Loodus- ja humanitaarteadused.
Teadus tegeleb objektiivselt eksisteerivate (s.t. kellegi teadvusest sõltumatult eksisteerivate) objektide ja loodusnähtuste uurimisega. Küsimus, kas meid ümbritsev maailm eksisteerib omaette või on see mõistuse tegevuse produkt (kuulub mõnele kõrgemale olendile või igale konkreetsele indiviidile) on nn. filosoofia põhiküsimus, mis on klassikaliselt sõnastatud mateeria või teadvuse ülimuslikkuse dilemma vormis. Sõltuvalt põhiküsimusele antud vastusest jagunevad filosoofid materialistideks (tunnistavad meid ümbritseva maailma objektiivset olemasolu, mis tekkis mateeria enesearengu tulemusel), objektiivseteks idealistideks (tunnistavad maailma objektiivset olemasolu, filosoofid, mis on ellujäänud). mis tekkisid kõrgema mõistuse tegevuse tulemusena) ja subjektiivsed idealistid (usuvad, et meid ümbritsev maailm maailm tegelikult ei eksisteeri, vaid on indiviidi kujutlusvõime vili). Ilmselt on võimatu anda eksperimentaalselt põhjendatud vastust filosoofia põhiküsimusele, kuigi enamik loodusteadlasi on materialistlike kontseptsioonide järgijad.
Kõik olemasolevad teadusdistsipliinid on tinglikult (igasugune klassifikatsioon on ligikaudne ega kajasta asjade tegelikku olemust täielikult!) Jaotatud kahte põhirühma: loodusteadused (nad uurivad loodusobjekte ja -nähtusi, mis ei ole inim- ega inimtegevuse vili) ja humanitaarteadused (uurivad nähtusi, esemeid, mis on tekkinud inimtegevuse tulemusena).
See kursus on pühendatud kaasaegse loodusteaduse olulisemate kontseptsioonide ülevaatele.
Aine organiseerituse tasandid ja loodusteaduslike teadmiste hierarhia. Meid ümbritsevatel loodusobjektidel on sisemine struktuur, s.t. need omakorda koosnevad ise muudest objektidest (õun koosneb taimekoe rakkudest, mis koosnevad molekulidest, mis on aatomite kombinatsioonid jne). Sel juhul tekivad loomulikult erineva keerukusega aine organiseerituse tasemed: kosmiline, planetaarne, geoloogiline, bioloogiline, keemiline, füüsikaline. Loodusteaduste esindajad, kes tegelevad objektide uurimisega igal tasandil, suudavad saavutada nende täieliku kirjeldamise ainult "madalama" (algtaseme) teadmiste põhjal (raku eluea seadusi pole võimalik mõista ilma raku keemiat uurimata). selles toimuvad reaktsioonid). Iga üksiku uurija tegelikud võimalused on aga väga piiratud (inimelust ei piisa mitte ainult mitme taseme viljakaks õppimiseks korraga, vaid kindlasti ei piisa ka ühe kohta juba kogutud teadmiste täielikuks omandamiseks). Selle tõttu tekkis loodusteaduslike teadmiste jagunemine eraldi distsipliinideks, mis vastavad ligikaudu ülaltoodud aine organiseerituse tasanditele: astronoomia, ökoloogia, geoloogia, bioloogia, keemia ja füüsika. Oma tasemel töötavad spetsialistid toetuvad hierarhiaredelil madalamal asuvate seotud teaduste teadmistele. Erandiks on füüsika, mis asub inimteadmiste “madalaimal korrusel” (“moodustades selle vundamendi”): ajalooliselt kujunes selle teaduse arengu käigus üha enam “elementaarseid” aine organiseerituse tasemeid. avastatud (molekulaarsed, aatomi-, elementaarosakesed... ), mida füüsikud veel uurisid.
Loodusteadused erinevatel tasemetel ei ole üksteisest isoleeritud. Kõrgelt organiseeritud süsteemide uurimisel tekib loomulik vajadus teabe järele nende koostisosade kohta, mida pakuvad "madalama" taseme erialad. “Elementaarobjektide” uurimisel teadmised nende käitumisest keerulistes süsteemides, kus uuritavate omadused avalduvad interaktsioonis teiste elementidega. Erinevate tasandite teaduste koostoime näiteks on Newtoni poolt välja töötatud klassikalise gravitatsiooniteooria (füüsikaline tasand), mis tekkis Kepleri planeetide liikumisseaduste (astronoomiline tasand) ja Universumi evolutsiooni kaasaegsete kontseptsioonide alusel, mõeldamatu ilma gravitatsiooniseadusi arvestamata.
Loodusteadused, mis asuvad hierarhilise redeli alumistel korrustel, on kahtlemata lihtsamad kui neist kõrgemad, kuna need käsitlevad lihtsamaid objekte (süsinikuaatomi elektronpilve struktuur on kahtlemata "lihtsam kui aurutatud naeris", mis sisaldab palju aatomeid selliste pilvedega!). Kuid just uuritavate objektide lihtsuse tõttu suutsid madalama taseme teadused koguda palju rohkem faktilist teavet ja luua terviklikumaid teooriaid.
Matemaatika koht loodusteaduste seas.
Eespool käsitletud loodusteaduse struktuur ei sisalda matemaatikat, ilma milleta pole võimalik ükski tänapäeva täppisteadustest. Selle põhjuseks on asjaolu, et matemaatika ise ei ole loodusteadus selle mõiste täies tähenduses, kuna see ei uuri reaalse maailma objekte ega nähtusi. Matemaatika põhineb inimese leiutatud aksioomidel. Matemaatiku jaoks ei ole otsustava tähtsusega küsimus, kas need aksioomid on tegelikkuses rahuldatud või mitte (näiteks praegu eksisteerivad õnnelikult kõrvuti mitmed aksioomisüsteemidel põhinevad geomeetriad, mis omavahel kokku ei sobi).
Kui matemaatikut huvitab vaid oma aksioomide ja eelnevate teoreemide põhjal tehtud järelduste loogiline rangus, huvitab loodusteadlast, kas tema teoreetiline konstruktsioon vastab tegelikkusele. Sel juhul on loodusteaduslike teadmiste tõesuse kriteeriumiks eksperiment, mille käigus testitakse teoreetilisi järeldusi.
Reaalobjektide omaduste uurimise käigus selgub sageli, et need vastavad ligilähedaselt ühe või teise matemaatikaharu aksiomaatikale (näiteks väikese keha asukohta saab ligikaudselt kirjeldada, määrates selle kolm koordinaati, mille kogumit võib pidada vektoriks kolmemõõtmelises ruumis). Samas osutuvad selliste objektide puhul rakendatavaks matemaatikas varem tõestatud väited (teoreemid).
Lisaks ülaltoodule mängib matemaatika väga kokkuvõtliku, ökonoomse ja mahuka keele rolli, mille terminid on rakendatavad ümbritseva maailma näiliselt täiesti heterogeensete objektide puhul (vektorit võib nimetada punkti koordinaatide kogumiks ja jõuvälja tunnus ja keemilise segu komponentide koostis ning majandusgeograafilise asukoha tunnus).
On ilmne, et meie maailma lihtsamad objektid rahuldavad lihtsamaid aksioomisüsteeme, mille tagajärgi on matemaatikud põhjalikumalt uurinud. Seetõttu osutuvad “madalamate” tasandite loodusteadused rohkem matematiseeritud.
Kaasaegse loodusteaduse arengukogemus näitab, et loodusteaduslike distsipliinide arengu teatud etapis toimub paratamatult nende matematiseerumine, mille tulemuseks on loogiliselt sidusate formaliseeritud teooriate loomine ja distsipliini edasine kiirendatud areng.
Loodusteaduslike teadmiste ligikaudne olemus.
Hoolimata asjaolust, et loodusteadusi nimetatakse sageli täpseteks, on peaaegu iga konkreetne väide neis ligikaudne. Selle põhjuseks pole mitte ainult mõõteriistade ebatäiuslikkus, vaid ka mitmed põhimõttelised piirangud mõõtmiste täpsusele, mis on kehtestatud tänapäevase füüsika poolt. Lisaks on peaaegu kõik tegelikult vaadeldud nähtused nii keerulised ja sisaldavad nii palju protsesse interakteeruvate objektide vahel, et nende ammendav kirjeldamine pole mitte ainult tehniliselt võimatu, vaid ka praktiliselt mõttetu (inimteadvus on võimeline tajuma vaid väga piiratud hulgal informatsiooni). Praktikas on uuritavat süsteemi teadlikult lihtsustatud, asendades selle mudeliga, mis võtab arvesse ainult kõige olulisemaid elemente ja protsesse. Teooria arenedes muutuvad mudelid keerukamaks, lähenedes järk-järgult tegelikkusele.
Loodusteaduse arengu põhietappe saab eristada erinevate kaalutluste põhjal. Autori arvates tuleks peamiseks kriteeriumiks pidada loodusteadlaste seas domineerivat lähenemist oma teooriate konstrueerimisele. Sel juhul on võimalik eristada kolme peamist etappi.
Antiikmaailma looduslugu. Puudus täielik distsipliinideks jaotus, loodud mõisted olid oma olemuselt enamasti ideoloogilised. Eksperimentaalne tunnetusmeetod oli põhimõtteliselt lubatud, kuid otsustava tõekriteeriumi rolli katsetamisele ei omistatud. Õiged tähelepanekud ja geniaalsed üldistavad oletused eksisteerisid koos spekulatiivsete ja sageli ekslike konstruktsioonidega.
Klassikaline periood loodusteaduste arengus algab Galilei eksperimentaaltööga (18. sajand) ja kestab meie sajandi alguseni. Seda iseloomustab teaduste selge jagunemine traditsioonilisteks valdkondadeks ja isegi eksperimendi mõnevõrra liialdatud roll nende arendamisel (“mõista tähendab mõõta”). Eksperimenti peetakse mitte ainult tõe kriteeriumiks, vaid ka teadmiste peamiseks tööriistaks. Usk katseliselt saadud tulemuste tõepärasusse on nii suur, et need hakkavad laienema uutele valdkondadele ja probleemidele, kus vastavat kontrolli pole tehtud. Kui avastati lahknevused nii loodud mõistete ja tegelikult vaadeldud nähtuste vahel, tekkis paratamatult hämmeldus, mis piirnes katsetega eitada ümbritseva maailma tundmise võimalust.
Kaasaegset loodusteadust iseloomustab laviinilaadne uue faktilise materjali kuhjumine ja paljude uute teadusharude esilekerkimine traditsiooniliste ristumiskohtades. Teaduse, eriti eksperimentaalteaduse, hinna järsk tõus. Selle tulemusena suureneb teoreetilise uurimistöö roll, mis suunab eksperimenteerijate tööd valdkondades, kus uute nähtuste avastamine on tõenäolisem. uute heuristiliste nõuete formuleerimine loodud teooriatele: ilu, lihtsus, sisemine järjepidevus, eksperimentaalne kontrollitavus, vastavus (järjepidevus). Eksperimendi roll teadmiste tõesuse kriteeriumina on säilinud, kuid tõdetakse, et tõe mõiste ise ei ole absoluutne: väited, mis on teatud tingimustel tõesed, väljudes piiridest, milles eksperimentaalne testimine läbi viidi, võib osutuda ligikaudseks ja isegi valeks. Kaasaegne loodusteadus on kaotanud klassikalistele teadmistele omase lihtsuse ja selguse. See juhtus peamiselt seetõttu, et klassikalise teaduse jaoks traditsiooniliste alade kaasaegsete uurijate huvid on liikunud kohtadesse, kus tavapärane “igapäevane” kogemus ja teadmised objektide ja nendega esinevate nähtuste kohta enamasti puuduvad.
See kursus on pühendatud kaasaegsetele loodusteaduste kontseptsioonidele, mis on lahutamatud teaduste klassikalisel arenguperioodil kogunenud teadmistest. Selle struktuur ei peegelda traditsioonilist teadmiste jagunemist eraldi distsipliinideks, vaid pigem järgib ideoloogiliste põhiideede ajaloolist arengukäiku, mis pärineb loodusteaduste kõige fundamentaalsemast – füüsikast.
Bibliograafia
Selle töö ettevalmistamiseks kasutati materjale saidilt http://study.online.ks.ua/
Õpetamine
Vajad abi teema uurimisel?
Meie spetsialistid nõustavad või pakuvad juhendamisteenust teid huvitavatel teemadel.
Esitage oma taotlus märkides teema kohe ära, et saada teada konsultatsiooni saamise võimalusest.
2.1. Loodusteaduslikud ja sotsiaal-humanitaarsed teadmised
Loodusteaduste saavutused on universaalse inimkultuuri lahutamatu osa. Teadmised loodusteadustest ja mis kõige tähtsam teaduslik meetod, mis mõjutavad mõtlemise olemust, aitavad kaasa adekvaatse suhtumise kujunemisele meid ümbritsevasse maailma.
Loodusteadusi ja sotsiaal-humanitaarseid teadmisi ei tohiks pidada teineteist välistavateks, vaid täiendavateks, kuigi põhimõtteliselt erinevateks kultuurikomponentideks.
Nende kahe kultuuri vaheline kontrast tuleneb tegelikust erinevusest maailma mõistmise meetodite vahel teaduslikus ja humanitaar-kunstipraktikas. Loodusteadlane tegeleb loodust uurides ainult materiaalsete nähtustega, mis on põhjustatud muudest materiaalsetest põhjustest ja objektiivsetest seaduspärasustest.
Sotsiaalsete või kultuuriliste sündmuste selgitamine hõlmab nii nende võimalikkuse või isegi vajalikkuseni viinud objektiivsete põhjuste analüüsi kui ka nende toimepanijate subjektiivseid motiive, mõtteid ja kogemusi. Mõtete tekstiks, kunstiteosteks muutmise protsess sõltub uurija isiksusest, tema eruditsioonist, võimetest ja sotsiaalkultuurilisest keskkonnast. Isegi kui teeme suuri jõupingutusi, ei suuda me iidse autori mõttekäiku ikkagi täpselt reprodutseerida, kui ainult sellepärast, et ta on iidne. Humanitaar- ja kunstiteadmised on paratamatult subjektiivsed ja kannavad oma looja kustumatut jälge. Selle tulemusena võimaldab see rangete ja ühemõtteliste järelduste puudumist, mis oleks loodusteaduslike teadmiste jaoks lubamatu puudujääk. Humanitaar- ja kunstiteadmised, nagu loodusteadus, kirjeldavad ja selgitavad ümbritseva reaalsuse nähtusi, kuid lisaks hindavad neid ka vastavalt teatud eetiliste, esteetiliste ja muude väärtuste skaalale (hea - halb, ilus - inetu, õiglane - ebaõiglane). Kuid kõige silmatorkavam erinevus humanitaarkultuuri ja loodusteaduste vahel peitub keeles, milles seda väljendatakse. Loodusteadustes kasutatakse selget, formaliseeritud terminite keelt, mille tähendust mõistab selgelt iga teadlane. Humanitaarkultuuri saavutused ei pruugi olla sõnades üldse väljendatavad (maalid, kujud, muusikapalad).
Loodusteadus, olles kõigi teadmiste aluseks, on humanitaarteaduste arengut alati oluliselt mõjutanud nii oma metoodiliste juhiste kui ka üldiste maailmavaadete, kujundite ja ideedega. See mõju on eriti võimas praegusel ajastul, teadus- ja tehnikarevolutsiooni sajandil, radikaalsel muutusel inimese suhtumises maailma, tootmissüsteemi, globaalsete integratsiooniprotsessidesse nii teaduses kui ka kultuuris tervikuna.
Loodusteaduslikud tunnetusmeetodid tungivad üha enam sotsiaal- ja humanitaarteadustesse. Näiteks ajaloouuringutes annavad need usaldusväärse aluse kronoloogia määramiseks, ajaloosündmuste selgitamiseks ning avavad uusi võimalusi tohutu hulga allikate, faktide jms kiireks analüüsiks. Psühholoogias kasutatakse laialdaselt loodusteaduslikke meetodeid ja põhimõtteid. Ilma loodusteaduste meetoditeta oleks mõeldamatud kaasaegse teaduse silmapaistvad saavutused inimese ja ühiskonna päritolu kohta. Loodus- ja humanitaarteaduste teadmiste lõimimisel avanevad uued väljavaated uusima iseorganiseerumise teooria – sünergia loomisega.
Tegelikult on läbi kogu teadmiste ajaloo olnud võimsad teadmiste, ideede, kujundite ja ideede voolud loodusteadustest humanitaarteadusteni ja humanitaarteadustest loodusteadusteni loodusest ning ühiskonna ja inimese teadustest. Selline interaktsioon mängis eriti olulist rolli teadusrevolutsioonide perioodidel, s.t. teadmisviisi, teadusliku tegevuse põhimõtete ja meetodite põhjalikud muutused.
2.2. Looduse kontseptsioon. Loodusteadus kui looduse tunnetamise protsess
Loodus – sõna laiemas tähenduses – kõik olemasolev, kogu maailm selle vormide mitmekesisuses, kitsamas tähenduses – teaduse objekt – loodusteaduse koguobjekt. Loodusteadused uurivad looduse erinevaid aspekte ja väljendavad oma uurimistöö tulemusi universaalsete, kuid üsna spetsiifiliste seaduste kujul.
Kaasaegne loodusteadus kujundab ettekujutuse looduse ja selle seaduste arengust, aine liikumise erinevatest vormidest ja looduse korralduse erinevatest struktuuritasanditest.
Loodusteaduse üldine arengusuund hõlmab looduse tundmise põhietappe:
looduse kui jagamatu terviku vahetu mõtisklemine; Siin räägitakse üldpildist, kuid konkreetsed pole sugugi selged. See vaade oli omane Vana-Kreeka loodusfilosoofiale;
looduse analüüs, osadeks “jagamine”, üksiknähtuste eraldamine ja uurimine, üksikute põhjuste ja tagajärgede otsimine, näiteks elusorganismide lahkamine, keeruliste keemiliste ainete komponentide eraldamine; kuid üksikasjade taha kaob üldpilt, nähtuste universaalne seos;
tervikliku pildi rekonstrueerimine juba teadaolevate detailide põhjal, mis põhineb analüüsi ja sünteesi kombinatsioonil.
Praegu uurivad loodust paljud teadused – füüsika, keemia, bioloogia, geoloogia, geograafia, astronoomia, kosmoloogia. Nad näevad loodust erinevate nurkade alt
Ja on erinevad õppeained. Füüsika uurib looduse kõige üldisemaid ja fundamentaalsemaid omadusi, mis avalduvad nii elus- kui ka elutus looduses selle kõigil tasanditel, ja näiteks geograafiat huvitavad meie planeedi maa topograafia ja kliima iseärasused, bioloogia uurib elus toimuvaid protsesse. süsteemid, kosmoloogia tegeleb universumi evolutsiooni uurimisega.
Relatiivsusteooria loomisega on muutunud vaated loodusobjektide aegruumilisele korraldusele, mikromaailma füüsika saavutused aitavad kaasa põhjuslikkuse mõiste olulisele laienemisele, geenitehnoloogia areng on seotud võimalusega pärilike haiguste ravimisel on ökoloogia areng viinud looduse kui ühtse süsteemi terviklikkuse sügavate põhimõtete mõistmiseni.
Loodust on võimatu käsitleda lahus inimesest ja tema tegevusest, mis toimub looduses ja selle materjaliga. Loodusteadust kui looduse peegeldust inimese teadvuses täiustatakse selle aktiivse ümberkujundamise protsessis ühiskonna huvides.
20. sajandil teadvustati ühiskonna üleolekut loodusest ja vajadust neid suhteid - keskkonnakaitse, looduskaitsemeetmed - reguleerida.
2.3. Loodusteadus kui kultuuri lahutamatu osa
Lähtudes asjaolust, et inimese keskkond hõlmab loodust ja ühiskonda, on tema mõte suunatud nende struktuuri mõistmisele. Lisaks tegeleb inimene ka enesetundmisega. Seetõttu muutub ka teaduse subjekt inimese enda sisemaailmaks. Esimesel juhul (loodusmaailma uurimisel) tekivad loodusteaduslikud teadmised, ülejäänud - humanitaarteaduslikud teadmised. Ei saa öelda, et nende vahel oleks ületamatu lõhe. Asi on selles, et iseennast ja ühiskonda uurides eeldab inimene paratamatult, et need toimivad looduslikus keskkonnas. Ainult see humanitaarteadmiste tegur jääb tagaplaanile. Sarnased, kuid vastandlikud suundumused eksisteerivad ka loodusteaduses, kus loodus on esiplaanil ja inimene läheb justkui kulisside taha.
Looduse mõistmine on üks inimese enda aktiivse tegevuse vorme, ta ise juhib seda protsessi. Teadus on üks sotsiaalse teadvuse objektiivseid vorme ja "inimfaktor" on selles väga oluline. Teadmise tulemusena tekib maailmast teaduslik pilt. See kujutlus reaalsusest paljastab inimkonna filosoofiliste, maailmavaateliste, eetiliste ja moraalsete seisukohtade, aga ka loodusmaailma kontuurid. Seetõttu ei eksisteeri humanitaar- ja loodusteaduslikud maailmapildid rangelt võttes üksteisest eraldatuna. Neid tuleks tõlgendada ainult ühe teadusliku maailmapildi teatud projektsioonidena. See on ühtse universaalse inimkultuuri omand.
IN Sellega seoses rõhutame eriti, et meie aja kultuuri mõistet on vastuvõetamatu seostada ainult humanitaarteadmistega, sealhulgas filosoofia, psühholoogia, kirjandusteooria, muusika, kaunite kunstide ja nende individuaalsete nähtustega teatud teoste kujul. Kultuur määrab inimese vaimse maailma ja vahepeal kujuneb see ka looduse mõistmise mõjul. Seetõttu on loodusteaduslikud teadmised ka osa universaalsest inimkultuurist.
Teine asi on see, et ajalooliselt arenes kõik nii, et humanitaarteadmiste areng avaldas sageli suuremat mõju inimteadvusele ja sotsiaalsele mõtlemisele ning moodustas seetõttu kultuuri vundamendi nähtava osa. Ja tehnikateaduste saavutustel oli kõige sagedamini tehnilisi ja tehnoloogilisi rakendusi ning see mõjutas seetõttu tootmissektorit. Kuid teada on ka teistsuguseid fakte. Seega näib, et I. Newtoni mehaanikas saadud lokaalsed tulemused osakeste liikumise kohta ruumis avaldasid tugevat avalikku vastukaja. See seisnes selles, et Newtoni süsteem muutus Euroopa mõtlemise üheks vaieldamatuks dogmaks, põhjustades üsna tugeva filosoofilise liikumise (mehhanismi).
Nüüd on loodusteadused, hoolimata nende arengu mõningasest heterogeensusest, jõudnud seda enam nii kõrgele, et on võimelised avaldama kolossaalset mõju inimese mõtlemise normidele ja selle vaimsele maailmale. Seetõttu tuleks need meie ajal kaasata kultuuriruumi, et oleks legitiimne rääkida loodusteaduslikust kultuurist kui teisest (humanitaariaga võrdväärsest) täisväärtuslikust vormist.
IN lähiminevikus oli olukord teistsugune. Esiteks usuti parimal juhul, et eksisteerib kaks diametraalselt erinevat kultuuri. Nende vastuseis läks nii kaugele, et tekkis tees nendevahelisest konfliktist. Ei saa öelda, et selline väide oli alusetu. Elus on aga vastandite lepitamine peaaegu lootusetu ülesanne. See võib viia ainult nõrgema poole hävitamiseni. Palju konstruktiivsem on lähtuda seotud tunnuste otsimise positsioonist. Siis saame tõdeda, et humanitaar- ja loodusteaduslik kultuur on ühtse universaalse inimkultuuri algsed ilmingud ning selle põhjal saame otsida vastasmõju võrdsete ja lähedaste partnerite vahel.
Loodusteadus esineb kultuuris, mitte eraloodusteaduslike distsipliinide summana. Kultuuri sotsiaal-humanitaarse komponendiga suheldes omandab see kesta, millel on füüsikale, bioloogiale, geoloogiale eraldi võetuna mitte iseloomulikud tunnused, näiteks maailma tajumine selle terviklikkuses, ajaloolisus, väärtusskaala olemasolu. teatud seisukohtade või sündmuste hindamisel.
Kaasaegne loodusteadus annab suure panuse uue mõtlemisstiili, mida võib nimetada planetaarseks mõtlemiseks, arengusse, mis peab esmatähtsaks ülesandeks ainulaadse inimkonna ellujäämist ainulaadsel planeedil Maa, püüab leida lahendusi probleemidele, mis on samaväärsed. oluline kõikidele riikidele ja rahvastele: globaalsed keskkonnaprobleemid, päikeselised maised seosed, sõjaliste konfliktide tagajärgede hindamine. Planetaarne mõtlemine nõuab, et kõik mõistaksid loodusseadusi, mõistaksid meie maailma keerukust ja haprust ning austaksid looduses ja ühiskonnas toimuvaid loomulikke protsesse. Et kaitsta end kõikvõimalike keskkonnakatastroofide eest, peab ühiskond koolitama spetsialiste, kes suudavad probleemile mitte ainult tehniliselt pädeva lahenduse anda, vaid ka ette kujutada selle laiemaid ja kaugemaid tagajärgi ning hinnata selle vastuvõetavust inimese seisukohast. huvid ja vajadused.
2.4. Teadus. Alus- ja rakendusteadused
Teadus on inimtegevuse valdkond, mille ülesandeks on tegelikkuse kohta objektiivsete teadmiste arendamine ja teoreetiline süstematiseerimine; üks sotsiaalse teadvuse vorme.
Kuigi teaduslik tegevus on spetsiifiline, kasutatakse selles arutlustehnikaid, mida kasutavad inimesed igapäevaelus teistes tegevusvaldkondades, nimelt: induktsioon ja deduktsioon, analüüs ja süntees, abstraktsioon ja üldistamine, idealiseerimine, analoogia, kirjeldus, selgitus, ennustamine, hüpotees, kinnitamine, ümberlükkamine jne.
Erilist tähelepanu väärib küsimus teaduslike teadmiste struktuurist. On vaja eristada kahte tasandit: empiiriline ja teoreetiline.
Teaduslike teadmiste empiirilisel tasandil saavad teadlased otsese kokkupuute tulemusena tegelikkusega teadmised teatud sündmuste kohta, tuvastavad neid huvitavate objektide või protsesside omadused, fikseerivad seoseid ja loovad empiirilisi mustreid.
Teoreetiliste teadmiste spetsiifika selgitamiseks on oluline rõhutada, et teooria on üles ehitatud otsese fookusega objektiivse reaalsuse selgitamisele, kuid ei kirjelda otseselt ümbritsevat reaalsust, vaid ideaalseid objekte, mida erinevalt reaalsetest objektidest ei iseloomusta lõpmatu, kuid täpselt määratletud omaduste arvuga. Näiteks sellistel ideaalsetel objektidel nagu materiaalsed punktid, millega mehaanika tegeleb, on väga väike hulk omadusi, nimelt: mass ja võime olla ruumis ja ajas. Ideaalne objekt on konstrueeritud nii, et see on täielikult intellektuaalselt juhitav.
Teadusliku uurimistöö teoreetiline tase viiakse läbi tunnetuse ratsionaalsel (loogilisel) etapil. Sellel tasandil paljastatakse uuritavatele objektidele ja nähtustele omased sügavaimad, olulisemad aspektid, seosed ja mustrid.
Teoreetiline tase on teaduslike teadmiste kõrgem tase. Teoreetiliste teadmiste tulemused on hüpoteesid, teooriad, seadused.
Peamised empiiriliste teadmiste saamise meetodid teaduses on vaatlus ja eksperiment. Vaatlus on empiiriliste teadmiste saamise meetod, milles peamine on
– ei muuda uuritavas reaalsuses uurimisprotsessi enda käigus. Erinevalt vaatlusest asetatakse katses uuritav nähtus eritingimustesse. Nagu F. Bacon kirjutas, "asjade olemus ilmneb paremini kunstliku piirangu seisundis kui loomulikus vabaduses".
Eristades neid kahte erinevat tasandit teadusuuringutes, ei tohiks neid siiski üksteisest eraldada ja vastanduda. On ju teadmiste empiiriline ja teoreetiline tasand omavahel seotud. Empiiriline tasand toimib teoreetilise alusena, vundamendina. Hüpoteesid ja teooriad kujunevad empiirilisel tasandil saadud teaduslike faktide ja statistiliste andmete teoreetilise mõistmise protsessis. Lisaks toetub teoreetiline mõtlemine paratamatult meelelis-visuaalsetele kujunditele (sh diagrammid, graafikud jne), millega tegeleb teadmiste empiiriline tase.
Teaduslike teadmiste empiiriline tase ei saa omakorda eksisteerida ilma teoreetilise taseme saavutamiseta. Empiiriline uurimine põhineb tavaliselt teatud teoreetilisel konstruktsioonil, mis määrab selle uurimistöö suuna, määrab ja põhjendab kasutatavaid meetodeid.
Kuigi nad ütlevad, et faktid on teadlase õhkkond, pole tegelikkuse mõistmine teoreetiliste konstruktsioonideta siiski võimatu. I. P. Pavlov kirjutas selle kohta nii: "... igal hetkel on vaja teatud üldist ettekujutust subjektist, et oleks midagi, millele fakte kinnitada..." Teaduse ülesandeid ei vähendata kuidagi faktilise materjali kogumiseks. Teaduse ülesannete taandamine faktide kogumisele tähendab, nagu ütles A. Poincaré, "teaduse tõelise olemuse täielikku valesti mõistmist". Ta kirjutas: "Teadlane peab faktid organiseerima. Teadus koosneb faktidest, nagu maja on tellistest. Ja üks faktide kuhjamine ei moodusta teadust, nagu kivihunnik
ei kujuta endast kodu."
Teaduslikud teooriad ei esine empiiriliste faktide otseste üldistustena. Nagu A. Einstein kirjutas, "ükski loogiline tee ei vii vaatlustelt teooria aluspõhimõteteni". Teooriad tekivad teoreetilise mõtlemise ja empiiria keerulises koosmõjus, puhteoreetiliste probleemide lahendamise käigus, teaduse ja kultuuri kui terviku vastastikuse mõju protsessis.
Teooria ülesehitamise käigus kasutavad teadlased erinevaid teoreetilise mõtlemise viise. Nii hakkas Galileo teooria ehitamise käigus laialdaselt kasutama mõtteeksperimente. Mõtteeksperimendi käigus näib teoreetik enda välja töötatud idealiseeritud objektide võimalikud käitumisvariandid välja mängivat. Matemaatiline eksperiment on kaasaegset tüüpi mõtteeksperiment, mille käigus arvutatakse arvutites välja matemaatilise mudeli muutuvate tingimuste võimalikud tagajärjed.
Teaduslike teadmiste üks olulisi eristavaid omadusi on nende süstematiseerimine. See on üks teadusliku iseloomu kriteeriume. Teaduslik süstematiseerimine on spetsiifiline. Seda iseloomustab soov täielikkuse, järjepidevuse ja selgete süstematiseerimisvõimaluste järele. Teaduslikel teadmistel kui süsteemil on kindel struktuur, mille elementideks on faktid, seadused, teooriad, maailmapildid. Üksikud teadusharud on omavahel seotud ja sõltuvad.
Soov teadmiste kehtivuse ja tõendite järele on teadusliku iseloomu oluline kriteerium. Teadmise põhjendamine, ühtsesse süsteemi viimine on olnud teadusele alati iseloomulik.
Teaduse tekkimist seostatakse mõnikord sooviga teadmisi tõestada. Teaduslike teadmiste põhjendamiseks kasutatakse erinevaid meetodeid. Empiiriliste teadmiste põhjendamiseks kasutatakse mitmeid teste, statistilistele andmetele viitamist jne. Teoreetiliste mõistete põhjendamisel kontrollitakse nende järjepidevust, vastavust empiirilistele andmetele ning võimet kirjeldada ja ennustada nähtusi.
Teadusliku tegevuse iseloomustamisel on oluline märkida, et selle käigus pöörduvad teadlased mõnikord filosoofia poole. Teadlaste, eriti teoreetikute jaoks on suur tähtsus väljakujunenud kognitiivsete traditsioonide filosoofilisel mõistmisel, uuritava reaalsusega arvestamisel maailmapildi kontekstis.
Teadusliku teadmise vahenditest rääkides tuleb märkida, et kõige olulisem neist on teaduskeel. Galileo väitis, et Looduse raamat on kirjutatud matemaatika keeles. Füüsika areng kinnitab neid sõnu täielikult. Teistes teadustes on matematiseerimisprotsess väga aktiivne. Matemaatika on osa kõigi teaduste teoreetiliste konstruktsioonide koest.
Teaduse areng sõltub oluliselt teaduse kasutatavate vahendite arengust. Galileo teleskoobi kasutamine ning seejärel teleskoopide ja raadioteleskoopide loomine määras suuresti astronoomia arengu. Mikroskoopide, eriti elektrooniliste, kasutamine mängis bioloogia arengus tohutut rolli. Ilma selliste teadmisteta nagu sünkrofasotronid on tänapäevase osakeste füüsika areng võimatu. Arvutite kasutamine muudab teaduse arengu pöördeliseks. Erinevates teadustes kasutatavad meetodid ja vahendid ei ole samad. Erinevates teadustes kasutatavate meetodite ja vahendite erinevused määravad ära ainevaldkondade spetsiifika ja teaduse arengutase. Kuid üldiselt toimub erinevate teaduste meetodite ja vahendite pidev läbitungimine.
Vastavalt oma fookusele ja otsesele seosele praktikaga jagunevad üksikud teadused tavaliselt fundamentaal- ja rakendusteadusteks. Fundamentaalteaduste ülesanne on mõista looduse, ühiskonna ja mõtlemise alusstruktuuride käitumist ja koostoimet reguleerivaid seaduspärasusi. Neid seadusi ja struktuure uuritakse nende "puhtal kujul", olenemata nende võimalikust kasutamisest.
Rakendusteaduste lähim eesmärk on rakendada fundamentaalteaduste tulemusi mitte ainult kognitiivsete, vaid ka sotsiaalsete ja praktiliste probleemide lahendamisel.
Rakendusteadused võivad areneda nii teoreetiliste kui ka praktiliste küsimuste ülekaaluga. Näiteks kaasaegses füüsikas on fundamentaalsel kohal elektrodünaamika ja kvantmehaanika, mille rakendamine konkreetsete ainevaldkondade teadmistele moodustab erinevaid teoreetilise rakendusfüüsika harusid - metallifüüsika, pooljuhtide füüsika jne. Nende tulemuste edasisest rakendamisest praktikas sünnivad praktilised rakendusteadused - metalliteadus, pooljuhttehnoloogia jne.
Kuni viimase ajani oli teadus üksikute teadlaste vaba tegevus. See ei olnud elukutse ja seda ei rahastatud kuidagi spetsiaalselt. Tavaliselt toetasid teadlased oma elatist, makstes oma õppetöö eest ülikoolides. Teadlane on aga tänapäeval eriline elukutse. 20. sajandil ilmus mõiste "teadlane". Praegu tegeleb maailmas teadusega professionaalselt umbes 5 miljonit inimest.
Teaduse arengut iseloomustab vastandus erinevate suundade vahel. Uued ideed ja teooriad sünnivad intensiivses võitluses. M. Planck ütles selle kohta: „Tavaliselt ei võida uued teaduslikud tõed mitte nii, et nende vastased on veendunud ja nad tunnistavad oma eksimust, vaid enamasti nii, et need vastased järk-järgult välja surevad ja noorem põlvkond. assimileerib tõde kohe."
Elu teaduses on erinevate arvamuste, suundade pidev võitlus, võitlus ideede tunnustamise eest.
2.5. Teadusliku maailmapildi mõiste ja iseloomulikud tunnused
Teaduslik maailmapilt ("Filosoofilise entsüklopeedilise sõnaraamatu" definitsiooni järgi) on terviklik ideede süsteem looduse üldiste omaduste ja mustrite kohta, mis tuleneb loodusteaduslike põhimõistete ja põhimõtete üldistamisest.
Lisaks üldisele teaduslikule maailmapildile, mis võtab kokku kõigi teaduste andmed elava ja eluta looduse kohta, on olemas privaatsed loodusteaduslikud maailmapildid, mis põhinevad üksikute teaduste saavutustel (maailma füüsikalised, bioloogilised pildid) . Konkreetsed loodusteaduslikud pildid maailmast sisalduvad teaduslikus üldpildis ebavõrdselt. Määravaks elemendiks on pilt selle tunnetusvaldkonna maailmast, millel on juhtiv positsioon. Iidsetel aegadel eksisteeris loodusõpetus ühtse loodusfilosoofia vormis, mis ei jagunenud spetsiaalseteks distsipliinideks. Seetõttu eristuvad iidsed maailmapildid nende terviklikkuse ja jagamatuse poolest, mis on osaliselt nende võlu saladus. Alates teaduse tulekust selle sõna tänapäevases tähenduses (XVII sajand) ja peaaegu tänapäevani on loodusteaduste liider olnud füüsika ja füüsikaline maailmapilt on olnud juhtival kohal loodusteaduslikus pildis. maailm.
Põhilised liikumisvormid võivad olla järjestatud hierarhilises järjekorras – alates kõige lihtsamatest, mis määravad meie maailma sügavad põhiomadused, kuni kõrgeimateni, mis tekivad mateeria iseorganiseerumise hilisemates etappides. Madalaimal tasemel on füüsilised liikumisvormid: mehaaniline, elektromagnetiline jne. Teatud keerukuse taseme saavutamisel tekivad keemilised ja bioloogilised ning intelligentsete olendite ühiskonna tekkimisega, meile teadaolevalt kõrgeim sotsiaalne aine liikumise vorm.
Kõrgeimaid liikumisvorme reguleerivad seadused on äärmiselt keerulised. Me alles hakkame mõistma elusorganismide ja nende koosluste toimimismustreid. Mis puudutab seadusi, mille järgi ühiskond areneb, siis meie teadmised on lapsekingades. Kompleksse süsteemi kõrgemate tasandite uurimist saate alustada alles pärast süsteemi kõige fundamentaalsemate elementide ja omaduste selgitamist. Just need asjaolud määrasid füüsika juhtiva rolli üldises teaduslikus maailmapildis alates 17. sajandist kuni tänapäevani.
Praegu on füüsikalised fundamentaaluuringud koondunud peamiselt kahte valdkonda: kõrgenergiafüüsika ja kosmoloogia. Füüsika on talle eraldatud elamispinna peaaegu täielikult omandanud. Ja bioloogia avastused kogevad buumi, millega kaasneb uuringute arvu kasv, eriti piirialadel - biofüüsika, biokeemia, molekulaarbioloogia. Kõik see räägib juhtiva positsiooni üleminekust füüsikast bioloogiasse vastavalt mustrile, mille järgi teadmiste kulg teatud määral kordab uuritava aine - mateeria - evolutsiooni suhteliselt lihtsast keeruliseks. Seega on võimalik, et 21. sajand saab olema bioloogia sajand ja 22. sajand peaks olema sotsiaalteaduste sajand.
Varasematel arenguetappidel ja tegelikkuse tundmisel leidsid aset mütoloogilised ja religioossed maailmapildid. Teeme kindlaks kaks kõige olulisemat erinevust teadusliku maailmapildi ja ülalmainitu vahel:
1. Teaduslik maailmapilt põhineb ideel loomulikust tingimuslikkusest ja looduses valitsevast korrast. Ta lükkab tagasi arusaamad üleloomulikust seotusest
Ja teispoolsuse jõud maailma tekkimisel, arengul ja olemasolul.
2. Teadmiste kriitikavaba põlvest põlve edasiandmise traditsiooni asemel võetakse kasutusele ratsionaalse kriitika traditsioon. Teaduslik väide erineb ebateaduslikust või pseudoteaduslikust selle poolest, et seda saab ümber lükata ja seda saab objektiivselt kontrollida. Seevastu peaaegu kõik religioonid nõuavad usku ilma tõenditeta, pidades kahtlust usust taganemiseks.
II peatükk. LOODUSTEADUSLIKUD TEADMISED ÜMBER MAAILMAS
2.1. Loodusteaduslikud teadmised on tõe mõistmise protsess
Üldine informatsioon
Igasuguse, sealhulgas loodusteadusliku reaalsuse teadmise aluseks on keeruline loometöö, mis hõlmab kombineeritud teadlikke ja alateadlikke protsesse. Paljud silmapaistvad teadlased on rääkinud alateadlike protsesside olulisest rollist. Eelkõige rõhutas Albert Einstein: "Ei ole selget loogilist teed teadusliku tõeni, see tuleb ära arvata mõne intuitiivse mõtlemishüppe abil."
Loometöö teadlike ja alateadlike protsesside iseärasused annavad individuaalse iseloomu isegi sama loodusteadusliku probleemi lahendamisele erinevate teadlaste poolt. “Ja kuigi eri koolkondade esindajad peavad oma stiili ainuõigeks, täiendavad ja stimuleerivad erinevad suunad üksteist; tõde ei sõltu sellest, kuidas sellele läheneda,” ütles teoreetiline füüsik A.B. Migdal (1911–1991).
Vaatamata teaduslike probleemide lahendamise individuaalsusele, võime reaalsuse teaduslikuks teadmiseks nimetada üsna kindlad reeglid:
– ära võta tõena midagi, mis ei tundu selge ja selge;
– Jaga keerulised küsimused nii paljudeks osadeks, kui on nende lahendamiseks vaja; alustage uurimistööd kõige lihtsamatest ja mugavamatest asjadest ning tõuske järk-järgult raskete ja keerukate teadmisteni;
– peatu kõikidel üksikasjadel, pööra tähelepanu kõigele, et olla kindel, et midagi ei jäeta vahele.
Need reeglid sõnastas esmakordselt Rene Descartes (1596–1650), väljapaistev prantsuse filosoof, matemaatik, füüsik ja füsioloog. Need moodustavad Descartes'i meetodi olemuse, mis on ühtviisi rakendatav nii loodus- kui ka humanitaarteadmiste saamiseks.
Paljud autoriteetsed teadlased näevad loodusteaduslike teadmiste, loodusteaduste olulist rolli reaalsuse tundmises. Seega inglise füüsik J.K. Maxwell nentis: "Mis puudutab materjaliteadusi, siis need tunduvad mulle olevat otsene tee igasuguse teadusliku tõeni... Teadmiste kogum võtab suure osa oma väärtusest ideedest, mis on saadud analoogia põhjal materjaliteadustega..."
Teaduslike teadmiste usaldusväärsus
Teadlaste seas on alati kerkinud ja kerkinud küsimus: mil määral saab teadustulemusi usaldada, st küsimus teadustulemuste usaldusväärsusest ja teadlase töö kvaliteedist. Peame tunnistama, et tõe poole teel olevad teadustooted on täis ekslikke tulemusi. Ekslik mitte selles objektiivses mõttes, et mingid väited ja ideed täienevad, viimistletakse ja annavad aja jooksul teed uutele ning et kõikide loodusteaduslike katsetulemustega kaasneb väga kindel absoluutne viga, vaid palju lihtsamas mõttes, kui ekslikud valemid, ebaõiged tõendid, loodusteaduste põhiseaduste vastuolu jne viivad valede tulemusteni.
Teadustoodete kvaliteedi kontrollimiseks viiakse läbi kontroll: uurimine, läbivaatamine ja vastulause. Kõik need kontrollitüübid on suunatud teaduslike tulemuste usaldusväärsuse kindlaksmääramisele. Näitena toome arvud, mis iseloomustavad kavandatavate patenteeritud materjalide kontrolli tõhusust. USA Rahvuslikule Leiutiste Nõukogule esitatud 208 975 leiutistaotluse uurimise tulemusena selgus, et neist vaid 8615 (umbes 4%) ei läinud vastuollu terve mõistusega ning vaid 106 (alla 0,05%) taotlust olid rahuldatud. rakendatud. Tõesti, nagu poeet: "...kurnab ühe sõna tuhande tonni verbaalse maagi nimel." Kuni viimase ajani avaldati umbes üks viiest avaldamiseks esitatud artiklist kodumaistes akadeemilistes ja kesksetes tööstusajakirjades pärast vastastikust eksperdihinnangut. Kohusetundlik vastuseis võimaldab oluliselt vähendada ebaausate kandidaadi- ja doktoritööde voogu.
Samas tuleb tunnistada, et uurimise, läbivaatamise ja vastulause esitamise kord ei ole kaugeltki täiuslik. Võib tuua rohkem kui ühe näite, kui suured teaduslikud ideed lükati tagasi kui vastuolus üldtunnustatud seisukohtadega – see on Max Plancki kvanthüpotees ja Bohri postulaadid jne. Tema teaduslikus arutelus osalemise kogemuse kokkuvõte ja arvamuste hindamine paljudest oponentidest kirjutas Max Planck: „Suurt teaduslikku ideed tutvustatakse harva selle vastaste järkjärgulise veenmise ja pöördumisega, harva saab Saulusest Paulus. Tegelikkuses juhtub nii, et vastased surevad järk-järgult välja ja kasvav põlvkond harjub uue ideega algusest peale...” Charles Darwin vältis teadlikult teaduslikke poleemikaid. Ta kirjutas selle kohta oma kahanevatel aastatel: „Mul on väga hea meel, et ma vaidlusi vältisin, võlgnen selle Leyelile [oma õpetajale]... Ta soovitas mul veenvalt mitte kunagi vaidlustesse sekkuda, sest sellest ei tule midagi head, aga ainult aega raisatakse ja tuju rikutakse.» Siiski ei saa täielikult välistada sisulist arutelu kui tõe mõistmise vahendit. Meenutagem kuulsat ütlust: "vaidluses sünnib tõde".
Teaduses ja eriti loodusteaduses on olemas sisemised enesepuhastusmehhanismid. Vähehuvitavate valdkondade uurimistulemusi kontrollitakse muidugi harva. Nende usaldusväärsusel pole suurt tähtsust: nad on nagunii määratud unustusehõlma. Tulemused on huvitavad, kasulikud, vajalikud ja olulised, tahes-tahtmata ning neid kontrollitakse alati mitu korda. Näiteks Newtoni Principia polnud tema esimene raamat, mis kirjeldas mehaanikaseaduste olemust. Esimene oli raamat "Motus", mida Robert Hooke karmilt kritiseeris. Hooke’i kommentaare arvesse võtvate paranduste tulemusena ilmus fundamentaalne teos “Põhimõtted”.
Olemasolevad teadustoodete seiremeetodid on ebaefektiivsed ja teaduse jaoks pole kontrolli sisuliselt vaja. Ühiskond ja riik vajavad seda, et mitte raisata raha teadlaste asjatule tööle. Suur hulk vigu teadustoodetes viitab sellele, et teaduslikule tõele lähenemine on keeruline ja töömahukas protsess, mis nõuab paljude teadlaste ühiseid jõupingutusi pika aja jooksul. Umbes kakskümmend sajandit eraldab staatikaseadusi õigesti sõnastatud dünaamikaseadustest. Vaid kümmekond lehekülge kooliõpikus sisaldab seda, mida on kaevandatud kahekümne sajandi jooksul. Tõepoolest, tõde on palju väärtuslikum kui pärlid.
Tõde on teadmiste teema
Sageli kohatud väide: loodusteaduse põhieesmärk - loodusseaduste kehtestamine, varjatud tõdede avastamine - eeldab otseselt või kaudselt, et tõde on kusagil juba valmiskujul olemas, see tuleb vaid üles leida, omamoodi leida. varandusest. Suur antiikfilosoof Demokritos 5. sajandil. eKr e. ütles: "Tõde on peidus sügavuses (mere põhjas)." Mida tähendab loodusteadusliku tõe avastamine tänapäeva mõistes? See on esiteks põhjus-tagajärg seose tuvastamine nähtuste ja loodusobjektide omaduste vahel, teiseks katsega kinnitamine, saadud teoreetiliste väidete õigsuse kogemine ja kolmandaks loodusteadusliku tõe suhtelisuse kindlakstegemine.
Loodusteaduse üks ülesandeid on selgitada loodusobjektide nähtusi, protsesse ja omadusi. Sõna "selgitada" tähendab enamikul juhtudel "mõista". Mida inimene tavaliselt mõtleb, kui ta ütleb näiteks: "Ma saan aru selle objekti omadustest?" Reeglina tähendab see: "Ma tean, mis selle omaduse põhjustab, mis on selle olemus ja milleni see viib." Nii see moodustub põhjuse-tagajärje seos: põhjus – objekt – tagajärg. Sellise seose loomine ja kvantitatiivne kirjeldus on aluseks teaduslik teooria, mida iseloomustab selge loogiline struktuur ja mis koosneb põhimõtete või aksioomide ja teoreemide kogumist koos kõigi võimalike järeldustega. Iga matemaatiline teooria on üles ehitatud selle skeemi järgi. Sellega kaasneb muidugi erilise teaduskeele, terminoloogia ja teadusmõistete süsteemi loomine, millel on ühemõtteline tähendus ja mis on omavahel seotud rangete loogikaseadustega. Nii saavutatakse matemaatiline tõde.
Tõeline loodusteadlane ei tohiks piirduda teoreetiliste väidetega ega püstitada hüpoteese vaadeldavate nähtuste või omaduste selgitamiseks. Ta peab neid kinnitama katse, kogemusega, ühendama need "asjade tegeliku käiguga". Ainult nii saab loodusteadlane jõuda lähemale loodusteaduslikule tõele, mis, nagu praegu on selge, erineb põhimõtteliselt matemaatilisest tõest.
Pärast eksperimendi või kogemuse läbiviimist algab loodusteaduslike teadmiste viimane etapp, kus tehakse kindlaks saadud katsetulemuste tõepärasuse piirid või seaduste, teooriate või üksikute teaduslike väidete rakendatavuse piirid. Ühegi katse tulemust ei saa pidada absoluutselt täpseks, olenemata sellest, kui hoolikalt see läbi viiakse. Katsetulemuste ebatäpsus on tingitud kahest tegurist: objektiivsest ja subjektiivsest. Üks olulisi objektiivseid tegureid on meid ümbritseva maailma dünaamilisus: meenutagem Herakleitose tarku sõnu – „Kõik voolab, kõik muutub; Sa ei saa kaks korda samasse jõkke astuda. Teine objektiivne tegur on seotud katse tehniliste vahendite ebatäiuslikkusega. Eksperimendi viib läbi inimene, kelle meeled ja intellektuaalsed võimed pole kaugeltki täiuslikud: errare humanum est - eksida on inimlik (tuntud ladina väljend) - see on loodusteaduslike tulemuste ebatäpsuse subjektiivne tegur.
Silmapaistev loodusteadlane akadeemik V.I. Vernadski (1863–1945) kinnitas enesekindlalt: "Loodusteadus põhineb ainult teaduslikel empiirilistel faktidel ja teaduslikel empiirilistel üldistustel." Meenutagem: empiiriline lähenemine põhineb katsel ja kogemusel kui loodusteaduslike teadmiste määravatel allikatel. Samal ajal on V.I. Vernadski tõi välja ka empiiriliste teadmiste piiratuse...
Teoreetilised väited ilma katseta on hüpoteetilised. Ainult katsega kinnitatuna sünnib neist tõeline loodusteaduslik teooria. Teaduslik teooria ja eksperiment ehk üldistatult teadus ja praktika – need on kaks tugisammast, millel toetub haruline teadmistepuu. “See, kes on armunud praktikasse ilma teaduseta, on nagu tüürimees, kes astub laevale ilma rooli ja kompassita; ta pole kunagi kindel, kus ta purjetab... Teadus on komandör ja praktika on sõdur,” ütles geniaalne Leonardo da Vinci.
Kokkuvõtteks vormistame loodusteaduste teooria kolm peamist sätet:
1. loodusteaduslike teadmiste aluseks on põhjuse-tagajärje seos;
2. loodusteadusliku teadmise tõesust kinnitab eksperiment, kogemus (tõekriteerium);
3. kõik loodusteaduslikud teadmised on suhtelised.
Need sätted vastavad loodusteaduslike teadmiste kolmele etapile. Esimeses etapis luuakse põhjus-tagajärg seos vastavalt põhjuslikkuse põhimõte. Esimene ja üsna täielik põhjuslikkuse määratlus sisaldub Demokritose avalduses: "Ükski asi ei teki ilma põhjuseta, vaid kõik tekib mingil alusel ja vajaduse tõttu." Tänapäeva mõistes põhjuslikkus tähendab seost indiviidi vahel aine tüüpide ja vormide olekud selle liikumise ja arengu protsessis. Mis tahes objektide ja süsteemide tekkimine, samuti nende omaduste muutumine aja jooksul on aluseks aine varasematele olekutele selle liikumise ja arengu protsessis; neid aluseid nimetatakse põhjustel, ja nende põhjustatud muutused on tagajärjed. Põhjus-tagajärg seosed pole mitte ainult loodusteaduslike teadmiste, vaid ka igasuguse muu inimtegevuse aluseks.
Teadmiste teine etapp on katse läbiviimine ja kogemus. Loodusteaduslik tõde on katsete ja kogemuste tulemuste objektiivne sisu. Kriteerium loomulikult-teaduslik tõde – eksperiment, kogemus. Eksperiment ja kogemus on loodusteadlaste kõrgeim autoriteet: nende otsus ei kuulu revideerimisele.
Kõik loodusteaduslikud teadmised (kontseptsioonid, ideed, kontseptsioonid, mudelid, teooriad, katsetulemused jne) on piiratud ja suhtelised. Loodusteaduslike teadmiste vastavuse ja suhtelisuse piiride määramine on loodusteadusliku teadmise kolmas etapp. Näiteks paigaldatud vastavuspiirang(mida mõnikord nimetatakse adekvaatsusintervalliks) tähendab klassikalise mehaanika jaoks, et selle seadused kirjeldavad makroskoopiliste kehade liikumist, mille kiirused on väikesed võrreldes valguse kiirusega vaakumis. Nagu juba märgitud, on loodusteaduse aluseks eksperiment, mis enamasti hõlmab mõõtmisi. Rõhutades mõõtmiste olulist rolli, ütles silmapaistev vene teadlane D.I. Mendelejev (1834–1907) kirjutas: „Teadus sai alguse sellest, kui inimesed õppisid mõõtma; täppisteadus on mõeldamatu ilma mõõtmiseta. Absoluutselt täpseid mõõtmisi pole ja sellega seoses on loodusteadlase ülesanne kehtestada määramatuse intervall. Mõõtmismeetodite ja katsetehniliste vahendite täiustamisega suureneb mõõtmiste täpsus ja seeläbi aheneb ebatäpsuste intervall ning katsetulemused lähenevad absoluutsele tõele. Loodusteaduse areng on järjekindel lähenemine absoluutsele loodusteaduslikule tõele.
Üldine informatsioon
Igasuguse, sealhulgas loodusteadusliku reaalsuse teadmise aluseks on keeruline loometöö, mis hõlmab kombineeritud teadlikke ja alateadlikke protsesse. Paljud silmapaistvad teadlased on rääkinud alateadlike protsesside olulisest rollist. Eelkõige rõhutas Albert Einstein: "Ei ole selget loogilist teed teadusliku tõeni, see tuleb ära arvata mõne intuitiivse mõtlemishüppe abil."
Loometöö teadlike ja alateadlike protsesside iseärasused annavad individuaalse iseloomu isegi sama loodusteadusliku probleemi lahendamisele erinevate teadlaste poolt. “Ja kuigi eri koolkondade esindajad peavad oma stiili ainuõigeks, täiendavad ja stimuleerivad erinevad suunad üksteist; tõde ei sõltu sellest, kuidas sellele läheneda,” ütles teoreetiline füüsik A.B. Migdal (1911–1991).
Vaatamata teaduslike probleemide lahendamise individuaalsusele, võime reaalsuse teaduslikuks teadmiseks nimetada üsna kindlad reeglid:
– ära võta tõena midagi, mis ei tundu selge ja selge;
– Jaga keerulised küsimused nii paljudeks osadeks, kui on nende lahendamiseks vaja; alustage uurimistööd kõige lihtsamatest ja mugavamatest asjadest ning tõuske järk-järgult raskete ja keerukate teadmisteni;
– peatu kõikidel üksikasjadel, pööra tähelepanu kõigele, et olla kindel, et midagi ei jäeta vahele.
Need reeglid sõnastas esmakordselt Rene Descartes (1596–1650), väljapaistev prantsuse filosoof, matemaatik, füüsik ja füsioloog. Need moodustavad Descartes'i meetodi olemuse, mis on ühtviisi rakendatav nii loodus- kui ka humanitaarteadmiste saamiseks.
Paljud autoriteetsed teadlased näevad loodusteaduslike teadmiste, loodusteaduste olulist rolli reaalsuse tundmises. Seega inglise füüsik J.K. Maxwell nentis: "Mis puudutab materjaliteadusi, siis need tunduvad mulle olevat otsene tee igasuguse teadusliku tõeni... Teadmiste kogum võtab suure osa oma väärtusest ideedest, mis on saadud analoogia põhjal materjaliteadustega..."
Teaduslike teadmiste usaldusväärsus
Teadlaste seas on alati kerkinud ja kerkinud küsimus: mil määral saab teadustulemusi usaldada, st küsimus teadustulemuste usaldusväärsusest ja teadlase töö kvaliteedist. Peame tunnistama, et tõe poole teel olevad teadustooted on täis ekslikke tulemusi. Ekslik mitte selles objektiivses mõttes, et mingid väited ja ideed täienevad, viimistletakse ja annavad aja jooksul teed uutele ning et kõikide loodusteaduslike katsetulemustega kaasneb väga kindel absoluutne viga, vaid palju lihtsamas mõttes, kui ekslikud valemid, ebaõiged tõendid, loodusteaduste põhiseaduste vastuolu jne viivad valede tulemusteni.
Teadustoodete kvaliteedi kontrollimiseks viiakse läbi kontroll: uurimine, läbivaatamine ja vastulause. Kõik need kontrollitüübid on suunatud teaduslike tulemuste usaldusväärsuse kindlaksmääramisele. Näitena toome arvud, mis iseloomustavad kavandatavate patenteeritud materjalide kontrolli tõhusust. USA Rahvuslikule Leiutiste Nõukogule esitatud 208 975 leiutistaotluse uurimise tulemusena selgus, et neist vaid 8615 (umbes 4%) ei läinud vastuollu terve mõistusega ning vaid 106 (alla 0,05%) taotlust olid rahuldatud. rakendatud. Tõesti, nagu poeet: "...kurnab ühe sõna tuhande tonni verbaalse maagi nimel." Kuni viimase ajani avaldati umbes üks viiest avaldamiseks esitatud artiklist kodumaistes akadeemilistes ja kesksetes tööstusajakirjades pärast vastastikust eksperdihinnangut. Kohusetundlik vastuseis võimaldab oluliselt vähendada ebaausate kandidaadi- ja doktoritööde voogu.
Samas tuleb tunnistada, et uurimise, läbivaatamise ja vastulause esitamise kord ei ole kaugeltki täiuslik. Võib tuua rohkem kui ühe näite, kui suured teaduslikud ideed lükati tagasi kui vastuolus üldtunnustatud seisukohtadega – see on Max Plancki kvanthüpotees ja Bohri postulaadid jne. Tema teaduslikus arutelus osalemise kogemuse kokkuvõte ja arvamuste hindamine paljudest oponentidest kirjutas Max Planck: „Suurt teaduslikku ideed tutvustatakse harva selle vastaste järkjärgulise veenmise ja pöördumisega, harva saab Saulusest Paulus. Tegelikkuses juhtub nii, et vastased surevad järk-järgult välja ja kasvav põlvkond harjub uue ideega algusest peale...” Charles Darwin vältis teadlikult teaduslikke poleemikaid. Ta kirjutas selle kohta oma kahanevatel aastatel: „Mul on väga hea meel, et ma vaidlusi vältisin, võlgnen selle Leyelile [oma õpetajale]... Ta soovitas mul veenvalt mitte kunagi vaidlustesse sekkuda, sest sellest ei tule midagi head, aga ainult aega raisatakse ja tuju rikutakse.» Siiski ei saa täielikult välistada sisulist arutelu kui tõe mõistmise vahendit. Meenutagem kuulsat ütlust: "vaidluses sünnib tõde".
Teaduses ja eriti loodusteaduses on olemas sisemised enesepuhastusmehhanismid. Vähehuvitavate valdkondade uurimistulemusi kontrollitakse muidugi harva. Nende usaldusväärsusel pole suurt tähtsust: nad on nagunii määratud unustusehõlma. Tulemused on huvitavad, kasulikud, vajalikud ja olulised, tahes-tahtmata ning neid kontrollitakse alati mitu korda. Näiteks Newtoni Principia polnud tema esimene raamat, mis kirjeldas mehaanikaseaduste olemust. Esimene oli raamat "Motus", mida Robert Hooke karmilt kritiseeris. Hooke’i kommentaare arvesse võtvate paranduste tulemusena ilmus fundamentaalne teos “Põhimõtted”.
Olemasolevad teadustoodete seiremeetodid on ebaefektiivsed ja teaduse jaoks pole kontrolli sisuliselt vaja. Ühiskond ja riik vajavad seda, et mitte raisata raha teadlaste asjatule tööle. Suur hulk vigu teadustoodetes viitab sellele, et teaduslikule tõele lähenemine on keeruline ja töömahukas protsess, mis nõuab paljude teadlaste ühiseid jõupingutusi pika aja jooksul. Umbes kakskümmend sajandit eraldab staatikaseadusi õigesti sõnastatud dünaamikaseadustest. Vaid kümmekond lehekülge kooliõpikus sisaldab seda, mida on kaevandatud kahekümne sajandi jooksul. Tõepoolest, tõde on palju väärtuslikum kui pärlid.
Tõde on teadmiste teema
Sageli kohatud väide: loodusteaduse põhieesmärk - loodusseaduste kehtestamine, varjatud tõdede avastamine - eeldab otseselt või kaudselt, et tõde on kusagil juba valmiskujul olemas, see tuleb vaid üles leida, üles leida. omamoodi aare. Suur antiikfilosoof Demokritos 5. sajandil. eKr e. ütles: "Tõde on peidus sügavuses (mere põhjas)." Mida tähendab loodusteadusliku tõe avastamine tänapäeva mõistes? See on esiteks põhjus-tagajärg seose tuvastamine nähtuste ja loodusobjektide omaduste vahel, teiseks katsega kinnitamine, saadud teoreetiliste väidete õigsuse kogemine ja kolmandaks loodusteadusliku tõe suhtelisuse kindlakstegemine.
Loodusteaduse üks ülesandeid on selgitada loodusobjektide nähtusi, protsesse ja omadusi. Sõna "selgitada" tähendab enamikul juhtudel "mõista". Mida inimene tavaliselt mõtleb, kui ta ütleb näiteks: "Ma saan aru selle objekti omadustest?" Reeglina tähendab see: "Ma tean, mis selle omaduse põhjustab, mis on selle olemus ja milleni see viib." Nii kujuneb põhjus-tagajärg seos: põhjus – objekt – tagajärg. Sellise seose loomine ja kvantitatiivne kirjeldus on aluseks teaduslikule teooriale, mida iseloomustab selge loogiline struktuur ja mis koosneb põhimõtete või aksioomide ja teoreemide kogumist koos kõigi võimalike järeldustega. Iga matemaatiline teooria on üles ehitatud selle skeemi järgi. Sellega kaasneb muidugi erilise teaduskeele, terminoloogia ja teadusmõistete süsteemi loomine, millel on ühemõtteline tähendus ja mis on omavahel seotud rangete loogikaseadustega. Nii saavutatakse matemaatiline tõde.
Tõeline loodusteadlane ei tohiks piirduda teoreetiliste väidetega ega püstitada hüpoteese vaadeldavate nähtuste või omaduste selgitamiseks. Ta peab neid kinnitama katse, kogemusega, ühendama need "asjade tegeliku käiguga". Ainult nii saab loodusteadlane jõuda lähemale loodusteaduslikule tõele, mis, nagu praegu on selge, erineb põhimõtteliselt matemaatilisest tõest.
Pärast eksperimendi või kogemuse läbiviimist algab loodusteaduslike teadmiste viimane etapp, kus tehakse kindlaks saadud katsetulemuste tõepärasuse piirid või seaduste, teooriate või üksikute teaduslike väidete rakendatavuse piirid. Ühegi katse tulemust ei saa pidada absoluutselt täpseks, olenemata sellest, kui hoolikalt see läbi viiakse. Katsetulemuste ebatäpsus on tingitud kahest tegurist: objektiivsest ja subjektiivsest. Üks olulisi objektiivseid tegureid on meid ümbritseva maailma dünaamilisus: meenutagem Herakleitose tarku sõnu – „Kõik voolab, kõik muutub; Sa ei saa kaks korda samasse jõkke astuda. Teine objektiivne tegur on seotud katse tehniliste vahendite ebatäiuslikkusega. Eksperimendi viib läbi inimene, kelle meeled ja intellektuaalsed võimed pole kaugeltki täiuslikud: errare humanum est - eksida on inimlik (tuntud ladina väljend) - see on loodusteaduslike tulemuste ebatäpsuse subjektiivne tegur.
Silmapaistev loodusteadlane akadeemik V.I. Vernadski (1863–1945) kinnitas enesekindlalt: "Loodusteadus põhineb ainult teaduslikel empiirilistel faktidel ja teaduslikel empiirilistel üldistustel." Meenutagem: empiiriline lähenemine põhineb katsel ja kogemusel kui loodusteaduslike teadmiste määravatel allikatel. Samal ajal on V.I. Vernadski tõi välja ka empiiriliste teadmiste piiratuse...
Teoreetilised väited ilma katseta on hüpoteetilised. Alles katsega kinnitust saades kerkib neist välja tõeline loodusteaduslik teooria. Teaduslik teooria ja eksperiment ehk üldistatult teadus ja praktika – need on kaks tugisammast, millel toetub haruline teadmistepuu. “See, kes on armunud praktikasse ilma teaduseta, on nagu tüürimees, kes astub laevale ilma rooli ja kompassita; ta pole kunagi kindel, kus ta purjetab... Teadus on komandör ja praktika on sõdur,” ütles geniaalne Leonardo da Vinci.
Kokkuvõtteks sõnastagem loodusteaduslike teadmiste teooria kolm peamist sätet:
1. loodusteaduslike teadmiste aluseks on põhjuse-tagajärje seos;
2. loodusteadusliku teadmise tõesust kinnitab eksperiment, kogemus (tõekriteerium);
3. kõik loodusteaduslikud teadmised on suhtelised.
Need sätted vastavad loodusteaduslike teadmiste kolmele etapile. Esimeses etapis luuakse põhjus-tagajärg seos vastavalt põhjuslikkuse põhimõttele. Esimene ja üsna täielik põhjuslikkuse määratlus sisaldub Demokritose avalduses: "Ükski asi ei teki ilma põhjuseta, vaid kõik tekib mingil alusel ja vajaduse tõttu." Tänapäevases arusaamas tähendab põhjuslikkus seost aineliikide ja -vormide üksikute olekute vahel selle liikumise ja arengu protsessis. Mis tahes objektide ja süsteemide tekkimine, samuti nende omaduste muutumine aja jooksul on aluseks aine varasematele olekutele selle liikumise ja arengu protsessis; neid põhjuseid nimetatakse põhjusteks ja nende põhjustatud muutusi tagajärgedeks. Põhjus-tagajärg seosed pole mitte ainult loodusteaduslike teadmiste, vaid ka igasuguse muu inimtegevuse aluseks.
Teadmiste teine etapp on katse läbiviimine ja kogemus. Loodusteaduslik tõde on katsete ja kogemuste tulemuste objektiivne sisu. Loodusteadusliku tõe kriteeriumiks on eksperiment, kogemus. Eksperiment ja kogemus on loodusteadlaste kõrgeim autoriteet: nende otsus ei kuulu revideerimisele.
Kõik loodusteaduslikud teadmised (kontseptsioonid, ideed, kontseptsioonid, mudelid, teooriad, katsetulemused jne) on piiratud ja suhtelised. Loodusteaduslike teadmiste vastavuse ja suhtelisuse piiride määramine on loodusteadusliku teadmise kolmas etapp. Näiteks klassikalise mehaanika kehtestatud vastavuspiir (mida mõnikord nimetatakse adekvaatsusvahemikuks) tähendab, et selle seadused kirjeldavad makroskoopiliste kehade liikumist, mille kiirused on väikesed võrreldes valguse kiirusega vaakumis. Nagu juba märgitud, on loodusteaduse aluseks eksperiment, mis enamasti hõlmab mõõtmisi. Rõhutades mõõtmiste olulist rolli, ütles silmapaistev vene teadlane D.I. Mendelejev (1834–1907) kirjutas: „Teadus sai alguse sellest, kui inimesed õppisid mõõtma; täppisteadus on mõeldamatu ilma mõõtmiseta. Absoluutselt täpseid mõõtmisi pole ja sellega seoses on loodusteadlase ülesanne määrata ebatäpsuse intervall. Mõõtmismeetodite ja katsetehniliste vahendite täiustamisega suureneb mõõtmiste täpsus ja seeläbi aheneb ebatäpsuste intervall ning katsetulemused lähenevad absoluutsele tõele. Loodusteaduse areng on järjekindel lähenemine absoluutsele loodusteaduslikule tõele.
Empiirilise ja teoreetilise teadmise ühtsus
Iga kognitiivse protsessi toiming sisaldab ühel või teisel määral nii visuaalseid-sensuaalseid, empiirilisi kui ka abstraktseid teoreetilisi elemente. Iga elava mõtisklemise tegu on läbi imbunud mõtteviisist, mida vahendavad mõisted ja kategooriad. Kui me tajume mis tahes objekti, omistame selle kohe teatud asjade ja protsesside kategooriale.
Ajalooliselt sai ümbritseva maailma loodusteadusliku teadmise tee alguse elavast mõtisklusest – praktikal põhinevast sensoorsest faktide tajumisest. Elavast mõtisklusest liigub inimene edasi abstraktse mõtlemise juurde ja sellest jälle praktikasse, mille käigus ta realiseerib oma mõtteid ja kontrollib nende tõesust. Kaasaegne loodusteadlane, kelle mõtlemisele on teatud määral kogunenud inimkogemus ning inimkonna väljatöötatud kategooriad ja seadused, ei alusta uurimistööd elava mõtisklusega. Iga loodusteaduslik uurimus vajab algusest peale suunavaid ideid. Need toimivad omamoodi suunava jõuna, ilma nendeta mõistab loodusteadlane end pimeduses ekslema ega suuda ühtki katset õigesti läbi viia. Samal ajal ei suuda teoreetiline mõte, isegi oma loogilise ranguse poolest laitmatu, iseenesest paljastada materiaalse maailma seadusi. Oma tõhusaks liikumiseks peab ta pidevalt saama stiimuleid, impulsse, fakte ümbritsevast reaalsusest läbi vaatluste, katsete, s.o läbi empiiriliste teadmiste.
Empiirilised ja teoreetilised teadmised on üks protsess, mis on iseloomulik igale loodusteaduslikule uurimistööle igal etapil.
Teadmiste sensoorsed vormid
Reaalsuse tunnetamine toimub erinevates vormides, millest esimene ja kõige lihtsam on tunnetus. Sensatsioonid on kõige lihtsamad sensoorsed kujutised, peegeldused, koopiad või omamoodi hetktõmmised objektide individuaalsetest omadustest. Näiteks oranžis tunneme kollakat värvi, teatud kõvadust, spetsiifilist lõhna jne. Aistingud tekivad inimese välisest keskkonnast lähtuvate protsesside mõjul, mis toimivad meie meeltele. Välised stiimulid on heli- ja valguslained, mehaaniline rõhk, keemilised mõjud jne.
Igal objektil on palju erinevaid omadusi. Kõik omadused on ühendatud ühte üksusesse. Ja me tajume ja mõistame neid mitte eraldi, vaid ühtse tervikuna. Järelikult on taju kui tervikliku kujundi objektiivseks aluseks erinevate aspektide ja omaduste ühtsus ja samas paljusus objektides.
Tervikpilti, mis peegeldab otseselt meeli mõjutavaid objekte, nende omadusi ja suhteid, nimetatakse tajuks. Inimese taju hõlmab teadvustamist, objektide, nende omaduste ja suhete mõistmist, mis põhineb iga kord uue mulje kaasamisel olemasolevate teadmiste süsteemi.
Elu, vajadus keha orienteeruda makroskoopiliste terviklike asjade ja protsesside maailmas, on korraldanud meie meeled nii, et me tajume asju justkui tervikuna. Näiteks visuaalse või kombatava taju piiramine on praktiline. Käe võimetus tajuda mikrostruktuuri ja silmade võimetus näha kõige pisemaid detaile võimaldab makrostruktuuri paremini peegeldada. Kui see oleks teisiti, siis sulanduks kõik liikuvate osakeste, molekulide pidevaks uduks ning me ei näeks asju ja nende piire. Võite ette kujutada, mis juhtuks, kui vaataksime kõike läbi võimsa mikroskoobi.
Aistingu- ja tajuprotsessid jätavad ajju maha “jäljed”, mille põhiolemus on võime reprodutseerida pilte objektidest, mis parajasti inimest ei mõjuta.
Aju võimet jäljendada, salvestada väliskeskkonna mõjusid või signaale ja neid õigel ajal taastoota nimetatakse mäluks.
Mälu mängib inimese elus väga olulist kognitiivset rolli. Kui pildid, mis tekkisid ajju objektiga kokkupuute hetkel, kadusid kohe pärast selle mõju lõppemist, siis iga kord tajub inimene objekte täiesti võõrastena. Ta ei tunneks neid ära ja seetõttu ei oleks ta neist teadlik. Millegi realiseerimiseks on vaja vaimset tööd praeguse olukorra võrdlemisel eelmisega. Vaimsed nähtused, mis asendavad üksteist ja ei ole seotud eelnevate nähtustega, ei saa jääda teadvuse faktiks enne mällu kinnistumist. Välismõjude tajumise ja mälu abil ajas talletamise tulemusena tekivad ideed.
Representatsioonid on kujutised objektidest, mis kunagi mõjutasid inimese meeli, ja seejärel taastatakse ajus säilinud jälgede järgi isegi nende objektide puudumisel.
Aistingud ja tajud on teadliku refleksiooni tekkimise algus. Mälu koondab ja salvestab saadud teabe. Representatsioon on mentaalne nähtus, mille puhul teadvus rebitakse esmalt lahti oma vahetust allikast ja hakkab eksisteerima subjektiivse nähtusena. Selles on teadvusobjekti otsene sensoorne reaalsus juba kadunud. Representatsioon on vaheetapp üleminekul aistingult mõttele. Inimesed ütlevad: "Silm näeb kaugele, aga mõte näeb veelgi kaugemale."
Teaduslik fakt
Loodusteadusliku uurimistöö vajalik tingimus on faktide tuvastamine. Empiirilised teadmised varustavad teadust faktidega, registreerides samal ajal meid ümbritseva maailma stabiilseid seoseid ja mustreid. Seda või teist fakti konstateerides fikseerime teatud objekti olemasolu. Samal ajal jääb aga enamasti teadmata, mida see sisuliselt esindab. Lihtne faktiväide hoiab meie teadmised olemise tasemel.
Küsimus, kas nähtus on olemas või mitte, on äärmiselt oluline teaduslike teadmiste küsimus. Küsimusele millegi olemasolu kohta vastab loodusteadlane tavaliselt kas "jah" või "võib-olla" või "väga tõenäoline". Objekti olemasolu väide on tunnetuse esimene, väga madal aste. Faktid omandavad konkreetse teooria koostamiseks teadusliku aluse jõu, kui need pole mitte ainult usaldusväärselt kindlaks tehtud ja targalt valitud, vaid ka arvesse võetud nende teaduslikus seoses. Tegelikkuse mõistmine on aga võimatu ilma teooriaid konstrueerimata. Isegi reaalsuse empiiriline uurimine ei saa alata ilma teatud teoreetilise orientatsioonita. Siin on see, mida I.P. Pavlov: "... igal hetkel on vaja teatud üldist ettekujutust teemast, et oleks millelegi fakte kinnitada, et oleks millegagi edasi liikuda, et oleks tulevikuks midagi eeldada uurimine. Selline oletus on teaduse jaoks vajalik.
Ilma teoreetilise arusaamata on võimatu terviklik reaalsustaju, mille raames sobituksid mitmekesised faktid mõnda ühtsesse süsteemi. Teaduse ülesannete taandamine faktilise materjali kogumisele tähendaks A. Poincaré arvates täielikku arusaamatust teaduse tegelikust olemusest. "Teadlane peab korraldama fakte," kirjutas ta, "teadus koosneb faktidest, nagu tellistest maja. Ja üks faktide kuhjamine ei moodusta teadust, nagu kivihunnik ei moodusta maja.
Ümbritseva maailma loodusteaduslike teadmiste olemus ei seisne ainult kehtestatud seadustel ja põhimõtetel põhineva empiirilise uurimistöö käigus tuvastatud erinevate faktide ja mustrite kirjeldamises ja selgitamises, vaid väljendub ka loodusteadlaste soovis paljastada universumi harmoonia.
Vaatlus ja eksperiment
Loodusteadusliku uurimistöö olulisemad meetodid on vaatlus ja katse.
Vaatlus on tahtlik, süstemaatiline tajumine, mille eesmärk on tuvastada teadmiste objekti olulised omadused. Vaatlemine viitab konkreetsetele objektidele suunatud aktiivsele tegevusele, mis hõlmab eesmärkide ja eesmärkide sõnastamist. Vaatlemine nõuab erilist ettevalmistust – eeltutvustamist tulevase vaatlusobjektiga seotud materjalidega: joonised, fotod, objektide kirjeldused jne. Vaatluse koostamisel peaks olulisel kohal olema arusaam vaatluse eesmärkidest, nõuetest, mis on seotud vaatlusobjektiga. see peab rahuldama, plaani esialgne väljatöötamine ja vaatlusmeetodid.
Eksperiment on uurimismeetod või tehnika, mille abil objekt kas kunstlikult reprodutseeritakse või asetatakse etteantud tingimustele. Uuritava objekti asukoha tingimuste muutmise meetod on peamine katsemeetod. Tingimuste muutmine võimaldab paljastada põhjusliku seose antud tingimuste ja uuritava objekti omaduste vahel ning samal ajal avastada objektil neid uusi omadusi, mis tavatingimustes otseselt ei ilmne, jälgida objekti olemust. vaadeldavate omaduste muutus seoses tingimuste muutumisega. Tingimuste muutudes muutuvad objekti teatud omadused, samas kui teistes ei toimu olulisi muutusi, saame neid ignoreerida. Seetõttu ei taandu eksperiment lihtsaks vaatluseks – see sekkub aktiivselt reaalsusesse, muudab protsessi tingimusi.
Katse tehnilised vahendid
Loodusteaduslikud eksperimentaalsed uuringud on mõeldamatud ilma mitmesuguste tehniliste vahendite, sealhulgas arvukate instrumentide, instrumentide ja eksperimentaalsete installatsioonide loomiseta. Ilma eksperimentaaltehnoloogiata oleks loodusteaduste areng võimatu. Loodusteaduslike teadmiste areng sõltub oluliselt teaduses kasutatavate tehniliste vahendite arengust.
Tänu mikroskoobile, teleskoobile, röntgeniaparaadile, raadiole, televisioonile, seismograafile jne on inimene oma tajuvõimeid oluliselt avardanud.
Esimesed seaduspärasused looduses pandi paika teatavasti taevakehade liikumises ja põhinesid palja silmaga tehtud vaatlustel. Galileo mõõtis oma klassikalistes katsetes keha liikumisega kaldtasandil aega suurest reservuaarist läbi õhukese toru voolava vee hulga järgi – siis meie arusaamise järgi kellasid polnud. Ammu on aga möödas aeg, mil loodusteaduslikke uuringuid sai läbi viia improviseeritud vahenditega. Galileo sai teaduses kuulsaks mitte ainult oma teedrajavate mehaaniliste nähtuste uurimisega, vaid ka teleskoobi leiutamisega. Tänapäeval on astronoomia mõeldamatu ilma mitmesuguste teleskoopideta, sealhulgas raadioteleskoopideta, mis võimaldavad inimesel vaadata universumi sellistesse kaugustesse, kust valgus meieni sadade miljonite valgusaastate kaugusele jõuab.
Mikroskoop mängis bioloogia arengus tohutut rolli, paljastades inimesele palju elusmaailma saladusi. Tänapäeva tehnilised vahendid võimaldavad teha katseid molekulaarsel, aatomi- ja tuumatasandil. Kaasaegsete eksperimentide tehnoloogia ei koosne ainult ülitundlikest instrumentidest, vaid ka spetsiaalsetest keerukatestt. Näiteks sügavale aatomituuma tungimiseks ehitatakse tohutud eksperimentaalsed struktuurid - sünkrofasotronid.
Teadus kasutab tänapäeval aktiivselt katsete läbiviimiseks kosmoselaevu, allveelaevu, erinevaid teadusjaamu ja spetsiaalseid looduskaitsealasid. Loodusteaduste edusammud on tihedalt seotud mõõtmismeetodite ja -vahendite täiustamisega, seadmete ja seadmete täiustamisega, mis võimaldavad muuta vaatlustingimusi ning katsetada üha suurema paindlikkuse ja rafineeritumalt. Viimaste aastakümnete jooksul on loodud võimas arvutitehnoloogia, mis mitte ainult ei moodusta kaasaegsete katseseadmete lahutamatut osa, vaid on tihedalt integreeritud ka mõtlemisprotsessi endasse.
Mõtlemine
Mõtlemine on tunnetuse kõrgeim tase. Kuigi selle allikaks on aistingud ja taju, väljub see nende piiridest ja võimaldab kujundada teadmisi objektide, omaduste ja nähtuste kohta, mis ei ole meeltele ligipääsetavad. Mõtlemine vabastab inimesed vajadusest olla otseselt seotud uuritava objektiga. See võimaldab esemega mentaalselt opereerida, asetades selle erinevatesse suhetesse teiste objektidega ning võrrelda objekti kohta värskelt omandatud teadmisi varem omandatud teadmistega. See avab tee suhteliselt iseseisvale teoreetilisele tegevusele, mis on vaid kaudselt seotud empiiriliste teadmistega.
Mõtlemine on asjade oluliste omaduste, põhjuslike seoste ja loomulike seoste eesmärgipärane, kaudne ja üldistatud peegeldus inimajus. Peamised mõtlemise vormid on mõisted, hinnangud ja järeldused.
Mõiste on mõte, mis peegeldab objektide ja nähtuste üldisi ja olulisi omadusi. Mõisted ei kajasta mitte ainult üldist, vaid ka rühmitavad ja klassifitseerivad objekte vastavalt nende erinevustele. Mõiste "puu" ei kajasta mitte ainult üldist asja, mis on iseloomulik kõigile puudele, vaid ka erinevust mis tahes puu ja kõigi teiste vahel.
Erinevalt tunnetest, tajudest ja ideedest puudub kontseptsioonidel selgus või tundlikkus. Mõiste sisu on sageli võimatu visuaalse kujundi kujul esitada. Inimene võib ette kujutada näiteks lahket inimest, kuid ta ei suuda sensoorse kujundi kujul ette kujutada selliseid mõisteid nagu hea, kurjus, ilu, seadus, valguse kiirus, mõte jne. mõista seda kõike.
Mõisted tekivad ja eksisteerivad teatud ühenduses, hinnangute kujul. Mõtlemine tähendab millegi üle otsustamist, teatud seoste ja suhete tuvastamist objekti erinevate aspektide või objektide vahel.
Kohtuotsus on mõtteviis, milles mõistete seose kaudu midagi millegi kohta kinnitatakse (või eitatakse). Näiteks lausega "tuum on aatomi komponent" väljendatud mõte on otsus, milles väljendatakse mõtet tuuma kohta, et see on aatomi osa.
Seoses tegelikkusega hinnatakse hinnanguid tõeseks või vääraks. Näiteks väide “Oka on Jenissei lisajõgi” on vale, kuna tegelikult ei ole Oka Jenissei lisajõgi ja väide “Oka on Volga lisajõgi” on õige. Mõtete tõesust ja väärust kontrollib praktika.
Inimene võib jõuda selle või selle otsuseni fakti otsese jälgimise kaudu või kaudselt - järeldamise kaudu.
Järeldus on arutluskäik, milles ühest või mitmest hinnangust tuletatakse uus otsus (järeldus või tagajärg), mida nimetatakse eeldusteks või eeldusteks ja mis loogiliselt tuleneb eeldustest. Näide: „Kui antud keha allub hõõrdumisele, siis see kuumeneb; keha allus hõõrdumisele, mis tähendab, et see kuumenes.
Selgitame loodusteaduse ajaloo näitel, mis on inimese teoreetiline mõtlemine. Kuulus prantsuse bakterioloog L. Pasteur ei osanud siberi katku uurides pikka aega vastata küsimustele: kuidas koduloomad karjamaal selle haigusega nakatuvad? Kust siberi katku batsillid maa pinnalt pärinevad? Teadaolevalt matsid inimesed surnud loomade korjuseid (kartes nakatada teisi loomi) sügavale maasse. Ühel päeval läbi surutud põllu kõndides märkas Pasteur, et üks maatükk oli ülejäänutest heledamat värvi. Kaaslane selgitas talle, et just sellesse piirkonda maeti kunagi siberi katku surnud lammas. Pasteuri tähelepanu juhiti asjaolule, et selles piirkonnas oli palju vihmausside käike ja nende poolt eraldunud mullaseid väljaheiteid. Pasteur arvas, et selle haiguse kandjad on maa sügavusest välja roomavad ja siberi katku eoseid kaasas kandvad vihmaussid. Nii tungis Pasteur kaudselt, oma muljeid mõttes kõrvutades sellesse, mis oli taju eest varjatud. Edasised katsed kinnitasid tema järelduse õigsust,
Ülaltoodud episood on tüüpiline näide teoreetilisest mõtlemisest. Pasteur ei tajunud otseselt koduloomade siberi katku põhjuseid. Ta sai sellest põhjusest teada kaudselt, teiste faktide kaudu, see tähendab kaudselt. I-mõtlemise esimene oluline tunnus on see, et see on objektide kaudse tunnetamise protsess. Lähtudes nähtavast, kuuldavast ja käegakatsutavast, tungivad inimesed nähtamatusse, kuuldamatusse ja hoomamatusse. Just sellistel kaudsetel teadmistel põhineb kogu teadus.
Vahendatud tunnetusprotsessi objektiivseks aluseks on kaudsete seoste, põhjus-tagajärg seoste olemasolu, mis eksisteerivad tegelikkuses endas ja võimaldavad mõju tajumise põhjal teha järelduse selle põhjustanud põhjuse kohta. mõju ja põhjuse teadmise põhjal ette näha tagajärg. Mõtlemise kaudne olemus seisneb veelgi selles, et inimene tunneb tegelikkust mitte ainult oma isikliku kogemuse tulemusena, vaid ka kaudselt, omandades kogu inimkonna ajalooliselt kogutud kogemusi ja teadmisi, mis on talletatud näiteks kirjalikud mälestusmärgid.
Loodusteaduse üks olulisi ülesandeid on üldistada kõike, mida meid ümbritseva maailma kohta teatakse. Eksperiment ja vaatlus annavad tohutult erinevaid andmeid, mõnikord ebajärjekindlaid ja isegi vastuolulisi. Teoreetilise mõtlemise põhiülesanne on viia saadud andmed sidusasse süsteemi ja luua neist maailmast teaduslik pilt, millel puudub loogiline vastuolu.
Uurides näiteks viinhappekristallide optilisi omadusi, märkas Pasteur, et hallitus hävitab osa selle kristallidest. Need tähelepanekud ajendasid Pasteuri tegema julge üldistuse, et ka teised looduses täheldatud muutused ainetes, mis on selleks ajaks tuntud kui mitmesugused käärimised, on samuti põhjustatud elusatest mikroorganismidest. Pasteur viis läbi rea geniaalseid katseid, mis vaieldamatult tõestasid, et igasugust kääritamist põhjustavad mikroobid.
Teoreetilise mõtlemise oluline vorm on hüpotees – oletus, mis põhineb paljudel faktidel ja eeldab objekti olemasolu, selle omadusi ja teatud seoseid. Hüpotees on teatud tüüpi järeldus, mis püüab tungida reaalsuse valdkonna olemusse, mida pole veel piisavalt uuritud.
Hüpotees nõuab kontrollimist ja tõestamist, mille järel omandab see teooria iseloomu - üldistatud teadmiste süsteemi, reaalsuse teatud aspektide seletuse. Näiteks väide aine aatomistruktuuri kohta oli pikka aega hüpotees. Kogemuste kinnitusel muutus see hüpotees usaldusväärseks teadmiseks, aine aatomistruktuuri teooriaks.
Kirjeldus, selgitus ja ootus
Empiirilised teadmised käsitlevad fakte ja nende kirjeldamist. Empiirilise materjali teoreetilise analüüsi käigus allutatakse loogilisele töötlemisele kogu erinevatel viisidel saadud ja erinevatesse teabeallikatesse salvestatud empiiriliste andmete kogum. Teoreetilise mõtlemise käigus jõuavad teadmised faktidest ja nende kirjeldamisest tõlgendamiseni ja seletamiseni. Faktide selgitamise esimene ja vajalik tingimus on nende mõistmine, see tähendab faktide mõistmine antud teaduse mõistesüsteemis.
Nähtuse mõistmine tähendab nende tunnuste väljaselgitamist, mille tõttu see terviku koostises teatud rolli mängib, selle esinemisviisi paljastamist.
Empiirilised teadmised näitavad, kuidas sündmus toimub. Teoreetilised teadmised vastavad küsimusele, miks see just sellisel viisil toimub. Empiirilised teadmised piirduvad kirjeldamisega, vaatluse ja katse tulemuste registreerimisega, kasutades sellele teadusele vastavaid teabe salvestamise vahendeid, tabeleid, diagramme, graafikuid, kvantitatiivseid näitajaid jne. Kirjeldus salvestab ja korrastab fakte, annab nende kvalitatiivsed ja kvantitatiivsed omadused, sisestab faktid süsteemi välja töötatud selles teaduses mõistete, kategooriate, valmistab ette selgitamiseks faktilist materjali.
Teoreetilised teadmised on ennekõike nähtuste põhjuste selgitamine. Nähtuse põhjuse avastamine hõlmab asjade sisemiste vastuolude selgitamist, sündmuste tõenäolise ja vajaliku toimumise ning nende arengusuundade ennustamist. Näiteks ennustus D.K. Maxwell elektromagnetlainetest, D.I. Mendelejev – uued keemilised elemendid. P. Diraci pakutud relativistlikust elektronide liikumise teooriast tulenes uue objekti – positroni – olemasolu ootus. Loomulikult ei räägi me ühest objektist, vaid täpselt määratletud omadustega samanimeliste objektide kogumist.
Seda või teist seadust saab ennustada olemasoleva teooria põhjal. Seaduse ennustamiseks on aga veel üks, teatud mõttes vastupidine viis – tuletada see empiirilistest andmetest. Nii sünnib empiiriline seadus. Teoreetiliselt ennustatud seadus kinnitatakse empiiriliselt ja empiiriline seadus on reeglina teoreetiliselt põhjendatud.
On intuitsioone, mille põhjuseid ei ole selgelt välja toodud. Selline ettenägelikkus on omane teadlastele, kes on oma ala suurspetsialistid ja nende jaoks mängib olulist rolli aju alateadlik tegevus.
2.3. Loodusteadusliku uurimistöö meetodid ja tehnikad
Metoodika ja meetodi mõiste
Tänapäeva mõistes on metoodika struktuuri, loogilise korralduse, meetodite ja tegevusvahendite uurimine. Eelkõige on loodusteaduse metoodika õpetus loodusteaduslike teadmiste konstrueerimise põhimõtetest, vormidest ja meetoditest.
Meetod on tehnikate või operatsioonide, praktiliste või teoreetiliste tegevuste kogum.
Meetod on lahutamatult seotud teooriaga: igast objektiivsete teadmiste süsteemist võib saada meetod. Meetodi ja teooria lahutamatu seos väljendub loodusteaduslike seaduste metodoloogilises rollis. Näiteks loodusteaduste jäävusseadused moodustavad metodoloogilise printsiibi, mis nõuab vastavate teoreetiliste operatsioonide ranget järgimist; Kõrgema närvitegevuse refleksiteooria on üks loomade ja inimeste käitumise uurimise meetodeid.
Kirjeldades õige meetodi rolli teaduslikes teadmistes, võrdles F. Bacon seda pimedas reisijale teed valgustava lambiga. Valel teel käies ei saa ühegi teema uurimisel edu oodata.
Meetod ise ei määra täielikult reaalsuse loodusteadusliku uurimise edukust: oluline pole mitte ainult hea meetod, vaid ka selle rakendamise oskus.
Ülddialektilise tunnetusmeetodiga seoses on erilised loodusteaduste harude meetodid: füüsika, keemia, bioloogia jne. Iga loodusteaduse haru, millel on oma uurimisobjekt ja oma teoreetilised põhimõtted, rakendab oma erimeetodeid, mis tulenevad tema objekti olemuse ühest või teisest mõistmisest. Spetsiaalsed meetodid, mida kasutatakse näiteks arheoloogias või geograafias, ei ulatu tavaliselt nendest teadustest kaugemale. Samas kasutatakse füüsikalisi ja keemilisi meetodeid mitte ainult füüsikas ja keemias, vaid ka astronoomias, bioloogias ja arheoloogias. Mis tahes teadusharu meetodi rakendamine selle teistes harudes toimub tänu sellele, et nende objektid järgivad selle teaduse seadusi. Näiteks kasutatakse bioloogias füüsikalisi ja keemilisi meetodeid, lähtudes sellest, et bioloogilise uurimistöö objektid hõlmavad ühel või teisel kujul aine liikumise füüsikalisi ja keemilisi vorme.
Võrdlus, analüüs ja süntees
Isegi iidsed mõtlejad väitsid: võrdlus on teadmiste ema. Rahvas väljendas seda tabavalt vanasõnas: "Kui sa ei tunne leina, ei tunne sa ka rõõmu." Sa ei saa teada, mis on hea, teadmata, mis on halb, sa ei saa aru väikesest ilma suureta jne. Kõike õpitakse võrdlemise teel.
Et teada saada, mis on objekt, tuleb esmalt välja selgitada, mille poolest see teiste objektidega sarnaneb ja nendest erineb. Näiteks keha massi määramiseks on vaja seda võrrelda teise keha massiga, mis on võetud standardina, s.t näidismõõduna. See võrdlusprotsess viiakse läbi kaaluga kaalumise teel.
Võrdlus on objektide sarnasuste ja erinevuste tuvastamine. Võrdlus on paljude loodusteaduslike mõõtmiste aluseks, mis moodustavad iga katse lahutamatu osa.
Objekte üksteisega võrreldes saab inimene võimaluse neid õigesti ära tunda ning seeläbi ümbritsevas maailmas õigesti orienteeruda ja seda sihipäraselt mõjutada. Olles vajalik tunnetusmeetod, on võrdlusel oluline osa inimese praktilises tegevuses ja loodusteaduslikus uurimistöös, kui võrreldakse tõeliselt homogeenseid ja olemuselt sarnaseid objekte. Pole mõtet võrrelda, nagu öeldakse, naela arshinidega.
Võrdlus kui väga üldine tunnetusmeetod esineb loodusteaduse erinevates harudes sageli võrdleva meetodina.
Loodusteaduslike teadmiste protsess viiakse läbi nii, et kõigepealt vaatleme uuritava objekti üldpilti, mille üksikasjad jäävad varju. Sellise vaatlusega on võimatu teada objekti sisemist struktuuri. Selle uurimiseks peame uuritavad objektid tükeldama. Analüüs on objekti vaimne või tegelik lagunemine selle koostisosadeks. Olles vajalik tunnetusmeetod, on analüüs ka üks tunnetusprotsessi elemente.
Objekti olemust on võimatu teada saada ainult selle osadeks, millest see koosneb: keemik paneb Hegeli sõnul oma replisse liha, allutab selle erinevatele toimingutele ja ütleb siis: Ma olen leidnud, et see koosneb hapnikust, süsinikust, vesinikust jne. d need asjad ei ole enam liha. Igal loodusteaduse harul on justkui oma objekti jaotuspiir, mida ületades vaadeldakse teist omaduste ja mustrite maailma.
Kui üksikasju on analüüsiga piisavalt uuritud, algab tunnetuse järgmine etapp – süntees – analüüsiga tükeldatavate elementide ühtseks tervikuks ühendamine.
Analüüs tabab peamiselt seda, mis on spetsiifiline, mis eristab osi üksteisest. Süntees paljastab selle ühisuse, mis seob osad ühtseks tervikuks.
Inimene lagundab objekti selle komponentideks, et kõigepealt avastada osad ise, teada saada, millest tervik koosneb, ja seejärel käsitleda seda osadest koosnevana, millest igaüks on juba eraldi läbi vaadatud. Analüüs ja süntees on üksteisega dialektilises ühtsuses: igas liigutuses on meie mõtlemine nii analüütiline kui ka sünteetiline.
Analüüs ja süntees saavad alguse inimese praktilisest tegevusest, tema tööst. Inimene on õppinud vaimselt analüüsima ja sünteesima ainult praktilise tükeldamise, lõikamise, lihvimise, ühendamise, esemete valmistamisel tööriistade, rõivaste, eluaseme jms valmistamisel. Ainult järk-järgult mõistdes, mis esemega praktilisi toiminguid sooritades seda õppis inimene vaimselt analüüsima ja sünteesima. Analüüs ja süntees on mõtlemise põhimeetodid: eraldumise ja ühendamise, hävitamise ja loomise, lagunemise ja ühendamise protsessid: kehad tõrjuvad ja tõmbavad ligi; keemilised elemendid puutuvad kokku ja eraldatakse; elusorganismis toimuvad assimilatsiooni- ja dissimilatsiooniprotsessid pidevalt; tootmises tükeldatakse midagi, et luua ühiskonnale vajalik tööprodukt.
Abstraktsioon, idealiseerimine ja üldistamine
Iga uuritud objekti iseloomustab palju omadusi ja see on paljude niitide kaudu ühendatud teiste objektidega. Loodusteaduslike teadmiste protsessis tekib vajadus koondada tähelepanu uuritava objekti ühele aspektile või omadusele ja juhtida tähelepanu kõrvale mitmetelt selle muudelt omadustelt või omadustelt.
Abstraktsioon on abstraktse objekti vaimne isoleerimine selle seostest teiste objektidega, mingi abstraktsioonil oleva objekti omadus selle muudest omadustest, igasugune seos objektide vahel abstraktselt objektidest endist. Algselt väljendus abstraktsioon mõne objekti valikus käte, silmade ja tööriistadega ning teistest abstraktsioonis. Seda tõendab sõna "abstraktne" päritolu - ladina verbist "tagere" (lohisema) ja eesliitest "ab" (küljele). Ja venekeelne sõna "abstraktne" pärineb tegusõnast "voloch" (lohima).
Abstraktsioon on mis tahes teaduse ja üldiselt inimteadmiste tekke ja arengu vajalik tingimus. Küsimus, mida objektiivses tegelikkuses tõstab abstraktne mõtlemistöö esile ja millest mõtlemine hajub, lahendatakse igal konkreetsel juhul otseses sõltuvuses uuritava objekti olemusest ja uurijale esitatavatest ülesannetest. Näiteks matemaatikas lahendatakse paljusid ülesandeid võrrandite abil, arvestamata nende taga peituvaid konkreetseid asju. Numbrid ei hooli sellest, mis nende taga peitub: inimesed või loomad, taimed või mineraalid. See on matemaatika suur jõud ja samal ajal selle piirangud.
Mehaanika jaoks, mis uurib kehade liikumist ruumis, on kehade füüsikalised ja kineetilised omadused, välja arvatud mass, ükskõiksed. I. Kepler ei hoolinud planeetide pöörlemise seaduste kehtestamisel Marsi punakast värvist ega Päikese temperatuurist. Kui Louis de Broglie otsis seost elektroni kui osakese ja laine omaduste vahel, oli tal õigus mitte olla huvitatud selle osakese muudest omadustest.
Abstraktsioon on mõtte liikumine sügavale subjekti, tuues esile selle olulised elemendid. Näiteks selleks, et objekti antud omadust saaks pidada keemiliseks, on vaja hajameelsust, abstraktsiooni. Tegelikult ei hõlma aine keemilised omadused selle kuju muutmist, nii et keemik uurib vaske, juhtides tähelepanu kõrvale sellest, mis sellest täpselt koosneb.
Loogilise mõtlemise elavas koes võimaldavad abstraktsioonid reprodutseerida maailmast sügavamat ja täpsemat pilti, kui seda saab teha tajude abil.
Maailma loodusteaduslike teadmiste oluliseks meetodiks on idealiseerimine kui spetsiifiline abstraktsiooniliik. Idealiseerimine on abstraktsete objektide vaimne kujundamine, mida reaalsuses ei eksisteeri ega ole võimalik realiseerida, kuid mille jaoks on reaalses maailmas prototüübid. Idealiseerimine on mõistete moodustamise protsess, mille tegelikke prototüüpe saab näidata vaid erineva lähendusastmega. Näiteid idealiseeritud mõistetest: “punkt”, st objekt, millel pole pikkust, kõrgust ega laiust; "sirge joon", "ring", "punktelektrilaeng", "ideaalgaas", "absoluutne must keha" jne.
Sissejuhatus idealiseeritud objektide uurimise loodusteaduslikku protsessi võimaldab koostada abstraktseid diagramme reaalsetest protsessidest, mis on vajalikud nende esinemismustritesse sügavamaks tungimiseks.
Loodusteadusliku teadmise oluliseks ülesandeks on üldistamine – vaimse ülemineku protsess individuaalselt üldisele, vähem üldisemalt üldisemale.
Näiteks vaimne üleminek mõistelt "kolmnurk" mõistele "hulknurk", mõistelt "aine mehaaniline liikumisvorm" mõistele "aine liikumisvorm", kohtuotsusest "see metall on elektrit juhtiv" kuni otsuseni "kõik metallid on elektrit juhtivad", alates otsusest "energia mehaaniline vorm muutub soojuseks" kuni "iga energiavorm muutub teiseks energiavormiks" jne.
Vaimne üleminek üldisemalt vähem üldisele on piiramise protsess. Üldistamise ja piiramise protsessid on lahutamatult seotud. Ilma üldistuseta pole teooriat. Teooria on loodud konkreetsete probleemide lahendamiseks praktikas rakendamiseks. Näiteks objektide mõõtmiseks ja tehniliste struktuuride loomiseks on alati vajalik üleminek üldisemalt vähem üldisele ja individuaalsele, st alati on vajalik piiramisprotsess.
Abstraktne ja konkreetne
Loodusteadusliku teadmise protsess viiakse läbi kahel omavahel seotud viisil: tõustes konkreetsest, tajumises ja kujutamises antud, abstraktsioonideni ja tõustes abstraktsest konkreetsesse. Esimesel teel “aurustub” visuaalne esitus abstraktsuse tasemele, teisel teel liigub mõte taas konkreetsete teadmisteni, kuid arvukate definitsioonide hulka.
Abstraktset mõistetakse kui objekti ühekülgset, mittetäielikku peegeldust teadvuses. Konkreetsed teadmised on objekti elementide vahelise tegeliku suhte peegeldus terviku süsteemis, selle igast küljest käsitlemine, arengus, koos kõigi selle loomupäraste vastuoludega. Konkreetne on teadusliku uurimistöö tulemus, objektiivse reaalsuse peegeldus mõistete ja kategooriate süsteemis, teoreetiliselt tähenduslik mitmekesisuse ühtsus uurimisobjektis. Objekti kui terviku teoreetilise teadmise meetod on tõus abstraktsest konkreetseni.
Analoogia
Faktide mõistmise olemuses peitub analoogia, mis ühendab tundmatu niidid teadaolevaga. Uut on lihtsam mõista ja mõista vana, tuntud kujundite ja mõistete kaudu. Analoogia on tõenäoline, usutav järeldus kahe objekti sarnasuse kohta mõne tunnuse osas, mis põhineb nende tuvastatud sarnasusel teistes tunnustes. Järeldus on seda usutavam, mida sarnasemad on võrreldavatel objektidel ja seda olulisemad on need tunnused. Hoolimata asjaolust, et analoogiad annavad ainult tõenäolisi järeldusi, mängivad nad teadmistes tohutut rolli, kuna need viivad hüpoteeside - teaduslike oletuste ja oletuste - kujunemiseni, mis järgnevas uurimis- ja tõendusfaasis võivad muutuda teaduslikeks teooriateks. Analoogia sellega, mida me teame, aitab meil mõista tundmatut. Analoogia lihtsaga aitab mõista keerulisemat. Nii avastas Charles Darwin analoogselt koduloomade parimate tõugude kunstliku valikuga loomuliku valiku seaduse looma- ja taimemaailmas. Elektrivoolu teooria tekkimisel mängis olulist rolli analoogia vedeliku voolamisega torus. Analoogia loomade ja inimeste lihaste, aju ja meeleelundite toimemehhanismiga ajendas leiutama palju tehnilisi struktuure: ekskavaatoreid, roboteid, loogilisi masinaid jne.
Analoogiat kui meetodit kasutatakse kõige sagedamini sarnasuse teoorias, millel modelleerimine põhineb.
Modelleerimine
Kaasaegses teaduses ja tehnoloogias levib üha laiemalt modelleerimismeetod, mille põhiolemus on teadmiste objekti omaduste reprodutseerimine selle spetsiaalselt loodud analoogil - mudelil. Kui mudelil on originaaliga sama füüsiline olemus, siis on tegemist füüsilise modelleerimisega. Mudelit saab ehitada matemaatilise modelleerimise põhimõttel, kui sellel on erinev olemus, kuid selle toimimist kirjeldab võrrandisüsteem, mis on identne uuritavat originaali kirjeldavaga.
Modelleerimist kasutatakse laialdaselt, kuna see võimaldab uurida originaalile iseloomulikke protsesse originaali enda puudumisel ja tingimustes, mis ei nõua selle olemasolu. See on sageli vajalik objekti enda uurimise ebamugavuse tõttu ja muudel põhjustel: kõrge hind, ligipääsmatus, kohaletoimetamise raskus, laius jne.
Mudeli väärtus seisneb selles, et seda on palju lihtsam teha, sellega on lihtsam katseid teha kui originaaliga jne.
Viimasel ajal on aktiivselt arendatud elektroonilisi simuleerivaid seadmeid, milles elektroonilisi protsesse kasutades reprodutseeritakse reaalne protsess etteantud programmi järgi. Modelleerimise põhimõte on küberneetika aluseks. Modelleerimist kasutatakse ballistiliste rakettide trajektooride arvutamisel, masinate ja tervete ettevõtete töörežiimide uurimisel, materiaalsete ressursside jaotamisel jne.
Induktsioon ja mahaarvamine
Loodusteadusliku uurimismeetodina võib induktsiooni defineerida kui protsessi, mille käigus saadakse üldseisukoht mitmete konkreetsete üksikute faktide vaatlusest.
Tavaliselt on kaks peamist induktsiooni tüüpi: täielik ja mittetäielik. Täielik induktsioon on mis tahes üldise otsuse järeldus teatud hulga kõigi objektide kohta, mis põhineb antud hulga iga objekti kaalumisel. Sellise induktsiooni rakendusala on piiratud objektidega, mille arv on piiratud. Praktikas kasutatakse sagedamini induktsiooni vormi, mis hõlmab kõigi hulga objektide kohta järelduse tegemist, tuginedes ainult osa objektide teadmistele. Sellised mittetäieliku induktsiooni järeldused on sageli oma olemuselt tõenäosuslikud. Mittetäielik induktsioon, mis põhineb eksperimentaalsetel uuringutel ja sisaldab teoreetilist põhjendust, võib anda usaldusväärse järelduse. Seda nimetatakse teaduslikuks induktsiooniks. Kuulsa prantsuse füüsiku Louis de Broglie sõnul on induktsioon, kuna selle eesmärk on nihutada juba olemasolevaid mõttepiire, tõeliselt teadusliku progressi allikas. Suured avastused ja hüpped teaduslikus mõtlemises sünnivad lõpuks induktsiooniga – riskantse, kuid olulise loomemeetodiga.
Deduktsioon on analüütilise arutlemise protsess üldisest konkreetsele või vähem üldisele. Deduktsiooni algus (eeldused) on aksioomid, postulaadid või lihtsalt hüpoteesid, millel on üldiste väidete olemus, ja lõpp on eelduste, teoreemide tagajärjed. Kui deduktsiooni eeldused on tõesed, on selle tagajärjed tõesed. Deduktsioon on peamine tõendamisvahend. Deduktsiooni kasutamine võimaldab tuletada ilmsetest tõdedest teadmisi, mida meie mõistus ei saa enam vahetu selgusega mõista, kuid mis selle saamise meetodi tõttu näib olevat täiesti õigustatud ja seega usaldusväärne. Rangete reeglite järgi tehtud mahaarvamine ei saa põhjustada vigu.
Avamise loogika
Avastusega seotud teadusliku ja tehnilise loovuse loogiline tee algab enamasti vastava oletuse, idee, hüpoteesi tekkimisest. Olles esitanud idee ja sõnastanud probleemi, leiab teadlane selle lahenduse ning seejärel täpsustab seda arvutuste ja kogemustega testimise teel.
Avastamine on materiaalse maailma uute, senitundmatute mustrite, omaduste ja nähtuste kehtestamine, mis viib teadmiste tasemes sisse põhimõttelisi muutusi. Iga avastuse “selja” taga peitub selleni viinud okkaline tee, sageli käänuline, vastuoluline ja alati õpetlik. Usutakse, et avastus on õnnetuse, äkilise sissevaate mõtte, inspiratsiooni, salapärase loomingulise intuitsiooni, alateadvuse või isegi valuliku psüühika seisundi tagajärg, mis on võimeline looma tavamuljetest ebatavalisi kombinatsioone, sünnitades "hullud" ideed, mis võivad meie tavapäraseid ideid murda.
Avastamiseni viivad teed on tõeliselt veidrad. Mõnikord juhatab meid sellistele radadele. Näiteks silmapaistev Taani teadlane H.K. Oersted näitas kunagi õpilastele elektrikatseid. Elektriahelasse kuuluva juhi kõrval oli kompass. Kui vooluring sulgus, kaldus magnetkompassi nõel ootamatult kõrvale. Seda märgates palus uudishimulik õpilane teadlasel seda nähtust selgitada. Korduvate katsete ja loogilise arutlemise tulemusena tegi teadlane suurepärase avastuse, mille eesmärk oli tuvastada seos magnetismi ja elektri vahel. See avastus oli omakorda aluseks elektromagneti leiutamisele ja teistele avastustele.
Sarnaseid näiteid on palju, kuid need ei suuda meid veenda, et avastused on üldiselt puhta juhuse tulemus. Tuleb osata seda võimalust ära kasutada. Juhus aitab neil, kes pingutavad, oma ideid ja plaane ellu viia. Me näeme maja, kuid me ei märka vundamenti, millel see seisab. Iga avastuse ja leiutise aluseks on universaalne ja isiklik kogemus.
Teadlase loomingulises tegevuses tuleb sageli ette juhtumeid, kus loominguline mõttetegu tunnistatakse valmistehtuks ja autor ise ilmub nii, nagu oleks see tema jaoks ootamatult “tekkinud”. Asja olemuse “äkki” tabamise ja idee õigsuses täieliku kindlustunde taga peitub sisuliselt kogutud kogemus, varem omandatud teadmised ja otsiva mõtte raske töö. Veelgi enam, iga uus avastus või leiutis valmistatakse ette paljude varasemate võitude ja väärarusaamade põhjal.
Avastamine kui vastuolude lahendamine
Loometöö üheks iseloomulikuks jooneks on vastuolude lahendamine. Iga teaduslik avastus või leiutis kujutab endast uue loomist, mis on paratamatult seotud vana eitamisega. See on mõtte arengu dialektika. Loominguline protsess on üsna loogiline. Ehitatakse üles loogiline toimingute ahel, milles üks lüli järgneb loomulikult teisele: probleemi püstitamine, ideaalse lõpptulemuse ettenägemine, eesmärgi saavutamist segava vastuolu leidmine, vastuolu põhjuse avastamine ja lõpuks vastuolu lahendamine.
Näiteks laevaehituses tuleb laeva merekõlblikkuse tagamiseks optimaalselt arvestada vastupidiste tingimustega: selleks, et laev oleks stabiilne, on vaja seda teha laiemaks ja selleks, et laev oleks stabiilne. kiiremini, on soovitav muuta see pikemaks ja kitsamaks. Tehnilised vastuolud lennukiehituses on eriti ilmsed: lennuk tuleb teha tugevaks ja kergeks, kuid tugevuse ja kerguse nõuded on vastupidised.
Loodusteaduste ja tehnika ajalugu näitab, et valdav osa leiutistest on vastuolude ületamise tulemus. Nutikal loodusteadlasel ja kogenud leiutajal on reeglina teaduslikku või tehnilist probleemi lahendama asudes selge ettekujutus, mis suunas teaduse ja tehnika areng liigub. Avastused sünnivad sageli olukorras, kus paradoksaalsed, ootamatud faktid, näiliselt eksperimendis tehtud eksimus või seadustest kõrvalekaldumised on teadlase ummikusse “ajanud”. Akadeemik P.L. Kapitsa ütles kunagi, et füüsikut ei huvita niivõrd seadused ise, kuivõrd nendest kõrvalekalded. Ja see on tõsi, sest neid uurides avastavad teadlased tavaliselt uusi mustreid. Olukorras, kus avastatakse paradoks, tekib tööhüpotees, mis selgitab ja seeläbi kõrvaldab paradoksi. Seda kontrollitakse katsega.
Avastuse tegemine tähendab uue fakti õige koha õiget kindlaksmääramist teooriasüsteemis tervikuna, mitte lihtsalt selle avastamist. Kui uued faktid satuvad vastuollu olemasoleva teooriaga, lahendab mõtteloogika selle vastuolu ühel või teisel viisil ja alati uute faktide nõudmiste kasuks. Nende arusaamine viib uue teooria konstrueerimiseni.
Loov kujutlusvõime ja intuitsioon
Loominguline kujutlusvõime võimaldab vaevumärgatavate või täiesti märkamatute detailide ja üksikute faktide abil hoomata uue disaini üldist tähendust ja selleni viivaid teid. Loovast kujutlusvõimest ja suunavast ideest ilma jäänud inimene ei pruugi faktide rohkuses midagi erilist näha, ta on nendega harjunud.
Loova kujutlusvõime jõud võimaldab inimesel vaadata tuttavatele asjadele uute silmadega ja märgata neis jooni, mida keegi varem pole märganud. Inglise insener sai ülesandeks ehitada üle jõe sild, mis oleks vastupidav ja samas mitte kallis. Ühel päeval aias kõndides märkas insener teele sirutatud ämblikuvõrku. Just sel hetkel tekkis tal pähe mõte ehitada raudkettidele rippsild.
Kunst mängib loomingulise kujutlusvõime kasvatamisel olulist rolli. Ja pole kaugeltki juhuslik, et mitmed silmapaistvad füüsikud ja matemaatikud peavad ilu ja arenenud ilumeelt teaduse heuristiliseks printsiibiks, teadusliku intuitsiooni oluliseks atribuudiks.
Paljud teadlased väidavad, et näiteks muusika aitab kaasa intuitsiooni arengule, see tähendab võimele näha ja muuta oma kujutlusvõimes fakte nii, et neis oleks jälgitav loomuliku harmoonia. Näiteks silmapaistev akadeemik P.S. Aleksandrov korraldas õhtuid klassikalise muusika kuulamisega ja iga kuulatud muusikapala kohta leidis ta ainulaadse, kuid huvitava sõnalise narratiivi. On teada, et P. Dirac esitas idee positroni olemasolust puhtalt esteetilistel põhjustel.
Teadusliku avastamise protsessis mängib olulist rolli intuitsioon – võime mõista tõde otsese vaatluse teel, ilma tõendite kaudu põhjendamata.
Loominguline protsess, sensoorsete tajuandmete mõistmine toimub sageli kohese üldistamise, omamoodi vaimse sulgemise järjekorras, otse algandmetest tulemuseni. Toimub kiire minevikukogemuse mobiliseerimine, et mõista fakti olemust. Tohutute kogemuste põhjal saab arsti tark silm ilma arutlusteta kohe aru haiguse olemusest väiksematest sümptomitest ja seejärel põhjendab arst oma instinktide õigsust.
Inimene tõuseb tavaliselt kõrgendatud intuitiivse meelega tippu, toetudes kindlale elukogemuse alusele, inspiratsiooni tiibadele. Paljud teadlased ja kunstnikud usuvad, et nende loomeprotsessi kõige viljakamad hetked on inspiratsiooni hetked. Pärast mõningaid võib-olla väga pikki ja valusaid otsinguid saabub ootamatult hämmastav loomingulise impulsi ja teadvuse selguse tunne. Sel hetkel töötab inimene kiiresti ja tunneb, et tal läheb hästi, täpselt nii nagu vaja, nii nagu ta tahtis. Intuitsiooni kontseptsioon toob teadusliku loovuse kunstilisele loovusele lähemale.
Avastused ei kasva kunagi tühjalt kohalt. Need tekivad tänu teadlase teadvuse täitmisele intensiivsete lahenduste otsimisega mõnele loomingulisele probleemile. Püüdes taasluua psühholoogilist ja loogilist teed, mida teadlane avastuseni viib, seisame silmitsi tema hämmastava võimega vaadata asju justkui esimest korda, ilma tuttavate ideede koormata.
Ühel päeval tugevas vihmasajus mööda tänavat kõndis vene teadlane N.E. Mõttes Žukovski peatus oja ees, millest ta pidi üle astuma. Järsku langes tema pilk keset veejoa lebavale tellisele. Teadlane hakkas hoolega vaatama, kuidas tellise asend vee survel muutus ja samal ajal muutus ka ümber tellise painduva veejoa iseloom... Teadlase näol välgatas avastamisrõõm: siin see oli, soovitud lahendus hüdrodünaamilisele probleemile! Paljud inimesed on sadu kordi näinud ojas lebavat tellist ja möödunud nähtusest, mis polnud nende jaoks tähelepanuväärne. Ja ainult terava vaatluse ja loomingulise kujutlusvõimega teadlase silm suudab näha selles tõsiasjas olulisi jooni ja avastada nähtuse mustrit.
Terav vaatlus, tõsiste faktide uurimine ja loova kujutlusvõime jõud viivad kõige uue saavutusteni. Teadusliku uurimistöö – eksperimentaalse või teoreetilise – käigus otsib teadlane probleemile soovitud lahendust, viib läbi otsingu. Otsingut saab teha puudutusega, juhuslikult, kuid seda saab teha ka eesmärgipäraselt. Igas loomingus on juhtidee, mis mängib tohutut rolli. See on omamoodi suunav jõud ilma selleta mõistab teadlane end paratamatult pimeduses ekslema. Juhuslikult läbiviidud vaatlus või katse ilma selgelt mõistetava üldise ideeta ei saa viia tõhusa tulemuseni. Ilma ideeta mu peas ütles I.P. Pavlov, sa ei näe seda fakti üldse.
Teadlane ei saa teada kõiki fakte: neid on lugematu arv. See tähendab, et faktide merest tuleb teha mõistlik valik täpselt määratletud fakte ja samal ajal neid, mis on vajalikud probleemi olemuse mõistmiseks. Et mitte jätta tähelepanuta olulisi fakte, peate eelnevalt teadma või intuitiivselt tunnetama, mida need väärt on. Intuitiivse mõistmise tulemused nõuavad nende tõesuse loogilist tõestust.
Tõestus
Teadusliku mõtlemise iseloomulik tunnus on tõendusmaterjal. Väite tõesus või väärus ei ole reeglina läbipaistvalt ilmne. Ainult kõige lihtsamad hinnangud nõuavad nende tõesuse kinnitamiseks ainult sensoorse taju kasutamist. Valdav enamus väiteid võetakse tõestena mitte sensoorsete teadmiste tasandil ja mitte kõigist teistest tõdedest eraldi, vaid loogilise mõtlemise tasandil, ühenduses teiste tõdedega, s.o tõestamise teel.
Iga tõestus sisaldab: teesi, tõestuse aluseid (argumente) ja tõestusmeetodit. Lõputöö on seisukoht, mille tõesus või väärus tehakse kindlaks tõendite kaudu. Tõendeid, mille abil võlts paljastatakse, nimetatakse ümberlükkamiseks.
Kõiki sätteid, millel tõestus põhineb ja millest tingimata järeldub tõendatava teesi tõesus, nimetatakse põhjendusteks või argumentideks. Alused koosnevad usaldusväärsete faktide väidetest, definitsioonidest, aksioomidest ja varem tõestatud sätetest.
Aksioomid on sätted, mida antud teaduses ei saa tõestada ja mis mängivad selles tõestatavate tõdede vastuvõetavate aluste rolli.
Põhjenduste ja nendest tehtud järelduste vahelist seost, mille tulemuseks on tõestatava teesi tõesuse vajalik äratundmine, nimetatakse tõestamismeetodiks. Sama teadusliku seisukoha tõendid võivad olla erinevad. Demonstratiivse teesi tõesuseni viivate aluste seos ei ole ainulaadne. Kuna seda ei anta koos põhjendustega, vaid see tuleb kindlaks teha, on tõestamine teoreetiline ülesanne. Mõnel juhul osutub tõestamise ülesanne nii keeruliseks, et selle lahendamine nõuab teadlastelt tohutuid jõupingutusi tervete aastakümnete või isegi sajandite jooksul. Peaaegu kaks ja pool aastatuhandet oli aatomi olemasolu tõestamata, kuni uue eksperimentaalse ja teoreetilise füüsika edu selle tõestuse lõpuks tõi. Giordano Bruno hiilgav oletus teiste tähtede ümber tiirlevate planeetide olemasolu kohta sai tõendeid alles viimastel aastakümnetel.
Alates primitiivsetest tõestusmeetoditest, mis põhinevad ebatäpsetel, ligikaudsetel ideedel, kuni tänapäevaste tõestusteni, mis põhinevad usaldusväärsetel faktidel, täpselt määratletud mõistetel, vastuoludest vabadel ja piisaval hulgal aksioomidel, aga ka varem rangelt tõestatud sätetel, on tõestamise praktika jõudnud. pikaajaline paranemine, vaimse kultuuri tõstmine kaasaegse teaduse tasemele.
Eksperimendi praktiline orientatsioon
Ühiskonna arengu määrab suuresti kõrgtehnoloogia tase, mille arvukad valdkonnad põhinevad vastavate loodusteaduste harude saavutustel. Kaasaegses loodusteaduses on lai valik uurimismeetodeid, mille hulgas on eksperiment kõige tõhusam ja tõhusam teadmiste hankimise vahend.
Tänast katset iseloomustavad kolm põhijoont:
eksperimendi teoreetilise aluse kasvav roll. Paljudel juhtudel eelneb katsele teoreetiline töö, mis koondab suure hulga teoreetikute ja eksperimenteerijate tohutut tööd;
katse tehnilise varustuse keerukus. Eksperimentaaltehnoloogia on reeglina küllastunud multifunktsionaalsetest elektroonikaseadmetest, täppismehaanilistest seadmetest, ülitundlikest seadmetest, ülitäpsetest muunduritest jne. Enamik katseseadmeid on täielikult suletud automaatjuhtimissüsteem, milles tehnilised vahendid tagavad kindlaksmääratud katsetingimused väga kindel täpsus, salvestada katse vahepealseid tulemusi ja töödelda neid järjestikku;
eksperimendi ulatus. Mõned eksperimentaalsed seadistused meenutavad suuremahulisi keerulisi objekte. Selliste rajatiste ehitamine ja käitamine maksis palju raha. Lisaks võivad katserajatised keskkonda aktiivselt mõjutada.
Eksperiment põhineb subjekti praktilisel mõjul uuritavale objektile ja sisaldab sageli vaatlusoperatsioone, mis ei vii mitte ainult kvalitatiivsete, kirjeldavate, vaid ka kvantitatiivsete tulemusteni, mis nõuavad edasist matemaatilist töötlemist. Sellest vaatenurgast on eksperiment teatud tüüpi praktiline tegevus, mille eesmärk on teadmiste omandamine. Eksperimentaalse loodusteadusliku uurimistöö käigus uuritakse looduse erinevaid omadusi ja nähtusi kontrollitud ja kontrollitud tingimustes.
Erinevalt lihtsast vaatlemisest uuritava objekti aktiivse mõjutamise teel, viiakse eksperiment enamasti läbi ühe või teise teooria alusel, mis määrab katseprobleemi sõnastuse ja tulemuste tõlgendamise. Tihti on eksperimendi põhiülesanne testida hüpoteesid ja ennustused teooria kohta, millel on fundamentaalne, rakenduslik ja fundamentaalne tähtsus. Loodusteadusliku tõe kriteeriumina kujutab eksperiment endast reaalsuse teadusliku teadmise alust.
Eksperiment, nagu ka vaatlus, viitab loodusteaduslike teadmiste empiirilistele vormidele. Siiski on nende vahel olulisi erinevusi: eksperiment on inimtegevus, mis muudab välismaailma ning vaatlust iseloomustavad uuritava objekti mõtiskluse ja sensoorse tajumise tunnused. Katse käigus eraldatakse uuritavasse objekti aktiivselt sekkudes kunstlikult selle teatud omadused, mida uuritakse looduslikes või spetsiaalselt loodud tingimustes.
Loodusteaduslike katsete käigus kasutatakse sageli nii uuritava objekti füüsilist modelleerimist kui ka erinevaid kontrollitud tingimusi, milles objekt asub. Selleks luuakse spetsiaalsed paigaldised ja seadmed: survekambrid, termostaadid, magnetlõksud, kiirendid jne Nende abil luuakse ülimadalad ja ülikõrged temperatuurid ja rõhud, vaakum ja muud tingimused. Mõnel juhul on uuritava objekti modelleerimine ainsaks vahendiks katse teostamiseks.
Paljud eksperimentaalsed uuringud ei ole suunatud mitte ainult loodusteadusliku tõe põhjendamisele, vaid ka tehnoloogiate väljatöötamisele uut tüüpi erinevate kvaliteetsete toodete valmistamiseks. Just selles avaldub eksperimendi praktiline suund kõige selgemini kui otsene viis mis tahes tehnoloogilise tsükli täiustamiseks.
Eksperimentaalsed vahendid ei ole oma olemuselt homogeensed: need võib jagada kolmeks põhisüsteemiks, mis erinevad oma funktsionaalse eesmärgi poolest:
· mõju avaldamine uuritavale objektile;
· kompleksne instrumentide mõõtesüsteem.
Sõltuvalt katseülesandest mängivad need süsteemid erinevat rolli. Näiteks aine magnetiliste omaduste määramisel sõltuvad katse tulemused suuresti instrumentide tundlikkusest. Samal ajal, kui tehakse katseid ainega, mida tavatingimustes ja isegi madalatel temperatuuridel looduses ei esine, on oluline roll kõigil katsevahendite süsteemidel.
Mida keerulisem on katseülesanne, seda teravam on küsimus katse puhtusest ja saadud tulemuste usaldusväärsusest. Selle probleemi lahendamiseks on neli võimalust:
korduvad mõõtmised;
tehnosüsteemide ja seadmete täiustamine; nende täpsuse, tundlikkuse ja eraldusvõime suurendamine;
uuritavat objekti mõjutavate peamiste ja mittepeamiste tegurite rangem arvestamine;
eksperimendi esialgne planeerimine, võimaldades kõige täielikumalt arvesse võtta uuritava objekti eripära ja aparatuuri võimalusi.
Mida puhtamalt katse on üles seatud, seda põhjalikumalt analüüsitakse uuritava objekti kõiki omadusi ning mida tundlikumad on instrumendid, seda täpsemad on katsetulemused ja seda enam vastavad need loodusteaduslikule tõele.
Igas loodusteaduslikus eksperimendis võib näha kolme peamist etappi:
· ettevalmistav;
· katseandmete saamine;
· katsetulemuste töötlemine ja nende analüüs.
Ettevalmistav etapp hõlmab tavaliselt eksperimendi teoreetilist uurimist, selle kavandamist, uuritava objekti ettevalmistamist, projekteerimist ja tehnilise baasi loomist, sealhulgas instrumenteerimist. Hästi ettevalmistatud eksperimentaalsel alusel on saadud andmed reeglina kergemini kohandatavad keerukaks matemaatiliseks töötlemiseks. Katsetulemuste analüüs võimaldab hinnata uuritava objekti üht või teist parameetrit ja võrrelda seda kas vastava teoreetilise väärtusega või muude tehniliste vahenditega saadud katseväärtusega, mis on väga oluline õigsuse ja usaldusväärsuse määramisel. saadud tulemustest.
Katse teoreetiline taust
Empiirilise ja teoreetilise teadmise vastastikune tingimuslikkus on vaevalt kaheldav. Kaasaegsed katsed ja teooria on nii tugevalt läbi põimunud, et praktiliselt võimatu on üheselt vastata küsimusele, millist antud teadmist võib pidada loodusteadusliku teadmise absoluutseks alguseks, kuigi kui empiirilised põhimõtted eeldavad teooriat, võib tuua arvukalt näiteid teaduslikust uurimistööst. , ja vastupidi . Empiiriliste ja teoreetiliste printsiipide vaheliste suhete analüüs on aktuaalne ka tänapäeval.
Teoreetilises uurimistöös võetakse üha enam kasutusele kõige abstraktsemad matemaatika harud ning palju teoreetilisi arvutusi tehakse võimsate arvutusvahendite abil. Eksperimentaalsed uuringud arenevad uute meetodite kasutuselevõtu kaudu, kasutades suhteliselt keerukaid tehnilisi vahendeid. Eksperiment omandab üha enam tööstuslikke ja mõnel juhul ka hiiglaslikke mõõtmeid. Samal ajal suureneb ka selle teoreetilise toe roll, st võib julgelt rääkida kaasaegse eksperimentaaluuringute teoreetilisest tinglikkusest.
Eksperimentaalse uurimistöö kõigil etappidel on väga oluline eksperimenteerija vaimne aktiivsus, mis enamasti on filosoofilise iseloomuga. Otsustades näiteks küsimusi: mis on elektron, kas see on reaalse maailma element või puhas abstraktsioon, kas seda on võimalik jälgida, mil määral on teadmine elektroni kohta tõene jne, teadlane ühel viisil või mõni muu puudutab loodusteaduse filosoofilisi probleeme. Sügavam seos loodusteaduse ja filosoofia vahel näitab selle kõrgemat arengutaset. Loomulikult muutub aja jooksul filosoofilise suunitlusega teoreetiline mõtlemine ning omandab erinevaid vorme ja sisu. Parimaid tulemusi saavutab loodusteadlane, kes valdab oma kitsaid erialaseid küsimusi ja oskab kergesti orienteeruda üldfilosoofilistes küsimustes, mis on seotud eelkõige dialektika ja loodusteaduste teooriaga.
Teadlaste soov luua maailmast teaduslikku pilti lähendab loodusteadust filosoofiale. Teaduslik maailmapilt on suurema üldistusvõimega kui konkreetsete loodusteaduslike väidete teoreetilised skeemid. See moodustub teadmiste üksikute elementide vaheliste eriliste seoste kaudu ja kujutab endast väga üldist ideaalset reaalsete protsesside, nähtuste ja aine omaduste ideaalset mudelit, mida uuritakse loodusteaduse kitsastes valdkondades. Laiemas tähenduses väljendab teaduslik maailmapilt üldist loodusteadmist, mis on iseloomulik ühiskonna teatud arenguetapile. Maailmapildi kirjeldamine üldises tähenduses loob mõisteid, mis on enam-vähem lähedased igapäevase, argikeele mõistetele.
Nendel loodusteaduste arenguperioodidel, mil vana maailmapilt asendub uuega, suureneb eksperimendi püstitamisel filosoofiliste ideede roll teoreetiliste postulaatide kujul, mille alusel katse ellu viiakse. .
Füüsika kui teaduse kujunemise ajastul, mil puudusid spetsiaalsed loodusteaduste teooriad, lähtusid teadlased reeglina üldistest filosoofilistest ideedest materiaalsete objektide ja loodusnähtuste ühtsuse ja suguluse kohta. Näiteks G. Galileo, pannes aluse klassikalisele mehaanikale, toetus maailma ühtsuse üldmudelile. See idee aitas "maistel silmadel" vaadata taevasse ja kirjeldada taevakehade liikumist analoogselt kehade liikumisega Maal, mis omakorda sundis teadlasi põhjalikumalt uurima erinevaid mehaanilise liikumise vorme, mille tulemusena avastati klassikalised mehaanikaseadused.
Maailma materiaalse ühtsuse filosoofiline idee ajendas paljusid eksperimentaalseid uuringuid ja aitas kaasa uute loodusteaduslike faktide kogumisele. Näiteks kuulus Taani füüsik H. Oersted, mõtiskledes erineva füüsikalise olemusega nähtuste – soojuse, valguse, elektri ja magnetismi – seoste üle eksperimentaaluuringute tulemusena, avastas elektrivoolu magnetilise mõju.
Eksperimendi teoreetiliste eelduste roll on eriti oluline, kui väljakujunenud teoreetilised teadmised on aluseks uutele loodusteaduslikele probleemidele ja hüpoteesidele, mis nõuavad esialgset empiirilist põhjendust.
Kaasaegsetes tingimustes suureneb teoreetilise töö roll katse ettevalmistavas etapis iga operatsiooni juures, teatud teoreetilised ja praktilised uurimisprotseduurid on kaasatud erineval viisil. Katse ettevalmistavas etapis on neli peamist toimingut:
· eksperimentaalse probleemi püstitamine ja selle lahendamise hüpoteetiliste võimaluste esitamine;
· eksperimentaalse uurimisprogrammi väljatöötamine,
· uuritava objekti ettevalmistamine ja katseseadise loomine;
· katse kvalitatiivne analüüs ning uurimisprogrammi ja aparatuuri kohandamine.
Vaatamata näilisele juhuslikkusele mahuvad empiirilised avastused hästi määratletud loogilisse skeemi, mille lähteelemendiks on vastuolu teadaolevate teoreetiliste teadmiste ja uute empiiriliste andmete vahel. Selline vastuolu on äsja esilekerkiva probleemi loogiline alus – omamoodi piir teadmiste ja teadmatuse vahel – esimene samm tundmatu mõistmisel. Järgmise sammuna tuleb välja töötada hüpotees kui probleemi võimalik lahendus.
Esitatud hüpotees koos sellest tulenevate tagajärgedega on aluseks, mis määrab katse eesmärgid, eesmärgid ja praktilised vahendid. Mõnel juhul, arvestades olemasolevat teoreetilist raamistikku, võib hüpotees olla suure usaldusväärsusega. Selline hüpotees seab rangelt paika katse programmi ja seab selle eesmärgiks teoreetiliselt ennustatud tulemuse otsimise. Muudel juhtudel, kui teoreetiline raamistik on alles kujunemas, võib hüpoteesi usaldusväärsus olla madal. Sel juhul kirjeldab teooria ainult eksperimentaalset ülesehitust ning katsete ja vigade arv suureneb.
Katse ettevalmistavas etapis mängib leidlik ja disainitöö teadusliku loomeprotsessina tohutut hindamatut rolli. Iga eksperimentaalse töö edukus sõltub teadlase andekusest, mille määravad tema läbinägelikkus, abstraktse mõtlemise sügavus, originaalsus tehniliste probleemide lahendamisel ja leiutamisvõime, mis on järjepidev ja sihikindel üleminek teoreetilistest teadmistelt praktilisele uurimistööle. .
Seega, kuigi eksperiment põhineb praktilisel tegevusel, kuid olles reaalsuse mõistmise loodusteaduslik meetod, sisaldab see loogilisi ja teoreetilisi vahendeid, mille harmooniline kombinatsioon võimaldab probleemi edukalt lahendada.
Praktiliste ja teoreetiliste teadmiste kombinatsioon
Uuritava objekti ettevalmistamine ja eksperimentaalse seadistuse loomine on uurimisprogrammi elluviimisel olulised sammud, mille järel algab katsetöö enda läbiviimise põhiperiood. Sellist perioodi iseloomustavad ilmselt puhtalt empiirilised märgid: kontrollitud tingimuste muutumine, seadmete ja erinevate mehhanismide sisse- ja väljalülitamine, teatud omaduste, efektide salvestamine jne. Eksperimendi käigus näib teooria roll vähenevat. . Kuid tegelikult, vastupidi, ilma teoreetiliste teadmisteta on võimatu sõnastada vaheprobleeme ja neid lahendada. Eksperimentaalne seadistus on kehastunud, materialiseeritud teadmised. Teooria roll eksperimendis hõlmab tunnetusobjekti tekkemehhanismi ning subjekti, instrumentide ja objekti koosmõju väljaselgitamist, katseandmete mõõtmist, vaatlust ja salvestamist.
Teoreetilised eeldused võivad aidata kaasa positiivse teabe hankimisele maailma kohta, teadusliku avastuse või segada, viia otsingud õigelt teelt kõrvale – kõik sõltub sellest, kas need eeldused on tõesed või valed. Mõnikord juhinduvad teadlased objektiivsete või subjektiivsete asjaolude tõttu valedest eeldustest, mis loomulikult ei aita kaasa tegelikkuse objektiivsele peegeldusele. Näiteks on küberneetika ja geneetika teaduslike probleemide vale tõlgendamine toonud kaasa märkimisväärse mahajäämuse nendes teadmisteharudes.
Loodusteaduse ajaloos on suundumus tunnetusprotsessi arengule objekti või nähtuse kvalitatiivsest uurimisest kuni nende kvantitatiivsete parameetrite kindlaksmääramiseni ja ranges matemaatilises vormis väljendatud üldiste mustrite tuvastamiseni. Katseinformatsiooni rangus ja täpsus sõltub mõõtmismeetodite täiuslikkusest ning mõõteseadmete resolutsiooni ja täpsuse tundlikkusest.
Kaasaegset katset iseloomustab kõrge mõõtmistäpsus. Täpsuse parandamiseks on mitu võimalust:
· uute standardite juurutamine;
· tundlike seadmete kasutamine;
· võttes arvesse kõiki objekti mõjutavaid tingimusi;
· erinevat tüüpi mõõtmiste kombineerimine;
· mõõtmisprotsessi automatiseerimine.
Nende teede optimaalse kombinatsiooni määravad loodusteadlase subjektiivsed omadused ja see sõltub suuresti katsetehnoloogia täiuslikkuse astmest.
Vaatluse, mõõtmise ja kvantitatiivse kirjeldamise pideva interaktsiooni korraldamist katse ajal vahendavad teoreetilised teadmised, sealhulgas filosoofiline idee maailmapildist, hüpoteesid jne.
Katse käigus saadud teoreetilised teadmised on järgmised:
· kompleksse uurimisobjekti moodustamine;
· otsese vaatluse eest varjatud objektielementide ümberrühmitamine;
· katseandmete fikseerimine ja registreerimine;
· saadud andmete tõlgendamine ja võrdlemine teoreetilistega.
Nende protsesside elluviimisel kontrollib loodusteadlane pidevalt oma tegevust ja tulemusi teoreetiliste eeldustega. Kui katse on lõppjärgus ja peamised katsetulemused on kogutud, ei peatu teoreetiline töö – see on suunatud katsetulemuste töötlemisele.
Katsetulemuste töötlemine
Pärast esimeste katsetulemuste saamist katseprotseduur jätkub. Esiteks ei anna ühekordne eksperiment reeglina püstitatud küsimusele lõplikku vastust. Teiseks vajavad saadud katsetulemused loogilist viimistlemist, muutes need teaduslikuks faktiks ehk millekski, mille tõepärasus on väljaspool kahtlust.
Idee faktidest kui reaalsuse ilmingutest, mis on otseselt salvestatud sensoorse peegelduse vormides, arenes teaduses välja loodusteaduse tekkimise varases staadiumis. Kaasaegse loodusteaduse praktika näitab, et kõiki fakte ei tajuta sagedamini kui mitte, faktid pole midagi, mis kohe silma torkab ja mida saaks salvestada igaüks, kellel on normaalne nägemine.
Loodusteaduses fakte ei koguta, vaid loodusteadlane neid aktiivselt kujundab, mis ei vähenda sugugi nende objektiivsust. Samamoodi ei kaota teooria, hoolimata subjekti loomingulise tegevuse avaldumisest, oma objektiivsust, kui see on tõsi.
Empiirilise uurimistöö algfaasis saadud üksikud katseandmed ei muutu iseenesest teaduse faktideks. Need võivad sisaldada vigu, mis on seotud eksperimendi ebaõige seadistusega, mõõtevahendite valede näidudega, meeleelundite töös esinevate kõrvalekalletega jne. Seetõttu ei tehta loodusteadustes reeglina ühte, vaid terve rida katseid. Katsetulemusi selgitatakse ja kontrollitakse, kogutakse puuduvat infot ja tehakse lisakatseid. Seejärel töödeldakse rea katsetes saadud andmeid matemaatiliselt.
Vaatamata esmaste eksperimentaalsete andmete, st vaatlus- ja mõõtmistulemuste saamise ja töötlemise näilisele lihtsusele, toimub teatud spetsiifilisusega matemaatiline töötlemine range veateooria raames, mille alusel määratakse kindlaks lõpptulemused määratakse kvantitatiivselt. Ükskõik kui täpsed on vaatlused ja mõõtmised, on vead vältimatud ja loodusteadlase ülesanne on viia katseandmed lähemale määratavate suuruste objektiivsetele väärtustele, st vähendada ebatäpsuste intervalli. Selleks peab igal teadlasel olema ettekujutus kõigist eksperimentaaluuringute praktikas ette tulnud vigadest. Kaasaegne veateooria varustab eksperimenteerijad usaldusväärsete vahenditega katseandmete parandamiseks.
Statistiline töötlemine pole mitte ainult tõhus vahend katseandmete selgitamiseks ja juhuslike vigade kõrvaldamiseks, vaid ka esimene samm nende üldistamise suunas teadusliku fakti kujunemise protsessis. Loomulikult on statistiline töötlemine vajalik, kuid mitte piisav toiming üleminekul empiirilistelt andmetelt loodusteaduslikele faktidele.
Pärast katsetulemuste selgitamist algab järgmine etapp - võrdlemine ja töötlemine. Kui võrdlemise ja üldistamise tulemusena valmistatakse materjal ette järgnevateks üldistusteks, siis teaduses fikseeritakse uus nähtus. See aga ei tähenda teadusliku fakti kujunemise protsessi lõpuleviimist. Äsja salvestatud nähtus muutub pärast tõlgendamist teaduslikuks faktiks.
Seega on katses saadud teaduslik fakt uurimisaluse objekti omaduste vaatluste ja mõõtmiste põhjal tehtud järelduste üldistamise tulemus, kui neid hüpoteesi vormis ennustada.
Kaasaegse eksperimentaalse ja teoreetilise uurimistöö spetsiifika
Eksperimendi kõikides etappides juhindub loodusteadlane ühel või teisel kujul teoreetilistest teadmistest. Möödunud sajandil on mitmel objektiivsel põhjusel mõne teadlase peamiseks kutsetegevuseks saanud eranditult teoreetiline töö. Üks esimesi teadlasi, kes katseid ei teinud, oli saksa füüsik Max Planck.
Seega toimus loodusteadlaste jagunemine professionaalseteks teoreetikuteks ja katsetajateks. Paljudes loodusteaduste harudes tekkisid eksperimentaalsed ja teoreetilised suunad ning nende järgi tekkisid spetsialiseeritud laborid ja isegi instituudid, näiteks Teoreetilise Füüsika Instituut. See protsess toimub kõige aktiivsemalt 20. sajandi teisel poolel. Varasematel aegadel kontrollisid oma teoreetilisi järeldusi ja väiteid eksperimentaalselt mitte ainult Newton ja Huygens, vaid ka sellised silmapaistvad teoreetikud nagu Maxwell. Viimastel aastakümnetel on teoreetik vaid erandjuhtudel oma teoreetiliste uuringute järelduste kinnitamiseks eksperimentaalset tööd teinud.
Eksperimentide ja teoreetikute professionaalse isolatsiooni üheks oluliseks objektiivseks põhjuseks on eksperimendi tehnilised vahendid oluliselt keerulisemaks muutunud. Eksperimentaalne töö nõuab suurt pingutust, see on üle jõu ühele inimesele ja seda teeb enamikul juhtudel terve teadlaste meeskond. Näiteks kiirendi, reaktori vms abil katse läbiviimiseks on vaja suhteliselt palju teadlasi. Seetõttu ei suuda teoreetik isegi suure soovi korral oma teoreetilisi järeldusi ja ettepanekuid praktikas testida.
Veel selle sajandi 60ndatel, kui peaaegu kõik loodusteaduste harud olid tõusuteel, leidis akadeemik P.L. Kapitsa rääkis ärevusega lõhest teooria ja eksperimendi, teooria ja elu vahel, teooria ja praktika vahel, märkides ühelt poolt teoreetilise teaduse eraldatust elust ning teiselt poolt eksperimentaaltöö ebapiisavalt kõrget kvaliteeti. , mis rikub teaduse harmoonilist arengut.
Loodusteaduse harmooniline areng on võimalik, kui teooria põhineb üsna kindlal eksperimentaalsel alusel. See tähendab, et katsetaja vajab head materiaalset baasi; ruum, kus on kõikvõimalik erivarustus, suur komplekt ülitundlikke instrumente, erimaterjale, töökodasid jne. Loodusteaduse arengutempo määrab suuresti sellise materiaalse baasi täiuslikkus.
Teooria eraldamine katsest, kogemusest ja praktikast põhjustab tohutut kahju ennekõike teooriale endale ja sellest tulenevalt ka teadusele tervikuna. Kogemusest ja elust eraldumine on omane mitte ainult loodusteadlastele, vaid ka loodusteaduslike filosoofiliste probleemidega tegelevatele filosoofidele. Markantne näide on mõnede filosoofide suhtumine küberneetikasse 40ndate lõpus ja 50ndate alguses, kui kodumaistes filosoofilistes sõnaraamatutes nimetati küberneetikat reaktsiooniliseks pseudoteaduseks. Kui teadlased juhinduksid sellest küberneetika definitsioonist, siis ilmselgelt poleks kosmoseuuringud ja kaasaegsete kõrgtehnoloogiliste tehnoloogiate loomine reaalsuseks saanud, kuna keerulisi multifunktsionaalseid protsesse, olenemata nende rakendusalast, juhivad küberneetilised süsteemid.
Kaasaegse loodusteaduse arengusse suure panuse andnud suurte loodusteadlaste töö toimus kahtlemata teooria ja eksperimendi tihedas seoses. Seetõttu tuleb loodusteaduse arendamiseks tervel pinnasel kindlasti igasugust teoreetilist üldistust katseliselt kontrollida. Ainult katse ja teooria harmooniline areng võib tõsta kõik loodusteaduse harud kvalitatiivselt uuele tasemele.
Kaasaegsed meetodid ja tehnilised katsevahendid
Kaasaegse loodusteadusliku uurimistöö katsemeetodid ja tehnilised vahendid on saavutanud kõrge täiuslikkuse. Paljud katse tehnilised seadmed põhinevad füüsikalistel põhimõtetel. Kuid nende praktiline rakendamine ulatub palju kaugemale füüsika, mis on üks loodusteaduste harudest. Neid kasutatakse laialdaselt keemias, bioloogias ja teistes sellega seotud loodusteadustes. Lasertehnoloogia, arvutite, spektromeetrite ja muu arenenud tehnoloogia tulekuga said eksperimentaalseks uurimiseks kättesaadavaks senitundmatud loodusnähtused ja materiaalsete objektide omadused ning võimalikuks sai kiirete füüsikaliste ja keemiliste protsesside analüüs.
Lasertehnoloogia. Paljude füüsikaliste, keemiliste ja bioloogiliste protsesside eksperimentaalsete uuringute jaoks on lasertehnoloogia arendamise kolm suunda väga olulised:
· häälestatava lainepikkusega laserite väljatöötamine;
· ultraviolettlaserite loomine;
· laserimpulsi kestuse vähendamine 1 ac-ni (10-18 s) või vähem:
Mida laiemale laserkiirguse spektrile saab seda häälestada, seda väärtuslikum on selline laser teadlase jaoks. Häälestatava lainepikkusega laserite hulgas kasutatakse laialdaselt värvilasereid. Selliste laserite kiirguse lainepikkus katab spektri lähedalt ultraviolettpiirkonnast lähiinfrapunani, sealhulgas nähtava vahemiku, ja on selles spektris kergesti häälestatav. Praeguseks on välja töötatud lasereid, mille lainepikkus on alla 300 nm, st vastab ultraviolettpiirkonnale. Selliste laserite hulka kuulub näiteks krüptoonfluoriidlaser.
Arendatakse lasereid, mille kiirgusimpulsi kestus läheneb 1 as. Sellised laserid võimaldavad kahtlemata määrata ülisuurtel kiirustel toimuvate füüsikaliste, keemiliste ja bioloogiliste protsesside mehhanismi.
Kõiki laserite kasutusvaldkondi erinevate keemiliste protsesside uurimiseks on raske loetleda. Nimetagem neist vaid mõned: fotokeemias aitab laser uurida fotosünteesi protsessi ja seeläbi leida võimalust päikeseenergia efektiivsemaks kasutamiseks; laserite abil eraldatakse isotoobid, näiteks puhastatakse uraani ja plutooniumi isotoobid; laserseadmed toimivad õhu keemilise koostise analüsaatoritena; Bioloogias võimaldavad laserid uurida elusorganisme rakutasandil. Laserite kasutamine keemilises kineetikas erinevate protsesside uurimisel, mille kestus jääb vahemikku 10-12 kuni 10-18 sekundit või vähem, on väga mitmekesine.
Loodusteadusliku uurimistöö võimalused avarduvad vabaelektronlaserite kasutamisega. Selliste laserite tööpõhimõte põhineb asjaolul, et valguse kiirusele lähedase kiirusega liikuvas elektronkiires toimub valguse emissioon perioodiliselt muutuvas magnetväljas elektronide liikumise suunas. Katse näitab, et vabade elektronide lasereid iseloomustab kõrge lainepikkuse häälestamise efektiivsus suure kiirgusvõimsuse juures laias vahemikus - mikrolainekiirgusest vaakum-ultravioletonini.
Sünkrotronkiirguse allikad. Sünkrotroneid ei kasutata mitte ainult suure energiaga füüsikas elementaarosakeste interaktsiooni mehhanismi uurimiseks, vaid ka võimsa häälestatava lainepikkusega sünkrotronkiirguse genereerimiseks spektri lühilainelistes ultraviolett- ja röntgenipiirkondades. Tahkete ainete struktuuri uurimine, aatomite vahelise kauguse määramine, orgaaniliste ühendite molekulide struktuuri uurimine - sünkrotronkiirgus aitab kaasa nende ja muude probleemide edukale lahendamisele.
Eksperimentaalsed meetodid keerukate struktuuride dešifreerimiseks. Keeruliste struktuuride tuvastamiseks ja analüüsimiseks, eriti keerukate molekulide analüüsimiseks, on vaja juhtida keemilisi protsesse ning seejärel määrata reaktsiooniproduktide koostis ja struktuur. Füüsikute poolt välja pakutud tõhusad meetodid makroobjektide eksperimentaalseteks uuringuteks molekulaarsel tasandil – tuumamagnetresonants, optiline spektroskoopia, massispektroskoopia, röntgendifraktsioonianalüüs, neutronite difraktsioon jne – võimaldavad uurida objektide koostist ja struktuuri. ebatavaliselt keerukad molekulid, mis aitab kaasa näiteks elutähtsate bioloogiliste protsesside keemilise olemuse uurimisele.
Tuumamagnetresonantsi (NMR) meetod põhineb aatomituumade magnetmomendi interaktsiooni analüüsil välise magnetväljaga. See on üks olulisemaid meetodeid erinevates loodusteaduste harudes, eriti keemias: sünteeskeemias, polümeeride keemias, biokeemias, meditsiinilises keemias jne. NMR meetodil on võimalik määrata näiteks keemia keskkonda. vesinikuaatomid isegi sellistes keerukates molekulides, nagu DNA segmendid. NMR-spektroskoopia arendamise edusammud sõltuvad võimest luua tugevat magnetvälja, mida on võimalik saada kompaktsete ülijuhtivate magnetite abil. 1973. aastal loodud TMR-il põhinev tomograaf võimaldab jälgida selliste suurte objektide nagu inimkeha keemiliste kõrvalekallete jaotumist ja tuumade kontsentratsiooni, mis on väga oluline mitmete haiguste, sealhulgas pahaloomuliste kasvajate diagnoosimisel.
Optiline spektroskoopia võimaldab analüüsida aine emissioonispektrit erinevates agregatsiooniseisundites: tahke, vedel, gaasiline. Spektraalanalüüs on füüsikaline meetod aine koostise kvalitatiivseks ja kvantitatiivseks määramiseks selle optilise emissioonispektri alusel. Kvalitatiivses spektraalanalüüsis tõlgendatakse saadud spektrit elementide ja üksikute ühendite spektrite tabelite ja atlaste abil. Uuritava aine sisaldus kvantitatiivses spektraalanalüüsis määratakse spektri joonte või ribade suhtelise või absoluutse intensiivsuse järgi.
Laserkiirgusallika ja personaalarvuti kasutamisega avarduvad oluliselt optilise spektromeetri võimalused: selline spektromeeter on võimeline tuvastama mis tahes aine üksikut molekuli või isegi aatomit.
Laserindutseeritud fluorestsentsmeetodit kasutades saab õhusaastet tuvastada umbes kahe kilomeetri kauguselt.
Massispektroskoopias muutub uuritav aine esmalt gaasifaasiks, seejärel gaas kondenseerub ja ioonid kiirendatakse elektrivälja toimel etteantud kineetilise energiani. Osakeste massi saab määrata kahel viisil: mõõtes iooni trajektoori kõverusraadiust ja mõõtes aega, mis kulub etteantud vahemaa läbimiseks.
Massispektromeetrid on väga tundlikud ja suudavad tuvastada näiteks kolm 14C isotoobi aatomit 1016 12C aatomi hulgast. See 14C isotoobi sisaldus vastab radioisotoopide meetodi kohaselt kivimite vanusele 70 000 aastat. Massispektromeetriat kasutatakse laialdaselt elementide analüüsiks, isotoopkoostise ja molekulaarstruktuuri määramiseks sellistes valdkondades nagu integraallülituste tootmine, metallurgia, tuuma-, nafta-, farmaatsia- ja tuumatööstus.
Kombineeritud instrumendid - gaasikromatograafia-massispektromeetrid - võimaldavad tuvastada joogivees halogeenitud süsivesinikke ja nitrosoamiine, samuti määrata ühe mürgiseima aine - dioksiini isomeeride - väikeseid kontsentratsioone.
Gaasikromatograafi kombinatsioon massispektromeetriga on parim analüütiline instrument keeruliste segudega töötamiseks, võimaldades lahendada erinevaid keemia, bioloogia, geokeemia, ökoloogia, kohtuekspertiisi ja teiste teaduste probleeme. Kuid kuni viimase ajani piirdus sellise seadme kasutamine kergesti aurustuvate ainetega. Tahketest proovidest ioonide desorptsiooni meetodite väljatöötamisega, pommitades neid ioonide, footonite või neutraalsete osakestega, on massispektroskoopia rakendusala märkimisväärselt laienenud. Massispektroskoopiaga uuritud ühendite määratud maksimaalsed molekulmassid on oluliselt suurenenud. Näiteks plasma desorptsioon radioaktiivse kalifornium-252 lõhustumisproduktidega pommitamise teel võimaldas saada ioone molekulmassiga 23000 ja teostada nende massispektraalanalüüsi. Välja- ja laserdesorptsiooni abil on võimalik saada DNA fragmentide massispektri karakteristikuid. Tundmatu aine tuvastamiseks massispektroskoopia abil piisab vaid 10-10 ühendist Vereplasmas registreerib massispektromeeter marihuaana toimeaine kontsentratsioonis 0,1 mg kehakaalu kilogrammi kohta.
Kaasaegsed elektrokeemilised meetodid koos ülitundlike aparatuuriga avavad uusi võimalusi elusraku ehituse ja funktsioonide uurimiseks: kasutades elektroode, mille pindala on vaid paar mikromeetrit, on võimalik salvestada raku sees toimuvaid protsesse.
Molekulide struktuuri määramiseks on vaja teada aatomite ruumilist paigutust. Teades molekulaarstruktuuri, on lihtsam mõista ühendi füüsikalisi ja keemilisi omadusi, keemiliste reaktsioonide mehhanisme ning tuvastada uusi ühendeid. Üks levinumaid molekulaarstruktuuride uurimise meetodeid on difraktsiooni fenomenil põhinev röntgenstruktuuranalüüs, mis võimaldab uurida kõiki neid ühendeid, mida on võimalik saada kristalses olekus. Kaasaegsed arvutid dešifreerivad üsna keerulise molekulaarstruktuuri röntgenpildi. Röntgendifraktsioon on kaasa aidanud põllumajanduses kahjuritõrjeks kasutatavate putukate feromoonide tootmisele ning toidu ja biomassi tootmise suurendamiseks vajalike kasvuhormoonide uurimisele.
Röntgendifraktsioonianalüüsi täiendab neutronite difraktsioon, mis põhineb neutronite difraktsioonil. Neutronite difraktsiooniks on vaja neutronvoogusid, mis tekivad tuumareaktorites, mis mõnevõrra piirab selle meetodi kasutamist. Neutronite difraktsiooni eripäraks on aatomitevahelise kauguse määramise suur täpsus. Neutronite difraktsiooni kasutatakse edukalt ülijuhtide, ribosoomide ja muude komplekssete molekulaarsete moodustiste struktuuride, samuti valkude struktuuri määravate vesiniksidemete moodustumisel osalevate prootonite asukoha määramisel.
Vaatamata eksperimentaaluuringute ja teoreetiliste uuringute mahajäämusele on 20. sajandi teise poole loodusteadustes tänu katsebaasi arengule saavutatud märkimisväärset edu. Kõigi loodusteaduste valdkondade saavutusi on võimatu loetleda, kuid võib ühemõtteliselt väita, et enamik neist on kehastatud kaasaegsetes kõrgtehnoloogilistes tehnoloogiates. Kõrgtemperatuuriline ülijuhtivus, molekulaarkiired, keemilised laserid, tuumakeemia edusammud, DNA keemiline süntees, kloonimine jne – need on mõned väga olulised kaasaegse loodusteaduse saavutused...
Kõrge temperatuuri ülijuhtivus
Ülijuhtivuse ajalugu algab 1911. aastal, kui Taani teadlane H. Kamerlingh Onnes avastas jahutatud metallide elektritakistust uurides, et elavhõbeda jahutamisel vedela heeliumi temperatuurini, mis on umbes 4,2 K, tõuseb selle metalli elektritakistus. väheneb järsult nullini. See tähendab, et metall läheb antud temperatuuril ülijuhtivasse olekusse. Uute ülijuhtivate materjalide sünteesimisel tõusis nende ülijuhtivasse olekusse ülemineku temperatuur pidevalt. 1941. aastal kehtestati kahendsulami NвN ülijuhtivuse üleminekutemperatuur ligikaudu 15 K ja 1973. aastal ligikaudu 23 K teise kahendsulami NвGe jaoks.
Alates 1986. aastast algab ülijuhtivuse uurimise uus etapp, mis tähistas kõrgtemperatuurse ülijuhtivuse algust: sünteesiti vaskoksiididel põhinev neljakomponendiline materjal, mille üleminekutemperatuur oli ligikaudu 37 K. Seejärel tekkis lühikese aja pärast üleminekutemperatuur. tõsteti 40, 52, 70, 92 ja isegi üle 100 K. Arvukate katsete tulemusena leiti, et neljakomponendilised vaskoksiidid, millel on keeruline kristallstruktuur, lähevad ligikaudu 94 K juures ülijuhtivasse olekusse.
1992. aastal on sünteesitud materjal, mis muutub ülijuhtivaks olekuks juba 170 K juures. Sellise ülijuhtiva oleku saab saavutada jahutades mitte vedela lämmastikuga, vaid odavama jahutusvedeliku - vedela ksenooniga. See ülijuhtiv materjal koosneb vaskoksiidist, strontsiumist ja kaltsiumist; selle struktuur on suhteliselt lihtne.
Ülijuhtide laialdane kasutamine vähendab oluliselt energia hajumist erinevat tüüpi elektriahelates ja eriti jõuülekande ajal, mille kaod on tavaliste juhtide kasutamisel umbes 20%.
Keemilised laserid
Kahe gaasilise ühendi segunemise eksperimentaaluuring, mis viidi läbi enam kui 10 aastat tagasi, võimaldas määrata energia jaotust molekulide vahel. Näiteks aatomi vesiniku reageerimisel gaasilise molekulaarse klooriga tekib vesinikkloriid ja aatomkloor, mis kiirgavad infrapunavalgust. Emissioonispektri analüüs näitab, et oluline osa energiast (umbes 40%) moodustab HCl molekuli vibratsioonilise liikumise energia. Seda tüüpi nähtuste avastamise eest pälvis John Polyany (Toronto Ülikool) Nobeli keemiaauhinna. Nende uuringute tulemusel loodi esimene keemiline laser – laser, mis saab energiat vesiniku ja kloori segu plahvatusest. Keemilised laserid erinevad tavalistest laseritest selle poolest, et nad ei muunda koherentseks kiirguseks mitte elektriallika energia, vaid keemilise reaktsiooni energia. Avastatud on kümneid keemilisi lasereid, sealhulgas piisavalt võimsaid termotuumasünteesi käivitamiseks (joodlaser) ja sõjalistel eesmärkidel (vesinikfluoriidlaser).
Molekulaarkiired
Molekulaarkiir on molekulide voog, mis moodustub aine aurustamisel spetsiaalses ahjus ja selle läbimisel läbi kitsa düüsi, mis moodustab kambris kiiri, milles säilib ülikõrge vaakum, välistades molekulidevahelised kokkupõrked. Kui molekulaarkiir on suunatud madala rõhu all (10–10 atm) reagentidele – reaktsioonis osalevatele ühenditele, võib iga molekul osaleda ainult ühes kokkupõrkes, mis viib reaktsioonini. Sellise keeruka katse läbiviimiseks on vaja ülikõrge vaakuminstallatsiooni, intensiivsete ülehelikiiruste allikat, ülitundlikku massispektromeetrit ja molekulide vaba teekonna aja elektroonilisi määrajaid. Nende katsete eest pälvisid Yuan-Chen Li (UC Berkeley) ja Dudley Hermbach (Harvardi ülikool) Nobeli keemiaauhinna. Molekulaarkiirtega tehtud katsed võimaldasid määrata näiteks võtmereaktsioonid etüleeni põlemisel, mille käigus etüleeni reaktsioonil hapnikuga tekib lühiealine molekul.
Tuumakeemia edusammud
Keemial on oluline roll radioaktiivsete ainete omaduste uurimisel ja erinevates loodusteaduste valdkondades kasutatavate radioaktiivsete analüüsimeetodite väljatöötamisel. Üks esimesi Nobeli auhindu tuumaprotsesside valdkonnas pälvis 1944. aastal keemik Otto Hahn tuuma lõhustumise avastamise eest. 1951. aastal pälvisid Nobeli preemia perioodilisuse tabeli kahe esimese transuraani elemendi avastamise eest keemik Glenn Seaborg ja tema kolleeg, füüsik Edwin McMillan. Paljud kaasaegsed saavutused tuumaprotsesside teaduses saavutati keemikute, füüsikute ja paljude teiste valdkondade teadlaste tihedas koostöös.
Keemiliste meetodite abil sünteesiti kõigest 15 aastaga keemilisi elemente numbritega 104 kuni 109 ja avastati paljude teiste elementide isotoobid. Isotoopide uuringud on võimaldanud mitte ainult kvantitatiivselt kirjeldada paljusid tuumaprotsesse, vaid ka määrata aatomituumade stabiilsust määravaid omadusi.
Tuumakeemia üks huvitavaid probleeme on teoreetiliselt ennustatud üliraskete elementide tuvastamine, st elementide, mis sisalduvad aatomnumbrite 114–164 vahemikus asuvas ennustatud stabiilsussaares.
Viimastel aastakümnetel on tuumakeemia meetodid leidnud laialdast rakendust Päikesesüsteemi planeetide ja Kuu pinnase uurimisel. Näiteks kasutati transuraani elementi Kuu pinnase keemiliseks analüüsiks. See meetod võimaldas määrata umbes 90% elementidest kuu pinnal kolmes erinevas kohas. Kuu pinnase, meteoriitide ja muude taevakehade proovide isotoopkoostise analüüs aitab kujundada ettekujutust universumi arengust.
Tuumakeemiat kasutatakse ka meditsiinis. Näiteks USA-s määratakse radioaktiivseid ravimeid kasutades umbes 20 miljonit protseduuri aastas. Eriti levinud on kilpnäärme ravi radioaktiivse joodiga. Praktika näitab, et radioaktiivse tehneetsiumi keemilistel ühenditel on raviomadused. Positronimeetod, mis põhineb süsiniku ja fluori lühiajaliste isotoopide poolt eralduvate positronite interaktsioonil uuritava objektiga, samuti stabiilsete isotoopide kasutamine koos NMR-spektroskoopiaga, võimaldab uurida elusorganismide ainevahetusprotsesse. ja on väga tõhus vahend haiguste varajaseks diagnoosimiseks.
Uus tuumarajatis
Tuumaenergeetika üks põhiprobleeme on seotud selliste tuumaprotsesside toimumiseks tingimuste leidmisega, mille korral oleks võimalik vähendada tuumajäätmete hulka ja pikendada tuumareaktorite kasutusiga. Erinevate riikide teadlased töötavad selle väga olulise probleemi lahendamiseks mitmel viisil. Selle lahenduse erinevate suundade hulgas on tuumaenergia uus suund juba metallis - nn elektromürk, millele teadlased loodavad suuri lootusi. Venemaa Teaduste Akadeemia Teoreetilise ja Eksperimentaalfüüsika Instituudis ja teiste riikide instituutides ehitatakse praktikas seni tundmatu tuumarajatiste prototüüpi, millest saavad jäätmevabad, keskkonnasõbralikud ja ohutumad energiaallikad kui paljud olemasolevatest. Praegune uue tuumajaama mudel koosneb kahest agregaadist - osakeste kiirendist ja tekist - eritüüpi tuumareaktorist. Selle uue idee tehniliseks elluviimiseks on kavas kasutada vanu tuumareaktoreid, mille kasutusiga on ammendunud.
DNA keemiline süntees
DNA polümeeri molekulides kodeerib loodus elusorganismi loomiseks vajaliku informatsiooni. Suhkrute vahel korduvate esterfosfaatsidemete ahel moodustab jäiga DNA karkassi, millele kirjutatakse teave, kasutades spetsiaalset neljast geneetilise koodi tähest koosnevat tähestikku: adeniin, tümiin, tsütosiin ja guaniin (A, T, C, G). . Selliste "tähtede" järjestus kodeerib teavet. Iga "täht" sisaldab mitut lämmastikuaatomit, mis on kovalentselt seotud suhkrufragmentidega. DNA kaksikheeliks sisaldab vesiniksidemeid. DNA molekuli salvestatud teavet saab lugeda suhteliselt nõrkade vesiniksidemete katkestamisel ja uuesti loomisel, ilma et see mõjutaks üldse tugevamaid suhkru-fosfaatsidemeid maatriksahelas.
Geeni esimene keemiline süntees, mis viidi läbi enam kui 20 aastat tagasi, nõudis pikki aastaid rasket tööd. Insuliini ja interferooni geene on tööstuslikes laborites juba sünteesitud. Ensüümi ribonukleoosi jaoks on sünteesitud geen, mis avab võimaluse valgu füüsikalisi ja keemilisi omadusi soovitud viisil muuta. Kõige kaasaegsemad meetodid toodavad aga sadade aluspaaride pikkuseid geenifragmente ning edasiseks uurimiseks on vaja 100 või enam korda pikemaid fragmente.
Geenitehnoloogia edusammud
Kõrgemates organismides, sealhulgas inimkehas, on nende nukleotiidide osakaal DNA ahelas, mis tegelikult kodeerivad valkude aminohapete järjestust, vaid umbes 5%. On kindlaks tehtud, et ülejäänud DNA nukleotiidjärjestused kodeerivad teavet DNA molekulide kuju kohta. Näiteks furanoositsükli (viieliikmeline tsükliline monosahhariid), mis esineb nii DNA-s kui ka RNA-s, painutamine viib nende skeleti liikuvuseni.
Kaasaegne molekulaarbioloogia võimaldab sisestada mikroorganismi peaaegu iga DNA tüki, et sundida seda sünteesima valku, mida see DNA kodeerib. Ja kaasaegne orgaaniline keemia võimaldab sünteesida nukleotiidjärjestusi - geenifragmente. Selliseid geenifragmente saab kasutada algse alusjärjestuse muutmiseks soovitud valku kodeerivas geenis. Nii on võimalik saada muudetud aminohappejärjestusega modifitseeritud valku ehk siis sellise struktuuri ja funktsiooniga valku, mida varem looduses ei eksisteerinud.
Seda meetodit spetsiifiliste mutatsioonide sisseviimiseks normaalsetes valkudes nimetatakse mutageneesiks. See võimaldab teil saada mis tahes struktuuriga valke. Lisaks suudab kord sünteesitud valku kodeeriv geenimolekul mikroorganismide abiga reprodutseerida valku mis tahes koguses.
Kloonimine
Loodusteaduste erinevates harudes saavutatud edusammud on avanud uusi võimalusi inimese genoomide ja teiste keerukate organismide struktuuri mõistmisel. Teadlased on õppinud kombineerima erinevate organismide DNA-d, tuvastama ja eraldama soovitud valku kodeerivaid DNA segmente ning määrama nukleotiidjärjestusi suurtes DNA fragmentides.
Inimraku tohutu hulga geneetilise materjali hulgast ainsa vajaliku DNA segmendi leidmine, mis sisaldub vaid ühes geenis, on sama keeruline kui nõela leidmine heinakuhjast. Selle probleemi lahenduseks on rekombinantse DNA kasutamine. Raku DNA fragmendid liidetakse miljonite kiiresti jagunevate bakteritega. Iga bakter, mida kasvatatakse eraldi, toodab terve oma järglaste koloonia. Spetsiifilise geenifunktsiooni suhtes tundlikke diagnostilisi meetodeid kasutades leitakse uut geeni sisaldav bakterite koloonia. Iga kiiresti kasvav bakterikoloonia toodab igast geenist miljardeid identseid koopiaid. Seetõttu saab sellist geeni isoleerida bakteritest keemiliselt puhtal kujul. Seda protsessi, kloonimist, on puhastatud enam kui 100 erineva inimese geeni DNA segmendid. Veelgi suurem hulk geene on eraldatud lihtsatest organismidest nagu pärm.
1997. aastal ilmus aruanne kloonimise teel kasvatatud lamba kohta. Šoti teadlane Ian Wilmut ja tema kolleegid said täiskasvanud lamba rakust selle geneetiliselt identse koopia – nüüdseks maailmakuulsa talle Dolly. Lammas Dollyl pole rahvakeeles isa – ta sünnitas raku, mis sisaldas topelt ema geenide komplekti. Teatavasti kannab iga täiskasvanud organismi rakk, nn somaatiline rakk täielikku päriliku aine komplekti. Sugurakkudel on vaid pooled geenidest. Eestamisel need pooled – isa- ja emapoolne – ühinevad ja moodustavad uue organismi. Uue looma kunstlik kasvatamine somaatilisest rakust on geneetiliselt identse olendi loomine, protsessi, mida nimetatakse kloonimiseks. Taimede ja kõige lihtsamate elusorganismide kloonimisega alustati eelmise sajandi 60ndatel. Sellise töö ulatus ja keerukus kasvas. Imetajate kloonimine somaatilistest rakkudest jõuti aga esmakordselt alles 1997. aastal. Sellised katsed on olnud mitme põlvkonna geneetikute unistus. Mõned teadlased on kindlad, et seda katset inimestega on võimalik korrata. Sellegipoolest on seda tüüpi katse moraalsete, sotsiaalsete, bioloogiliste ja muude tagajärgede küsimus endiselt arutelu teema.
1. Mis on Descartes'i teadusliku teadmise meetodi olemus?
2. Kuidas kontrollitakse teaduslike teadmiste usaldusväärsust?
3. Mis on teadusliku teooria aluseks?
4. Milline on katse ja kogemuse roll loodusteadusliku tõe mõistmisel?
5. Mis põhjustab katsetulemuste ebatäpsust?
6. Nimeta loodusteaduste teooria põhisätted.
7. Kirjeldage tõe loodusteadusliku teadmise kolme etappi.
8. Mida tähendab loodusteaduslike teadmiste relatiivsus?
9. Mis on empiirilise ja teoreetilise teadmise ühtsus?
10. Milline on tunnetuste ja ideede roll tunnetusprotsessis?
11. Kuidas tehakse kindlaks teaduslik fakt?
12. Mis on eksperiment? Mille poolest katse erineb vaatlusest?
13. Millised on kaasaegsete tehniliste katsevahendite tunnused?
14. Nimeta peamised mõtlemise vormid.
15. Millel põhineb teaduslik ettenägelikkus?
16. Mis on loodusteaduse metoodika?
17. Kirjeldage lühidalt loodusteadusliku uurimistöö meetodeid ja võtteid.
18. Mis on teaduslik avastus?
19. Milline on loova kujutlusvõime roll teaduslikus uurimistöös?
20. Kuidas konstrueeritakse teaduslikke tõendeid?
21. Nimeta peamised argumendid, mis määravad katse praktilise suuna.
22. Millistest etappidest eksperiment koosneb?
23. Kirjeldage leiutamis- ja disainitöö rolli katse ettevalmistavas etapis?
24. Kuidas suureneb eksperimentaalsete mõõtmiste täpsus?
25. Milliseid operatsioone hõlmab katsetulemuste töötlemine?
26. Milles seisneb tänapäevase eksperimentaal- ja teoreetilise uurimistöö eripära?
27. Nimetage teooria eksperimendist eraldamise põhjused.
28. Millises kolmes eksperimenteerimiseks olulises suunas areneb lasertehnoloogia?
29. Milleks kasutatakse sünkrotronkiirgust?
30. Milliseid protsesse ja omadusi uuritakse tuumamagnetresonantsmeetodil?
31. Kirjeldage lühidalt optilise ja massispektroskoopia võimalusi.
32. Mida saab määrata röntgendifraktsioonianalüüsi ja neutronite difraktsiooni meetoditega?
33. Millistes materjalides ja millal avastati kõrgtemperatuuriline ülijuhtivus?
34. Kirjelda keemilise laseri eripära ja eeliseid.
35. Milleks kasutatakse molekulaarkiiri?
36. Nimeta kaasaegse loodusteaduse peamised saavutused.
Uurige midagi ja ärge mõelge sellele
üle õpitu – täiesti kasutu.
Millegi peale mõtlemine ilma seda uurimata
mõtteaine on ohtlik.
Inimene ei teadvusta oma igapäevases ja tuttavlikus elus alati, millised selged ja väljakujunenud struktuurid peituvad inimühiskonna infovälja moodustavate andmete ja teabe taga. Isegi igapäevase igapäevase teabe ja andmete kaootilisel liikumisel on juured, töötlemisruum ja ulatus.
Ja selle maailma olemuse kohta, milles inimene elab, teadmiste hankimise ulatus ja spetsiifika peab lihtsalt olema rangelt reguleeritud. Üks neist määrustest on loodusteaduslike teadmiste struktuur.
Loodusteaduslikud teadmised on võimalikud ainult loodusteaduste raames. Teaduslike hüpoteeside alusena võib kasutada uuringuid, mis ulatuvad nende teaduste teemadest ja meetoditest kaugemale. Kuid nad ei saa teadusringkondade tunnustatud iseseisvate arengute staatust.
Omandatud teadmiste tõhustamiseks on alates 17. sajandi algusest jaotatud kõik teadused loodus- ja humanitaarteadusteks. Need loodusteaduslike teadmiste tasemed erinevad nii õppeaine kui ka omandatud teadmiste rakendusmeetodite ja ulatuse poolest. Jaotuse aluseks on teadja (teadus) suhe objektiga (loodus) ja subjektiga (inimene).
Loodusteaduslikud teadmised uurivad looduse nähtusi, esemeid ja asju, humanitaarteadused aga ainega (isikuga) seotud sündmusi.
Kaasaegse teaduse struktuur
Teaduse põhiülesanne on teatavasti arendada ja süstematiseerida inimese teadmisi tegelikkuse kohta. Nende teadmiste täpsust kontrollitakse empiirilise testimise ja matemaatilise tõestuse abil.
Süstematiseerimise mõiste eeldab teatud süsteemi, struktuuri olemasolu, mille alusel kujuneb kogu inimtunnetuse massiiv.
Kogu teadus on jagatud kahte põhikategooriasse:
- fundamentaalne;
- rakendatud.
Ettekanne: "Kaasaegse loodusteaduse kontseptsioonid"
Rakendusteadus
Tegeletakse teiste teadusvaldkondade arengu tulemusena saadud teadmiste juurutamisega praktilisse inimtegevusse. Rakendusteaduste peamised valdkonnad on meditsiini-, tehnoloogia- ja sotsiaalvaldkonnad.
Põhiteadused
Need on teadusvaldkonnad, mis arendavad teoreetilisi kontseptsioone ja otsivad mustreid. Need mustrid vastutavad selliste universumi põhiomaduste eest nagu selle struktuur, koostis, vorm ja selles toimuvate protsesside tingimused. Põhiteadused on väga mitmekesised. Inimese teatud õppeainetes orienteerumise lihtsustamiseks jagatakse fundamentaalteadused kolme põhikategooriasse:
- humanitaarteadused;
- loomulik;
- matemaatilised.
Humanitaarteadused jagunevad samuti kahte tüüpi: ühiskonnast ja inimesest. Matemaatika ja loodusteadused katavad kumbki täielikult oma ainete spektri.
Teaduse üks peamisi ülesandeid on välja töötada matemaatilisi tõestusi konkreetse protsessi kohta, mis on teadusliku uurimistöö objektiks. Sellega seoses ei uuri matemaatikateadused ise ümbritsevat reaalsust. Nad töötavad välja matemaatilisi tööriistu, mis võimaldavad kõigil teistel teadustel kasutada matemaatikute tööd hüpoteeside ja teooriate teadusliku paikapidavuse kinnitamiseks.
Loodusteaduslike teadmiste põhijooned
Kuidas saab inimene eristada teadust mitteteadusest, milline on loodusteaduslike teadmiste eripära? Nendele küsimustele on lihtne vastata, kui olemasolevat teadmistepagasit on võimalik kontrollida põhijoonte olemasolu suhtes, mis loodusteaduslikel teadmistel peaksid olema:
Süsteemi saadavus
Olemasoleva teadmistepagasi järjepidevust on üsna raske kontrollida. Sisemine struktuur tuleb aga alati ilmsiks kohe, kui proovite mõista põhiprintsiipe, millel nende arengute kaudu esitatud teave põhineb. Kogu struktuur peaks põhinema uurimisobjektide süsteemil. See tähendab, et osade olemasolu, mis on millegi terviku komponendid. Bioloogia uurib organisme tervikuna, keemia keemiliste elementide vastastikmõju protsesse tervikuna jne.
Kriitilisus
Teooriate testimine kahtluse korral. Iga, isegi kõige fundamentaalsema teooria kontseptsiooni puhul võib inimene kahtluse alla seada vastavuse teiste teooriate sätetele.
Järjepidevus
Sõltumata sellest, millisele tasemele uued teadmised jõuavad, peab selle struktuur alati säilitama seose inimese poolt varem omandatud teadmistega. Jah, uued teadmised võivad vanu tagasi lükata, muuta või laiendada, kuid uued teadmised ei saa olla väljaspool vanu teadmisi.
Oskus teha ennustusi
Teaduslikud teadmised peavad sisaldama ettenägelikkust. Igal teadusuuringul on prognoos selle kohta, kuidas toimuvad teaduse arenguga seotud sündmused. Näiteks oskab iga keemik ennustada, milliseid tooteid saadakse keemilise oksüdatsioonireaktsiooni tulemusena, füüsikud teavad, millise rõhu all vesi keeb, kui seda kuumutada 50 kraadini. Ja kõik need ennustused saavad tõeks suure usaldusväärsusega.
Kui inimene ei saa ennustatud tulemusi, hakatakse rääkima uurimata aladele minekust või katseprotseduuri rikkumisest.
Determinism
Sellel omadusel on põhjus, et kõik objektiivse reaalsuse ilmingud on omavahel seotud põhjustega. Mõne uuritava objekti seost teistega saab iseloomustada eranditult põhjuse-tagajärje seosega (isegi selle puudumisega, mitte ainult olemasoluga). Kaasaegne teadus usub, et nüüd, kui see on paljudes küsimustes ummikusse jõudnud, tuleb determinism tagasi lükata. Vähemalt sellisel kujul, nagu see praegu teadusliku uurimistöö vallas eksisteerib. Uute lähenemisviiside väljatöötamine põhjus-tagajärg seostele on kaasaegse epistemoloogia põhiprobleem.
Mitmekülgsus
Inimese ühe teaduse raames omandatud teadmisi saab teine teadus oma aine õppimisel kasutada.
Ükski erinevate teaduste sätetest ei saa tekitada segadust ega anda ettearvamatuid tagajärgi fundamentaal- või rakendusarenduste teadusuuringutele.
Algebralised tehnikad toimivad samade seaduste järgi füüsikas, matemaatikas, bioloogias ja sotsioloogias. Samuti on keemilise interaktsiooni seadustel samad omadused, kui neid rakendatakse nii keemias ja füüsikas kui ka bioloogias ja meditsiinis ja tehnoloogia arengus.
On mitmeid muid märke, näiteks:
- sensuaalsus (inimese teadmiste omandamine meeltelt saadud teabe põhjal),
- isikupära (olenemata teadlase isiksusest, kellest sai selle või teise teadmise avastaja, töötavad tuletatud seadused sama etteaimatavalt),
- ebatäielikkus (teadlased ei eelda, et kuskil on põhimõtted, teooriad või seadused, mille edukas uurimine lõpetab kognitiivse tegevuse, kuna enam pole midagi teada).
Tunnetuse struktuur ja koostis
Milline on siis loodusteaduslike teadmiste struktuur? Inimese teadmiste omandamine loodusteaduste vallas on võimalik kahes suunas, mis on omavahel tihedalt seotud:
- teoreetilised teadmised;
Kõik need loodusteaduste valdkonnad töötavad teadusliku fakti saamiseks. Nende erinevus seisneb ainult meetodites, mille abil need teaduslikud faktid saadakse.
Loodusteaduslike teadmiste meetod koosneb mitmest tehnikast. Olenevalt sellest, millises suunas – teoreetilises või empiirilises – inimene plaanib saada teadusliku fakti, kasutab ta põhimõtteliselt erinevaid loodusteaduslike teadmiste meetodeid.
Inimeste tõetundmise meetodid on määratletud kui teaduslikud meetodid - vahendid uute teadmiste saamiseks ja probleemide lahendamiseks mis tahes teaduses.
Teadus- ja tehnoloogiarevolutsiooni algusest ja arengust alates on ühiskond alati olnud teaduslike meetodite suhtes kriitiline. See huvi on seotud probleemiga, et mõnede populaarsete filosoofide arvates takistab teaduse arengut just tunnetusmeetodite piiratus ja konservatiivsus. Kui analüüsida seda, kuidas inimene teaduslikku meetodit kasutab, siis selle kasutamine iseenesest ei taga uute teaduslike teadmiste teket. Ainult anomaaliaid ja seletamatuid nähtusi kohates saavad teadlased edasi liikuda.
Empiiriliste teadmiste meetodid
Empiirilise tunnetuse meetodid hõlmavad viise, kuidas inimene saab teadmisi nähtustest, mida inimese meeltega vahetult vaadeldakse ja töödeldakse. Selliste teadmiste saamiseks on ainult kaks peamist viisi:
- vaatlus (teabe saamine, tajudes uurimisobjekte meelte kaudu, samal ajal kui objekte vaadeldakse nende loomulikes tingimustes, ilma loodusteadlase sekkumiseta);
- eksperiment (katsete reprodutseerimine kontrollitud tingimustes).
Eraldi teaduslikud meetodid hõlmavad ka kahte võimalust, kuidas inimesed saavad vaatluste ja katsete ettevalmistamise, läbiviimise ja uurimise käigus saadud teavet töödelda:
- Uuring;
- mõõtmine.
Teadusliku eksperimendi konstrueerimine
Katsetamine on inimese jaoks üks põnevamaid tegevusi. Teatud tulemuste saavutamisele suunatud katsete läbiviimine - see tegevus iseenesest kannab progresseeruvat kognitiivset laengut.
Selleks, et katseid saaks nimetada teaduslikeks, peab inimene need üles ehitama teatud põhimõtte kohaselt:
- Alustuseks kogub loodusteadlane teavet konkreetse nähtuse kohta, mille uurimine oli vajalik konkreetse teadusliku probleemi käsitlemiseks.
- Olles saanud teavet teaduslike teadmiste süsteemis oleva nähtuse kohta (selle omadused, esinemistingimused, võimalikud tulemused jne), peab inimene korraldama huvipakkuvate nähtuste vaatluse oma loomulikes paljunemistingimustes. Kui teadlane soovib katsetingimustes modifitseeritud taime kasvatada, peab ta rohkem kui korra jälgima, kuidas sarnased taimed normaalsetes tingimustes kasvavad ja arenevad.
- Saadud teabe ja andmete analüüs. Saanud vaatluse teel empiirilise kogemuse ja omades nähtuse kohta juba teaduslikes teadmistes sisalduvat teavet, suudab inimene analüüsida, millised eeldushinnangud võivad olla tulevase katse aluseks, et saada vajalikke järeldusi teatud uuritavate nähtuste kohta.
- Hüpoteesi püstitamine. Selles katseplaani osas on kaasatud teoreetilised tunnetusmeetodid, kuna epistemoloogia seob hüpoteeside konstrueerimise konkreetselt teoreetilise meetodiga. Väljatöötatav hüpotees teeb eeldusi, mis selgitavad uuritava nähtuse vajalikke aspekte.
- Teooria arendamine. Teine eksperimentaaluuringutes kasutatav meetod. Teooriad ehitatakse üles pärast eksperimendi vahetut rakendamist, kui võrreldakse kõigis eelnevates etappides saadud andmeid ja selgitatakse nähtust, mis selle või teise nähtuse aluseks on. Näiteks fotosünteesi fenomen, mis on süsihappegaasi tarbivate taimede fenomeni aluseks. Ja inimene saab seda katseliselt kinnitada.
Teoreetilised meetodid
Teoreetiline teaduslik meetod on kogu teadusliku uurimistöö aluseks. Ilma selleta on võimatu saada empiiriliselt saadud teabest vähemalt mõningaid teadmisi.
Ilma teoreetilise töötlemiseta on empiirilised andmed vaid omaduste ja protsesside statistilise teabe kogum.
Teoreetiline meetod sisaldab loodusteaduslike teadmiste ratsionaalset komponenti. Teoreetiline meetod on viis uurimisobjekti arutluskäigu konstrueerimiseks.
Peamised inimeste poolt kasutatavad teaduslike teadmiste teoreetilised meetodid on:
- Formaliseerimine (uuritavat nähtust puudutavate mõtete edastamine teadusringkondade poolt määratletud ja tunnustatud terminites ja mõistetes). Formaliseerimise tulemusena ei kajastata inimese subjektiivset kogemust, vaid ehitatakse uuritava nähtuse teatud abstraktne mudel.
- Aksiomatiseerimine. Kasutamine hüpoteeside ja väidete teooriate koostamisel, mida peetakse a priori tõdedeks. Need, mis ei nõua käimasolevate uuringute raames täiendavaid tõendeid. Näiteks ei tõesta inimene teaduskatseid tehes, et vee keemistemperatuur sõltub rõhust, isegi kui neid kahte nähtust kasutatakse läbiviidavas uurimistöös.
- Abstraktsioon. Vajadus uurimistöös kõrvale heita objekti või nähtuse kõik need omadused, mis on antud uuringus ebaolulised ega saa mõjutada selle tulemusi. Inimene läheneb sellele teaduslikule meetodile alati väga hoolikalt, kuna tänapäevaste uuringute abil väga peentes valdkondades võib iga lubamatu kõrvalekalle põhjustada suure teadusliku tegematajätmise.
- Analüüs. Uurimisobjekti tükeldamine väiksemateks komponentideks (märgid, vormid, omadused, seosed jne). Uurides ühe nähtuse iga üksikut aspekti, saab inimene uuritava nähtuse kohta üksikasjalikku teavet ning uuringu käigus omandatud teadmisi kombineerides jõuab kasulike järeldusteni. See kombinatsioon sulandub tegelikult järgmisesse teaduslikku meetodisse – sünteesi.
- Induktsioon, deduktsioon, analoogia on kolm meetodit järelduste tegemiseks, mille teadus on võtnud loogikast. Kõik need meetodid iseloomustavad vajalike järelduste tegemiseks vajalike järelduste tegemise eelduste vahelist seost. Seega iseloomustab deduktsiooni asjaolu, et üldiste teaduslike teadmistega seotud arutluspremisside põhjal teeb inimene konkreetsete juhtumite jaoks teatud järeldused. Induktsioon, vastupidi, tuletab konkreetsetest juhtumitest üldised mustrid. Analoogia hõlmab järelduste tegemist teatud nähtuste sarnasuste ja erinevuste uurimisel. Seega, kui uuritava nähtuse mõnel märgil on teatud sarnasusi, saab neid nähtusi kontrollida muude sarnasuste olemasolu suhtes.