Tro og naturvidenskabelig viden. Naturvidenskab

Natur- og humanvidenskab.

Videnskab beskæftiger sig med studiet af objektivt eksisterende (dvs. eksisterende uafhængigt af nogens bevidsthed) objekter og naturfænomener. Spørgsmålet om, hvorvidt verden omkring os eksisterer af sig selv eller er et produkt af sindets aktivitet (der hører til et højere væsen eller til hvert enkelt individ) er essensen af det såkaldte. filosofiens hovedspørgsmål, klassisk formuleret i form af et dilemma om materiens eller bevidsthedens forrang. Afhængigt af svaret på hovedspørgsmålet er filosoffer opdelt i materialister (erkender den objektive eksistens af verden omkring os, som opstod som et resultat af selvudviklingen af materien), objektive idealister (erkender den objektive eksistens af verden, som opstod som et resultat af et højere sinds aktivitet) og subjektive idealister (mener, at verden omkring os, verden ikke rigtig eksisterer, men er et opdigtet individs fantasi). Det er tilsyneladende umuligt at give et eksperimentelt underbygget svar på det grundlæggende spørgsmål om filosofi, selv om de fleste naturvidenskabsmænd er tilhængere af materialistiske begreber.

Alle eksisterende videnskabelige discipliner er betingede (enhver klassificering er omtrentlig og afspejler ikke fuldt ud tingenes sande essens!) Opdelt i to hovedgrupper: naturvidenskab (de studerer naturlige objekter og fænomener, der ikke er et produkt af menneskelig eller menneskelig aktivitet) og humaniora (de studerer fænomener, genstande, der er opstået som følge af menneskelig aktivitet).

Dette kursus er helliget et overblik over de vigtigste begreber i moderne naturvidenskab.

Niveauer af organisering af stof og hierarki af naturvidenskabelig viden. De naturlige genstande omkring os har en indre struktur, dvs. til gengæld består de selv af andre objekter (et æble består af celler af plantevæv, som er sammensat af molekyler, som er kombinationer af atomer osv.). I dette tilfælde opstår der naturligt niveauer af organisering af stof af varierende kompleksitet: kosmisk, planetarisk, geologisk, biologisk, kemisk, fysisk. Repræsentanter for naturvidenskab, der er engageret i studiet af objekter på ethvert niveau, kan kun opnå deres fuldstændige beskrivelse baseret på viden om et "lavere" (elementært) niveau (det er umuligt at forstå lovene i en celles liv uden at studere kemien i de reaktioner, der forekommer i det). Imidlertid er de reelle kapaciteter hos hver enkelt forsker meget begrænsede (et menneskeliv er ikke kun ikke nok til frugtbart at studere flere niveauer på én gang, men det er bestemt ikke nok til fuldt ud at mestre den allerede akkumulerede viden om et). På grund af dette opstod en opdeling af naturvidenskabelig viden i separate discipliner, omtrent svarende til ovennævnte niveauer for organisering af stof: astronomi, økologi, geologi, biologi, kemi og fysik. Specialister, der arbejder på deres niveau, stoler på viden om beslægtede videnskaber placeret lavere på den hierarkiske stigen. Undtagelsen er fysik, som er placeret på den "laveste etage" af menneskelig viden ("udgør dens grundlag"): historisk set, i løbet af udviklingen af denne videnskab, blev flere og flere "elementære" niveauer af organiseringen af stoffet opdaget (molekylære, atomare, elementarpartikler...), som stadig blev undersøgt af fysikere.

Naturvidenskab på forskellige niveauer er ikke isoleret fra hinanden. Når man studerer højt organiserede systemer, opstår der et naturligt behov for information om deres bestanddele, leveret af discipliner på "lavere" niveauer. Når man studerer "elementære" objekter, viden om deres adfærd i komplekse systemer, hvor egenskaberne hos dem, der studeres, kommer til udtryk under interaktioner med andre elementer. Et eksempel på samspillet mellem videnskaber på forskellige niveauer er Newtons udvikling af den klassiske teori om tyngdekraft (fysisk niveau), som opstod på grundlag af Keplers love for planetarisk bevægelse (astronomisk niveau), og moderne begreber om universets udvikling, utænkeligt uden at tage hensyn til tyngdelovene.

Naturvidenskab, der ligger på de nederste etager af den hierarkiske stige, er utvivlsomt enklere end dem over dem, da de beskæftiger sig med simplere objekter (strukturen af elektronskyen af et carbonatom er utvivlsomt "enklere end en dampet majroe" indeholdende mange atomer med sådanne skyer!). Men netop på grund af enkelheden af de genstande, der studeres, var videnskaber på lavere niveau i stand til at akkumulere meget mere faktuel information og skabe mere komplette teorier.

Matematikkens plads blandt naturvidenskaberne.

Strukturen af naturvidenskab diskuteret ovenfor indeholder ikke matematik, uden hvilken ingen af de moderne eksakte videnskaber er mulige. Dette skyldes det faktum, at matematik i sig selv ikke er en naturvidenskab i den fulde betydning af dette begreb, da den ikke studerer nogen genstande eller fænomener i den virkelige verden. Matematik er baseret på aksiomer opfundet af mennesket. For en matematiker er spørgsmålet om, hvorvidt disse aksiomer er opfyldt i virkeligheden eller ej, ikke af afgørende betydning (for eksempel eksisterer der på nuværende tidspunkt flere geometrier baseret på aksiomer, der er uforenelige med hinanden, lykkeligt sameksisterer).

Hvis en matematiker kun er optaget af den logiske stringens i sine konklusioner draget på grundlag af aksiomer og tidligere sætninger, er en naturvidenskabsmand interesseret i, om hans teoretiske konstruktion svarer til virkeligheden. I dette tilfælde er kriteriet for sandheden af naturvidenskabelig viden et eksperiment, hvor teoretiske konklusioner testes.

I løbet af undersøgelsen af egenskaberne af virkelige objekter viser det sig ofte, at de omtrent svarer til aksiomatikken i en eller anden gren af matematikken (for eksempel kan positionen af en lille krop beskrives tilnærmelsesvis ved at specificere dens tre koordinater, hvoraf en helhed kan betragtes som en vektor i tredimensionelt rum). Samtidig viser udsagn (sætninger), der tidligere er bevist i matematik, sig at være anvendelige på sådanne objekter.

Ud over ovenstående spiller matematik rollen som et meget kortfattet, økonomisk og rummeligt sprog, hvis vilkår gælder for tilsyneladende fuldstændigt heterogene objekter i den omgivende verden (en vektor kan kaldes et sæt koordinater til et punkt, og en karakteristik af et kraftfelt, og komponentsammensætningen af en kemisk blanding og en karakteristik af en økonomisk-geografisk lokalitet).

Det er indlysende, at enklere genstande i vores verden opfylder enklere systemer af aksiomer, hvis konsekvenser er blevet undersøgt mere grundigt af matematikere. Derfor viser naturvidenskaberne på de "lavere" niveauer sig at være mere matematiserede.

Erfaringerne fra udviklingen af moderne naturvidenskab viser, at på et vist trin i udviklingen af naturvidenskabelige discipliner sker deres matematisering uundgåeligt, hvis resultat er skabelsen af logisk sammenhængende formaliserede teorier og yderligere accelereret udvikling af disciplinen.

Tilnærmelsesvis karakter af naturvidenskabelig viden.

På trods af at naturvidenskab ofte kaldes eksakte, er næsten enhver specifik udtalelse i dem omtrentlig. Årsagen til dette er ikke kun ufuldkommenhed af måleinstrumenter, men også en række grundlæggende begrænsninger for nøjagtigheden af målinger etableret af moderne fysik. Derudover er næsten alle faktisk observerede fænomener så komplekse og indeholder så mange processer mellem interagerende objekter, at deres udtømmende beskrivelse ikke kun er teknisk umulig, men også praktisk meningsløs (menneskelig bevidsthed er kun i stand til at opfatte en meget begrænset mængde information). I praksis forenkles det undersøgte system bevidst ved at erstatte det med en model, der kun tager højde for de vigtigste elementer og processer. Efterhånden som teorien udvikler sig, bliver modellerne mere komplekse og nærmer sig gradvist virkeligheden.

Hovedstadierne i naturvidenskabens udvikling kan skelnes ud fra forskellige overvejelser. Ifølge forfatteren bør den dominerende tilgang blandt naturvidenskabsmænd til konstruktionen af deres teorier betragtes som hovedkriteriet. I dette tilfælde bliver det muligt at skelne mellem tre hovedstadier.

Den antikke verdens naturhistorie. Der var ingen fuldstændig opdeling i discipliner, de skabte begreber var for det meste ideologiske. Den eksperimentelle erkendelsesmetode var i princippet tilladt, men rollen som det afgørende sandhedskriterium blev ikke tildelt eksperimenteren. Korrekte observationer og strålende generaliserende gæt eksisterede sideløbende med spekulative og ofte fejlagtige konstruktioner.

Den klassiske periode i naturvidenskabens udvikling begynder med Galileos eksperimentelle arbejde (1700-tallet) og varer indtil begyndelsen af vort århundrede. Det er kendetegnet ved en klar opdeling af videnskaber i traditionelle områder og endda en noget overdreven rolle af eksperimentet i deres udvikling ("at forstå betyder at måle"). Eksperimentet betragtes ikke kun som et sandhedskriterium, men også som det vigtigste videnredskab. Troen på sandheden af de eksperimentelt opnåede resultater er så stor, at de begynder at blive udvidet til nye områder og problemer, hvor der ikke er foretaget en tilsvarende verifikation. Da uoverensstemmelser mellem de således skabte begreber og faktisk observerede fænomener blev opdaget, opstod der uundgåeligt forvirring, grænsende til forsøg på at benægte selve muligheden for at kende omverdenen.

Moderne naturvidenskab er karakteriseret ved en lavinelignende ophobning af nyt faktuelt materiale og fremkomsten af mange nye discipliner i skæringspunkterne mellem traditionelle. En kraftig stigning i omkostningerne til videnskab, især eksperimentel videnskab. Som en konsekvens heraf øges den teoretiske forsknings rolle, som vejleder forsøgsledernes arbejde på områder, hvor opdagelsen af nye fænomener er mere sandsynlige. formulering af nye heuristiske krav til skabte teorier: skønhed, enkelhed, intern konsistens, eksperimentel verificerbarhed, korrespondance (kontinuitet). Eksperimentets rolle som et kriterium for videns sandhed er bevaret, men det erkendes, at begrebet sandhed i sig selv ikke er absolut: udsagn, der er sande under visse betingelser, når de går ud over de grænser, inden for hvilke eksperimentel testning blev udført, kan vise sig at være omtrentlig og endda falsk. Moderne naturvidenskab har mistet den enkelhed og klarhed, der ligger i klassisk viden. Dette skete hovedsageligt på grund af, at interesserne for moderne forskere fra områder, der er traditionelle for klassisk videnskab, er flyttet til steder, hvor almindelig "daglig" erfaring og viden om genstande og de fænomener, der opstår med dem, i de fleste tilfælde er fraværende.

Dette kursus er afsat til moderne naturvidenskabelige begreber, uadskillelige fra den viden, der er akkumuleret i den klassiske periode med videnskabernes udvikling. Dens struktur afspejler ikke den traditionelle opdeling af viden i separate discipliner, men følger snarere det historiske udviklingsforløb af grundlæggende ideologiske ideer, der stammer fra den mest grundlæggende naturvidenskab - fysik.

Bibliografi

For at forberede dette arbejde blev der brugt materialer fra webstedet http://study.online.ks.ua/

Vejledning

Har du brug for hjælp til at studere et emne?

Vores specialister rådgiver eller yder vejledningstjenester om emner, der interesserer dig.
Send din ansøgning med angivelse af emnet lige nu for at finde ud af om muligheden for at få en konsultation.

2.1. Naturvidenskab og social-humanitær viden

Naturvidenskabernes resultater er en integreret del af den universelle menneskelige kultur. Kendskab til naturvidenskaberne, og vigtigst af alt den videnskabelige metode, der påvirker tænkningens natur, bidrager til udviklingen af en passende holdning til verden omkring os.

Naturvidenskab og socio-humanitær viden bør ikke betragtes som gensidigt udelukkende, men som komplementære, men fundamentalt forskellige, komponenter af kultur.

Kontrasten mellem de to kulturer har sine rødder i de virkelige forskelle i metoder til at forstå verden i videnskabelig og humanitær-kunstnerisk praksis. Når man studerer naturen, beskæftiger en naturvidenskabsmand sig kun med materielle fænomener forårsaget af andre materielle årsager og objektive love.

Forklaringen af sociale eller kulturelle begivenheder omfatter både en analyse af de objektive årsager, der førte til deres mulighed eller endog nødvendighed, og de subjektive motiver, tanker og oplevelser hos dem, der begår dem. Processen med at transformere tanker til tekst, til kunstværker afhænger af forskerens personlighed, hans lærdom, evner og sociokulturelle miljø. Selv om vi gør os store anstrengelser, vil vi stadig ikke være i stand til nøjagtigt at gengive den gamle forfatters tankegang, om ikke andet fordi han er gammel. Humanitær og kunstnerisk viden er uundgåeligt subjektiv og bærer dens skabers uudslettelige præg. Som et resultat tillader det fraværet af strenge, utvetydige konklusioner, hvilket ville være en uacceptabel mangel for naturvidenskabelig viden. Humanitær og kunstnerisk viden, ligesom naturvidenskab, beskriver og forklarer fænomenerne i den omgivende virkelighed, men derudover vurderer den dem også i overensstemmelse med en vis skala af etiske, æstetiske og andre værdier (god - dårlig, smuk - grim, fair - unfair). Men den mest slående forskel mellem humanitær kultur og naturvidenskab ligger i det sprog, som den er udtrykt på. Naturvidenskaberne bruger et klart, formaliseret udtrykssprog, hvis betydning klart forstås af enhver videnskabsmand. Den humanitære kulturs resultater kan slet ikke udtrykkes i ord (malerier, statuer, musikstykker).

Naturvidenskaben, som er grundlaget for al viden, har altid haft en væsentlig indflydelse på humaniora-udviklingen, både med dens metodiske retningslinjer og generelle verdensbilleder, billeder og ideer. Denne påvirkning er især stærk i den nuværende æra, århundredet med den videnskabelige og teknologiske revolution, en radikal ændring i menneskets holdning til verden, til produktionssystemet, globale integrationsprocesser, både i videnskaben og i kulturen som helhed.

Naturvidenskabelige erkendelsesmetoder trænger i stigende grad ind i samfunds- og humanvidenskaberne. For eksempel giver de inden for historisk forskning et pålideligt grundlag for at bestemme kronologi, afklare historiske begivenheder og åbne for nye muligheder for hurtig analyse af en enorm masse af kilder, fakta osv. Naturvidenskabelige metoder og principper er meget brugt i psykologien. Uden naturvidenskabernes metoder ville den moderne videnskabs fremragende resultater om menneskets og samfundets oprindelse være utænkelige. Nye perspektiver for integration af naturvidenskabelig og humanistisk viden åbner sig med skabelsen af den nyeste teori om selvorganisering - synergetik.

Faktisk har der gennem hele videnshistorien været stærke strømninger af viden, ideer, billeder og ideer fra naturvidenskab til humaniora og fra humaniora til naturvidenskab har der været et tæt samspil mellem videnskaberne af naturen og samfundets og menneskets videnskaber. En sådan interaktion spillede en særlig vigtig rolle i perioder med videnskabelige revolutioner, dvs. dybtgående transformationer af måden at kende på, principper og metoder for videnskabelig aktivitet.

2.2. Natur koncept. Naturvidenskab som en proces med erkendelse af naturen

Naturen - i ordets brede betydning - alt hvad der eksisterer, hele verden i mangfoldigheden af dens former, i snæver forstand - et videnskabsobjekt - naturvidenskabens samlede genstand. Naturvidenskaberne studerer forskellige aspekter af naturen og udtrykker resultaterne af deres forskning i form af universelle, men ganske specifikke love.

Moderne naturvidenskab danner en idé om udviklingen af naturen og dens love, om forskellige former for bevægelse af stof og forskellige strukturelle niveauer af naturens organisering.

Naturvidenskabens generelle udviklingsforløb omfatter de vigtigste stadier af viden om naturen:

direkte kontemplation af naturen som en udelt helhed; Det generelle billede diskuteres her, men de specifikke detaljer er slet ikke klare. Denne opfattelse var iboende i oldgræsk naturfilosofi;

analyse af naturen, "opdeling" af den i dele, isolering og undersøgelse af individuelle fænomener, søgning efter individuelle årsager og virkninger, for eksempel dissekere levende organismer, isolering af komponenterne i komplekse kemiske stoffer; men bagved enkelthederne forsvinder det generelle billede, fænomenernes universelle forbindelse;

rekonstruktion af et komplet billede baseret på allerede kendte detaljer, baseret på en kombination af analyse og syntese.

I øjeblikket studerer mange videnskaber natur - fysik, kemi, biologi, geologi, geografi, astronomi, kosmologi. De ser naturen fra forskellige vinkler

Og har forskellige studiefag. Fysik studerer naturens mest generelle og grundlæggende egenskaber, manifesteret i både levende og livløs natur på alle dens niveauer, og f.eks. geografi er interesseret i træk ved jordens topografi og klima på vores planet, biologi studerer de processer, der forekommer i levende systemer, beskæftiger kosmologi sig med at studere universets udvikling.

Med skabelsen af relativitetsteorien har synspunkter om den spatiotemporale organisering af naturlige objekter ændret sig, resultaterne af mikroverdenens fysik bidrager til en betydelig udvidelse af begrebet kausalitet, udviklingen af genteknologi er forbundet med muligheden for behandling af arvelige sygdomme har økologiens fremskridt ført til en forståelse af de dybe principper for naturens integritet som et enkelt system.

Det er umuligt at betragte naturen adskilt fra mennesket og dets aktiviteter, som udføres i naturen og med det materiale, den giver. Naturvidenskaben, som en afspejling af naturen i den menneskelige bevidsthed, forbedres i processen med dens aktive transformation i samfundets interesse.

I det 20. århundrede blev samfundets overlegenhed over naturen og behovet for at regulere disse forhold - miljøbeskyttelse, n- realiseret.

2.3. Naturvidenskab som en integreret del af kulturen

Baseret på det faktum, at en persons miljø omfatter natur og samfund, er hans tanke rettet mod at forstå deres struktur. Derudover engagerer en person sig også i selverkendelse. Derfor bliver videnskabsfaget også en persons egen indre verden. I det første tilfælde (når man studerer den naturlige verden) opstår naturvidenskabelig viden, i resten - humanitær videnskabelig viden. Det kan ikke siges, at der er en uoverstigelig kløft mellem dem. Hele pointen er, at når man udforsker sig selv og samfundet, antager en person uundgåeligt, at de fungerer i et naturligt miljø. Kun denne faktor i humanitær viden er henvist til baggrunden. Lignende, men modsatte tendenser findes i naturvidenskaben, hvor naturen er i forgrunden, og mennesket ser ud til at gå bag kulisserne.

At forstå naturen er en af de former for aktiv aktivitet, som mennesket selv leder denne proces. Videnskab er en af de objektive former for social bevidsthed, og den "menneskelige faktor" i den er meget betydningsfuld. Som et resultat af viden opstår et videnskabeligt billede af verden. Dette billede af virkeligheden afslører konturerne af menneskehedens filosofiske, verdenssyn, etiske og moralske positioner såvel som den naturlige verden. Derfor eksisterer de humanitære og naturvidenskabelige billeder af verden strengt taget ikke isoleret fra hinanden. De bør kun fortolkes som bestemte projektioner af et enkelt videnskabeligt billede af verden. Det er ejendom af en enkelt universel menneskelig kultur.

I I denne forbindelse understreger vi især, at kulturbegrebet i vores tid er uacceptabelt kun at forbinde med humanitær viden, herunder filosofi, psykologi, litteraturteori, musik, billedkunst og deres individuelle fænomener i form af visse værker. Kultur bestemmer en persons åndelige verden, og i mellemtiden er den også dannet under indflydelse af forståelse af naturen. Derfor er naturvidenskabelig viden også en del af den universelle menneskelige kultur.

En anden ting er, at alt historisk udviklede sig sådan, at udviklingen af humanitær viden ofte fik større indflydelse på menneskets bevidsthed og samfundstænkning, og derfor udgjorde det en synlig del af kulturens fundament. Og de tekniske videnskabers resultater havde oftest tekniske og teknologiske anvendelser og påvirkede derfor produktionssektoren. Men fakta af en anden art kendes også. Det ser således ud til, at de lokale resultater opnået af I. Newton i mekanik vedrørende partiklers bevægelse i rummet havde en stærk offentlig resonans. Det bestod i, at det newtonske system blev til et af de indiskutable dogmer i europæisk tænkning, hvilket gav anledning til en ret stærk filosofisk bevægelse (mekanisme).

Nu har naturvidenskaberne, på trods af en vis heterogenitet i deres udvikling, så meget desto mere nået sådanne højder, at de er i stand til at øve kolossal indflydelse på normerne for menneskelig tænkning og dens åndelige verden. Derfor bør de i vor tid indgå i det kulturelle rum, så det er legitimt at tale om naturvidenskabelig kultur som en anden fuldgyldig form (på linje med humaniora).

I i den seneste tid var der en anden situation. Først og fremmest troede man i bedste fald, at der var to diametralt forskellige kulturer. Deres modstand gik så vidt, at tesen om en konflikt mellem dem opstod. Det kan ikke siges, at en sådan udtalelse var grundløs. Men i livet er det en næsten håbløs opgave at forene modsætninger. Det kan kun føre til ødelæggelse af den svagere side. Det er meget mere konstruktivt at gå ud fra positionen med at søge efter relaterede egenskaber. Så kan vi erkende, at humanitær og naturvidenskabelig kultur er originale manifestationer af en enkelt universel menneskelig kultur, og på dette grundlag kan vi lede efter interaktion mellem ligeværdige og beslægtede partnere.

Naturvidenskab er til stede i kulturen ikke i form af en sum af private naturvidenskabelige discipliner. Ved at interagere med den socio-humanitære komponent af kultur får den en skal, der har sådanne træk, der ikke er karakteristiske for fysik, biologi, geologi taget separat, såsom opfattelsen af verden i dens integritet, historicitet, tilstedeværelsen af en værdiskala ved vurdering af bestemte synspunkter eller begivenheder.

Moderne naturvidenskab yder et stort bidrag til udviklingen af en ny tankegang, som kan kaldes planetarisk tænkning, som betragter overlevelsen af enestående menneskehed på den unikke planet Jorden som en prioriteret opgave, forsøger at finde løsninger på problemer, der er lige så vigtigt for alle lande og folk: globale miljøproblemer, jordiske solforbindelser, vurdering af konsekvenserne af militære konflikter. Planetarisk tænkning kræver, at alle forstår naturens love, forstår kompleksiteten og skrøbeligheden i vores verden og respekterer de naturlige processer, der forekommer i naturen og samfundet. For at beskytte sig selv mod alle former for miljøkatastrofer må samfundet uddanne specialister, der ikke kun kan levere en teknisk kompetent løsning på et problem, men også forestille sig dets bredere og fjernere konsekvenser og vurdere dets accept fra et menneskeligt synspunkt. interesser og behov.

2.4. Videnskaben. Grundlæggende og anvendt videnskab

Videnskab er en sfære af menneskelig aktivitet, hvis funktion er udvikling og teoretisk systematisering af objektiv viden om virkeligheden; en af former for social bevidsthed.

Selvom videnskabelig aktivitet er specifik, bruger den ræsonneringsteknikker, der bruges af mennesker i andre aktivitetsområder i hverdagen, nemlig: induktion og deduktion, analyse og syntese, abstraktion og generalisering, idealisering, analogi, beskrivelse, forklaring, forudsigelse, hypotese, bekræftelse , gendrivelse osv.

Spørgsmålet om strukturen af videnskabelig viden fortjener særlig overvejelse. Det er nødvendigt at skelne mellem to niveauer: empirisk og teoretisk.

På det empiriske niveau af videnskabelig viden, som et resultat af direkte kontakt med virkeligheden, opnår videnskabsmænd viden om bestemte begivenheder, identificerer egenskaberne ved objekter eller processer, der interesserer dem, registrerer relationer og etablerer empiriske mønstre.

For at tydeliggøre det specifikke ved teoretisk viden er det vigtigt at understrege, at teorien er konstrueret med et eksplicit fokus på at forklare objektiv virkelighed, men ikke direkte beskriver den omgivende virkelighed, men ideelle objekter, som i modsætning til virkelige objekter ikke er karakteriseret ved at en uendelig, men med et veldefineret antal egenskaber. For eksempel har sådanne ideelle genstande som materialepunkter, som mekanikken beskæftiger sig med, et meget lille antal egenskaber, nemlig: masse og evnen til at være i rum og tid. Det ideelle objekt er konstrueret på en sådan måde, at det er fuldstændig intellektuelt styret.

Det teoretiske niveau af videnskabelig forskning udføres på det rationelle (logiske) stadie af erkendelse. På dette niveau afsløres de dybeste, mest betydningsfulde aspekter, forbindelser og mønstre, der er iboende i de genstande og fænomener, der studeres.

Det teoretiske niveau er et højere niveau i videnskabelig viden. Resultaterne af teoretisk viden er hypoteser, teorier, love.

De vigtigste metoder til at opnå empirisk viden i videnskab er observation og eksperiment. Observation er en metode til at opnå empirisk viden, hvor det vigtigste er

– ikke foretage ændringer i den virkelighed, der undersøges under selve forskningsprocessen. I modsætning til observation placeres det fænomen, der studeres, under særlige forhold i et eksperiment. Som F. Bacon skrev: "Tingenes natur åbenbarer sig bedre i en tilstand af kunstig tvang end i naturlig frihed."

Mens man skelner mellem disse to forskellige niveauer i videnskabelig forskning, bør man dog ikke adskille dem fra hinanden og modsætte sig dem. Det empiriske og det teoretiske vidensniveau hænger jo sammen. Det empiriske niveau fungerer som grundlaget, fundamentet for det teoretiske. Hypoteser og teorier dannes i processen med teoretisk forståelse af videnskabelige fakta og statistiske data opnået på empirisk niveau. Derudover bygger teoretisk tænkning uundgåeligt på sanse-visuelle billeder (herunder diagrammer, grafer osv.), som det empiriske vidensniveau beskæftiger sig med.

Til gengæld kan det empiriske niveau af videnskabelig viden ikke eksistere uden at opnå det teoretiske niveau. Empirisk forskning er normalt baseret på en bestemt teoretisk konstruktion, som bestemmer retningen for denne forskning, bestemmer og begrunder de anvendte metoder.

Selvom de siger, at fakta er en videnskabsmands luft, er virkelighedsforståelse ikke desto mindre umulig uden teoretiske konstruktioner. I. P. Pavlov skrev om dette som følger: "... i hvert øjeblik kræves en bestemt generel idé om emnet for at have noget at knytte fakta til..." Videnskabens opgaver er på ingen måde reduceret at indsamle faktuelt materiale. At reducere videnskabens opgaver til indsamling af fakta betyder, som A. Poincaré udtrykte det, "en fuldstændig misforståelse af videnskabens sande natur." Han skrev: "Forskeren skal organisere fakta. Videnskab består af fakta, ligesom et hus er lavet af mursten. Og blot én ophobning af fakta udgør ikke videnskab, ligesom en bunke sten

udgør ikke et hjem."

Videnskabelige teorier optræder ikke som direkte generaliseringer af empiriske fakta. Som A. Einstein skrev, "ingen logisk vej fører fra observationer til teoriens grundlæggende principper." Teorier opstår i det komplekse samspil mellem teoretisk tænkning og empiri, i løbet af løsningen af rent teoretiske problemer, i samspillet mellem videnskab og kultur som helhed.

I løbet af teoriopbygningen bruger videnskabsmænd forskellige måder at tænke teoretisk på. Således begyndte Galileo i vid udstrækning at bruge tankeeksperimenter i løbet af teorikonstruktionen. Under et tankeeksperiment synes teoretikeren at udspille mulige adfærdsmuligheder for de idealiserede objekter, han har udviklet. Et matematisk eksperiment er en moderne type tankeeksperiment, hvor de mulige konsekvenser af varierende forhold i en matematisk model beregnes på computere.

En af de vigtige karakteristiske egenskaber ved videnskabelig viden er dens systematisering. Det er et af kriterierne for videnskabelig karakter. Videnskabelig systematisering er specifik. Det er kendetegnet ved et ønske om fuldstændighed, konsekvens og klare grunde til systematisering. Videnskabelig viden som et system har en bestemt struktur, hvis elementer er fakta, love, teorier, billeder af verden. Individuelle videnskabelige discipliner er indbyrdes forbundne og indbyrdes afhængige.

Ønsket om validitet og bevis for viden er et vigtigt kriterium for videnskabelig karakter. Berettigelse af viden, at bringe den ind i et samlet system har altid været karakteristisk for videnskab.

Selve videnskabens fremkomst er nogle gange forbundet med ønsket om at bevise viden. Der anvendes forskellige metoder til at underbygge videnskabelig viden. For at underbygge empirisk viden anvendes multiple tests, reference til statistiske data mv. Ved underbygning af teoretiske begreber kontrolleres deres konsistens, overensstemmelse med empiri og evne til at beskrive og forudsige fænomener.

Når man karakteriserer videnskabelig aktivitet, er det vigtigt at bemærke, at videnskabsmænd i dets forløb nogle gange henvender sig til filosofi. Af stor betydning for videnskabsmænd, især for teoretikere, er den filosofiske forståelse af etablerede kognitive traditioner, overvejelse af virkeligheden, der studeres i sammenhæng med verdensbilledet.

Når vi taler om midlerne til videnskabelig viden, skal det bemærkes, at den vigtigste af dem er videnskabens sprog. Galileo argumenterede for, at Naturens bog var skrevet på matematikkens sprog. Fysikkens udvikling bekræfter fuldt ud disse ord. I andre videnskaber er matematiseringsprocessen meget aktiv. Matematik er en del af vævet af teoretiske konstruktioner i alle videnskaber.

Den videnskabelige videns fremskridt afhænger i høj grad af udviklingen af de midler, videnskaben bruger. Brugen af teleskopet af Galileo, og derefter skabelsen af teleskoper og radioteleskoper, bestemte i høj grad udviklingen af astronomi. Brugen af mikroskoper, især elektroniske, spillede en stor rolle i udviklingen af biologi. Uden sådanne vidensmidler som synkrofasotroner er udviklingen af moderne partikelfysik umulig. Brugen af computere revolutionerer videnskabens udvikling. De metoder og midler, der bruges i forskellige videnskaber, er ikke de samme. Forskelle i metoder og værktøjer, der anvendes i forskellige videnskaber, bestemmes af de specifikke fagområder og videnskabens udviklingsniveau. Men generelt er der en konstant gensidig gennemtrængning af metoder og midler fra forskellige videnskaber.

Ifølge deres fokus, i henhold til deres direkte forhold til praksis, er individuelle videnskaber normalt opdelt i grundlæggende og anvendte. Grundvidenskabernes opgave er at forstå de love, der styrer adfærden og samspillet mellem de grundlæggende strukturer i naturen, samfundet og tænkningen. Disse love og strukturer studeres i deres "rene form", uanset deres mulige anvendelse.

Det umiddelbare mål for anvendt videnskab er at anvende resultaterne af grundlæggende videnskaber til at løse ikke kun kognitive, men også sociale og praktiske problemer.

Anvendte videnskaber kan udvikle sig med en overvægt af både teoretiske og praktiske problemstillinger. For eksempel i moderne fysik spiller elektrodynamik og kvantemekanik en grundlæggende rolle, hvis anvendelse på viden om specifikke fagområder danner forskellige grene af teoretisk anvendt fysik - metalfysik, halvlederfysik osv. Yderligere anvendelse af deres resultater til praksis giver anledning til praktisk anvendte videnskaber - metalvidenskab, halvlederteknologi osv.

Indtil for nylig var videnskab en fri aktivitet for individuelle videnskabsmænd. Det var ikke et erhverv og var ikke særligt finansieret på nogen måde. Typisk forsørgede forskere deres levebrød ved at betale for deres lærerjob på universiteter. Men i dag er en videnskabsmand et særligt erhverv. I det 20. århundrede dukkede begrebet "videnskabsmand" op. Nu i verden er omkring 5 millioner mennesker professionelt engageret i videnskab.

Videnskabens udvikling er præget af modsætning mellem forskellige retninger. Nye ideer og teorier etableres i intens kamp. M. Planck sagde om dette: "Normalt vinder nye videnskabelige sandheder ikke på en sådan måde, at deres modstandere bliver overbevist, og de indrømmer, at de tager fejl, men for det meste på en sådan måde, at disse modstandere gradvist dør ud, og den yngre generation assimilerer sandheden med det samme."

Livet i videnskaben er en konstant kamp af forskellige meninger, retninger, en kamp for anerkendelse af ideer.

2.5. Koncept og karakteristiske træk ved det videnskabelige billede af verden

Det videnskabelige billede af verden (ifølge definitionen af "Philosophical Encyclopedic Dictionary") er et holistisk system af ideer om naturens generelle egenskaber og mønstre, der er et resultat af en generalisering af grundlæggende naturvidenskabelige begreber og principper.

Ud over det generelle videnskabelige billede af verden, som opsummerer data fra alle videnskaber om levende og livløs natur, er der private naturvidenskabelige billeder af verden baseret på individuelle videnskabers resultater (fysiske, biologiske billeder af verden) . Særlige naturvidenskabelige billeder af verden indgår i det generelle videnskabelige billede på en ulige måde. Det afgørende element er billedet af verden af det område af erkendelse, der indtager en førende position. I oldtiden eksisterede naturlæren i form af en enkelt naturfilosofi, ikke opdelt i specialiserede discipliner. Derfor er gamle billeder af verden kendetegnet ved deres integritet og udelelighed, hvilket til dels er hemmeligheden bag deres charme. Siden fremkomsten af videnskab i ordets moderne betydning (XVII århundrede) og næsten til i dag, har lederen af naturvidenskab været fysik, og det fysiske billede af verden har været det førende i det naturvidenskabelige billede af verdenen.

De vigtigste bevægelsesformer kan arrangeres i en hierarkisk rækkefølge - fra de simpleste, som bestemmer vores verdens dybe, grundlæggende egenskaber, til de højeste, som opstår på senere stadier af selvorganisering af materien. På det laveste niveau er der fysiske bevægelsesformer: mekaniske, elektromagnetiske osv. Med opnåelsen af et vist niveau af kompleksitet opstår kemisk og biologisk, og med fremkomsten af et samfund af intelligente væsener, den højeste sociale form for bevægelse af stof, vi kender.

Lovene, der styrer de højeste bevægelsesformer, er ekstremt komplekse. Vi er lige begyndt at forstå de levende organismers og deres samfunds funktionsmønstre. Hvad angår de love, som samfundet udvikler sig efter, er vores viden i sin vorden. Du kan først begynde at studere de højere niveauer af et komplekst system efter at have klarlagt de mest grundlæggende elementer og egenskaber i systemet. Det var disse omstændigheder, der bestemte fysikkens ledende rolle i det generelle videnskabelige billede af verden fra det 17. århundrede til i dag.

I øjeblikket er grundlæggende fysisk forskning hovedsageligt koncentreret om to områder: højenergifysik og kosmologi. Fysikken har allerede næsten fuldstændigt mestret det boligareal, den er tildelt. Og opdagelser inden for biologi oplever et boom, ledsaget af en stigning i antallet af undersøgelser, især i grænseområder - biofysik, biokemi, molekylærbiologi. Alt dette taler om overgangen af den førende position fra fysik til biologi i overensstemmelse med det mønster, hvorefter vidensforløbet til en vis grad gentager udviklingen af det emne, der studeres - stof - fra relativt simpelt til komplekst. Det er således muligt, at det 21. århundrede bliver biologiens århundrede, og det 22. århundrede bør være samfundsvidenskabernes århundrede.

På tidligere udviklingsstadier og viden om virkeligheden fandt mytologiske og religiøse billeder af verden sted. Lad os bestemme de to vigtigste forskelle mellem det videnskabelige billede af verden og dem, der er nævnt ovenfor:

1. Det videnskabelige billede af verden er baseret på ideen om naturlig konditionalitet og naturlig orden i naturen. Hun afviser forestillinger om overnaturlig involvering

Og overjordiske kræfter i verdens fremkomst, udvikling og eksistens.

2. I stedet for traditionen med ukritisk overførsel af viden fra generation til generation, overtages traditionen for rationel kritik. En videnskabelig erklæring adskiller sig fra en uvidenskabelig eller pseudovidenskabelig ved, at den kan tilbagevises og kan verificeres objektivt. I modsætning hertil kræver næsten alle religioner tro uden beviser og betragter tvivl som frafald.

Kapitel II. NATURVIDENSKABLIG VIDEN OM VERDEN RUNDT

2.1. Naturvidenskabelig viden er processen med at forstå sandheden

Generel information

Grundlaget for enhver, herunder naturvidenskabelig, viden om virkeligheden er komplekst kreativt arbejde, herunder kombinerede bevidste og ubevidste processer. Mange fremtrædende videnskabsmænd har talt om den vigtige rolle af underbevidste processer. Albert Einstein understregede især: "Der er ingen klar logisk vej til videnskabelig sandhed, den skal gættes ved et intuitivt tankespring."

De særlige kendetegn ved bevidste og ubevidste processer af kreativt arbejde giver en individuel karakter til løsningen af selv det samme naturvidenskabelige problem af forskellige videnskabsmænd. “Og selvom repræsentanter for forskellige skoler anser deres stil for at være den eneste rigtige, supplerer og stimulerer forskellige retninger hinanden; sandheden afhænger ikke af, hvordan man griber den an,” sagde den teoretiske fysiker A.B. Migdal (1911–1991).

På trods af individualiteten ved at løse videnskabelige problemer, kan vi nævne ganske bestemte regler for videnskabelig viden om virkeligheden:

– ikke acceptere noget som sandt, der ikke fremstår klart og tydeligt;

– Opdel vanskelige spørgsmål i så mange dele som nødvendigt for at løse dem; starte forskning med de enkleste og mest bekvemme ting at vide og gradvist stige til viden om vanskelige og komplekse;

– dvæle ved alle detaljerne, vær opmærksom på alt, for at være sikker på, at intet er udeladt.

Disse regler blev først formuleret af Rene Descartes (1596-1650), en fremragende fransk filosof, matematiker, fysiker og fysiolog. De udgør essensen af Descartes' metode, som er lige så anvendelig til at opnå både naturvidenskabelig og humanistisk viden.

Mange autoritative videnskabsmænd ser den vigtige rolle som naturvidenskabelig viden, naturvidenskab i viden om virkeligheden. Således har den engelske fysiker J.K. Maxwell udtalte: "Hvad angår materialevidenskaberne, forekommer de mig at være den direkte vej til enhver videnskabelig sandhed... Videnskaben tager en stor del af sin værdi fra ideer opnået ved analogier med materialevidenskaberne..."

Pålideligheden af videnskabelig viden

Blandt videnskabsmænd er spørgsmålet altid rejst og opstår: i hvilket omfang kan man stole på videnskabelige resultater, det vil sige spørgsmålet om pålideligheden af videnskabelige resultater og kvaliteten af videnskabsmandens arbejde. Vi må indrømme, at videnskabelige produkter på vej mod sandheden er fyldt med fejlagtige resultater. Fejlagtigt ikke i objektiv forstand, at nogle udsagn og ideer suppleres, forfines og viger for nye over tid, og at alle naturvidenskabelige forsøgsresultater ledsages af en meget bestemt absolut fejl, men i en meget enklere forstand, når fejlagtige formler, ukorrekte beviser, inkonsistens grundlæggende naturvidenskabelige love osv. fører til forkerte resultater.

For at kontrollere kvaliteten af videnskabelige produkter udføres kontrol: undersøgelse, gennemgang og opposition. Hver af disse typer kontrol er rettet mod at bestemme pålideligheden af videnskabelige resultater. Som et eksempel giver vi tal, der karakteriserer effektiviteten af kontrollen af de foreslåede patenterede materialer. Som et resultat af en undersøgelse af 208.975 ansøgninger om opfindelser indsendt til US National Council of Inventions, blev det afsløret, at kun 8.615 (ca. 4%) af dem ikke var i modstrid med sund fornuft, og kun 106 (mindre end 0,05%) ansøgninger blev implementeret. Sandelig, som en digter: "... udtømmer et enkelt ord for tusind tons verbale malm." Indtil for nylig blev cirka hver femte artikler indsendt til offentliggørelse offentliggjort i nationale akademiske og centrale branchetidsskrifter efter peer review. Samvittighedsfuld modstand giver dig mulighed for betydeligt at reducere strømmen af usunde kandidat- og doktorafhandlinger.

Samtidig skal det erkendes, at procedurerne for undersøgelse, revision og indsigelse langt fra er perfekte. Man kan give mere end ét eksempel, hvor store videnskabelige ideer blev forkastet som i modstrid med almindeligt anerkendte synspunkter - det er Max Plancks kvantehypotese, og Bohrs postulater osv. Opsummerer hans erfaring med at deltage i en videnskabelig diskussion og vurderer meningerne af mange modstandere skrev Max Planck: "Den store videnskabelige idé introduceres sjældent ved gradvis overtalelse og omvendelse af dens modstandere, det er sjældent, at Saul bliver til Paulus. I virkeligheden er det, der sker, at modstandere gradvist dør ud, og den voksende generation vænner sig til den nye idé helt fra begyndelsen...” Charles Darwin undgik bevidst videnskabelige kontroverser. Han skrev om dette i sine faldende år: "Jeg er meget glad for, at jeg undgik kontroverser, det skylder jeg Leyel [min lærer]... Han rådede mig overbevisende til aldrig at blive involveret i kontroverser, da det ikke kommer noget godt ud af det, men kun tid spildes, og stemningen er forkælet.” Diskussion om realiteterne kan dog ikke helt udelukkes som et middel til at forstå sandheden. Lad os huske det berømte ordsprog: "sandheden er født i en strid."

I videnskaben og især i naturvidenskaben er der interne mekanismer til selvrensning. Resultaterne af forskning inden for områder af ringe interesse er naturligvis sjældent kontrolleret. Deres pålidelighed betyder ikke meget: de er alligevel dømt til glemsel. Resultaterne er interessante, brugbare, nødvendige og vigtige og bliver altid kontrolleret mange gange. For eksempel var Newtons Principia ikke hans første bog, der skitserede essensen af mekanikkens love. Den første var bogen "Motus", som blev hårdt kritiseret af Robert Hooke. Som et resultat af rettelser under hensyntagen til Hookes kommentarer, dukkede det grundlæggende værk "Principles" op.

Eksisterende metoder til overvågning af videnskabelige produkter er ineffektive, og for videnskaben er kontrol i bund og grund ikke nødvendig. Samfundet og staten har brug for det for ikke at spilde penge på forskernes nyttesløse arbejde. Et stort antal fejl i videnskabelige produkter tyder på, at det at nærme sig videnskabelig sandhed er en kompleks og arbejdskrævende proces, der kræver en kombineret indsats fra mange videnskabsmænd over lang tid. Omkring tyve århundreder adskiller statikkens love fra dynamikkens korrekt formulerede love. Kun et dusin sider af en skolebog indeholder, hvad der er blevet udvundet gennem tyve århundreder. Sandheden er faktisk meget mere værdifuld end perler.

Sandhed er et genstand for viden

Et ofte stødt udsagn: naturvidenskabens hovedmål - at etablere naturlovene, opdage skjulte sandheder - antager eksplicit eller implicit, at sandheden allerede eksisterer et sted i en færdiglavet form, den skal kun findes, findes som en slags af skat. Den store oldtidsfilosof Demokrit tilbage i det 5. århundrede. f.Kr e. sagde: "Sandheden er skjult i dybet (ligger på bunden af havet)." Hvad vil det sige at opdage en naturvidenskabelig sandhed i moderne forstand? Dette er for det første at etablere et årsag-virkningsforhold mellem fænomener og egenskaber ved naturlige objekter, for det andet at bekræfte ved eksperiment, opleve sandheden af de opnåede teoretiske udsagn og for det tredje at bestemme relativiteten af naturvidenskabelig sandhed.

En af naturvidenskabens opgaver er at forklare naturlige genstandes fænomener, processer og egenskaber. Ordet "forklar" betyder i de fleste tilfælde "forstå". Hvad mener en person normalt, når han for eksempel siger: "Jeg forstår denne genstands egenskab?" Som regel betyder dette: "Jeg ved, hvad der forårsager denne ejendom, hvad dens essens er, og hvad den vil føre til." Sådan er det dannet årsag-virkning sammenhæng: årsag – objekt – virkning. Etableringen og den kvantitative beskrivelse af et sådant forhold tjener som grundlag videnskabelig teori, kendetegnet ved en klar logisk struktur og bestående af et sæt principper eller aksiomer og teoremer med alle mulige konklusioner. Enhver matematisk teori er bygget i henhold til dette skema. Dette involverer naturligvis skabelsen af et særligt videnskabeligt sprog, terminologi og et system af videnskabelige begreber, der har en utvetydig betydning og er forbundet af strenge logiske love. Sådan opnås matematisk sandhed.

En ægte naturvidenskabsmand bør ikke begrænse sig til teoretiske udsagn eller fremsætte hypoteser for at forklare observerede fænomener eller egenskaber. Han skal bekræfte dem med eksperimenter, erfaring, han skal forbinde dem med "det faktiske forløb." Kun på denne måde kan en naturvidenskabsmand komme tættere på den naturvidenskabelige sandhed, der, som det nu står klart, er fundamentalt forskellig fra den matematiske sandhed.

Efter at have gennemført et eksperiment eller en oplevelse begynder den sidste fase af naturvidenskabelig viden, hvor grænserne for sandheden af de opnåede eksperimentelle resultater eller grænserne for anvendeligheden af love, teorier eller individuelle videnskabelige udsagn fastlægges. Resultatet af ethvert eksperiment, uanset hvor omhyggeligt det udføres, kan ikke betragtes som absolut nøjagtigt. Unøjagtigheden af eksperimentelle resultater skyldes to faktorer: objektiv og subjektiv. En af de væsentlige objektive faktorer er dynamikken i verden omkring os: lad os huske Heraclitus' kloge ord - "Alt flyder, alt ændrer sig; Du kan ikke træde i den samme flod to gange." En anden objektiv faktor er relateret til ufuldkommenheden af eksperimentets tekniske midler. Eksperimentet udføres af en person, hvis sanser og intellektuelle evner langt fra er perfekte: errare humanum est - det er menneskeligt at fejle (et velkendt latinsk udtryk) - dette er den subjektive faktor for unøjagtigheden af naturvidenskabelige resultater.

Fremragende naturvidenskabsmand Akademiker V.I. Vernadsky (1863-1945) hævdede med selvtillid: "Naturvidenskaben er kun baseret på videnskabelige empiriske fakta og videnskabelige empiriske generaliseringer." Lad os huske: den empiriske tilgang er baseret på eksperimenter og erfaring som de afgørende kilder til naturvidenskabelig viden. Samtidig har V.I. Vernadsky påpegede også begrænsningerne ved empirisk viden...

Teoretiske udsagn uden eksperiment er hypotetiske. Først når de bekræftes ved eksperiment, er en sand naturvidenskabelig teori født ud fra dem. Videnskabelig teori og eksperiment, eller i en generaliseret opfattelse, videnskab og praksis - det er de to søjler, som det forgrenede videntræ hviler på. ”Den, der er forelsket i praksis uden videnskab, er som en styrmand, der træder på et skib uden ror eller kompas; han er aldrig sikker på, hvor han sejler... Videnskaben er en kommandør, og praksis er en soldat,” sagde den geniale Leonardo da Vinci.

For at opsummere, lad os danne tre hovedbestemmelser i naturvidenskabsteorien:

1. grundlaget for naturvidenskabelig viden er et årsag-virkningsforhold;

2. sandheden af naturvidenskabelig viden bekræftes af eksperiment, erfaring (sandhedskriterium);

3. enhver naturvidenskabelig viden er relativ.

Disse bestemmelser svarer til de tre stadier af naturvidenskabelig viden. På første trin etableres en årsag-virkning sammenhæng iht kausalitetsprincippet. Den første og ret fuldstændige definition af kausalitet er indeholdt i Demokrits udtalelse: "Ikke en enkelt ting opstår uden en årsag, men alt opstår på et eller andet grundlag og på grund af nødvendighed." I moderne forstand kausalitet betyder en sammenhæng mellem individ tilstande af materietyper og -former i bevægelses- og udviklingsprocessen. Fremkomsten af objekter og systemer, såvel som ændringer i deres egenskaber over tid, har deres grundlag i de tidligere tilstande af materie i processen med dets bevægelse og udvikling; disse grunde kaldes grunde, og de ændringer, de forårsager, er konsekvenser. Årsag-og-virkning sammenhænge er grundlaget ikke kun for naturvidenskabelig viden, men også for enhver anden menneskelig aktivitet.

Den anden fase af viden er at udføre et eksperiment og erfaring. Naturvidenskabelig sandhed er det objektive indhold af resultaterne af eksperimenter og erfaringer. Kriterium naturligvis-videnskabelig sandhed - eksperiment, erfaring. Eksperiment og erfaring er den højeste autoritet for naturvidenskabsmænd: deres dom er ikke genstand for revision.

Enhver naturvidenskabelig viden (begreber, ideer, koncepter, modeller, teorier, eksperimentelle resultater osv.) er begrænset og relativ. At bestemme grænserne for korrespondance og relativitet af naturvidenskabelig viden er den tredje fase af naturvidenskabelig viden. F.eks. installeret overholdelsesgrænse(nogle gange kaldet tilstrækkelighedsintervallet) for klassisk mekanik betyder, at dens love beskriver bevægelsen af makroskopiske legemer, hvis hastigheder er små sammenlignet med lysets hastighed i et vakuum. Som allerede nævnt er grundlaget for naturvidenskab eksperimentet, som i de fleste tilfælde omfatter målinger. Den fremragende russiske videnskabsmand D.I. Mendeleev (1834–1907) skrev: ”Videnskaben begyndte, da folk lærte at måle; eksakt videnskab er utænkelig uden mål." Der er ingen absolut nøjagtige målinger, og i denne henseende er det en naturforskers opgave at fastslå usikkerhedsinterval. Med forbedring af målemetoder og eksperimentelle tekniske midler øges målingernes nøjagtighed, og derved indsnævres intervallet af unøjagtigheder, og eksperimentelle resultater nærmer sig den absolutte sandhed. Naturvidenskabens udvikling er en konsekvent tilgang til den absolutte naturvidenskabelige sandhed.

Generel information

På trods af individualiteten ved at løse videnskabelige problemer, kan vi nævne ganske bestemte regler for videnskabelig viden om virkeligheden:

– ikke acceptere noget som sandt, der ikke fremstår klart og tydeligt;

– dvæle ved alle detaljerne, vær opmærksom på alt, for at være sikker på, at intet er udeladt.

Pålideligheden af videnskabelig viden

Sandhed er et genstand for viden

Et ofte stødt udsagn: naturvidenskabens hovedmål - at etablere naturlovene, opdagelsen af skjulte sandheder - antager eksplicit eller implicit, at sandheden allerede eksisterer et sted i en færdiglavet form, den skal kun findes, fundet som en slags skat. Den store oldtidsfilosof Demokrit tilbage i det 5. århundrede. f.Kr e. sagde: "Sandheden er skjult i dybet (ligger på bunden af havet)." Hvad vil det sige at opdage en naturvidenskabelig sandhed i moderne forstand? Dette er for det første at etablere et årsag-virkningsforhold mellem fænomener og egenskaber ved naturlige objekter, for det andet at bekræfte ved eksperiment, opleve sandheden af de opnåede teoretiske udsagn og for det tredje at bestemme relativiteten af naturvidenskabelig sandhed.

En af naturvidenskabens opgaver er at forklare naturlige genstandes fænomener, processer og egenskaber. Ordet "forklar" betyder i de fleste tilfælde "forstå". Hvad mener en person normalt, når han for eksempel siger: "Jeg forstår denne genstands egenskab?" Som regel betyder dette: "Jeg ved, hvad der forårsager denne ejendom, hvad dens essens er, og hvad den vil føre til." Sådan dannes et årsag-virkningsforhold: årsag – objekt – virkning. Etableringen og den kvantitative beskrivelse af et sådant forhold tjener som grundlag for en videnskabelig teori, karakteriseret ved en klar logisk struktur og bestående af et sæt principper eller aksiomer og teoremer med alle mulige konklusioner. Enhver matematisk teori er bygget i henhold til dette skema. Dette involverer naturligvis skabelsen af et særligt videnskabeligt sprog, terminologi og et system af videnskabelige begreber, der har en utvetydig betydning og er forbundet af strenge logiske love. Sådan opnås matematisk sandhed.

Teoretiske udsagn uden eksperiment er hypotetiske. Først når de er bekræftet ved eksperiment, kommer der en sand naturvidenskabelig teori ud af dem. Videnskabelig teori og eksperiment, eller i en generaliseret opfattelse, videnskab og praksis - det er de to søjler, som det forgrenede videntræ hviler på. ”Den, der er forelsket i praksis uden videnskab, er som en styrmand, der træder på et skib uden ror eller kompas; han er aldrig sikker på, hvor han sejler... Videnskaben er en kommandør, og praksis er en soldat,” sagde den geniale Leonardo da Vinci.

For at opsummere, lad os formulere tre hovedbestemmelser i teorien om naturvidenskabelig viden:

1. grundlaget for naturvidenskabelig viden er et årsag-virkningsforhold;

2. sandheden af naturvidenskabelig viden bekræftes af eksperiment, erfaring (sandhedskriterium);

3. enhver naturvidenskabelig viden er relativ.

Disse bestemmelser svarer til de tre stadier af naturvidenskabelig viden. I første fase etableres en årsag-virkning-sammenhæng i overensstemmelse med kausalitetsprincippet. Den første og ret fuldstændige definition af kausalitet er indeholdt i Demokrits udtalelse: "Ikke en enkelt ting opstår uden en årsag, men alt opstår på et eller andet grundlag og på grund af nødvendighed." I den moderne forståelse betyder kausalitet sammenhængen mellem individuelle tilstande af typer og stofformer i processen med dens bevægelse og udvikling. Fremkomsten af objekter og systemer, såvel som ændringer i deres egenskaber over tid, har deres grundlag i de tidligere tilstande af materie i processen med dets bevægelse og udvikling; disse årsager kaldes årsager, og de ændringer, de forårsager, kaldes virkninger. Årsag-og-virkning sammenhænge er grundlaget ikke kun for naturvidenskabelig viden, men også for enhver anden menneskelig aktivitet.

Den anden fase af viden er at udføre et eksperiment og erfaring. Naturvidenskabelig sandhed er det objektive indhold af resultaterne af eksperimenter og erfaringer. Kriteriet for naturvidenskabelig sandhed er eksperiment, erfaring. Eksperiment og erfaring er den højeste autoritet for naturvidenskabsmænd: deres dom er ikke genstand for revision.

Enhver naturvidenskabelig viden (begreber, ideer, koncepter, modeller, teorier, eksperimentelle resultater osv.) er begrænset og relativ. At bestemme grænserne for korrespondance og relativitet af naturvidenskabelig viden er den tredje fase af naturvidenskabelig viden. For eksempel betyder den etablerede grænse for korrespondance (nogle gange kaldet tilstrækkelighedsintervallet) for klassisk mekanik, at dens love beskriver bevægelsen af makroskopiske legemer, hvis hastigheder er små sammenlignet med lysets hastighed i et vakuum. Som allerede nævnt er grundlaget for naturvidenskab eksperimentet, som i de fleste tilfælde omfatter målinger. Den fremragende russiske videnskabsmand D.I. Mendeleev (1834–1907) skrev: ”Videnskaben begyndte, da folk lærte at måle; eksakt videnskab er utænkelig uden mål." Der er ingen absolut nøjagtige målinger, og i denne henseende er naturforskerens opgave at fastslå intervallet for unøjagtighed. Med forbedring af målemetoder og eksperimentelle tekniske midler øges målingernes nøjagtighed, og derved indsnævres intervallet af unøjagtigheder, og eksperimentelle resultater nærmer sig den absolutte sandhed. Naturvidenskabens udvikling er en konsekvent tilgang til den absolutte naturvidenskabelige sandhed.

Enhed af empirisk og teoretisk viden

Hver handling i den kognitive proces omfatter i en eller anden grad både visuelt-sensuelle, empiriske og abstrakte, teoretiske elementer. Enhver handling af levende kontemplation er gennemsyret af tanke, medieret af begreber og kategorier. Når vi opfatter et objekt, tilskriver vi det straks til en bestemt kategori af ting og processer.

Historisk set begyndte vejen for naturvidenskabelig viden om den omgivende verden med levende kontemplation - sanseopfattelse af fakta baseret på praksis. Fra levende kontemplation går en person videre til abstrakt tænkning, og herfra - igen til praksis, hvor han realiserer sine tanker og verificerer deres sandhed. Den moderne naturvidenskabsmand, hvis tænkning til en vis grad har akkumuleret menneskelig erfaring og de kategorier og love, der er udviklet af menneskeheden, begynder ikke forskning med levende kontemplation. Enhver naturvidenskabelig forskning har brug for vejledende ideer lige fra begyndelsen. De tjener som en slags vejledende kraft uden dem dømmer naturvidenskabsmanden sig selv til at vandre i mørket og kan ikke udføre et eneste eksperiment korrekt. Samtidig kan teoretisk tænkning, selv upåklagelig i sin logiske stringens, ikke i sig selv afsløre den materielle verdens love. For sin effektive bevægelse skal den konstant modtage stimuli, impulser, fakta fra den omgivende virkelighed gennem observationer, eksperimenter, altså gennem empirisk viden.

Empirisk og teoretisk viden er en enkelt proces, der er karakteristisk for enhver naturvidenskabelig forskning på ethvert stadie.

Sanseformer for viden

Erkendelse af virkeligheden udføres i forskellige former, hvoraf den første og enkleste er sansning. Fornemmelser er de enkleste sansebilleder, refleksioner, kopier eller en slags snapshots af individuelle egenskaber ved objekter. For eksempel føler vi i en orange en gullig farve, en vis hårdhed, en specifik lugt osv. Fornemmelser opstår under påvirkning af processer, der udgår fra miljøet uden for en person og virker på vores sanser. Eksterne stimuli er lyd- og lysbølger, mekanisk tryk, kemiske effekter mv.

Ethvert objekt har en bred vifte af egenskaber. Alle ejendomme er samlet i én vare. Og vi opfatter og forstår dem ikke hver for sig, men som en enkelt helhed. Det objektive grundlag for opfattelsen som helhedsbillede er følgelig enhed og samtidig mangfoldigheden af forskellige aspekter og egenskaber i objekter.

Et holistisk billede, der afspejler objekter, der direkte påvirker sanserne, deres egenskaber og relationer, kaldes perception. Menneskelig perception omfatter bevidsthed, forståelse af objekter, deres egenskaber og relationer, baseret på involvering af hver gang et nyligt modtaget indtryk i systemet af eksisterende viden.

Livet, behovet for at orientere kroppen i en verden af makroskopiske integrerede ting og processer, har organiseret vores sanser på en sådan måde, at vi opfatter tingene som i en helhed. Begrænsning af fx visuel eller taktil perception er praktisk. Håndens manglende evne til at opfatte mikrostruktur, og øjnenes manglende evne til at se de mindste detaljer, gør det muligt bedre at afspejle makrostrukturen. Hvis det var anderledes, så ville alt smelte sammen i en kontinuerlig tåge af bevægelige partikler, molekyler, og vi ville ikke se tingene og deres grænser. Du kan forestille dig, hvad der ville ske, hvis vi så på alt gennem et kraftigt mikroskop.

Fornemmelses- og perceptionsprocesserne efterlader "spor" i hjernen, hvis essens er evnen til at gengive billeder af objekter, der ikke i øjeblikket påvirker en person.

Hjernens evne til at præge, lagre påvirkninger eller signaler fra det ydre miljø og gengive dem på det rigtige tidspunkt kaldes hukommelse.

Hukommelse spiller en meget vigtig kognitiv rolle i menneskers liv. Hvis billeder, der dukkede op i hjernen i det øjeblik, de blev udsat for et objekt, forsvandt umiddelbart efter ophøret af denne påvirkning, så vil en person hver gang opfatte objekter som helt ukendte. Han ville ikke genkende dem, og ville derfor ikke være opmærksom på dem. For at realisere noget er det mentale arbejde med at sammenligne den nuværende tilstand med den foregående nødvendigt. Mentale fænomener, der afløser hinanden og ikke er forbundet med tidligere fænomener, kan ikke forblive en bevidsthed, før de bliver fikseret i hukommelsen. Som et resultat af opfattelsen af ydre påvirkninger og deres lagring i tid af hukommelsen opstår ideer.

Repræsentationer er billeder af de objekter, der engang påvirkede de menneskelige sanser, og som derefter gendannes i henhold til spor, der er bevaret i hjernen, selv i fravær af disse objekter.

Fornemmelser og opfattelser er begyndelsen på fremkomsten af bevidst refleksion. Hukommelse konsoliderer og gemmer modtaget information. Repræsentation er et mentalt fænomen, hvor bevidstheden først rives væk fra sin umiddelbare kilde og begynder at eksistere som et subjektivt fænomen. I den er bevidsthedsobjektets direkte sansevirkelighed allerede tabt. Repræsentation er et mellemtrin i overgangen fra sansning til tanke. Folk siger: "Øjet ser langt, men tanken ser endnu længere."

Videnskabelig kendsgerning

En nødvendig betingelse for naturvidenskabelig forskning er at fastslå fakta. Empirisk viden forsyner videnskaben med fakta, mens den registrerer stabile forbindelser og mønstre i verden omkring os. Ved at angive dette eller hint faktum registrerer vi eksistensen af et bestemt objekt. Samtidig er det dog som regel uvist, hvad det i bund og grund repræsenterer. En simpel erklæring om fakta holder vores viden på niveau med væren.

Spørgsmålet om, hvorvidt et fænomen eksisterer eller ej, er et ekstremt vigtigt spørgsmål om videnskabelig viden. Når man bliver spurgt om eksistensen af noget, svarer en naturvidenskabsmand normalt enten "ja" eller "måske" eller "meget sandsynligt." Erklæring om eksistensen af et objekt er det første, meget lave erkendelsestrin. Fakta får kraften som et videnskabeligt grundlag for konstruktionen af en bestemt teori, hvis de ikke blot er pålideligt etableret og klogt udvalgt, men også betragtes i deres videnskabelige sammenhæng. Det er imidlertid umuligt at forstå virkeligheden uden at konstruere teorier. Selv den empiriske undersøgelse af virkeligheden kan ikke begynde uden en vis teoretisk orientering. Her er hvad I.P skrev om dette. Pavlov: "... i hvert øjeblik kræves en vis generel idé om emnet, for at have noget at knytte fakta til, for at have noget at gå videre med, for at have noget at antage for fremtiden forskning. En sådan antagelse er en nødvendighed i videnskabelige anliggender."

Uden teoretisk forståelse er en helhedsopfattelse af virkeligheden umulig, inden for hvilken forskellige fakta ville passe ind i et samlet system. At reducere videnskabens opgaver til indsamling af faktuelt materiale ville ifølge A. Poincaré betyde en fuldstændig misforståelse af videnskabens sande natur. "En videnskabsmand skal organisere fakta," skrev han, "videnskaben består af fakta, ligesom et hus lavet af mursten. Og blot én ophobning af fakta udgør ikke videnskab, ligesom en bunke sten ikke udgør et hus.”

Essensen af naturvidenskabelig viden om den omgivende verden ligger ikke kun i beskrivelsen og forklaringen af forskellige fakta og mønstre identificeret i processen med empirisk forskning baseret på etablerede love og principper, men kommer også til udtryk i naturforskernes ønske om at afsløre universets harmoni.

Observation og eksperiment

De vigtigste metoder til naturvidenskabelig forskning er observation og eksperimenter.

Observation er en bevidst, systematisk perception, der udføres med det formål at identificere videnobjektets væsentlige egenskaber. Observation refererer til en aktiv form for aktivitet rettet mod specifikke objekter og involverer formulering af mål og målsætninger. Observation kræver særlig forberedelse - foreløbig kendskab til materialer relateret til objektet for fremtidig observation: tegninger, fotografier, beskrivelser af objekter osv. En vigtig plads i forberedelsen af en observation bør indtages af en forståelse af observationens formål, kravene til det skal opfylde, den foreløbige udvikling af en plan og metoder til observation.

Et eksperiment er en metode eller teknik til forskning, ved hjælp af hvilken et objekt enten gengives kunstigt eller placeres under forudbestemte forhold. Metoden til at ændre betingelserne, hvor genstanden, der undersøges, er placeret, er den primære metode til eksperiment. Ændring af betingelserne gør det muligt at afsløre årsagssammenhængen mellem de givne betingelser og karakteristika ved det undersøgte objekt og samtidig opdage de nye egenskaber ved objektet, som ikke optræder direkte under normale forhold, for at spore arten af genstanden. ændringen i de observerede egenskaber i forbindelse med forholdenes ændring. Efterhånden som forholdene ændrer sig, ændres visse egenskaber ved objektet, mens andre ikke undergår væsentlige ændringer, vi kan ignorere dem. Eksperimentet er derfor ikke reduceret til simpel observation - det griber aktivt ind i virkeligheden, ændrer betingelserne for processen.

Tekniske midler til eksperimentet

Naturvidenskabelig eksperimentel forskning er utænkelig uden skabelsen af en række tekniske midler, herunder talrige instrumenter, instrumenter og eksperimentelle installationer. Uden eksperimentel teknologi ville udviklingen af naturvidenskab være umulig. Udviklingen af naturvidenskabelig viden afhænger i høj grad af udviklingen af tekniske midler, der anvendes af videnskaben.

Takket være mikroskopet, teleskopet, røntgenmaskinerne, radioen, fjernsynet, seismografen osv. har mennesket udvidet sine opfattelsesevner betydeligt.

De første regelmæssigheder i naturen blev som bekendt etableret i himmellegemers bevægelse og var baseret på observationer foretaget med det blotte øje. Galileo målte i sine klassiske eksperimenter med et legemes bevægelse på et skråplan tid ved mængden af vand, der strømmede gennem et tyndt rør fra et stort reservoir - der var ingen ure i vores forståelse dengang. Men den tid er for længst gået, hvor naturvidenskabelig forskning kunne udføres med improviserede midler. Galileo blev berømt i videnskaben ikke kun for sine banebrydende studier af mekaniske fænomener, men også for sin opfindelse af teleskopet. I dag er astronomi utænkeligt uden en række forskellige teleskoper, inklusive radioteleskoper, som giver en person mulighed for at se ind i sådanne afstande af universet, hvorfra lys når os over hundreder af millioner af lysår.

Mikroskopet spillede en enorm rolle i udviklingen af biologi og afslørede for mennesket mange hemmeligheder i den levende verden. Nutidens tekniske midler gør det muligt at udføre eksperimenter på molekylært, atomært og nukleart niveau. Teknologien i moderne eksperimenter består ikke kun af meget følsomme instrumenter, men også af specielle komplekse eksperimentelle installationer. For at trænge dybt ind i atomkernen bygges der for eksempel enorme eksperimentelle strukturer - synkrofasotroner.

Videnskaben bruger i dag aktivt rumskibe, ubåde, forskellige slags videnskabelige stationer og særlige naturreservater til at udføre eksperimenter. Naturvidenskabens succeser hænger tæt sammen med forbedringen af metoder og målemidler med forbedring af instrumenter og installationer, der gør det muligt at ændre betingelserne for observation og eksperimentere med stadigt stigende fleksibilitet og sofistikering. I løbet af de seneste årtier er der blevet skabt kraftfuld computerteknologi, som ikke blot udgør en integreret del af moderne eksperimentelt udstyr, men også er tæt integreret i selve tankeprocessen.

Tænker

Tænkning er det højeste niveau af erkendelse. Selvom dens kilde er sansninger og perception, går den ud over deres grænser og giver mulighed for at danne viden om genstande, egenskaber og fænomener, der ikke er tilgængelige for sanserne. Tænkning frigør mennesker fra behovet for at være direkte forbundet med det objekt, der studeres. Det gør det muligt mentalt at operere med et objekt, placere det i forskellige relationer med andre objekter, og at sammenligne nyerhvervet viden om objektet med tidligere erhvervet viden. Dette åbner vejen for relativt selvstændig teoretisk aktivitet, kun indirekte relateret til empirisk viden.

Tænkning er en målrettet, indirekte og generaliseret refleksion i den menneskelige hjerne af væsentlige egenskaber, årsagssammenhænge og naturlige sammenhænge mellem ting. De vigtigste former for tænkning er begreber, domme og slutninger.

Et koncept er en tanke, der afspejler de generelle og væsentlige egenskaber ved objekter og fænomener. Begreber afspejler ikke kun det generelle, men grupperer og klassificerer også objekter i overensstemmelse med deres forskelle. Begrebet "træ" afspejler ikke kun den generelle ting, der er karakteristisk for alle træer, men også forskellen mellem ethvert træ og alle andre.

I modsætning til sansninger, opfattelser og ideer er begreber blottet for klarhed eller følsomhed. Indholdet af et koncept er ofte umuligt at præsentere i form af et visuelt billede. En person kan for eksempel forestille sig en venlig person, men han vil ikke være i stand til i form af et sansebillede at forestille sig sådanne begreber som godt, ondt, skønhed, lov, lysets hastighed, tanke osv. Men han kan forstå alt dette.

Begreber opstår og eksisterer i en bestemt sammenhæng, i form af domme. At tænke betyder at bedømme noget, at identificere bestemte forbindelser og relationer mellem forskellige aspekter af et objekt eller mellem objekter.

Bedømmelse er en tankeform, hvor der gennem begrebssammenkoblingen bekræftes (eller benægtes) noget om noget. For eksempel er tanken udtrykt af sætningen "kernen er en komponent af et atom" en dom, hvor tanken udtrykkes om kernen, at den er en del af atomet.

I forhold til virkeligheden vurderes domme som sande eller falske. For eksempel er påstanden "Oka er en biflod til Yenisei" falsk, da Oka faktisk ikke er en biflod til Yenisei, og påstanden "Oka er en biflod til Volga" er sand. Tankernes sandhed og falskhed bekræftes ved praksis.

En person kan komme til denne eller hin dom gennem direkte observation af en kendsgerning eller indirekte - gennem slutning.

Inferens er et ræsonnement, hvor en ny dom (konklusion eller konsekvens) er afledt af en eller flere domme, kaldet præmisser eller præmisser, som logisk følger direkte af præmisserne. Eksempel: “Hvis et givent legeme udsættes for friktion, bliver det opvarmet; kroppen blev udsat for friktion, hvilket betyder, at den blev varmet op."

Ved hjælp af et eksempel fra naturvidenskabens historie vil vi forklare, hvad menneskelig teoretisk tænkning er. Den berømte franske bakteriolog L. Pasteur, mens han studerede miltbrand, kunne i lang tid ikke besvare spørgsmålene: hvordan bliver husdyr inficeret med denne sygdom på græsgange? Hvor kommer miltbrandbaciller fra på jordens overflade? Folk var kendt for at begrave døde dyrs døde dyr (af frygt for at inficere andre dyr) dybt ned i jorden. Da han en dag gik gennem en komprimeret mark, bemærkede Pasteur, at ét stykke jord var lysere end resten. Ledsageren forklarede ham, at det var i dette område, at et får, der var død af miltbrand, engang blev begravet. Pasteurs opmærksomhed blev henledt på det faktum, at der i dette område var mange passager af regnorme og jordisk ekskrementer frigivet af dem. Pasteur havde den idé, at regnorme, der kravlede ud af jordens dybder og bar miltbrandsporer med sig, var bærere af denne sygdom. Således trængte Pasteur indirekte, ved mentalt at sammenligne sine indtryk, ind i det, der var skjult for opfattelsen. Yderligere eksperimenter bekræftede rigtigheden af hans konklusion,

Ovenstående episode er et typisk eksempel på teoretisk tænkning. Pasteur opfattede ikke direkte årsagerne til miltbrandinfektion hos husdyr. Han lærte om denne grund indirekte, gennem andre fakta, det vil sige indirekte. Det første væsentlige træk ved tænkning I er, at det er en proces med indirekte erkendelse af objekter. Med udgangspunkt i det synlige, hørbare og håndgribelige trænger mennesker ind i det usynlige, uhørlige og uhåndgribelige. Det er på sådan indirekte viden, al videnskab er baseret.

Det objektive grundlag for den medierede erkendelsesproces er tilstedeværelsen af indirekte forbindelser, årsag-virkning-forhold, der eksisterer i selve virkeligheden og gør det muligt, baseret på opfattelsen af virkningen, at drage en konklusion om årsagen, der forårsagede denne. virkning, og ud fra viden om årsagen at forudse virkningen. Tænkningens indirekte natur ligger endvidere i, at en person erkender virkeligheden ikke kun som et resultat af sin personlige erfaring, men også indirekte, idet han mestrer hele menneskehedens historisk akkumulerede erfaring og viden, som f.eks. skrevne monumenter.

En af naturvidenskabens vigtige opgaver er at generalisere alt, hvad man ved om verden omkring os. Eksperiment og observation giver et stort udvalg af data, nogle gange inkonsekvente og endda modstridende. Den teoretiske tænknings hovedopgave er at bringe de opnåede data ind i et sammenhængende system og ud fra dem skabe et videnskabeligt billede af verden, blottet for logisk modsigelse.

Mens han for eksempel studerede vinsyrekrystallers optiske egenskaber, bemærkede Pasteur, at skimmelsvamp ødelægger nogle af dets krystaller. Disse observationer fik Pasteur til at gøre en dristig generalisering af, at andre ændringer i stoffer, der er observeret i naturen og kendt på det tidspunkt som forskellige gæringer, også er forårsaget af levende mikroorganismer. Pasteur udførte en række geniale eksperimenter, der uigendriveligt beviste, at alle typer gæring er forårsaget af mikrober.

En vigtig form for teoretisk tænkning er en hypotese - en antagelse baseret på en række fakta og antagelse af eksistensen af et objekt, dets egenskaber og visse sammenhænge. En hypotese er en type slutning, der forsøger at trænge ind i essensen af et område af virkeligheden, som endnu ikke er blevet tilstrækkeligt undersøgt.

En hypotese kræver verifikation og bevis, hvorefter den får karakter af en teori - et system af generaliseret viden, en forklaring af visse aspekter af virkeligheden. For eksempel var udsagnet om stoffets atomare struktur en hypotese i lang tid. Bekræftet af erfaring blev denne hypotese til pålidelig viden, en teori om stoffets atomare struktur.

Beskrivelse, forklaring og forventning

Empirisk viden omhandler fakta og deres beskrivelse. Under den teoretiske analyse af empirisk materiale bliver hele sæt af empiriske data opnået på forskellige måder og registreret i forskellige informationskilder udsat for logisk behandling. I den teoretiske tænkning går viden fra fakta og deres beskrivelse til fortolkning og forklaring. Den første og nødvendige betingelse for at forklare fakta er deres forståelse, det vil sige at forstå fakta i en given videnskabs begrebssystem.

At forstå et fænomen betyder at finde ud af de træk, på grund af hvilke det spiller en vis rolle i sammensætningen af helheden, at afsløre metoden til dets forekomst.

Empirisk viden angiver, hvordan en begivenhed opstår. Teoretisk viden besvarer spørgsmålet om, hvorfor det opstår på netop denne måde. Empirisk viden er begrænset til beskrivelse, registrering af resultaterne af observationer og eksperimenter ved hjælp af midler til registrering af information svarende til denne videnskab, tabeller, diagrammer, grafer, kvantitative indikatorer osv. Beskrivelse registrerer og organiserer fakta, giver deres kvalitative og kvantitative karakteristika, indtaster fakta ind i systemet af udviklet i denne videnskab om begreber, kategorier, forbereder faktuelt materiale til forklaring.

Teoretisk viden er først og fremmest en forklaring på årsagerne til fænomener. At opdage årsagen til et fænomen involverer at afklare tingenes indre modsigelser, forudsige den sandsynlige og nødvendige forekomst af begivenheder og tendenser i deres udvikling. For eksempel er forudsigelsen af D.K. Maxwell af elektromagnetiske bølger, D.I. Mendeleev - nye kemiske grundstoffer. Fra den relativistiske teori om elektronbevægelse, foreslået af P. Dirac, kom forventningen om eksistensen af et nyt objekt - positronen. Vi taler selvfølgelig ikke om et enkelt objekt, men om et sæt objekter af samme navn med veldefinerede egenskaber.

Denne eller hin lov kan forudsiges på grundlag af eksisterende teori. Der er dog en anden, i en vis forstand modsat, måde at forudsige loven på - at udlede den fra empiri. Sådan fødes en empirisk lov. En teoretisk forudsagt lov bekræftes empirisk, og en empirisk lov er som udgangspunkt begrundet teoretisk.

Der er intuitioner, som årsagerne ikke er eksplicit præsenteret for. En sådan fremsyn er typisk for forskere, der er store specialister inden for deres felt, og for dem spiller hjernens underbevidste aktivitet en væsentlig rolle.

2.3. Metoder og teknikker til naturvidenskabelig forskning

Begrebet metode og metode

I den moderne forståelse er metodologi studiet af struktur, logisk organisering, metoder og virkemidler. Især naturvidenskabens metodologi er læren om principperne for konstruktion, former og metoder for naturvidenskabelig viden.

En metode er et sæt af teknikker, eller operationer, praktiske eller teoretiske aktiviteter.

Metode er uløseligt forbundet med teori: ethvert system af objektiv viden kan blive en metode. Den uløselige sammenhæng mellem metode og teori kommer til udtryk i naturvidenskabelige loves metodologiske rolle. For eksempel udgør bevaringslovene i naturvidenskaben et metodologisk princip, der kræver streng overholdelse af tilsvarende teoretiske operationer; Refleksteorien om højere nervøs aktivitet tjener som en af metoderne til at studere dyrs og menneskers adfærd.

F. Bacon beskrev den korrekte metodes rolle i videnskabelig viden og sammenlignede den med en lampe, der oplyste vejen for en rejsende i mørket. Du kan ikke forvente succes med at studere noget problem ved at følge den forkerte vej.

Metoden i sig selv bestemmer ikke helt succesen i den naturvidenskabelige undersøgelse af virkeligheden: ikke kun en god metode er vigtig, men også dygtigheden i dens anvendelse.

Forskellige metoder inden for naturvidenskabens grene: fysik, kemi, biologi osv. er særlige i forhold til den almindelige dialektiske erkendelsesmetode. Hver gren af naturvidenskaben, der har sit eget studieemne og sine egne teoretiske principper, anvender sine egne særlige metoder, der er et resultat af en eller anden forståelse af essensen af sit objekt. De specielle metoder, der bruges for eksempel inden for arkæologi eller geografi, går normalt ikke ud over disse videnskaber. Samtidig bruges fysiske og kemiske metoder ikke kun inden for fysik og kemi, men også inden for astronomi, biologi og arkæologi. Anvendelsen af metoden for enhver videnskabsgren i dens andre grene udføres på grund af det faktum, at deres objekter adlyder denne videnskabs love. For eksempel anvendes fysiske og kemiske metoder i biologien ud fra, at genstandene for biologisk forskning omfatter i en eller anden form fysiske og kemiske former for bevægelse af stof.

Sammenligning, analyse og syntese

Selv gamle tænkere hævdede: sammenligning er videns moder. Folket udtrykte det passende i ordsproget: "Hvis du ikke kender sorg, vil du ikke kende glæde." Man kan ikke vide, hvad der er godt uden at vide, hvad der er dårligt, man kan ikke forstå det små uden det store osv. Alt læres ved sammenligning.

For at finde ud af, hvad et objekt er, skal du først finde ud af, på hvilke måder det ligner andre objekter, og hvordan det adskiller sig fra dem. For at bestemme massen af et legeme er det for eksempel nødvendigt at sammenligne det med massen af et andet legeme taget som en standard, dvs. som et prøvemål. Denne sammenligningsproces udføres ved vejning på en vægt.

Sammenligning er etableringen af ligheder og forskelle mellem objekter. Sammenligning ligger til grund for mange naturvidenskabelige målinger, der udgør en integreret del af ethvert eksperiment.

Ved at sammenligne objekter med hinanden får en person mulighed for at genkende dem korrekt og derved korrekt navigere i verden omkring sig og målrettet påvirke den. Da det er en nødvendig erkendelsesmetode, spiller sammenligning en vigtig rolle i menneskelig praktisk aktivitet og i naturvidenskabelig forskning, når objekter, der er virkelig homogene og ens i det væsentlige, sammenlignes. Det nytter ikke at sammenligne, som man siger, pund med arshins.

Sammenligning, som en meget generel erkendelsesmetode, optræder ofte i forskellige grene af naturvidenskaben som en komparativ metode.

Processen med naturvidenskabelig viden udføres på en sådan måde, at vi først observerer det generelle billede af det objekt, der studeres, hvor detaljerne forbliver i skyggen. Med en sådan observation er det umuligt at kende objektets indre struktur. For at studere det skal vi skille de genstande, der studeres, i stykker. Analyse er den mentale eller reelle nedbrydning af et objekt i dets bestanddele. At være en nødvendig metode til erkendelse, er analyse også et af elementerne i kognitionsprocessen.

Det er umuligt at kende essensen af en genstand kun ved at nedbryde den i de elementer, som den er sammensat af: kemikeren, ifølge Hegel, putter kød i sin replik, udsætter den for forskellige operationer og siger derefter: Jeg har fundet ud af, at den består af ilt, kulstof, brint osv. osv. Men disse ting spiser ikke længere kød. Hver gren af naturvidenskaben har så at sige sin egen grænse for opdeling af et objekt, ud over hvilken en anden verden af egenskaber og mønstre observeres.

Når detaljerne er blevet tilstrækkeligt undersøgt gennem analyse, begynder det næste erkendelsestrin - syntese - foreningen til en enkelt helhed af elementer dissekeret ved analyse.

Analyse fanger hovedsageligt det specifikke, der adskiller dele fra hinanden. Syntese afslører den fælleshed, der forbinder delene til en enkelt helhed.

En person nedbryder et objekt i dets bestanddele for først at opdage delene selv, finde ud af, hvad helheden består af, og derefter betragte det som bestående af dele, som hver allerede er undersøgt separat. Analyse og syntese er i dialektisk enhed med hinanden: i enhver bevægelse er vores tænkning lige så analytisk som den er syntetisk.

Analyse og syntese udspringer af menneskets praktiske aktiviteter, i dets arbejde. Mennesket har lært at mentalt analysere og syntetisere kun på basis af praktisk adskillelse, skæring, slibning, sammenføjning, sammensætning af genstande ved fremstilling af værktøj, beklædning, bolig osv. Kun ved gradvist at forstå, hvad der sker med en genstand, når man udfører praktiske handlinger med det lærte mennesket at mentalt analysere og syntetisere. Analyse og syntese er de grundlæggende tænkningsmetoder: processer med adskillelse og forbindelse, ødelæggelse og skabelse, nedbrydning og forbindelse: kroppe frastøder og tiltrækker; kemiske elementer kommer i kontakt og adskilles; i en levende organisme udføres assimilerings- og dissimileringsprocesserne kontinuerligt; i produktionen sønderdeles noget for at skabe et produkt af arbejdskraft, som samfundet har brug for.

Abstraktion, idealisering og generalisering

Hvert undersøgt objekt er karakteriseret ved mange egenskaber og er forbundet af mange tråde med andre objekter. I processen med naturvidenskabelig viden opstår behovet for at koncentrere opmærksomheden om ét aspekt eller egenskab ved det objekt, der undersøges, og at distrahere fra en række af dets andre kvaliteter eller egenskaber.

Abstraktion er den mentale isolation af et objekt i abstraktion fra dets forbindelser med andre objekter, en eller anden egenskab ved et objekt i abstraktion fra dets andre egenskaber, ethvert forhold mellem objekter i abstraktion fra objekterne selv. Til at begynde med kom abstraktionen til udtryk i udvælgelsen af nogle genstande med hænder, øjne og værktøjer og abstraktion fra andre. Dette fremgår af oprindelsen af selve ordet "abstrakt" - fra det latinske verbum "tagere" (at trække) og præfikset "ab" (til siden). Og det russiske ord "abstrakt" kommer fra verbet "voloch" (at trække).

Abstraktion er en nødvendig betingelse for fremkomsten og udviklingen af enhver videnskab og menneskelig viden generelt. Spørgsmålet om, hvad der i objektiv virkelighed fremhæves af det abstraherende tænkningsarbejde, og hvad tænkningen distraheres fra, løses i hvert konkret tilfælde i direkte afhængighed af arten af det objekt, der undersøges, og de opgaver, der stilles til forskeren. For eksempel i matematik løses mange problemer ved hjælp af ligninger uden at overveje de specifikke ting bag dem. Tal er ligeglade med, hvad der ligger bag dem: mennesker eller dyr, planter eller mineraler. Dette er matematikkens store magt, og samtidig dens begrænsninger.

For mekanik, der studerer legemers bevægelse i rummet, er legemers fysiske og kinetiske egenskaber, bortset fra masse, ligegyldige. I. Kepler var ligeglad med Mars' rødlige farve eller Solens temperatur for at etablere lovene for planetarisk rotation. Da Louis de Broglie søgte sammenhængen mellem elektronens egenskaber som en partikel og som en bølge, havde han ret til ikke at interessere sig for andre egenskaber ved denne partikel.

Abstraktion er tankens bevægelse dybt ind i emnet, der fremhæver dets væsentlige elementer. For at en given egenskab ved et objekt kan betragtes som kemisk, er distraktion, abstraktion for eksempel nødvendig. Faktisk inkluderer de kemiske egenskaber af et stof ikke at ændre dets form, så kemikeren undersøger kobber og distraherer fra, hvad der præcist er lavet af det.

I den logiske tænknings levende stof gør abstraktioner det muligt at gengive et dybere og mere præcist billede af verden, end det kan lade sig gøre ved hjælp af opfattelser.

En vigtig metode til naturvidenskabelig viden om verden er idealisering som en bestemt type abstraktion. Idealisering er den mentale dannelse af abstrakte objekter, der ikke eksisterer og ikke er realiserbare i virkeligheden, men som der findes prototyper for i den virkelige verden. Idealisering er processen med at danne koncepter, hvis virkelige prototyper kun kan angives med varierende grader af tilnærmelse. Eksempler på idealiserede begreber: "punkt", det vil sige et objekt, der hverken har længde, højde eller bredde; "lige linje", "cirkel", "punkt elektrisk ladning", "ideel gas", "absolut sort krop" osv.

Introduktion til den naturvidenskabelige proces med at studere idealiserede objekter giver mulighed for konstruktion af abstrakte diagrammer af virkelige processer, der er nødvendige for en dybere indtrængning i mønstrene for deres forekomst.

En vigtig opgave for naturvidenskabelig viden er generalisering - processen med mental overgang fra det individuelle til det generelle, fra det mindre generelle til det mere generelle.

For eksempel en mental overgang fra begrebet "trekant" til begrebet "polygon", fra begrebet "mekanisk form for bevægelse af stof" til begrebet "form for bevægelse af stof", fra dommen "denne metal er elektrisk ledende” til dommen ”alle metaller er elektrisk ledende”, fra dommen ”mekanisk energiform bliver til varme” til dommen ”enhver form for energi bliver til en anden energiform” osv.

Den mentale overgang fra det mere generelle til det mindre generelle er en begrænsningsproces. Processerne med generalisering og begrænsning er uløseligt forbundet. Uden generalisering er der ingen teori. Teori er skabt til at blive anvendt i praksis til at løse specifikke problemer. For eksempel, for at måle objekter og skabe tekniske strukturer, er en overgang fra det mere generelle til det mindre generelle og individuelle altid nødvendigt, dvs. en begrænsningsproces er altid nødvendig.

Abstrakt og konkret

Processen med naturvidenskabelig viden udføres på to indbyrdes forbundne måder: ved at stige fra det konkrete, givet i perception og repræsentation, til abstraktioner og ved at stige fra det abstrakte til det konkrete. På den første vej "fordamper" den visuelle repræsentation til abstraktionsniveauet på den anden vej bevæger tanken sig igen til konkret viden, men til et rigt sæt af talrige definitioner.

Abstrakt forstås som en ensidig, ufuldstændig afspejling af et objekt i bevidstheden. Konkret viden er en afspejling af det virkelige forhold mellem elementerne i et objekt i helhedens system, betragtning af det fra alle sider, i udviklingen, med alle dets iboende modsætninger. Det konkrete er resultatet af videnskabelig forskning, en afspejling af den objektive virkelighed i et system af begreber og kategorier, en teoretisk meningsfuld enhed af det forskelligartede i forskningsobjektet. Metoden til teoretisk viden om et objekt som helhed er opstigningen fra det abstrakte til det konkrete.

Analogi

I selve forståelsen af fakta ligger en analogi, der forbinder det ukendtes tråde med det kendte. Det nye er lettere at forstå og forstå gennem billeder og begreber fra det gamle, kendte. En analogi er en sandsynlig, plausibel konklusion om ligheden mellem to objekter i nogle karakteristika baseret på deres etablerede lighed i andre karakteristika. Konklusionen er, at jo mere plausibelt, jo flere lignende funktioner de sammenlignede objekter har, og jo mere betydningsfulde er disse funktioner. På trods af det faktum, at analogier kun giver sandsynlige konklusioner, spiller de en enorm rolle i viden, da de fører til dannelsen af hypoteser - videnskabelige gæt og antagelser, som i den efterfølgende fase af forskning og bevis kan blive til videnskabelige teorier. En analogi med det, vi ved, hjælper os til at forstå, hvad der er ukendt. En analogi med det simple hjælper til at forstå det mere komplekse. I analogi med den kunstige udvælgelse af de bedste husdyrracer opdagede Charles Darwin således loven om naturlig udvælgelse i dyre- og planteverdenen. Analogien med strømmen af væske i et rør spillede en vigtig rolle i fremkomsten af teorien om elektrisk strøm. Analogier med virkningsmekanismen for muskler, hjerne og sanseorganer hos dyr og mennesker førte til opfindelsen af mange tekniske strukturer: gravemaskiner, robotter, logiske maskiner osv.

Analogi som metode bruges oftest i lighedsteorien, som modelleringen bygger på.

Modellering

I moderne videnskab og teknologi bliver modelleringsmetoden mere og mere udbredt, hvis essens er at gengive egenskaberne af et videnobjekt på en specialdesignet analog af det - en model. Hvis modellen har samme fysiske karakter som originalen, så har vi at gøre med fysisk modellering. En model kan bygges efter princippet om matematisk modellering, hvis den har en anden karakter, men dens funktion er beskrevet af et ligningssystem, der er identisk med det, der beskriver originalen, der studeres.

Modellering er meget udbredt, fordi det giver mulighed for at studere processer, der er karakteristiske for originalen, i mangel af selve originalen og under forhold, der ikke kræver dens tilstedeværelse. Dette er ofte nødvendigt på grund af ulejligheden ved at studere selve genstanden og af andre årsager: høje omkostninger, utilgængelighed, leveringsbesvær, storhed osv.

Værdien af modellen ligger i, at den er meget nemmere at lave, det er nemmere at udføre eksperimenter med den end med originalen osv.

For nylig er der aktivt blevet udviklet elektroniske simuleringsanordninger, hvor en reel proces ved hjælp af elektroniske processer gengives i henhold til et givet program. Princippet om modellering danner grundlaget for kybernetik. Modellering bruges til at beregne banerne for ballistiske missiler, til at studere driftstilstande for maskiner og hele virksomheder, i fordelingen af materielle ressourcer osv.

Induktion og deduktion

Som en metode til naturvidenskabelig forskning kan induktion defineres som processen med at udlede en generel holdning fra observationen af en række særlige individuelle fakta.

Der er normalt to hovedtyper af induktion: komplet og ufuldstændig. Fuldstændig induktion er konklusionen på en generel bedømmelse af alle objekter i et bestemt sæt baseret på overvejelser om hvert objekt i et givet sæt. Anvendelsesområdet for en sådan induktion er begrænset til objekter, hvis antal er begrænset. I praksis bruges oftere en form for induktion, som går ud på at lave en konklusion om alle objekter i et sæt baseret på viden om kun en del af objekterne. Sådanne konklusioner om ufuldstændig induktion er ofte sandsynlige. Ufuldstændig induktion, baseret på eksperimentelle undersøgelser og inklusive teoretisk begrundelse, er i stand til at frembringe en pålidelig konklusion. Det kaldes videnskabelig induktion. Ifølge den berømte franske fysiker Louis de Broglie er induktion, da den søger at skubbe tankens allerede eksisterende grænser, den sande kilde til virkelig videnskabelige fremskridt. Store opdagelser og spring fremad i den videnskabelige tanke skabes i sidste ende ved induktion – en risikabel, men vigtig kreativ metode.

Deduktion er processen med analytisk ræsonnement fra det generelle til det særlige eller mindre generelle. Begyndelsen (præmisserne) for deduktion er aksiomer, postulater eller blot hypoteser, der har karakter af generelle udsagn, og slutningen er konsekvenserne af præmisserne, teoremer. Hvis præmisserne for et fradrag er sande, så er dets konsekvenser sande. Fradrag er det vigtigste bevismiddel. Brugen af deduktion gør det muligt af indlysende sandheder at udlede viden, som ikke længere kan begribes med umiddelbar klarhed af vort sind, men som på grund af selve metoden til at opnå den fremstår som fuldstændig berettiget og dermed pålidelig. Fradrag udført efter strenge regler kan ikke føre til fejl.

Åbningslogik

Den logiske vej til videnskabelig og teknisk kreativitet forbundet med en opdagelse begynder oftest med fremkomsten af et tilsvarende gæt, idé, hypotese. Efter at have fremsat en idé og formuleret et problem, finder videnskabsmanden sin løsning og forfiner den derefter gennem beregninger og erfaringstest.

Discovery er etableringen af nye, hidtil ukendte mønstre, egenskaber og fænomener i den materielle verden, der introducerer grundlæggende ændringer i vidensniveauet. Bag "bagsiden" af enhver opdagelse ligger den tornede vej, der førte til den, ofte snoet, selvmodsigende og altid lærerig. Der er en tro på, at en opdagelse er resultatet af en ulykke, en pludselig indsigt i tanker, inspiration, en mystisk kreativ intuition, en underbevidsthed eller endda en smertefuld tilstand af psyken, der er i stand til at skabe usædvanlige kombinationer ud fra almindelige indtryk, føde "skøre" ideer, der kan bryde vores sædvanlige ideer.

Vejene, der fører til opdagelse, er virkelig bizarre. Nogle gange fører tilfældigheder os til sådanne veje. For eksempel har den fremragende danske videnskabsmand H.K. Ørsted viste engang eleverne eksperimenter med elektricitet. Der var et kompas ved siden af lederen inkluderet i det elektriske kredsløb. Da kredsløbet lukkede, afveg den magnetiske kompasnål pludselig. En nysgerrig studerende lagde mærke til dette og bad videnskabsmanden om at forklare dette fænomen. Som et resultat af gentagne eksperimenter og logiske ræsonnementer gjorde videnskabsmanden en stor opdagelse, som skulle etablere forbindelsen mellem magnetisme og elektricitet. Denne opdagelse tjente igen som grundlag for opfindelsen af elektromagneten og andre opdagelser.

Der er mange lignende eksempler, men de kan ikke overbevise os om, at opdagelser generelt er resultatet af ren tilfældighed. Du skal kunne udnytte muligheden. Chance hjælper dem, der arbejder hårdt med at implementere deres ideer og planer. Vi ser huset, men vi lægger ikke mærke til det fundament, det står på. Grundlaget for enhver opdagelse og opfindelse er universel og personlig oplevelse.

I en videnskabsmands kreative aktivitet er der ofte tilfælde, hvor en kreativ tankehandling anerkendes som færdiglavet, og forfatteren selv fremstår, som om den pludselig "dukkede op" for ham. Bag evnen til "pludselig" at forstå essensen af en sag og føle fuldstændig tillid til rigtigheden af en idé ligger i det væsentlige akkumuleret erfaring, tidligere erhvervet viden og det hårde arbejde med en søgende tanke. Desuden er hver ny opdagelse eller opfindelse forberedt af mange tidligere sejre og misforståelser.

Opdagelse som løsning af modsigelser

Et af de karakteristiske træk ved kreativt arbejde er løsningen af modsætninger. Enhver videnskabelig opdagelse eller opfindelse repræsenterer skabelsen af en ny, uundgåeligt forbundet med negationen af det gamle. Dette er dialektikken i tankeudviklingen. Den kreative proces er ret logisk. Der bygges en logisk kæde af operationer, hvor det ene led naturligt følger det andet: at sætte et problem, forudse det ideelle endelige resultat, finde en modsigelse, der forstyrrer opnåelsen af målet, opdage årsagen til modsigelsen og til sidst løse modsigelsen.

For eksempel i skibsbygning, for at sikre et skibs sødygtighed, er det nødvendigt optimalt at tage højde for de modsatte forhold: For at skibet skal være stabilt, er det nødvendigt at gøre det bredere, og for at det kan være hurtigere, er det tilrådeligt at gøre det længere og smallere. De tekniske modsætninger i flykonstruktionen er særligt tydelige: Flyet skal gøres stærkt og let, men kravene til styrke og lethed er modsatte.

Naturvidenskabens og teknologiens historie viser, at langt de fleste opfindelser er resultatet af at overvinde modsætninger. En skarpsindig naturvidenskabsmand og en erfaren opfinder har som regel, når de begynder at løse et videnskabeligt eller teknisk problem, en klar idé om, i hvilken retning udviklingen af videnskab og teknologi går. Opdagelser er ofte født i en situation, hvor en videnskabsmand bliver "drevet" ind i en blindgyde af paradoksale, uventede fakta, tilsyneladende en fejl i et eksperiment eller afvigelser fra love. Akademiker P.L. Kapitsa sagde engang, at en fysiker ikke er så meget interesseret i selve lovene som i afvigelser fra dem. Og dette er sandt, da videnskabsmænd normalt opdager nye mønstre ved at studere dem. I en situation, hvor et paradoks opdages, opstår en arbejdshypotese, der forklarer og derved eliminerer paradokset. Det er verificeret ved eksperiment.

At gøre en opdagelse betyder korrekt at fastslå den rette plads for en ny kendsgerning i teorisystemet som helhed, og ikke blot at opdage det. Når nye fakta kommer i konflikt med en eksisterende teori, løser tankens logik denne modsigelse på den ene eller anden måde, og altid til fordel for de nye faktas krav. Deres forståelse fører til konstruktionen af en ny teori.

Kreativ fantasi og intuition

Kreativ fantasi giver en mulighed for at forstå den generelle betydning af et nyt design og de veje, der fører til det, ved knapt mærkbare eller helt umærkelige detaljer og individuelle fakta. En person, der er berøvet kreativ fantasi og en vejledende idé, ser måske ikke noget særligt i den overflod af fakta, han er vant til.

Kraften i kreativ fantasi giver en person mulighed for at se på velkendte ting med nye øjne og skelne træk i dem, der ikke er blevet bemærket af nogen før. En engelsk ingeniør fik til opgave at bygge en bro over floden, der ville være holdbar og samtidig ikke dyr. En dag, mens han gik gennem haven, bemærkede ingeniøren, at et spindelvæv strakte sig over stien. I samme øjeblik fik han idéen om at bygge en hængebro på jernkæder.

Kunst spiller en væsentlig rolle i at fremme kreativ fantasi. Og det er langt fra tilfældigt, at en række fremtrædende fysikere og matematikere anser skønhed og en udviklet skønhedssans for at være et heuristisk princip for videnskaben, en væsentlig egenskab ved videnskabelig intuition.

Mange videnskabsmænd hævder, at for eksempel musik bidrager til udviklingen af intuition, det vil sige evnen til at se og transformere fakta i ens fantasi, så harmonien i det naturlige spores i dem. For eksempel har den fremragende akademiker P.S. Aleksandrov organiserede aftener med at lytte til klassisk musik, og for hvert stykke musik, han lyttede til, fandt han en unik, men interessant verbal fortælling. Det er kendt, at P. Dirac fremsatte ideen om eksistensen af positronen af rent æstetiske årsager.

I processen med videnskabelig opdagelse spiller intuition en vigtig rolle - evnen til at forstå sandheden ved direkte observation, uden begrundelse gennem beviser.

Processen med kreativitet, forståelse af sensoriske perceptionsdata udføres ofte i rækkefølgen af øjeblikkelig generalisering, en slags mental lukning, direkte fra de indledende data til resultatet. Der er en hurtig mobilisering af tidligere erfaringer for at forstå essensen af en kendsgerning. Forfinet af stor erfaring vil en læges kloge øje, uden begrundelse, straks forstå essensen af sygdommen fra mindre symptomer, og så vil lægen retfærdiggøre rigtigheden af sine instinkter.

En person stiger normalt til toppen af en øget intuitiv sans, afhængig af et solidt grundlag for livserfaring, på inspirationens vinger. Mange videnskabsmænd og kunstnere mener, at de mest frugtbare øjeblikke i deres kreative proces er øjeblikke af inspiration. Efter nogle måske meget lange og smertefulde søgen indtræder pludselig en fantastisk følelse af kreativ impuls og klarhed i bevidstheden. I dette øjeblik arbejder en person hurtigt og føler, at han har det godt, præcis efter behov, som han ønskede. Begrebet intuition bringer videnskabelig kreativitet tættere på kunstnerisk kreativitet.

Opdagelser vokser aldrig ud af ingenting. De opstår som et resultat af at fylde videnskabsmandens bevidsthed med en intens søgen efter løsninger på nogle kreative problemer. I et forsøg på at genskabe den psykologiske og logiske vej, som en videnskabsmand tager til en opdagelse, står vi over for hans fantastiske evne til at se på tingene, som om det var for første gang, uden byrden af velkendte ideer.

En dag, da den russiske videnskabsmand N.E. gik ned ad gaden i kraftig regn. Zhukovsky, dybt i tanker, standsede foran en å, som han måtte træde over. Pludselig faldt hans blik på en mursten, der lå midt i en vandstrøm. Videnskabsmanden begyndte omhyggeligt at se på, hvordan murstenens position ændrede sig under vandtrykket, og samtidig ændrede karakteren af vandstrømmen, der bøjede sig rundt om murstenen... Opdagelsesglæden blinkede i videnskabsmandens ansigt: her var den, den ønskede løsning på det hydrodynamiske problem! Mange mennesker har set en mursten ligge i et vandløb hundredvis af gange og gået forbi et fænomen, der ikke var bemærkelsesværdigt for dem. Og kun øjet af en videnskabsmand med skarp observation og kraften i kreativ fantasi vil være i stand til at se vigtige træk i denne kendsgerning og opdage fænomenets mønster.

Akut observation, omhyggelig undersøgelse af fakta og kraften i kreativ fantasi fører til resultaterne af alt nyt. I processen med videnskabelig forskning - eksperimentel eller teoretisk - søger videnskabsmanden efter den ønskede løsning på problemet, udfører en søgning. Søgningen kan foretages ved berøring, tilfældigt, men den kan også gøres målrettet. I enhver skabelse er der en vejledende idé, der spiller en stor rolle. Dette er en slags vejledende kraft uden det, dømmer en videnskabsmand sig uundgåeligt til at vandre i mørket. En observation eller et eksperiment udført tilfældigt, uden en klart forstået generel idé, kan ikke føre til et effektivt resultat. Uden en idé i mit hoved, sagde I.P. Pavlov, du vil slet ikke se kendsgerningen.

En videnskabsmand kan ikke kende alle fakta: de er utallige. Det betyder, at der ud fra et hav af fakta skal foretages et rimeligt udvalg af veldefinerede fakta, og samtidig dem, der er nødvendige for at forstå essensen af problemet. For ikke at forsømme nogen væsentlige fakta, skal du vide på forhånd eller intuitivt føle, hvad de er værd. Resultaterne af intuitiv forståelse kræver logisk bevis for deres sandhed.

Bevis

Et karakteristisk træk ved videnskabelig tænkning er beviser. Sandheden eller falskheden af et udsagn er som regel ikke åbenlyst. Kun de simpleste domme kræver kun brug af sanseopfattelse for at bekræfte deres sandhed. Det overvældende flertal af udsagn accepteres som sande ikke på niveauet af sanseviden og ikke adskilt fra alle andre sandheder, men på niveauet af logisk tænkning, i forbindelse med andre sandheder, dvs. ved hjælp af beviser.

Hvert bevis indeholder: en afhandling, begrundelse for bevis (argumenter) og en bevismetode. Et speciale er en position, hvis sandhed eller falskhed bestemmes gennem beviser. Beviset, hvormed en falskhed afsløres, kaldes en gendrivelse.

Alle bestemmelser, som beviset er baseret på, og hvoraf sandheden i den afhandling, der bevises, nødvendigvis følger, kaldes grunde eller argumenter. Grundlaget består af udsagn af pålidelige fakta, definitioner, aksiomer og tidligere beviste bestemmelser.

Aksiomer er bestemmelser, der ikke kan bevises i en given videnskab og spiller i den rollen som acceptable grundlag for bevisbare sandheder.

Sammenhængen mellem begrundelserne og konklusionerne herfra, som resulterer i, at den nødvendige anerkendelse af afhandlingens sandhed bevises, kaldes bevismetoden. Beviser for den samme videnskabelige holdning kan være forskellig. Forbindelsen mellem grunde, der fører til sandheden af en demonstrativ afhandling, er ikke enestående. Da det ikke er givet sammen med selve begrundelsen, men skal fastslås, er bevisførelse en teoretisk opgave. I nogle tilfælde viser bevisopgaven sig at være så vanskelig, at løsningen af den kræver en enorm indsats fra videnskabsmænd over hele årtier eller endda århundreder. I næsten to og et halvt årtusinde forblev atomets eksistens ubevist, indtil succeserne med ny eksperimentel og teoretisk fysik endelig bragte dette bevis. Giordano Brunos strålende gæt om eksistensen af planeter, der kredser om andre stjerner, modtog kun bevis i de seneste årtier.

Fra primitive bevismetoder, baseret på upræcise, tilnærmede ideer, til moderne beviser baseret på pålidelige fakta, præcist definerede begreber, på aksiomer fri for modsigelser og tilstrækkeligt i antal, såvel som på tidligere strengt beviste bestemmelser, er bevispraksisen kommet en lang vejs forbedring, der løfter mental kultur til niveauet for moderne videnskab.

Praktisk orientering af eksperimentet

Udviklingen af samfundet er i vid udstrækning bestemt af niveauet af højteknologi, hvor adskillige områder er baseret på resultaterne af de relevante grene af naturvidenskab. Moderne naturvidenskab har en bred vifte af forskningsmetoder, blandt hvilke eksperimenter er det mest effektive og effektive middel til viden.

Dagens eksperiment er karakteriseret ved tre hovedtræk:

stigende rolle af eksperimentets teoretiske grundlag. I mange tilfælde går eksperimentet forud af teoretisk arbejde, der koncentrerer et stort antal teoretikere og eksperimentatorers enorme arbejde;

kompleksiteten af eksperimentets tekniske udstyr. Eksperimentel teknologi er som regel mættet med multifunktionelt elektronisk udstyr, præcisionsmekaniske enheder, højfølsomme enheder, højpræcisionsomformere osv. De fleste eksperimentelle installationer er et fuldstændig lukket automatisk kontrolsystem, hvor tekniske midler giver de angivne eksperimentelle forhold med en meget sikker nøjagtighed, registrere mellemliggende eksperimentelle resultater og behandle dem sekventielt;

eksperimentets skala. Nogle eksperimentelle opsætninger ligner komplekse objekter i stor skala. Opførelsen og driften af sådanne faciliteter koster mange penge. Desuden kan forsøgsanlæg have en aktiv påvirkning af miljøet.

Eksperimentet er baseret på emnets praktiske indvirkning på det undersøgte objekt og omfatter ofte observationsoperationer, der ikke kun fører til kvalitative, beskrivende, men også til kvantitative resultater, der kræver yderligere matematisk bearbejdning. Fra dette synspunkt er et eksperiment en form for praktisk handling, der tages med det formål at opnå viden. I processen med eksperimentel naturvidenskabelig forskning studeres forskellige egenskaber og naturfænomener under kontrollerede og kontrollerede forhold.

Forskellig fra simpel observation ved aktiv indflydelse på objektet, der undersøges, udføres eksperimentet i de fleste tilfælde på grundlag af en eller anden teori, der bestemmer formuleringen af det eksperimentelle problem og fortolkningen af resultaterne. Ofte er hovedopgaven for et eksperiment at teste hypoteser og forudsigelser af en teori, der er af fundamental, anvendt og fundamental betydning. Som et kriterium for naturvidenskabelig sandhed repræsenterer eksperimentet grundlaget for videnskabelig viden om virkeligheden.

Eksperiment refererer ligesom observation til empiriske former for naturvidenskabelig viden. Der er dog betydelige forskelle mellem dem: eksperiment er en menneskelig aktivitet, der transformerer den ydre verden, og observation er karakteriseret ved træk ved kontemplation og sanseopfattelse af det objekt, der studeres. Under eksperimentet, med aktiv indgriben i det undersøgte objekt, er visse af dets egenskaber kunstigt isoleret, som er genstand for undersøgelse under naturlige eller specielt skabte forhold.

I processen med naturvidenskabelige eksperimenter gribes der ofte til fysisk modellering af både det undersøgte objekt og forskellige kontrollerede forhold, hvor genstanden befinder sig. Til dette formål skabes specielle installationer og enheder: trykkamre, termostater, magnetiske fælder, acceleratorer osv. Med deres hjælp skabes ultralave og ultrahøje temperaturer og tryk, vakuum og andre forhold. I nogle tilfælde er modellering af det undersøgte objekt det eneste middel til at implementere et eksperiment.

Mange eksperimentelle undersøgelser er ikke kun rettet mod at underbygge naturvidenskabelig sandhed, men også på at udvikle teknologier til fremstilling af nye typer af forskellige højkvalitetsprodukter. Det er i dette, at eksperimentets praktiske orientering tydeligst kommer til udtryk som en direkte måde at forbedre enhver teknologisk cyklus på.

Eksperimentelle midler er ikke i sig selv homogene: de kan opdeles i tre hovedsystemer, der adskiller sig i deres funktionelle formål:

· at give en indvirkning på det undersøgte objekt;

· komplekst instrumentmålesystem.

Afhængigt af den eksperimentelle opgave spiller disse systemer forskellige roller. For eksempel, når man bestemmer et stofs magnetiske egenskaber, afhænger resultaterne af et eksperiment i høj grad af instrumenternes følsomhed. På samme tid, når man udfører eksperimenter med et stof, der ikke forekommer i naturen under almindelige forhold, og selv ved lave temperaturer, spiller alle systemer af eksperimentelle midler en vigtig rolle.

Jo mere kompleks den eksperimentelle opgave er, jo mere akut er spørgsmålet om forsøgets renhed og pålideligheden af de opnåede resultater. Der er fire måder at løse dette problem på:

gentagne målinger;

forbedring af tekniske systemer og enheder; øge deres nøjagtighed, følsomhed og opløsning;

mere streng overvejelse af de vigtigste og ikke-hovedfaktorer, der påvirker det undersøgte objekt;

foreløbig planlægning af eksperimentet, hvilket gør det muligt fuldt ud at tage højde for detaljerne ved det undersøgte objekt og instrumenteringens muligheder.

Jo renere eksperimentet er sat op, jo mere grundigt er alle træk ved det undersøgte objekt præ-analyseret, og jo mere følsomme instrumenterne er, jo mere nøjagtige er forsøgsresultaterne og jo tættere svarer de til den naturvidenskabelige sandhed.

I ethvert naturvidenskabeligt eksperiment kan man se tre hovedstadier:

· forberedende;

· indhentning af eksperimentelle data;

· bearbejdning af forsøgsresultater og deres analyse.

Den forberedende fase omfatter normalt teoretisk undersøgelse af eksperimentet, dets planlægning, forberedelse af det undersøgte objekt, design og oprettelse af en teknisk base, herunder instrumentering. På et velforberedt eksperimentelt grundlag er de opnåede data som regel lettere modtagelige for kompleks matematisk behandling. Analyse af de eksperimentelle resultater gør det muligt at evaluere en eller anden parameter for det undersøgte objekt og sammenligne det enten med den tilsvarende teoretiske værdi eller med den eksperimentelle værdi opnået ved andre tekniske midler, hvilket er meget vigtigt for at bestemme rigtigheden og graden af pålidelighed af de opnåede resultater.

Teoretisk baggrund for eksperimentet

Den gensidige betingelse af empirisk og teoretisk viden er næppe i tvivl. Moderne eksperimenter og teori er så stærkt sammenflettet, at det praktisk talt er umuligt entydigt at svare på spørgsmålet om, hvilken af den givne viden, der kan betragtes som den absolutte begyndelse af naturvidenskabelig viden, selvom der kan anføres talrige eksempler på videnskabelig forskning, når empiriske principper forudser teori. , og omvendt . Analysen af forholdet mellem empiriske og teoretiske principper er stadig relevant i dag.

De mest abstrakte grene af matematikken bliver i stigende grad introduceret i teoretisk forskning, og mange teoretiske beregninger udføres ved hjælp af kraftfulde computerværktøjer. Eksperimentel forskning udvikler sig gennem introduktion af nye metoder ved brug af relativt komplekse tekniske midler. Eksperimentet får i stigende grad industrielle og i nogle tilfælde gigantiske proportioner. Samtidig er dens teoretiske støttes rolle også stigende, det vil sige, at vi trygt kan tale om den teoretiske konditionalitet af moderne eksperimentel forskning.

På alle stadier af eksperimentel forskning er forsøgslederens mentale aktivitet, som oftest er af filosofisk karakter, meget vigtig. Når man skal afgøre for eksempel spørgsmålene: hvad er en elektron, er det et element i den virkelige verden eller en ren abstraktion, kan det observeres, i hvilket omfang er viden om elektronen sand osv., videnskabsmanden på én måde eller en anden berører naturvidenskabens filosofiske problemer. En dybere forbindelse mellem naturvidenskab og filosofi indikerer et højere udviklingsniveau. Naturligvis ændrer teoretisk tænkning med en filosofisk orientering sig over tid og antager forskellige former og indhold. De bedste resultater opnås af en naturvidenskabsmand, der er flydende i sine snævre faglige spørgsmål, og som let kan navigere i generelle filosofiske problemstillinger relateret primært til dialektik og naturvidenskabsteori.

Forskernes ønske om at skabe et videnskabeligt billede af verden bringer naturvidenskaben tættere på filosofien. Det videnskabelige billede af verden har større almenhed end de teoretiske skemaer af specifikke naturvidenskabelige udsagn. Den er dannet gennem særlige forbindelser mellem individuelle elementer af viden og repræsenterer en meget generel idealmodel af virkelige processer, fænomener og egenskaber ved stof, studeret inden for snævre grene af naturvidenskaben. I bred forstand udtrykker det videnskabelige billede af verden generel viden om naturen, karakteristisk for et givet udviklingstrin i samfundet. Beskrivelsen af verdensbilledet i generel forstand skaber begreber, der er mere eller mindre tæt på begreberne hverdagssprog.

I de perioder med udvikling af naturvidenskaben, hvor det gamle billede af verden erstattes af et nyt, når man opretter et eksperiment, øges de filosofiske ideers rolle i form af teoretiske postulater, på grundlag af hvilke eksperimentet implementeres. .

I æraen af dannelsen af fysik som en videnskab, hvor der ikke var nogen særlige naturvidenskabelige teorier, blev videnskabsmænd som regel styret af generelle filosofiske ideer om enhed og slægtskab af materielle objekter og naturfænomener. For eksempel stolede G. Galileo, der lagde grundlaget for klassisk mekanik, på den generelle model for verdens enhed. Denne idé hjalp "jordiske øjne" til at se på himlen og beskrive himmellegemers bevægelse i analogi med bevægelser af kroppe på Jorden, hvilket igen skubbede videnskabsmænd til mere grundigt at studere forskellige former for mekanisk bevægelse, som et resultat af klassiske mekaniske love blev opdaget.

Den filosofiske idé om verdens materielle enhed gav næring til mange eksperimentelle undersøgelser og bidrog til akkumuleringen af nye naturvidenskabelige fakta. For eksempel opdagede den berømte danske fysiker H. Ørsted, der reflekterede over sammenhængen mellem fænomener af forskellig fysisk natur - varme, lys, elektricitet og magnetisme - som et resultat af eksperimentel forskning, den magnetiske virkning af elektrisk strøm.

Rollen af et eksperiment teoretiske præmisser er især vigtig, når etableret teoretisk viden tjener som grundlag for nye naturvidenskabelige problemer og hypoteser, der kræver en foreløbig empirisk begrundelse.

Under moderne forhold er det teoretiske arbejdes rolle på det forberedende stadium af et eksperiment stigende ved hver operation, visse teoretiske og praktiske forskningsprocedurer er inkluderet på forskellige måder. Der er fire hovedoperationer i den forberedende fase af eksperimentet:

· at opstille det eksperimentelle problem og fremsætte hypotetiske muligheder for dets løsning;

· udvikling af et eksperimentelt forskningsprogram,

· forberedelse af det undersøgte objekt og skabelse af en eksperimentel opsætning;

· kvalitativ analyse af eksperimentet og justering af forskningsprogram og instrumentering.

På trods af den tilsyneladende tilfældighed passer empiriske opdagelser ind i et veldefineret logisk skema, hvis startelement er modsætningen mellem kendt teoretisk viden og nye empiriske data. En sådan modsigelse er det logiske grundlag for et nyligt opstået problem – en slags grænse mellem viden og uvidenhed – det første skridt i forståelsen af det ukendte. Næste skridt er at udvikle en hypotese som en mulig løsning på problemet.

Den fremsatte hypotese fungerer sammen med konsekvenserne deraf som grundlaget, der bestemmer forsøgets mål, formål og praktiske midler. I nogle tilfælde, givet den eksisterende teoretiske ramme, kan en hypotese have en høj grad af reliabilitet. En sådan hypotese fastlægger strengt eksperimentets program og sigter det mod at søge efter et teoretisk forudsagt resultat. I andre tilfælde, når den teoretiske ramme netop er ved at opstå, kan graden af reliabilitet af hypotesen være lav. I dette tilfælde skitserer teorien kun det eksperimentelle design, og antallet af forsøg og fejl stiger.

I eksperimentets forberedende fase spiller opfindsomhed og designarbejde en enorm, uvurderlig rolle som en videnskabelig kreativ proces. Succesen for ethvert eksperimentelt arbejde afhænger af videnskabsmandens talent, bestemt af hans indsigt, dybde af abstrakt tænkning, originalitet i løsningen af tekniske problemer og evnen til opfindsom aktivitet, som er en konsekvent, målrettet overgang fra teoretisk viden til praktisk forskning .

Selvom eksperimentet er baseret på praktisk aktivitet, men da det er en naturlig videnskabelig metode til at forstå virkeligheden, inkluderer det logiske og teoretiske midler, hvis harmoniske kombination gør det muligt at løse problemet med succes.

Kombination af praktisk og teoretisk viden

Forberedelse af det undersøgte objekt og oprettelse af et eksperimentelt setup er vigtige trin i implementeringen af forskningsprogrammet, hvorefter hovedperioden med at udføre selve forsøgsarbejdet begynder. En sådan periode, ser det ud til, er karakteriseret ved rent empiriske tegn: ændringer i kontrollerede forhold, tænding og slukning af enheder og forskellige mekanismer, registrering af visse egenskaber, effekter osv. Under eksperimentet synes teoriens rolle at falde . Men faktisk tværtimod er det uden teoretisk viden umuligt at formulere mellemliggende problemer og løse dem. Forsøgsopstillingen er legemliggjort, materialiseret viden. Teoriens rolle i eksperimentet involverer at belyse mekanismen for dannelse af erkendelsesobjektet og interaktionen mellem subjektet, instrumenter og objekt, måling, observation og registrering af eksperimentelle data.

Teoretiske præmisser kan bidrage til at opnå positiv information om verden, en videnskabelig opdagelse eller forstyrre, lede eftersøgningen væk fra den rigtige vej – det hele afhænger af, om disse præmisser er sande eller falske. Nogle gange bliver videnskabsmænd på grund af objektive eller subjektive omstændigheder styret af falske præmisser, som naturligvis ikke bidrager til en objektiv afspejling af virkeligheden. For eksempel har en falsk fortolkning af de videnskabelige problemer inden for kybernetik og genetik ført til en betydelig forsinkelse i disse vidensgrene.

I naturvidenskabens historie er der en tendens til udvikling af erkendelsesprocessen fra den kvalitative undersøgelse af et objekt eller fænomen til etablering af deres kvantitative parametre og identifikation af generelle mønstre udtrykt i en streng matematisk form. Strengen og nøjagtigheden af eksperimentel information afhænger af perfektion af målemetoder og følsomheden af opløsningen og nøjagtigheden af måleudstyret.

Moderne eksperiment er kendetegnet ved høj målenøjagtighed. Der er flere måder at forbedre nøjagtigheden på:

· indførelse af nye standarder;

· brug af følsomme enheder;

· under hensyntagen til alle forhold, der påvirker objektet;

· kombination af forskellige typer målinger;

· automatisering af måleprocessen.

Den optimale kombination af disse stier bestemmes af naturforskerens subjektive egenskaber og afhænger i høj grad af den eksperimentelle teknologis perfektionsgrad.

Organiseringen af den konstante interaktion mellem observation, måling og kvantitativ beskrivelse under eksperimentet er medieret af teoretisk viden, herunder en filosofisk idé om verdensbilledet, hypoteser osv.

Teoretisk viden under eksperimentet ligger til grund for:

· dannelse af et komplekst forskningsobjekt;

· omgruppering af objektelementer skjult for direkte observation;

· fiksering og registrering af eksperimentelle data;

· fortolkning af de opnåede data og deres sammenligning med teoretiske.

Ved implementering af disse processer kontrollerer naturvidenskabsmanden konstant sine handlinger og resultater med teoretiske præmisser. Når forsøget er i sin sidste fase, og de vigtigste forsøgsresultater er indsamlet, stopper det teoretiske arbejde ikke – det sigter mod at bearbejde forsøgsresultaterne.

Behandling af forsøgsresultater

Efter opnåelse af de første eksperimentelle resultater fortsætter den eksperimentelle procedure. For det første giver et engangseksperiment som regel ikke et endeligt svar på det stillede spørgsmål. For det andet har de opnåede eksperimentelle resultater brug for logisk forfining, der gør dem til et videnskabeligt faktum, det vil sige til noget, hvis sandhed er hævet over enhver tvivl.

Ideen om fakta som manifestationer af virkeligheden, direkte registreret i form af sensorisk refleksion, udviklede sig i videnskaben på det tidlige stadium af fremkomsten af naturvidenskab. Den moderne naturvidenskabs praksis viser, at ikke alle fakta er direkte opfattet oftere end ikke, fakta er ikke noget, der umiddelbart fanger øjet og kan registreres af alle, der har normalt syn.

Fakta i naturvidenskaben indsamles ikke bare, men formes aktivt af naturvidenskabsmanden, hvilket slet ikke reducerer deres objektivitet. Ligeledes mister teorien, på trods af manifestationen af subjektets kreative aktivitet, ikke sin objektivitet, hvis den er sand.

Individuelle eksperimentelle data opnået i den indledende fase af empirisk forskning bliver ikke i sig selv til videnskabens fakta. De kan indeholde fejl forbundet med forkert forsøgsopsætning, forkerte aflæsninger af måleinstrumenter, afvigelser i sanseorganernes funktion osv. Derfor udføres der i naturvidenskaben som regel ikke ét, men en række forsøg. De eksperimentelle resultater afklares og verificeres, manglende information indsamles, og yderligere eksperimenter udføres. Derefter underkastes data opnået i en række eksperimenter matematisk behandling.

På trods af den tilsyneladende enkelhed ved at opnå og behandle primære eksperimentelle data, dvs. resultaterne af observationer og målinger, udføres matematisk behandling med en vis specificitet inden for rammerne af en streng teori om fejl, på grundlag af hvilken pålideligheden af de endelige resultater er kvantitativt bestemt. Uanset hvor nøjagtige observationer og målinger er, er fejl uundgåelige, og en naturforskers opgave er at bringe eksperimentelle data tættere på de objektive værdier af de mængder, der bestemmes, det vil sige at reducere intervallet for unøjagtighed. For at gøre dette skal hver forsker have en idé om alle de fejl, der er stødt på i praksis med eksperimentel forskning. Moderne fejlteori udstyrer forsøgsledere med pålidelige midler til at korrigere eksperimentelle data.

Statistisk behandling er ikke kun et effektivt middel til at afklare eksperimentelle data og eliminere tilfældige fejl, men også det første skridt mod deres generalisering i processen med at danne et videnskabeligt faktum. Naturligvis er statistisk behandling en nødvendig, men ikke tilstrækkelig operation i overgangen fra empiriske data til naturvidenskabelige fakta.

Efter afklaring af de eksperimentelle resultater begynder næste fase - sammenligning og bearbejdning. Hvis der som følge af sammenligning og generalisering udarbejdes materiale til efterfølgende generaliseringer, så registreres et nyt fænomen i videnskaben. Dette betyder dog ikke færdiggørelsen af processen med at danne et videnskabeligt faktum. Et nyligt registreret fænomen bliver et videnskabeligt faktum efter dets fortolkning.

En videnskabelig kendsgerning opnået i et eksperiment er således resultatet af en generalisering af et sæt konklusioner baseret på observationer og målinger af egenskaberne ved det undersøgte objekt, når man forudsiger dem i form af en hypotese.

Specifikationer for moderne eksperimentel og teoretisk forskning

Gennem alle faser af forsøget bliver naturvidenskabsmanden i en eller anden form styret af teoretisk viden. I det sidste århundrede, på grund af en række objektive årsager, er den vigtigste faglige aktivitet for nogle videnskabsmænd blevet udelukkende teoretisk arbejde. En af de første videnskabsmænd, der ikke udførte nogen eksperimenter, var den tyske fysiker Max Planck.

Der var således en opdeling af naturvidenskabsfolk i professionelle teoretikere og forsøgspersoner. I mange grene af naturvidenskaben opstod eksperimentelle og teoretiske retninger, og i overensstemmelse med dem dukkede specialiserede laboratorier og endda institutter op, for eksempel Instituttet for Teoretisk Fysik. Denne proces foregår mest aktivt i anden halvdel af det 20. århundrede. I tidligere tider verificerede ikke kun Newton og Huygens, men også sådanne fremragende teoretikere som Maxwell, som regel selv eksperimentelt deres teoretiske konklusioner og udsagn. I de seneste årtier har en teoretiker kun i undtagelsestilfælde udført eksperimentelt arbejde for at bekræfte konklusionerne af sin teoretiske forskning.

En af de væsentlige objektive årsager til eksperimenterende og teoretikeres professionelle isolation er, at de tekniske forsøgsmidler er blevet væsentligt mere komplicerede. Eksperimentelt arbejde kræver stor koncentration af indsats, det er uden for én persons magt og udføres i de fleste tilfælde af et helt hold af videnskabsmænd. For at udføre et eksperiment med en accelerator, reaktor osv. kræves der for eksempel en relativt stor stab af forskere. Derfor er teoretikeren, selv med et stærkt ønske, ikke i stand til at teste sine teoretiske konklusioner og forslag i praksis.

Tilbage i 60'erne af dette århundrede, hvor næsten alle grene af naturvidenskaben var i fremmarch, var akademiker P.L. Kapitsa talte med alarm om kløften mellem teori og eksperiment, mellem teori og liv, mellem teori og praksis, og bemærkede på den ene side adskillelsen af teoretisk videnskab fra livet og på den anden side den utilstrækkelige høje kvalitet af eksperimentelt arbejde. , som krænker videnskabens harmoniske udvikling.

Den harmoniske udvikling af naturvidenskaben er mulig, når teorien er baseret på et ret solidt forsøgsgrundlag. Det betyder, at forsøgslederen har brug for et godt materialegrundlag; et rum med alskens specialudstyr, et stort sæt meget følsomme instrumenter, specielle materialer, værksteder osv. Naturvidenskabens udviklingstempo bestemmes i høj grad af perfektionen af en sådan materialebase.

Adskillelsen af teori fra eksperimenter, erfaring og praksis forårsager enorm skade, først og fremmest på teorien selv og følgelig på videnskaben som helhed. Adskillelse fra erfaring og liv er karakteristisk ikke kun for naturvidenskabsmænd, men også for filosoffer, der beskæftiger sig med naturvidenskabelige filosofiske problemer. Et slående eksempel er nogle filosoffers holdning til kybernetik i slutningen af 40'erne og begyndelsen af 50'erne, hvor kybernetik i hjemlige filosofiske ordbøger blev kaldt en reaktionær pseudovidenskab. Hvis videnskabsmænd var styret af denne definition af kybernetik, så ville rumudforskning og skabelsen af moderne højteknologiske teknologier naturligvis ikke være blevet en realitet, da komplekse multifunktionelle processer, uanset deres anvendelsesområde, styres af kybernetiske systemer.

Arbejdet med store naturvidenskabsmænd, der ydede et stort bidrag til udviklingen af moderne naturvidenskab, fandt utvivlsomt sted i et tæt forhold mellem teori og eksperiment. Derfor, for udviklingen af naturvidenskab på sund jord, skal enhver teoretisk generalisering bestemt testes eksperimentelt. Kun den harmoniske udvikling af eksperimenter og teori kan løfte alle grene af naturvidenskaben til et kvalitativt nyt niveau.

Moderne metoder og tekniske eksperimenter

Eksperimentelle metoder og tekniske midler til moderne naturvidenskabelig forskning har nået en høj grad af perfektion. Mange tekniske enheder i eksperimentet er baseret på fysiske principper. Men deres praktiske anvendelse går langt ud over fysikkens rammer, en af naturvidenskabens grene. De er meget udbredt inden for kemi, biologi og andre relaterede naturvidenskaber. Med fremkomsten af laserteknologi, computere, spektrometre og anden avanceret teknologi blev hidtil ukendte naturfænomener og materielle genstandes egenskaber tilgængelige for eksperimentel forskning, og analyse af hurtige fysiske og kemiske processer blev mulig.

Laser teknologi. For eksperimentelle undersøgelser af mange fysiske, kemiske og biologiske processer er tre retninger i udviklingen af laserteknologi meget vigtige:

· udvikling af lasere med afstembare bølgelængder;

· skabelse af ultraviolette lasere;

· reduktion af laserpulsvarighed til 1 ac (10-18 s) eller mindre:

Jo bredere spektrum af laserstråling, som den kan indstilles i, jo mere værdifuld er en sådan laser for en forsker. Blandt afstembare bølgelængdelasere er farvestoflasere meget brugt. Bølgelængden af stråling fra sådanne lasere dækker spektret fra det nære ultraviolette område til det nære infrarøde område, inklusive det synlige område, og kan let indstilles i dette spektrum. Til dato er der udviklet lasere, hvis bølgelængde er mindre end 300 nm, dvs. svarer til det ultraviolette område. Sådanne lasere omfatter for eksempel kryptonfluorid-laseren.

Der udvikles lasere, hvis strålingspulsvarighed nærmer sig 1 as. Sådanne lasere vil utvivlsomt gøre det muligt at bestemme mekanismen for fysiske, kemiske og biologiske processer, der sker ved ekstremt høje hastigheder.

Det er vanskeligt at liste alle anvendelsesområder for lasere til undersøgelse af forskellige kemiske processer. Lad os blot nævne nogle få af dem: I fotokemi hjælper laser med at studere fotosynteseprocessen og derved finde en måde at bruge solenergi på mere effektivt; ved hjælp af lasere adskilles isotoper, for eksempel renses uran- og plutoniumisotoper; laseranordninger tjener som analysatorer af luftens kemiske sammensætning; I biologien gør lasere det muligt at studere levende organismer på celleniveau. Brugen af lasere i kemisk kinetik i studiet af forskellige processer, hvis varighed varierer fra 10-12 til 10-18 sekunder eller mindre, er meget forskelligartet.

Mulighederne for naturvidenskabelig forskning udvides med brugen af frie elektronlasere. Funktionsprincippet for sådanne lasere er baseret på det faktum, at i en stråle af elektroner, der bevæger sig med en hastighed tæt på lysets hastighed, forekommer lysemission i et periodisk skiftende magnetfelt i retning af elektronens bevægelse. Forsøget viser, at frie elektronlasere er kendetegnet ved høj bølgelængdeindstillingseffektivitet ved høj strålingseffekt i et bredt område - fra mikrobølgestråling til vakuum ultraviolet.

Synkrotronstrålingskilder. Synkrotroner bruges ikke kun i højenergifysik til at studere mekanismen for interaktion mellem elementarpartikler, men også til at generere kraftig synkrotronstråling med afstembare bølgelængder i de kortbølgede ultraviolette og røntgenområder i spektret. At studere strukturen af faste stoffer, bestemme afstanden mellem atomer, studere strukturen af molekyler af organiske forbindelser - synkrotronstråling bidrager til en vellykket løsning af disse og andre problemer.

Eksperimentelle metoder til at dechifrere komplekse strukturer. For at identificere og analysere komplekse strukturer, især til analyse af komplekse molekyler, er det nødvendigt at kontrollere kemiske processer og derefter bestemme sammensætningen og strukturen af reaktionsprodukter. De effektive metoder foreslået af fysikere til eksperimentelle undersøgelser af makroobjekter på molekylært niveau - kernemagnetisk resonans, optisk spektroskopi, massespektroskopi, røntgendiffraktionsanalyse, neutrondiffraktion osv. - gør det muligt at studere sammensætningen og strukturen af usædvanligt komplekse molekyler, som bidrager til undersøgelsen af for eksempel livets kemiske natur vigtige biologiske processer.

Kernemagnetisk resonans (NMR) metoden er baseret på analysen af vekselvirkningen mellem det magnetiske moment af atomkerner med et eksternt magnetfelt. Dette er en af de vigtigste metoder inden for forskellige grene af naturvidenskaben, især inden for kemi: syntesekemi, polymerkemi, biokemi, medicinsk kemi osv. Ved hjælp af NMR-metoden er det muligt at bestemme f.eks. det kemiske miljø af hydrogenatomer selv i sådanne komplekse molekyler, som DNA-segmenter. Fremskridt i udviklingen af NMR-spektroskopi afhænger af evnen til at skabe et stærkt magnetfelt, som kan opnås ved hjælp af kompakte superledende magneter. Oprettet i 1973, en tomograf baseret på NMR giver mulighed for at observere fordelingen af kemiske afvigelser og koncentrationen af kerner i så store objekter som den menneskelige krop, hvilket er meget vigtigt i diagnosticeringen af en række sygdomme, herunder ondartede tumorer.

Optisk spektroskopi giver dig mulighed for at analysere emissionsspektret af et stof i forskellige aggregeringstilstande: fast, flydende, gasformigt. Spektralanalyse er en fysisk metode til kvalitativ og kvantitativ bestemmelse af sammensætningen af et stof baseret på dets optiske emissionsspektrum. I kvalitativ spektralanalyse fortolkes det resulterende spektrum ved hjælp af tabeller og atlas over spektrene af grundstoffer og individuelle forbindelser. Indholdet af teststoffet i kvantitativ spektralanalyse bestemmes af den relative eller absolutte intensitet af linjerne eller båndene i spektret.

Med brugen af en laserstrålingskilde og en personlig computer udvides et optisk spektrometers muligheder betydeligt: et sådant spektrometer er i stand til at detektere et individuelt molekyle eller endda et atom af ethvert stof.

Ved hjælp af den laserinducerede fluorescensmetode kan luftforurening påvises i en afstand af omkring to kilometer.

I massespektroskopi bliver stoffet, der undersøges, først til en gasfase, derefter kondenserer gassen, og ionerne accelereres til en given kinetisk energi af et elektrisk felt. Massen af partikler kan bestemmes på to måder: ved at måle krumningsradius af ionens bane og ved at måle den tid det tager at rejse en given afstand.

Massespektrometre er meget følsomme og kan for eksempel detektere tre atomer af 14C-isotopen blandt 1016 12C-atomer. Dette indhold af 14C isotopen svarer ifølge radioisotopmetoden til bjergarternes alder på 70.000 år. Massespektrometri bruges i vid udstrækning til elementaranalyse, isotopsammensætning og molekylær strukturbestemmelse inden for områder som integreret kredsløbsfremstilling, metallurgi, nuklear, petroleumsindustri, farmaceutisk og nuklear industri.

Kombinerede instrumenter - gaskromatografi-massespektrometre - gør det muligt at påvise halogenerede kulbrinter og nitrosaminer i drikkevand, samt at bestemme små koncentrationer af et af de mest giftige stoffer - dioxin isomerer.

Kombinationen af en gaskromatograf med et massespektrometer er det bedste analytiske instrument til at arbejde med komplekse blandinger, hvilket giver dig mulighed for at løse forskellige problemer inden for kemi, biologi, geokemi, økologi, retsmedicin og andre videnskaber. Men indtil for nylig var brugen af en sådan enhed begrænset til let fordampede stoffer. Med udviklingen af metoder til desorption af ioner fra faste prøver ved at bombardere dem med ioner, fotoner eller neutrale partikler, er anvendelsesområdet for massespektroskopi udvidet betydeligt. De bestemte maksimale molekylvægte af forbindelser studeret ved massespektroskopi er steget betydeligt. For eksempel gjorde plasmadesorption ved hjælp af bombardement med fissionsprodukter af radioaktivt californium-252 det muligt at opnå ioner med en molekylvægt på 23000 og udføre deres massespektralanalyse. Ved hjælp af felt- og laserdesorption er det muligt at opnå massespektrale karakteristika for DNA-fragmenter. For at identificere et ukendt stof ved hjælp af massespektroskopi er kun 10-10 forbindelser tilstrækkeligt I blodplasma registrerer massespektrometeret det aktive stof af marihuana i en koncentration på 0,1 mg pr. kilogram kropsvægt.

Moderne elektrokemiske metoder i kombination med meget følsomt udstyr åbner nye muligheder for at studere strukturen og funktionerne af en levende celle: ved hjælp af elektroder, hvis areal kun er nogle få mikrometer, er det muligt at registrere processer, der foregår inde i cellen.

For at bestemme strukturen af molekyler er det nødvendigt at kende det rumlige arrangement af atomer. At kende den molekylære struktur gør det lettere at forstå en forbindelses fysiske og kemiske egenskaber, mekanismerne for kemiske reaktioner og identificere nye forbindelser. En af de mest almindelige metoder til at studere molekylære strukturer er røntgenstrukturanalyse, baseret på fænomenet diffraktion, som giver dig mulighed for at studere alle de forbindelser, der kan opnås i krystallinsk tilstand. Moderne computere dechifrerer et røntgenbillede af en ret kompleks molekylær struktur. Røntgendiffraktion har bidraget til produktionen af insektferomoner, der bruges til skadedyrsbekæmpelse i landbruget, og til undersøgelsen af væksthormoner, der er nødvendige for at øge fødevare- og biomasseproduktionen.

Røntgendiffraktionsanalyse suppleres af neutrondiffraktion baseret på neutrondiffraktion. Neutrondiffraktion kræver neutronfluxer, som produceres i atomreaktorer, hvilket i nogen grad begrænser brugen af denne metode. Et karakteristisk træk ved neutrondiffraktion er den høje nøjagtighed ved bestemmelse af afstanden mellem atomer. Neutrondiffraktion bruges med succes til at bestemme strukturerne af superledere, ribosomer og andre komplekse molekylære formationer, såvel som placeringen af protoner involveret i dannelsen af hydrogenbindinger, der bestemmer strukturen af proteiner.

På trods af forsinkelsen mellem eksperimentel forskning og teoretisk forskning er der opnået betydelige fremskridt inden for naturvidenskaben i anden halvdel af det 20. århundrede takket være udviklingen af forsøgsgrundlaget. Det er umuligt at opregne alle resultater inden for alle grene af naturvidenskaben, men det kan utvetydigt fastslås, at de fleste af dem er inkorporeret i moderne højteknologiske teknologier. Højtemperatursuperledning, molekylære stråler, kemiske lasere, fremskridt inden for nuklear kemi, kemisk syntese af DNA, kloning osv. - det er nogle meget vigtige resultater af moderne naturvidenskab...

Høj temperatur superledningsevne

Superledningshistorien begynder i 1911, da den danske videnskabsmand H. Kamerlingh Onnes, der studerede den elektriske modstand af afkølede metaller, opdagede, at når kviksølv afkøles til temperaturen af flydende helium, hvilket er omkring 4,2 K, er dette metals elektriske modstand. brat falder til nul. Det betyder, at metallet ved en given temperatur går i en superledende tilstand. Efterhånden som nye superledende materialer blev syntetiseret, steg temperaturen på deres overgang til den superledende tilstand støt. I 1941 blev den superledende overgangstemperatur på omkring 15 K fastsat for den binære legering NвN, og i 1973 – cirka 23 K for en anden binær legering – NвGe.

Siden 1986 en ny fase af superledningsforskning begynder, som markerede begyndelsen på højtemperatur-superledning: der blev syntetiseret et firekomponentmateriale baseret på kobberoxider, hvis overgangstemperatur var ca. 37 K. Derefter, efter kort tid, blev overgangstemperaturen blev hævet til 40, 52, 70, 92 og endda over 100 K. Som et resultat af talrige eksperimenter viste det sig, at fire-komponent kobberoxider, som har en kompleks krystalstruktur, omdannes til en superledende tilstand ved ca. 94 K.

I 1992 der er syntetiseret et materiale, der omdannes til en superledende tilstand allerede ved 170 K. En sådan superledende tilstand kan opnås ved at køle ikke med flydende nitrogen, men med et billigere kølemiddel - flydende xenon. Dette superledende materiale er sammensat af kobberoxid, strontium og calcium; dens struktur er forholdsvis enkel.

Den udbredte brug af superledere vil betydeligt reducere energitab i forskellige typer elektriske kredsløb, og især under kraftoverførsel, hvor tabene er omkring 20 % ved anvendelse af konventionelle ledere.

Kemiske lasere

En eksperimentel undersøgelse af blandingen af to gasformige forbindelser, udført for mere end 10 år siden, gjorde det muligt at bestemme fordelingen af energi mellem molekylerne. For eksempel producerer reaktionen af atomært brint med molekylært klor i gasform hydrogenchlorid og atomært klor, som udsender infrarødt lys. Analyse af emissionsspektret viser, at en væsentlig del af energien (ca. 40%) repræsenterer energien fra HCl-molekylets vibrationsbevægelse. For opdagelsen af denne type fænomen blev John Polyany (University of Toronto) tildelt Nobelprisen i kemi. Disse undersøgelser førte til skabelsen af den første kemiske laser - en laser, der modtager energi fra eksplosionen af en blanding af brint og klor. Kemiske lasere adskiller sig fra konventionelle lasere ved, at de ikke omdanner energien fra en elektrisk kilde, men energien fra en kemisk reaktion, til sammenhængende stråling. Dusinvis af kemiske lasere er blevet opdaget, inklusive dem, der er kraftige nok til at igangsætte termonuklear fusion (jodlaser) og til militære formål (hydrogen-fluorid-laser).

Molekylære stråler

En molekylær stråle er en strøm af molekyler dannet ved at fordampe et stof i en speciel ovn og føre det gennem en smal dyse, der danner en stråle i et kammer, hvor et ultrahøjt vakuum opretholdes, hvilket eliminerer intermolekylære kollisioner. Når en molekylær stråle er rettet mod reagenser - forbindelser, der indgår i en reaktion - ved lavt tryk (10-10 atm), kan hvert molekyle ikke deltage i mere end én kollision, der fører til en reaktion. For at udføre et så komplekst eksperiment kræves en ultrahøjvakuuminstallation, en kilde til intense supersoniske stråler, et meget følsomt massespektrometer og elektroniske determinanter for molekylernes frie vejtid. For disse eksperimenter blev Yuan-Chen Li (UC Berkeley) og Dudley Hermbach (Harvard University) tildelt Nobelprisen i kemi. Eksperimenter med molekylære stråler gjorde det muligt at bestemme for eksempel nøglereaktionerne under forbrændingen af ethylen, hvor der dannes et kortvarigt molekyle i reaktionen mellem ethylen og oxygen.

Fremskridt inden for nuklear kemi

Kemi spiller en vigtig rolle i studiet af radioaktive stoffers egenskaber og i udviklingen af radioaktive analysemetoder, der anvendes i forskellige grene af naturvidenskaben. En af de første Nobelpriser inden for nukleare processer blev tildelt kemiker Otto Hahn i 1944 for hans opdagelse af nuklear fission. I 1951 blev Nobelprisen for opdagelsen af de to første transuran-elementer i det periodiske system tildelt kemiker Glenn Seaborg og hans kollega, fysikeren Edwin McMillan. Mange moderne resultater inden for videnskaben om nukleare processer blev opnået gennem tæt samspil mellem kemikere, fysikere og videnskabsmænd på mange andre områder.

Ved hjælp af kemiske metoder blev der på kun 15 år syntetiseret kemiske grundstoffer med tal fra 104 til 109, og isotoper af mange andre grundstoffer blev opdaget. Studier af isotoper har gjort det muligt ikke kun at kvantitativt beskrive mange nukleare processer, men også at bestemme de egenskaber, der bestemmer stabiliteten af atomkerner.

Et af de interessante problemer med kernekemi er påvisningen af teoretisk forudsagte supertunge grundstoffer, dvs. elementer inkluderet i den forudsagte stabilitetsø beliggende i området af atomnumre 114-164.

I de seneste årtier har nuklearkemi-metoder fundet bred anvendelse til at studere jorden på planeterne i Solsystemet og Månen. For eksempel blev et transuran-element brugt til kemisk analyse af månejorden. Denne metode gjorde det muligt at bestemme omkring 90 % af grundstofferne tre forskellige steder på månens overflade. Analyse af den isotopiske sammensætning af prøver af månejord, meteoritter og andre himmellegemer hjælper med at danne en idé om universets udvikling.

Nuklear kemi bruges også i medicin. For eksempel i USA ordineres omkring 20 millioner procedurer med radioaktive lægemidler årligt. Behandling af skjoldbruskkirtlen med radioaktivt jod er særligt udbredt. Praksis viser, at kemiske forbindelser af radioaktivt technetium har terapeutiske egenskaber. Positronmetoden, baseret på interaktionen af positroner udsendt af kortlivede isotoper af kulstof og fluor med det undersøgte objekt, samt brugen af stabile isotoper i kombination med NMR-spektroskopi, gør det muligt at studere metaboliske processer i levende organismer og tjene som et meget effektivt middel til tidlig diagnosticering af sygdomme.

Ny nuklear installation

Et af hovedproblemerne ved atomenergi er relateret til at finde sådanne betingelser for forekomsten af nukleare processer, hvorunder det ville være muligt at reducere mængden af nukleart affald og forlænge levetiden for atomreaktorer. Forskere fra forskellige lande arbejder på adskillige måder at løse dette meget vigtige problem på. Blandt de forskellige retninger i dens løsning er en ny retning inden for atomenergi allerede ved at blive legemliggjort i metal - den såkaldte elektrogift, som forskerne har store forhåbninger til. På Det Russiske Videnskabsakademis Institut for Teoretisk og Eksperimentel Fysik og i institutter i andre lande bygges en prototype af nukleare anlæg, der endnu ikke er kendt i praksis, som vil blive affaldsfrie, miljøvenlige og sikrere energikilder end mange af de eksisterende. Den nuværende model af et nyt atomkraftværk består af to enheder - en partikelaccelerator og et tæppe - en speciel type atomreaktor. Til den tekniske implementering af denne nye idé er det planlagt at bruge gamle atomreaktorer, der har opbrugt deres levetid.

Kemisk syntese af DNA

I DNA-polymermolekyler koder naturen for den information, der er nødvendig for at skabe en levende organisme. En kæde af gentagne esterfosfatbindinger mellem sukkerarter danner det stive DNA-skelet, hvorpå information er skrevet ved hjælp af et særligt alfabet på fire "bogstaver" i den genetiske kode: adenin, thymin, cytosin og guanin (A, T, C, G) . Sekvensen af sådanne "bogstaver" koder for information. Hvert "bogstav" indeholder flere nitrogenatomer kovalent bundet til sukkerfragmenter. DNA-dobbelthelixen inkluderer hydrogenbindinger. Information registreret i et DNA-molekyle kan aflæses ved at bryde og genskabe relativt svage brintbindinger, uden overhovedet at påvirke de stærkere sukker-fosfatbindinger i matrixkæden.

Den første kemiske syntese af genet, der blev udført for mere end 20 år siden, krævede mange års hårdt arbejde. Insulin og interferon gener er allerede blevet syntetiseret i industrielle laboratorier. Der er syntetiseret et gen for enzymet ribonukleose, som åbner mulighed for at ændre proteinets fysiske og kemiske egenskaber på den ønskede måde. Men de mest moderne metoder producerer genfragmenter hundredvis af basepar lange, og til yderligere forskning er der brug for fragmenter 100 eller flere gange længere.

Fremskridt inden for genteknologi

I højere organismer, herunder menneskekroppen, er andelen af nukleotider i DNA-kæden, der faktisk koder for sekvensen af aminosyrer i proteiner, kun omkring 5%. Det er blevet fastslået, at de resterende nukleotidsekvenser af DNA koder for information om formen af DNA-molekyler. For eksempel fører bøjning af furanosecyklussen (et femleddet cyklisk monosaccharid), som findes i både DNA og RNA, til mobilitet af deres skelet.

Moderne molekylærbiologi gør det muligt at indføre næsten ethvert stykke DNA i en mikroorganisme for at tvinge den til at syntetisere det protein, som dette DNA koder for. Og moderne organisk kemi gør det muligt at syntetisere nukleotidsekvenser - genfragmenter. Sådanne genfragmenter kan anvendes til at ændre den oprindelige basesekvens i genet, der koder for det ønskede protein. På den måde er det muligt at få et modificeret protein med en ændret aminosyresekvens, det vil sige et protein med en struktur og funktion, som ikke tidligere fandtes i naturen.

Denne metode til at introducere specifikke mutationer i normale proteiner kaldes mutagenese. Det giver dig mulighed for at opnå proteiner af enhver struktur. Derudover kan et én gang syntetiseret genmolekyle, der koder for et protein, reproducere proteinet i enhver mængde ved hjælp af mikroorganismer.

Kloning

Fremskridt opnået inden for forskellige grene af naturvidenskaben har åbnet nye muligheder for at forstå strukturen af menneskelige genomer og andre komplekse organismer. Forskere har lært at kombinere DNA fra forskellige organismer, identificere og isolere DNA-segmenter, der koder for det ønskede protein, og bestemme nukleotidsekvenser i store DNA-fragmenter.

At finde det eneste nødvendige DNA-segment, der er indeholdt i kun ét gen blandt de enorme mængder genetisk materiale i en menneskelig celle, er lige så svært som at finde en nål i en høstak. Løsningen på dette problem er brugen af rekombinant DNA. Fragmenter af cellens DNA er inkorporeret i millioner af hurtigt delende bakterier. Hver af bakterierne, som dyrkes separat, producerer en hel koloni af dens efterkommere. Ved hjælp af diagnostiske metoder, der er følsomme over for en specifik genfunktion, findes en koloni af bakterier, der indeholder det nye gen. Hver hurtigt voksende bakteriekoloni producerer milliarder af identiske kopier af hvert gen. Derfor kan et sådant gen isoleres fra bakterier i en kemisk ren form. Ved hjælp af denne proces er kloning, DNA-segmenter fra mere end 100 forskellige menneskelige gener blevet renset. Et endnu større antal gener er blevet isoleret fra simple organismer såsom gær.

I 1997 dukkede en rapport op om et får, der blev dyrket ved kloning. Den skotske videnskabsmand Ian Wilmut og hans kolleger fik fra et voksent fårs celle dens genetisk identiske kopi - det nu verdensberømte lam Dolly. Fåret Dolly har i folkemunde ikke en far - hun blev født af en celle, der indeholdt et dobbelt sæt af mors gener. Som det er kendt, bærer enhver celle i en voksen organisme, den såkaldte somatiske celle, et komplet sæt arveligt stof. Kønsceller har kun halvdelen af generne. Ved undfangelsen forenes disse halvdele - faderlige og moderlige - og danner en ny organisme. At kunstigt dyrke et nyt dyr fra en somatisk celle er skabelsen af et genetisk identisk væsen, en proces, der kaldes kloning. Arbejdet med at klone planter og de simpleste levende organismer begyndte i 60'erne af forrige århundrede. Omfanget og kompleksiteten af et sådant arbejde voksede. Kloning af pattedyr fra en somatisk celle blev dog først opnået i 1997. Sådanne eksperimenter har været drømmen for flere generationer af genetikere. Nogle videnskabsmænd er sikre på den reelle mulighed for at gentage dette eksperiment for mennesker. Ikke desto mindre er spørgsmålet om de moralske, sociale, biologiske og andre konsekvenser af denne form for eksperimenter fortsat et emne for debat.

1. Hvad er essensen af Descartes’ metode til videnskabelig viden?

2. Hvordan kontrolleres pålideligheden af videnskabelig viden?

3. Hvad er grundlaget for en videnskabelig teori?

4. Hvad er eksperimentets og erfaringens rolle i at forstå naturvidenskabelig sandhed?

5. Hvad forårsager unøjagtigheden af eksperimentelle resultater?

6. Nævn hovedbestemmelserne i naturvidenskabsteorien.

7. Beskriv de tre stadier af naturvidenskabelig viden om sandhed.

8. Hvad betyder naturvidenskabelig videns relativitet?

9. Hvad er enheden af empirisk og teoretisk viden?

10. Hvilken rolle spiller sansninger og ideer i erkendelsesprocessen?

11. Hvordan etableres et videnskabeligt faktum?

12. Hvad er et eksperiment? Hvordan adskiller et eksperiment sig fra en observation?

13. Hvad er kendetegnene ved moderne tekniske eksperimenter?

14. Nævn de vigtigste former for tænkning.

15. Hvad er videnskabelig fremsyn baseret på?

16. Hvad er naturvidenskabens metodologi?

17. Giv en kort beskrivelse af naturvidenskabelig forskningens metoder og teknikker.

18. Hvad er en videnskabelig opdagelse?

19. Hvilken rolle spiller kreativ fantasi i videnskabelig undersøgelse?

20. Hvordan er videnskabelig evidens konstrueret?

21. Nævn de vigtigste argumenter, der bestemmer den praktiske retning af eksperimentet.

22. Hvilke stadier består forsøget af?

23. Beskriv rollen af opfinder- og designarbejde i forsøgets forberedende fase?

24. Hvordan øges nøjagtigheden af eksperimentelle målinger?

25. Hvilke operationer omfatter behandling af eksperimentelle resultater?

26. Hvad er det specifikke ved moderne eksperimentel og teoretisk forskning?

27. Nævn årsagerne til isolationen af teori fra eksperiment.

28. I hvilke tre retninger, der er vigtige for eksperimenter, udvikler laserteknologien sig?

29. Hvad bruges synkrotronstråling til?

30. Hvilke processer og egenskaber studeres ved hjælp af kernemagnetisk resonansmetoden?

31. Giv en kort beskrivelse af mulighederne for optisk og massespektroskopi.

32. Hvad kan bestemmes af metoderne til røntgendiffraktionsanalyse og neutrondiffraktion?

33. I hvilke materialer og hvornår blev højtemperatursuperledning opdaget?

34. Beskriv de specifikke og fordele ved en kemisk laser.

35. Hvad bruges molekylære stråler til?

36. Nævn de vigtigste resultater af moderne naturvidenskab.

Studer noget og ikke tænk over det

over det du har lært - helt ubrugeligt.

Tænker på noget uden at studere det

tankeemnet er farligt.

I sit daglige og velkendte liv er en person ikke altid klar over, hvilke klare og veludviklede strukturer, der ligger bag de data og informationer, der udgør informationsfeltet i det menneskelige samfund. Selv det kaotiske flow af hverdagsinformation og data har sine rødder, bearbejdningsrum og omfang.

Og omfanget og detaljerne for at opnå viden om naturen af den verden, som en person lever i, skal simpelthen have streng regulering. En af disse regler er strukturen af naturvidenskabelig viden.

Naturvidenskabelig viden er kun mulig inden for naturvidenskabernes rammer. Forskning, der går ud over disse videnskabers emner og metoder, kan bruges som grundlag for videnskabelige hypoteser. Men de vil ikke modtage status som uafhængige udviklinger, der er anerkendt af det videnskabelige samfund.

For at effektivisere den tilegnede viden har der siden begyndelsen af 1600-tallet været en opdeling af alle videnskaber i natur- og humaniora. Disse niveauer af naturvidenskabelig viden adskiller sig både i studieemnet og i metoderne og anvendelsesområdet for den erhvervede viden. Opdelingen er baseret på den videndes (videnskabens) forhold til objektet (naturen) og til subjektet (mennesket).

Naturvidenskabelig viden studerer fænomener, genstande og ting i naturen, og humaniora studerer begivenheder forbundet med emnet (personen).

Moderne videnskabs struktur

Som bekendt er videnskabens hovedopgave at udvikle og systematisere menneskelig viden om virkeligheden. Denne viden testes for nøjagtighed gennem empiriske tests og matematiske beviser.

Systematiseringsbegrebet forudsætter tilstedeværelsen af et bestemt system, struktur, på grundlag af hvilken hele rækken af menneskelig erkendelse dannes.

Al videnskab er opdelt i to hovedkategorier:

grundlæggende;
anvendt.

Præsentation: "Begreber om moderne naturvidenskab"

Anvendt Videnskab

De er engageret i at introducere viden opnået som et resultat af udviklingen af andre videnskabsområder til praktiske menneskelige aktiviteter. Hovedområderne for anvendt videnskab er medicinsk, teknologisk og social.

Grundvidenskab

Det er områder af videnskab, der udvikler teoretiske begreber og søger efter mønstre. Disse mønstre er ansvarlige for sådanne grundlæggende karakteristika ved universet som dets struktur, sammensætning, form og betingelser for de processer, der forekommer i det. Grundvidenskaberne er meget forskellige. For at forenkle en persons orientering i studiet af visse studier er grundlæggende videnskaber opdelt i tre hovedunderkategorier:

Humaniora;
naturlig;
matematisk.

Humaniora er også opdelt i to typer: om samfundet og om mennesket. Hvorimod matematiske og naturvidenskabelige videnskaber dækker hver deres eget spektrum af fag.

En af videnskabens hovedopgaver er at udvikle matematiske beviser for en bestemt proces, der er genstand for videnskabelig forskning. I denne henseende studerer matematiske videnskaber ikke selv den omgivende virkelighed. De udvikler matematiske værktøjer, der gør det muligt for alle andre videnskaber at bruge matematikeres arbejde til at bekræfte den videnskabelige gyldighed af hypoteser og teorier.

Grundlæggende træk ved naturvidenskabelig viden

Hvordan kan en person skelne videnskab fra ikke-videnskab, hvad er det specifikke ved naturvidenskabelig viden? Det er let at besvare disse spørgsmål, hvis det er muligt at inspicere den eksisterende viden for tilstedeværelsen af de hovedtræk, som naturvidenskabelig viden bør have:

Systemets tilgængelighed

Det er ret svært at kontrollere den eksisterende viden for konsistens. Den interne struktur bliver dog altid indlysende, så snart man forsøger at forstå de grundlæggende principper, som den information, som denne udvikling præsenterer, er baseret på. Hele strukturen bør være baseret på et system af undersøgelsesobjekter. Det vil sige tilstedeværelsen af dele, der er komponenter i noget helt. Biologi studerer organismer som helhed, kemi studerer processerne for interaktion mellem kemiske elementer som helhed osv.

Kritik

Test af teorier for tvivl. Hvert, selv det mest grundlæggende begreb i en teori, kan stilles spørgsmålstegn ved af en person for overholdelse af andre bestemmelser i andre teorier.

Kontinuitet

Uanset hvilket niveau ny viden når, skal dens struktur altid opretholde en sammenhæng med den viden, som tidligere blev erhvervet af en person. Ja, ny viden kan afvise, ændre eller udvide gammel, men ny viden kan ikke ligge uden for den gamle viden.

Evne til at lave forudsigelser

Videnskabelig viden skal indeholde et element af fremsyn. Hvert videnskabeligt studie har en prognose for, hvordan begivenheder relateret til den videnskabelige udvikling vil forekomme. For eksempel kan enhver kemiker forudsige, hvilke produkter der vil blive opnået som et resultat af en kemisk oxidationsreaktion, fysikere ved, ved hvilket tryk vand koger, når det opvarmes til 50 grader Celsius. Og alle disse forudsigelser går i opfyldelse med høj pålidelighed.

Hvis en person ikke modtager de forudsagte resultater, begynder snakken om at gå ind i uudforskede områder eller om at overtræde den eksperimentelle procedure.

Determinisme

Denne egenskab har den underliggende årsag, at alle manifestationer af objektiv virkelighed er forbundet af årsager. Forbindelsen mellem nogle objekter, der undersøges, med andre kan udelukkende karakteriseres af et årsag-virkningsforhold (selv dets fravær og ikke kun dets tilstedeværelse). Moderne videnskab mener, at nu, hvor den har nået en blindgyde i mange spørgsmål, er det nødvendigt med en afvisning af determinisme. I hvert fald i den form, som den findes i i dag inden for den videnskabelige forskning. Udviklingen af nye tilgange til årsag-og-virkning relationer er hovedproblemet i moderne epistemologi.

Alsidighed

Den viden, en person erhverver inden for rammerne af en videnskab, kan bruges af en anden videnskab i forhold til at studere sit emne.

Ingen af bestemmelserne fra forskellige videnskaber kan forårsage forvirring eller give uforudsigelige konsekvenser for videnskabelig forskning af grundlæggende eller anvendt udvikling.

Algebraiske teknikker fungerer efter de samme love inden for fysik, matematik, biologi og sociologi. Ligeledes har lovene for kemisk interaktion de samme karakteristika, når de anvendes både i kemi og fysik, og i biologi, og i medicin og i teknologisk udvikling.

Der er en række andre tegn, såsom:

sanselighed (en persons tilegnelse af viden baseret på information modtaget fra sanserne),
upersonlighed (uanset personligheden hos den videnskabsmand, der blev opdageren af denne eller den viden, fungerer de afledte love på samme forudsigelige måde),
ufuldstændighed (videnskabsmænd antager ikke, at der et eller andet sted er principper, teorier eller love, hvis vellykkede undersøgelse vil afslutte kognitiv aktivitet, da der ikke vil være mere at vide).

Erkendelsens struktur og sammensætning

Så hvad er strukturen af naturvidenskabelig viden? En persons tilegnelse af viden inden for naturvidenskab er mulig i to retninger, som er tæt forbundet med hinanden:

teoretisk viden;

Hvert af disse områder af naturvidenskab arbejder for at opnå en videnskabelig kendsgerning. Forskellen mellem dem ligger udelukkende i de metoder, hvormed disse videnskabelige fakta opnås.

Metoden til naturvidenskabelig viden består af flere teknikker. Afhængigt af hvilken retning - teoretisk eller empirisk - en person planlægger at opnå et videnskabeligt faktum, bruger han fundamentalt forskellige metoder til naturvidenskabelig viden.

Metoder til menneskelig viden om sandhed defineres som videnskabelige metoder - redskaber til at opnå ny viden og løse problemer i enhver af videnskaberne.

Siden begyndelsen og udviklingen af den videnskabelige og teknologiske revolution har samfundet altid været kritisk over for videnskabelige metoder. Denne interesse hænger sammen med det problem, at det ifølge nogle populære filosoffer er begrænsningen og konservatismen af erkendelsesmetoder, der hindrer videnskabens udvikling. Hvis vi analyserer den måde, en person bruger den videnskabelige metode på, så garanterer selve brugen af den ikke udviklingen af ny videnskabelig viden. Kun ved at møde anomalier og uforklarlige fænomener kan videnskabsmænd komme videre.

Metoder til empirisk viden

Metoder til empirisk erkendelse omfatter måder for en person at opnå viden fra fænomener, der direkte observeres og behandles af menneskelige sanser. Der er kun to hovedveje til at opnå sådan viden:

observation (indhentning af information ved at opfatte undersøgelsesobjekter gennem sanserne, mens objekter iagttages i deres naturlige forhold, uden nogen form for indgriben fra en naturvidenskabsmand);
eksperiment (gengivelse af forsøg under kontrollerede forhold).

Separate videnskabelige metoder omfatter også to måder for mennesker at behandle information opnået under forberedelse, gennemførelse og undersøgelse af observationer og eksperimenter:

undersøgelse;
måling.

Konstruktion af et videnskabeligt eksperiment

Eksperimentering er en af de mest spændende aktiviteter for en person. Udførelse af eksperimenter med det formål at opnå bestemte resultater - denne aktivitet i sig selv bærer en progressiv kognitiv ladning.

For at eksperimenter kan kaldes videnskabelige, skal en person bygge dem efter et bestemt princip:

Til at begynde med indsamler en naturvidenskabsmand information om et bestemt fænomen, hvis undersøgelse var påkrævet for at overveje et specifikt videnskabeligt problem.
Efter at have modtaget information om et fænomen, der er tilgængeligt i systemet med videnskabelig viden (dets karakteristika, forekomstbetingelser, mulige resultater osv.), skal en person organisere observationen af fænomenerne af interesse i deres naturlige reproduktionsbetingelser. Hvis en videnskabsmand ønsker at dyrke en modificeret plante under eksperimentelle forhold, skal han mere end én gang observere, hvordan lignende planter vokser og udvikler sig under normale forhold.
Analyse af modtaget information og data. Efter at have opnået empirisk erfaring gennem observation og at have information om det fænomen, der allerede er i den videnskabelige videnbase, er en person i stand til at analysere, hvilke forudsætningsdomme der kan danne grundlag for et fremtidigt eksperiment for at opnå de nødvendige konklusioner om visse fænomener, der undersøges.

Konstruere en hypotese. I denne del af forsøgsplanen indgår teoretiske erkendelsesmetoder, da epistemologi relaterer konstruktionen af hypoteser specifikt til den teoretiske metode. Hypotesen, der udvikles, gør antagelser, der forklarer de nødvendige aspekter af det undersøgte fænomen.
Udvikling af teori. En anden metode brugt i eksperimentel forskning. Teorier opbygges efter den direkte implementering af eksperimentet, når data opnået på alle tidligere stadier sammenlignes, og det fænomen, der ligger til grund for dette eller hint fænomen, forklares. For eksempel fænomenet fotosyntese, der ligger til grund for fænomenet med planter, der indtager kuldioxid. Og en person kan bekræfte dette eksperimentelt.

Teoretiske metoder

Den teoretiske videnskabelige metode ligger til grund for al videnskabelig forskning. Uden det er det umuligt at opnå i det mindste en vis viden fra information indhentet empirisk.

Uden teoretisk bearbejdning er empiriske data kun et sæt statistiske oplysninger om egenskaber og processer.

Den teoretiske metode indeholder den rationelle komponent af naturvidenskabelig viden. Den teoretiske metode er en måde at konstruere ræsonnementer om forskningsemnet på.

De vigtigste teoretiske metoder til videnskabelig viden, der bruges af mennesker, er:

Formalisering (overførsel af tanker om det undersøgte fænomen i termer og begreber defineret og anerkendt af det videnskabelige samfund). Som et resultat af formalisering er det ikke den subjektive oplevelse af en person, der afspejles, men der bygges en bestemt abstrakt model af det fænomen, der undersøges.
Axiomatisering. Anvendelse i konstruktionen af hypoteser og teorier om udsagn, der betragtes som a priori sandheder. Dem, der ikke kræver yderligere beviser inden for rammerne af igangværende forskning. For eksempel, når en person udfører videnskabelige eksperimenter, beviser en person ikke, at vands kogepunkt afhænger af tryk, selv om disse to fænomener bruges i den forskning, der udføres.
Abstraktion. Behovet i forskning for at kassere alle de egenskaber ved et objekt eller fænomen, som er uvæsentlige i en given undersøgelse og ikke kan påvirke dets resultater. En person nærmer sig altid denne videnskabelige metode meget omhyggeligt, da med moderne forskning på meget subtile områder kan enhver uaccepteret afvigelse forårsage en større videnskabelig udeladelse.
Analyse. Opdeling af forskningsemnet i mindre komponenter (tegn, former, egenskaber, forbindelser osv.). Ved at studere hvert enkelt aspekt af et fænomen modtager en person detaljeret information om det fænomen, der undersøges, og ved at kombinere den viden, der er erhvervet under undersøgelsen, kommer han til nyttige konklusioner. Denne kombination flyder faktisk ind i den næste videnskabelige metode - syntese.
Induktion, deduktion, analogi er tre metoder til at konstruere konklusioner, taget af videnskab fra logik. Hver af disse metoder karakteriserer forholdet mellem ræsonnementets præmisser for at opnå de nødvendige konklusioner. Deduktion er således kendetegnet ved, at en person ud fra ræsonnementer relateret til almen videnskabelig viden frembringer visse konklusioner for særlige tilfælde. Induktion derimod udleder generelle mønstre fra særlige tilfælde. Analogi involverer at drage konklusioner fra undersøgelsen af ligheder og forskelle mellem visse fænomener. Så hvis nogle tegn på det fænomen, der undersøges, har visse ligheder, kan disse fænomener kontrolleres for tilstedeværelsen af andre ligheder.