Естествознание

Естествознание появилось более 3000 лет назад. Тогда не было разделения на физику, химию, биологию, географию и астрономию. Науками занимались философы. С развитием торговли и мореплавания началось развитие географии, а также астрономии, необходимой для навигации, а с развитием техники — развитие физики, химии.

Происхождение естественных наук связано с применением философского натурализма к научным исследованиям. Принципы натурализма требуют изучать и использовать законы природы, не привнося в них законы, вводимые человеком, то есть исключая произвол человеческой воли.

В период позднего средневековья (XIV—XV века) постепенно осуществляется пересмотр основных представлений античной естественнонаучной картины мира и складываются предпосылки для создания нового естествознания, новой физики, новой астрономии, возникновения научной биологии. Такой пересмотр базируется, с одной стороны, на усилении критического отношения к аристотелизму, а с другой стороны, на трудностях в разрешении тех противоречий, с которыми столкнулась схоластика в логической, рациональной интерпретации основных религиозных положений и догматов.

Одно из главных противоречий, попытки разрешения которого толкали средневековую схоластическую мысль на «разрушение» старой естественнонаучной картины мира, состояло в следующем: как совместить аристотелевскую идею замкнутого космоса с христианской идеей бесконечности божественного всемогущества? Ссылки на всемогущество Бога служили у средневековых схоластов основанием для отказа от ряда ключевых аристотелевских представлений и выработки качественно новых образов и представлений, которые впоследствии способствовали формированию предпосылок новой механистической картины мира. К таким качественно новым представлениям и образам могут быть отнесены следующие:

• допущение существования пустоты, но пока не абстрактной, а лишь как нематериальной пространственности, пронизанной божественностью (поскольку Бог не только всемогущ, но и вездесущ, как считали схоласты).
• изменяется отношение к проблеме бесконечности природы. Бесконечность природы всё чаще рассматривается как позитивное, допустимое и очень желательное (с точки зрения религиозных ценностей) начало. Такое начало как бы проявляло такую атрибутивную характеристику Бога как его всемогущественность.
• как следствие образа бесконечного пространства возникает и представление о бесконечном прямолинейном движении.
• возникает идея о возможности существования бесконечно большого тела. Образ пространственной бесконечности постепенно перерастает в образ вещественно-телесной бесконечности. При этом рассуждали примерно так: «Бог может создать всё, в чём не содержится противоречия; в допущении бесконечно большого тела противоречия нет; значит, Бог может его создать».
• всё чаще допускалось существование среди движений небесных тел не только идеальных (равномерных, по окружности), соизмеримых между собой, но и несоизмеримых. Иррациональность переносилась из земного мира в надлунный, божественный мир. В этом перенесении усматривали признаки творящей силы Бога: Бог способен творить новое повсюду и всегда. На этом пути снималось принципиальное аристотелевское различие мира небесного и мира земного и закладывались предпосылки интеграции физики, астрономии и математики.

Качественные сдвиги произошли как в кинематике, так и в динамике. В кинематике средневековые схоласты вводят понятия «средняя скорость» и «мгновенная скорость», «равноускоренное движение» (они его называли униформно-дифформное). Они определяют мгновенную скорость в данный момент как скорость, с какой стало бы двигаться тело, если бы с этого момента времени его движение стало равномерным. И, кроме того, постепенно вызревает понятие ускорения.

В эпоху позднего средневековья получила значительное развитие динамическая «теория импетуса», которая была мостом, соединявшим динамику Аристотеля с динамикой Галилея. Жан Буридан (XIV век) объяснял с точки зрения теории импетуса падение тел. Он считал, что при падении тел тяжесть запечатлевает в падающем теле «импетус», поэтому и скорость его всё время возрастает. Величина импетуса, по его мнению, определяется и скоростью, сообщённой телу, и «качеством материи» этого тела. Импетус расходуется в процессе движения для преодоления трения, и когда импетус растрачивается, тело останавливается.

Аристотель считал главным параметром для любого момента движения расстояние до конечной точки, а не расстояние от начальной точки движения. Благодаря теории импетуса внимание исследовательской мысли постепенно переносилось на расстояние движущегося тела от начала движения: тело, падающее под действием импетуса, накапливает его всё больше и больше по мере того, как оно отдаляется от исходного пункта. На этом пути складывались предпосылки для перехода от понятия импетуса к понятию инерции. Всё это постепенно готовило возникновение динамики Галилея.

Отрезок времени примерно от даты публикации работы Николая Коперника «Об обращениях небесных сфер» (De Revolutionibus), то есть с 1543 г., до деятельности Исаака Ньютона, сочинение которого «Математические начала натуральной философии» было опубликовано в 1687 году, обычно называют периодом «научной революции»^[3].

До этого истинным и имеющим всеобщую силу считалось знание, полученное чистой логикой. Основным методом познания была дедукция. Знание же, идущее из наблюдения, считалось частичным, не имеющим всеобщей действительности. Индуктивный метод — заключение об общем по частным наблюдениям — приживался лишь очень постепенно^[4]. Начиная же с Коперника главным методом научного исследования стало наблюдение за природой и проведение экспериментов. Сегодня это называется «эмпирический метод». Для нас сейчас он естественен, но признан он был только в XVII веке, а распространился лишь в XVIII веке^[5].

Теоретическое обоснование новой научной методики принадлежит Фрэнсису Бэкону, обосновавшему в своём «Новом органоне» переход от традиционного дедуктивного подхода (от общего — умозрительного предположения или авторитетного суждения — к частному, то есть к факту) к подходу индуктивному (от частного — эмпирического факта — к общему, то есть к закономерности). Появление систем Декарта и особенно Ньютона — последняя была целиком построена на экспериментальном знании — знаменовали окончательный разрыв «пуповины», которая связывала нарождающуюся науку Нового времени с антично-средневековой традицией. Опубликование в 1687 году «Математических начал натуральной философии» стало кульминацией научной революции и породило в Западной Европе беспрецедентный всплеск интереса к научным публикациям. Среди других деятелей науки этого периода выдающийся вклад в научную революцию внесли также Браге, Кеплер, Галлей, Браун, Гоббс, Гарвей, Бойль, Гук, Гюйгенс, Лейбниц, Паскаль.

Школы естествознания XVIII—XIX веков делились по вопросу о соотношении ныне действующих сил природы (в основном геологические и биологические факторы) с силами прошлого:

• Катастрофизм
• Униформизм
• Эволюционизм

Они отличались по роду (факторам), энергии (силе) и скорости (темпам) действующих раньше и теперь сил. У них разное отношение к принципу однообразия, непрерывности и суммирования мелких отклонений в течение длительного времени^[6].

Фундаментальные науки, возникшие из естествознания: физика, химия, биология, астрономия, география, геология. Затем на стыках этих наук появились такие науки, как геофизика, астрофизика, биофизика, биохимия, физическая химия, химическая физика, геохимия, метеорология, климатология, почвоведение. Кроме того, образовались прикладные науки^[en], такие как агрохимия, экология, химическая технология, горное дело и пр.

Математику объединяют с логикой в комплекс формальных наук и не включают в естественные науки, поскольку их методология существенно отличается от методологии естественных наук. По той же причине к естественным наукам вряд ли может быть отнесена большая часть современной информатики. Исследования, посвящённые обработке информации в природе, мозге и обществе, выделяются в специальный раздел естественной информатики^{[7][8][9][10][11][12]}.

В 1920х-1940х годах естествознание было отдельным предметом в средней школе в СССР. Затем предмет переименовали в природоведение.

• Естествознание: словарь-справочник / авторы-составители: Ю. В. Егоров, Л. Н. Аркавенко, О. А. Осипова, Екатеринбург: издательский дом «Сократ», 2004
• Концепции и гипотезы естествознания: учебное пособие / С. В. Слинкин, Э. Ф. Садыкова, Тобольск, 2006, 289 с. — ISBN 5-85944-200-9Шаблон:Сомнительный источник
• Фолта Я., Новы Л. История естествознания в датах: Хронологический обзор = Jaroslav Folta, Luboš Nový. Dejiny prirodných vied v dátach. Chronologický prehlad. - Bratislava, Smena,1981 / Пер. со словац. к.х.н. З. Е. Гельмана; Предисл. и общ. ред. д.х.н. А. Н. Шамина. — М.: Прогресс, 1987. — 496 с. — 23 000 экз. (в пер.)
• Гайдук Г. В. Доклассическое естествознание Восточной Европы конца XV - середины XVIII веков. — Минск: ФУАинформ, 2010. — 416, [30] с. — 400 экз. — ISBN 978-985-6868-45-3. (в пер.)
• Естествознание // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.