Отрасль науки

Что относится к естественным наукам?

К естественным наукам относятся науки, изучающие весь окружающий нас мир, всю окружающую нас природу и человека, являющегося частью этой природы. К естественным относятся науки, в рамках которых открываются и изучаются новые природные законы и явления. Весь перечень естественных наук, по моему мнению, можно разделить на несколько групп. 1. биология объединяющая ботанику и зоологию, одним из разделов которой является анатомия и физиология человека. 2. Науки о Земле. О ее строении, климате и развитии во времени. К этой группе, на мой взгляд, относятся палеонтология, метеорология, геология, минералогия, и какие еще там …логии имеются. И, пожалуй, прав Kenshido, еще география. Конечно же, наука о Вселенной 3. Астрономия, астрофизика. Вот чуть было не забыл самую главную науку 4, хотя, скорее, ставить ее надо на первое место. Физика. С физикой очень хорошо «перекликается» или «дружит» химия, многие процессы в которой объясняются физическими законами. Так что в группу 4, думаю, следует объединить физику, химию, физическую химию и химическую физику.

Скорее всего, какую-нибудь науку я и упустил. Сегодня, когда многие науки рождаются на стыке двух, а то и трех различных наук, можно просто не знать о новых. Каких-нибудь, типа химико-физическая биология. Ну, это просто шутка.

Цели и особенности

Наукой называется совокупность систематических действий, направленных на получение и организацию знаний о различных типах явлений, их объяснение. Основная задача естествознания — сформулировать законы, способные предсказать происходящее в окружающем мире. Отсюда вытекает стремление учёных исключить неопределённости, упрощая изучаемые явления. Основные признаки, которыми характеризуются естественные науки, можно представить следующим списком:

• Детерминированность. Сосредоточение на причинно-следственных объяснениях.
• Широкое использование экспериментов и математических моделей.
• Преобладание количественных методов.
• Объективность. Убеждения исследователей имеют слабое или не оказывают вообще никакого влияния на процесс или выводы.
• Воспроизводимость и надёжность результатов.
• Возможность экспериментальной проверки или опровержения.
• Стремление к обнаружению более общих принципов устройства мира.

Развитие естественных наук тесно связано с технологическим прогрессом. Отсутствие тех или иных технических возможностей может быть непреодолимым препятствием для анализа природных явлений.

Например, без инструментов наблюдения, таких как телескоп и микроскоп, учёные не смогли бы провести важнейшие исследования в области астрономии и микробиологии.

Важно понимать, что знания об окружающем мире несовершенны и даже бывают довольно далеки от истины. Теории, на которых базируются естественные науки, представляют собой лишь объяснение какого-либо явления. В зависимости от того, в какой степени они согласуются с реальностью, определяется их качество.

Прогресс естествознания происходит благодаря улучшению наблюдений с помощью более точных инструментов и обогащению информационной базы для логических рассуждений.

История естествознания

Можно считать, что естествознание зародилось в дописьменных человеческих сообществах. Ещё в те времена люди, наблюдая за природой, создавали знания о поведении животных, полезности растений в качестве продуктов питания и лекарств. Эта информация передавалась из поколения в поколение.

Доаристотелева эпоха

Подобные примитивные познания уступили более систематизированным исследованиям и выводам приблизительно в месопотамских и древнеегипетских культурах. Там появляются первые письменные свидетельства о естественной философии.

Традиция научного исследования характерна также для Древнего Китая, где даосские алхимики и философы экспериментировали с эликсирами для продления жизни.

Богатое наследие оставили народы древней индийской культуры. Некоторые понимания ими природы отражены в Ведах. Этот набор священных текстов описывает концепцию постоянно расширяющейся и трансформирующейся Вселенной.

Древнегреческие мыслители приблизили естественную философию к дисциплине о причинно-следственных связях в природе с элементами мифологии между 600 и 400 г. до н. э.

Некоторые открытия и гипотезы учёных античного мира поражают своей современностью:

• VI век до н. э. — философ Фалес из Милета объясняет землетрясение не божественной деятельностью, а как событие физического мира.
• V век до н. э. — Левкипп высказал идею о том, что мир состоит из неделимых частиц.
• IV век до н. э. — Аристотелем пишется большой труд «История животных», не потерявший влияние на научную мысль даже в XVI веке. Ему принадлежат также труды по физике и метеорологии.

Аристотель по праву считается отцом науки благодаря тому, что первый осознал важность эмпирического знания. Он применял свои методы практически ко всему, от поэзии и политики до астрономии. Школу познания античного философа можно суммировать следующими принципами:

• Изучение чужого опыта.
• Поиски общего согласия по вопросу.
• Систематическое исследование фактов, даже тех, которые частично относятся к предмету.

От философии к естествознанию

Труды Аристотеля и другая греческая натурфилософия достигли Европы приблизительно в середине XII века. Эти работы стали изучаться в новых университетах, несмотря на запреты церкви. В позднем Средневековье публикуются первые классификации наук на основе греческой и арабской философии, среди которых появилось в названиях естествознание.

Изобретение печатного станка в XV веке, микроскопа и телескопа коренным образом повлияло на эволюцию научных знаний об окружающем мире. Аристотелева философия отошла на второй план, уступив новым методам исследования. Природу учёные стали рассматривать как механизм, который для понимания следует разобрать на части. Одним из главных достижений научной революции XVII века стало повсеместное использование научного метода для изучения природы, что и сформировало базу естественных наук в том виде, в котором они существует в настоящее время.

Научный метод

Современные естественнонаучные дисциплины часто называют точными из-за интенсивного использования ими объективных количественных данных и опору на математику.

В отличие от них, общественные науки, такие как психология, социология и антропология, в большей степени полагаются на нечисловые оценки и, как правило, оперируют менее определёнными выводами. Формальные дисциплины, к которым относят математику и статистику, в более значительной степени оперируют количественными категориями, но, как правило, не включают в себя изучение природных явлений.

Основой всех естественных наук является научный метод — важнейший компонент современного естествознания, служащий фундаментом для анализа и объективной интерпретации исследований. Применение его предполагает цикл из формирования обоснованного предположения относительно эксперимента, изучения одной или группы переменных в качестве результата. Если предположение не соответствует выводам из опытов, оно исключается в пользу следующего.

Некоторые ключевые моменты, характерные для научного метода:

• Предположение должно быть проверяемым.
• Исследования включают в себя дедуктивные и индуктивные рассуждения.
• Эксперименты содержат зависимые от условий переменные.
• Опыты должны быть воспроизводимы с получением аналогичных, если не идентичных результатов.

Любую отрасль естествознания, которая сформирована без научного метода, нельзя назвать наукой. Например, теологические идеи невозможно проверить независимыми наблюдателями с использованием воспроизводимых опытов.

Законы и теории

Бытует мнение, что если учёные находят доказательства, поддерживающие гипотезу, последняя становится теорией, а в случае, когда теория верна, на её основании пишется закон. Это не совсем так. На самом деле факты, гипотезы, теории и законы — лишь отдельные инструменты научного метода. Они могут развиваться, но это не означает, что они обязательно переходят в новое качество. Упрощённо разница между терминами выглядит так:

• Закон — это описание наблюдаемого явления. Он не объясняет, почему явление существует или что его вызывает.
• Гипотезой называют ограниченное, предположительное объяснение феномена.
• Теория представляет собой логическую, систематическую внятную трактовку явления и его причин.

Кроме того, если какая-то закономерность становится законом, это не означает, что ситуация не изменится из-за будущих исследований. Использование определения закона у неспециалистов и учёных заметно отличается.

Научные законы не абсолютны, они могут иметь исключения, способны быть опровергнуты или получить развитие с течением времени.

Факты и законы работают на эмпирической, наблюдательной основе. Теории оперируют закономерностями на концептуальном уровне и зиждятся на логике, а не на наблюдениях. По аналогии с плохими и хорошими формальными объяснениями, теории также различаются по качеству. Наиболее важные критерии их оценки сводятся к следующему перечню:

• Логическая непротиворечивость. Теоретические построения, граничные условия и допущения согласуются друг с другом.
• Прогностическая сила. Насколько хорошо она предсказывает реальность.
• Опровергаемость. Гарантия эмпирической проверяемости.
• Экономичность. Объяснение сложного явления не должно быть за счёт неоправданного добавления новых конструкций.

С учётом того факта, что теории и наблюдения являются двумя столпами естествознания, научные исследования, соответственно, ведутся на двух уровнях: теоретическом и эмпирическом. Первый касается разработки абстрактных понятий о явлении и соотношениях между этими понятиями. Эмпирический уровень предполагает проверку концепций на достоверность действительным наблюдениям. Благодаря такому подходу теории совершенствуются в своём соответствии реальности.

Отрасли и дисциплины

Естествознание можно разделить на две большие группы: физические дисциплины и изучающие живые объекты. Их также можно классифицировать в зависимости от назначения. Так называемые чистые науки объясняют самые основные объекты и законы, их регулирующие.

Прикладные применяют фундаментальные теоретические знания для узких практических целей. Например, медицина ставит своей задачей излечение человеческих недугов на основе биологии.

Список естественных наук, которые считают основными, выглядит так:

• Физика. Фокусируется на свойствах и взаимодействии материи, энергии, пространства и времени. В общем рассматривается как фундаментальная система знаний, тесно связанная с математикой и логикой. Формулирование теорий о законах, управляющих Вселенной, характерно для этого комплекса естественных знаний с древних времён.
• Химия. В её интересы входит состав, структура и свойства веществ и изменение их результате реакций. Экспериментальная дисциплина, тесно связанная с остальной частью естествознания. Возникла из алхимии — сочетания эзотерики и физических экспериментов. Систематизация произошла после создания периодической таблицы и внедрения атомной теории вместе с разработкой исследователями фундаментального понимания форм материи.
• Биология. занимается изучением живых существ, их происхождения, эволюции и особенностей. Имеет дело с характеристиками и классификацией организмов, взаимодействием видов друг с другом и окружающей средой. Такие разделы, как ботаника, зоология и медицина, появились с первыми цивилизациями. Микробиология берёт начало с XVII века вместе с открытием микроскопа. Ключевые события в развитии науки связаны также с появлением теорий эволюции, применением методов, характерных для физики и химии на клеточном и молекулярном уровне. Делится на разделы в зависимости от масштаба изучения: жизни от молекулярной до экологии.
• География. Наука, описывающая происхождение, развитие и нынешнее состояние Земли. Объединяет комплекс методов познания о планете от картографии до метеопрогнозов. Включает в себя такие важные разделы, как океанография, геология, почвоведение, палеонтология. Хотя минералы и руды были предметами интереса на протяжении всей человеческой цивилизации, научное развитие знание о строении Земли приобрело лишь в XVIII веке.
• Астрономия. Учение о небесных телах, их движении и явлениях, с ними связанных. Одна из самых древних дисциплин. Использует в качестве инструмента понимания процессов в небе физику и математические методы. Граничит с философскими вопросами о происхождении и будущем Вселенной. Ключевой фактор развития — появление и совершенствование телескопов.

Многие достижения, определяющие современную цивилизацию, есть результат знаний и технологий, порождённых исследованиями в области естественных наук.

Прогресс естествознания позволил человечеству победить неизлечимые в прошлом болезни, извлечь из недр Земли необходимые ресурсы, обеспечить население продуктами питания и совершить научно-техническую революцию.

Какие бывают науки?

Наукой древности, или протонаукой, была философия. Античные философы стремились познать мир в его единстве. Кроме того, знания об окружающем мире не были столь полны, как сейчас, поэтому наука не разделялась на области. Однако поток информации, которая преобразовывалась в знания, все время рос. И неизбежно из общего знания об окружающем мире стали выделяться отдельные науки, создаваться учебные дисциплины и научные специальности. Назвать их все в рамках этой статьи просто невозможно. Перечислим только основные.

Единая наука древности из-за огромного потока информации и новых знаний вынуждена была разделиться на множество наук

Сегодня науки принято разделять на гуманитарные, общественные, естественные и технические. Также существуют точные науки, к которым относят математику, физику, химию.

Общественные и гуманитарные науки исследуют человека, его духовную, умственную, нравственную, культурную и общественную деятельность. Они часто пересекаются или даже отождествляются друг с другом, а также противопоставляются естественным и точным наукам.

К общественным и гуманитарным наукам относятся следующие.

История — наука о прошлом, которая помогает лучше изучить настоящее

История изучает деятельность человека в прошлом. Поэтому выделяют истории отдельных периодов, например Древнего мира. Средних веков, Нового времени. Есть истории различных стран и регионов, например Востока.

Этнография считается частью исторической науки. Она изучает народы и другие этнические образования, их состав, культурно-бытовые особенности, расселение.

Церемония инициации юношей в эфиопском племени хамер — предмет изучения этнографии

К историческим наукам относится и археология.

Кроме того, существует множество вспомогательных исторических дисциплин.

• Палеография изучает историю письма и различные виды древней письменности.
• Сфрагистика изучает печати.
• Эпиграфика исследует надписи на твердых материалах.
• Генеалогия изучает родственные связи людей, историю родов, составление генеалогических древ.
• Геральдика изучает гербы.
• Вексиллология изучает флаги.
• Фалеристика изучает ордена, медали и другие нагрудные знаки.
• Нумизматика исследует историю монетной чеканки и денежного обращения.
• С нумизматикой тесно связана бонистика, изучающая денежные знаки.

Древние надписи на камнях — бесценный материал для исторической наукиСоставление генеалогического древа — это тоже предмет наукиВ гербе России отражается история страны и ее символов

Интересно, что понятия «фалеристика», «нумизматика», «бонистика» обозначают также и коллекционирование медалей, монет и денежных знаков соответственно, но их следует отличать от одноименных наук, хотя коллекционеры часто бывают истинными знатоками в своих областях.

Культурология исследует культуру в целом. Кстати, наука тоже является частью культуры, но ей посвящена отдельная область — науковедение.

Филология — группа наук, которые изучают культуру того или иного народа, выраженную в языке и литературном творчестве. Филология делится на классическую и современную. Классическая изучает латынь и древнегреческий язык, а также другие древние языки. К современной филологии относятся, например, славистика, романо-германская филология и т.д.

С филологией тесно связано литературоведение, изучающее художественную литературу.

Лингвистика, или языкознание, — наука о языках. Она может использовать методы точных наук — к примеру, математики, поэтому существует такая дисциплина, как математическая лингвистика.

Юриспруденция — наука, изучающая свойства государства и права.

Политология — наука о политике.

Социология — наука об обществе.

Экономическая география — наука о территориальной организации экономической жизни общества.

Человеческое общество, его культуру, экономическую жизнь изучают такие науки, как этнография, социология, политология, экономическая география

Особое место занимает философия, которую называют наукой о наиболее общих законах развития природы, общества и мышления. Хотя есть устойчивое мнение, что философия не относится к наукам, а является особой формой познания мира — рефлексией, то есть размышлениями, над истоками культуры, предельными вопросами бытия. Надо сказать, что в древности под философией понимались все естественные и гуманитарные науки. В наши дни к ней относятся такие области, как этика, которая изучает мораль и нравственность, и эстетика — учение о сущности и формах прекрасного. Философией также называют методологические основы науки в целом и отдельных ее отраслей.

Философией когда-то называли всю науку, сегодня это особая форма познания мира

Естественные науки — разделы знания, которые отвечают за изучение естественных явлений, то есть внешних по отношению к человеку, природных. К естественным наукам относят математику, хотя она чаще рассматривается как точная наука, а также физику, химию, астрономию, физическую географию, биологию и медицину.

Природа, окружающий нас мир — предмет изучения естественных наук

Математика — группа наук, которая изучает величины, количественные отношения и пространственные формы. У этой науки существует множество способов классификации. Например, в школе изучают арифметику, элементарную алгебру, элементарную геометрию, теорию элементарных функций и элементы анализа. В высших учебных заведениях на нематематических факультетах изучают высшую математику, которая включает высшую алгебру и математический анализ.

Гораздо более разнообразны дисциплины этой науки, изучаемые на математических специальностях. Это и теория вероятностей, и функциональный анализ, и теория чисел, и топология, и многое другое. Вообще же математику называют царицей наук, и не зря. Математические методы незаменимы во множестве наук, от физики до лингвистики. Не зря ведь великий философ Иммануил Кант сказал: «В каждом отделе естествознания есть лишь столько настоящей науки, сколько в нем математики».

Иммануил Кант (1824-1804) –великий немецкий философ, родоначальник немецкой классической философии, воздавал должное математике

На заседаниях ученого совета физик Дж. Гиббс обычно молчал. Но однажды велось обсуждение, чему посвятить больше занятий в университете: математике или языкам. И тогда Гиббс заговорил. Он сказал: «Математика — это язык!»

Галилео Галилей когда-то сказал: «Книга природы написана языком математики»

Физика — наука о простейших и вместе с тем наиболее общих законах природы, о материи, ее структуре и движении. Она сильнее всех других наук связана с математикой и делится на множество областей, таких как механика, атомная физика, физика твердого тела, жидкостей и элементарных частиц, квантовая физика и др. Существуют и науки, находящиеся на стыке различных областей знания, например химическая физика, геофизика и биофизика.

Астрономия — наука о Вселенной, которая изучает происхождение, развитие, строение и движение небесных тел.

Физическая география — система наук, которые изучают географические оболочки Земли. К ним относятся климатология, география почв, океанология и др.

Геология — наука о составе, строении и закономерностях развития нашей планеты.

Геоморфология — наука о рельефе.

Областью геоморфологии является карстоведение — наука о карсте, процессах и формах рельефа, которые развиваются в растворимых в воде горных породах.

Спелеология изучает пещеры, причем в целом: их происхождение, подземные воды, минеральный состав, органический мир, прошлое пещер и их использование. Спелеология — раздел карстоведения, наука, развивающаяся на стыке физической географии, минералогии и гидрогеологии

Химия — это наука о веществах, их свойствах, строении и превращениях, происходящих в результате взаимодействия, а также о законах, которым эти превращения подчиняются. Химия имеет множество отраслей, среди которых самые значительные — это неорганическая и органическая химия, аналитическая, физическая, коллоидная, квантовая химия и др. Биохимия — синтез двух наук: химии и биологии. Она изучает химический состав живых клеток и организмов, а также происходящие в них процессы.

Биология — система наук, изучающая живые организмы и их взаимодействие с окружающей средой. К биологии относится целый ряд наук, из которых назовем лишь основные.

Биология теснейшим образом связана с медицинскими и сельскохозяйственными науками

Ботаника изучает растения. Она подразделяется на такие области, как альгология (наука о водорослях), дендрология (наука о деревьях), палеоботаника (наука об ископаемых растениях), палинология (наука о пыльце ископаемых растений) и др. Зоология изучает животных. В ней выделяют, например, арахнологию — науку о пауках, фелинологию — науку о домашних кошках, кинологию — науку о собаках и многие другие отрасли.

Ботаника подразделяется на много областей, в том числе она изучает и строение цветков различных растений

Генетика занимается изучением наследственности и изменчивости организмов.

Физиология — наука о закономерностях функционирования и регуляции биологических систем.

Экология — наука о взаимоотношениях живых организмов между собой и с окружающей средой.

Кинология и фелинология изучают наших домашних питомцев — собак и кошек

С биологией тесно связана медицина — система знаний и практических мер, целью которых являются диагностика, лечение и профилактика заболеваний. К ней относятся такие теоретические и практические области, как анатомия и физиология человека, медицинская генетика и биохимия, кардиология и неврология, эндокринология, хирургия и терапия. В медицине используются знания некоторых других наук — физики, химии, психологии.

К техническим относятся науки, которые исследуют технику и явления, важные для ее развития. Среди технических наук можно назвать архитектуру, информатику, электротехнику, ядерную энергетику, материаловедение, электротехнику и многие другие.

Наука и техника помогают друг другу развиваться

Единство наук

100 000 лет назад первые люди двинулись на север из глубин Африки, чтобы расселиться по всей Земле. Тайны их путешествия, растянувшегося на тысячелетия, а также особенности современных народов помогают раскрыть геногеография и этногеномика. Эти удивительные науки функционируют во взаимосвязи сразу нескольких наук — генетики, истории, этнографии, географии. Действительно, самые интересные открытия делаются при сотрудничестве разных наук — ведь мир и природа едины.

Курьезы в науках

Флаг Иркутской области с изображением фантастического зверя бабра

Вексиллология и геральдика иногда сталкиваются с курьезными случаями. Так, на гербе и флаге Иркутска и Иркутской области изображен фантастический хищный зверь с бобриными лапами. Оказывается, в конце XVIII в. на иркутском гербе присутствовало изображение тигра, местное название которого — бабр. Оно и было упомянуто в описании этого геральдического символа. Во второй половине XIX в. все российские гербы создавали и утверждали заново. Художник был родом из европейской части России и не понял, кто такой бабр, поэтому нарисовал сказочного зверя, напоминающего бобра. Он украшает герб Иркутска и сегодня.

Поделиться ссылкой