен­та, опи­са­на струк­ту­ра рас­тит. клет­ки – эле­мен­тар­ной ячей­ки жи­вых ор­га­низ­мов.

Клас­си­че­ский этап раз­ви­тия Е. (нач. 18 – кон. 19 вв.) на­чи­на­ет­ся с от­кры­тия фун­дам. за­ко­нов ме­ха­ни­ки, ко­то­рые соз­да­ли ре­аль­ную ба­зу для ко­ли­чест­вен­но­го опи­са­ния яв­ле­ний и свойств объ­ек­тов при­ро­ды. За­ко­ны клас­сич. ме­ха­ни­ки ста­ли ши­ро­ко при­ме­нять­ся во мно­гих ес­теств. нау­ках, что при­ве­ло к её аб­со­лю­ти­за­ции, в ре­зуль­та­те че­го в 17–18 вв. гос­под­ст­вую­щим фи­лос. уче­ни­ем стал ме­ха­ни­стич. де­тер­ми­низм.

В 19 в. сфор­му­ли­ро­ва­ны за­ко­ны со­хра­не­ния; за­ло­же­ны ос­но­вы хи­мич. ато­ми­сти­ки; пред­ло­же­на атом­но-мо­ле­ку­ляр­ная тео­рия строе­ния ве­ще­ст­ва; соз­да­на пе­рио­дич. сис­те­ма хи­ми­чес­ких эле­мен­тов; мир рас­те­ний и жи­вот­ных раз­де­лён на ие­рар­хи­че­ски со­под­чи­нён­ные так­со­ны; соз­да­ют­ся гео­ло­гич. кар­ты сна­ча­ла не­боль­ших уча­ст­ков, а за­тем и круп­ных тер­ри­то­рий; уточ­ня­ют­ся гео­гра­фич. кар­ты и др.; соз­да­на кле­точ­ная тео­рия, ко­то­рая ле­жит в ос­но­ве кле­точ­ной био­логии. За­ро­ж­да­ют­ся мик­ро­био­ло­гия, ге­не­ти­ка, срав­ни­тель­ная ана­то­мия и др. от­рас­ли на­ук о жи­вой при­ро­де. Прак­ти­ка ис­кусств. и ес­теств. от­бо­ра, пред­став­ле­ние о раз­мно­же­нии, борь­ба за су­ще­ст­во­ва­ние лег­ли в ос­но­ву эво­лю­ци­он­но­го уче­ния.

Важ­ную роль в раз­ви­тии Е. сыг­ра­ла тео­рия элек­тро­маг­нит­но­го по­ля, объ­яс­нив­шая при­ро­ду све­та. Од­на­ко но­вые на­уч. от­кры­тия в ря­де слу­ча­ев про­ти­во­ре­чи­ли су­ще­ст­вую­щим на­уч. тео­ри­ям. Для их объ­яс­не­ния при­шлось от­ка­зать­ся от об­ще­при­ня­то­го клас­сич. пред­став­ле­ния – элек­тро­маг­нит­ной тео­рии и вы­дви­нуть кван­то­вую тео­рию: ато­мы мо­гут из­лу­чать энер­гию не не­пре­рыв­но, а оп­ре­де­лён­ны­ми пор­ция­ми – кван­та­ми.

Соз­да­ние кван­то­вой тео­рии и тео­рии от­но­си­тель­но­сти, от­кры­тие рент­ге­нов­ско­го из­лу­че­ния и ра­дио­ак­тив­но­сти зна­ме­ну­ют на­ча­ло со­вре­мен­но­го эта­па раз­ви­тия Е., со­от­вет­ст­вую­ще­го атом­но­му и ну­клон­но­му уров­ням по­зна­ния ма­те­рии. Хро­но­ло­ги­че­ски этот этап прак­ти­че­ски сов­па­да­ет с нач. 20 в.

В 1-й пол. 20 в. пред­ло­же­на кван­то­вая мо­дель ато­ма; от­кры­та сверх­про­во­ди­мость; рас­кры­ты ме­ха­низ­мы мн. хи­мич. ре­ак­ций; от­кры­ты цеп­ные ре­ак­ции (хи­мич. и ядер­ные); глу­бо­ко изу­че­ны мн. про­цес­сы в жи­вом ор­га­низ­ме; сфор­му­ли­ро­ва­на хро­мо­сом­ная тео­рия на­след­ст­вен­но­сти и ус­та­нов­лен но­си­тель ге­не­тич. ин­фор­ма­ции – мо­ле­ку­ла ДНК; ис­сле­до­ва­но строе­ние атом­но­го яд­ра; об­на­ру­же­но де­ле­ние ядер ура­на, что спо­соб­ст­во­ва­ло раз­ви­тию ядер­ной фи­зи­ки и ядер­ной энер­ге­ти­ки; из­ме­ре­но рас­стоя­ние до бли­жай­ших га­лак­тик, ус­та­нов­лен за­кон рас­ши­ре­ния Все­лен­ной; пред­ло­же­но уче­ние о био­сфе­ре и обос­но­ва­на транс­фор­ма­ция её в ноо­сфе­ру, ре­шаю­щую роль в ко­то­рой иг­ра­ет че­ло­век; соз­да­на нау­ка о по­ли­ме­рах.

Во 2-й пол. 20 в. ус­та­нов­ле­на струк­ту­ра ДНК и рас­крыт ге­не­тич. код; от­кры­то ре­лик­то­вое из­лу­че­ние; соз­да­ны кван­то­вые ге­не­ра­то­ры (ла­зе­ры и ма­зе­ры), вы­со­ко­тем­пе­ра­тур­ные сверх­про­вод­ни­ки, по­лу­про­вод­ни­ко­вые, мик­ро­элек­трон­ные при­бо­ры и др.; с по­яв­ле­ни­ем кос­мич. ап­па­ра­тов ста­ло воз­мож­ным ис­сле­до­ва­ние объ­ек­тов Все­лен­ной в ИК-, УФ-, рент­ге­нов­ском и гам­ма-диа­па­зо­нах; ре­во­люц. из­ме­не­ния про­изош­ли в по­зна­нии строе­ния зем­ной ко­ры; на ос­но­ве дос­ти­же­ний ес­теств. на­ук по­лу­чи­ла раз­ви­тие но­вая об­ласть при­клад­ной нау­ки и тех­ни­ки – на­но­тех­но­ло­гия; в нач. 21 в. рас­шиф­ро­ван ге­ном че­ло­ве­ка.

На совр. эта­пе раз­ви­тия Е. про­ис­хо­дит как диф­фе­рен­циа­ция, так и ин­те­гра­ция ес­теств. на­ук. Поя­ви­лись та­кие нау­ки, как био­фи­зи­ка, кос­мич. био­ло­гия, био­гео­хи­мия и др. Это сви­де­тель­ст­ву­ет о взаи­мо­свя­зи и взаи­мо­до­пол­няе­мо­сти ес­теств. на­ук.

Методологическая и познавательная роль естествознания

Естеств.-на­уч. ис­сле­до­ва­ния ба­зи­ру­ют­ся на двух вза­им­но до­пол­няю­щих под­хо­дах – эм­пи­ри­че­ском и тео­ре­ти­че­ском. Оба под­хода час­то пе­ре­пле­та­ют­ся и за­вер­ша­ют­ся оп­ре­де­ле­ни­ем от­но­си­тель­ной ес­те­ств.-на­уч. ис­ти­ны, ко­то­рая все­гда объ­ек­тив­на по со­дер­жа­нию, но субъ­ек­тив­на по фор­ме как ре­зуль­тат че­ло­ве­че­ско­го мыш­ле­ния. Ос­но­ву ес­те­ств.-на­уч. по­зна­ния со­став­ля­ют: ко­ли­че­ст­вен­ное опи­са­ние при­чин­но-след­ст­вен­ной свя­зи со­глас­но прин­ци­пу при­чин­но­сти; экс­пе­ри­мент как кри­те­рий ес­те­ств.-на­уч. ис­ти­ны; от­но­си­тель­ность ес­те­ст­в.-­на­уч. ис­ти­ны – оп­ре­де­ле­ние гра­ниц со­от­вет­ст­вия (ин­тер­ва­ла аде­к­ват­но­сти) и их от­но­си­тель­но­сти. См. так­же Нау­ка.