Наука

Множество Мандельброта - как иллюстрация фрактальной границе между известным и неизвестным

Наука - форма интеллектуальной деятельности людей, направленная на получение объективных знаний о природу, общество, мышления, на открытие объективных законов мира и предсказания тенденций его развития.

Наука - это процесс творческой деятельности по получению новых знаний и результат этой деятельности в виде целостной системы знаний, сформулированных на основе определенных принципов. Наука - система знаний о закономерностях развития природы, общества и мышления.

1. Терминология

Наука как социально значимая сфера человеческой деятельности, функцией которой является выработка и использование теоретически систематизированных объективных знаний о действительности, является составной частью духовной культуры общества. Понятие "наука" включает в себя как деятельность для получения нового знания, так и результат этой деятельности - сумму полученных в наше время научных знаний. Термин "наука" употребляют также для обозначения отдельных отраслей научного знания. Наука характеризуется целесообразно ориентированной (общественными задачами и потребностями, определенными стратегиями научного поиска) творческой деятельностью по постановке, выбора и решения проблем духовного и практического освоения мира.

2. Предмет изучения

Наука изучает различные уровни системной организации и формы движения материи с точки зрения познания существенных свойств явлений, установление их законов, различных причинных зависимостей и взаимодействий с целью управления природными и социальными процессами, предсказания характера и направления их течения, создание новых технологий и развития производства. Как система знаний наука охватывает не только фактические данные о предметах окружающего мира, человеческой мысли и действия, не только законы и принципы изучения объектов, но и определенные формы и способы осознания их, а в конечном итоге - философское толкование. Этим наука выступает как форма общественного сознания.

3. Задача

Основная задача науки - выявление объективных законов действительности, а ее главная тема - истинное знание. Критериями научности, отличающие науку от других форм познания является:

• объективность,
• системность,
• практическая нацеленность,
• ориентация на предвидение,
• строгая доказательность,
• обоснованность и достоверность результатов.

4. Значение

4.1. Фактор прогресса

Наука - важнейший фактор технического и социально-культурного прогресса и преобразования действительности, всестороннего развития человеческих способностей и возможностей. Передовая наука способствовала выработке прогрессивного мировоззрения, обоснованию материалистического взгляда на мир. Наука есть способ установления и осознание объективной истины. Этим она радикально противостоит религии, суеверию, мистицизма, спекулятивным домыслам. Борьба с этим ярко проявляется в возникновении, с одной стороны, позитивистской концепции сциентизма, которая абсолютизирует "точное" знание, противопоставляя его гуманистическим ценностям культуры, а с другой - антисциентизма, что скатывается на позиции иррационального отрицания роли научного познания.

4.2. Социальный институт

Наука - социокультурная деятельность, своеобразное общественное явление. Как социальный институт наука включает в себя ученых с их знаниями, квалификацией и опытом, научные учреждения, экспериментальное, лабораторное оборудование, научно-исследовательские программы творческой деятельности, систему информации, подготовки и аттестации кадров, формы функционирования и использования всех накопленных знаний. Преемственность опыта и знаний, единство традиций и новаторства - существенная особенность развития науки. Одной из форм ее воплощения научные школы, функционирование которых предполагает борьбу мнений, творческие дискуссии и критику.

5. Научные теории

Подробнее в статье Научная теория

Основной структурной единицей научного знания является теория, содержащую экспериментальный материал, организует научно-исследовательский поиск в новых областях, дает описание, объяснение и предсказание фактов, ориентирует практическую деятельность.

6. Методология

Подробнее в статье Методология науки

Наука развивается с помощью общей методологии и специальных методов:

• количественный и качественный анализ,
• классификация,
• измерения,
• формализация,
• моделирование,
• сравнительно-исторический метод и прочее.

Общим методом современного научно-теоретического мышления является материалистическая диалектика. Стимулирующим, движущей силой науки выступают материальное и духовное производство. Единство теории и практики, науки и производства - важнейшая закономерность развития научного познания.

Научному знанию присущи методологическая осознанность и системность, объективность рассмотрения и его детерминированность, доказательность истинности всех положений, опора на факты, результаты вероятных, эмпирических исследований. Критерием истины в науке выступает общественная практика во всех ее формах и компонентах ( эксперимент, производственная и социальная деятельность, внутренний опыт познания и т.д.).

7. Научное исследование

Подробнее в статье Научное исследование

Наука - это постепенный процесс расширения области известного человечеству, оттеснение границ неведомого. В основе науки лежит научное исследование, целью которого является получение научного знания. Научное знание отличается тем, что оно добыто по процедуре, которая получила название научного метода. Эта процедура включает в себя наблюдения, эксперимент со строгими измерениями, анализ результатов, разработку гипотез, теорий и формулировки законов с обязательным требованием повторяемости результата и тщательной проверки. Люди, которые выполняют научные исследования называются исследователями, учеными, учеными.

Результаты научных исследований публикуются в научной литературе, и, как правило, такая публикация требует рецензирования, т.е. проверки правильности процедуры и выводов другими учеными, специалистами данной области исследований. Любые выводы исследований и теории могут быть отброшены, если появляются новые факты, которые отрицают.

Научные исследования принято делить на:

• фундаментальные (познание законов, управляющих поведением и взаимодействием базисных структур природы, общества и мышления),
• прикладные (применение результатов фундаментальных исследований для решения познавательных и социально-практических проблем).

Фундаментальные исследования, как правило, опережают прикладные и создают для них теоретический задел. Укрепление взаимосвязей между фундаментальными и прикладными исследованиями, сокращение сроков внедрения научных достижений в практику и производство - одна из основных задач современной организации науки.

8. Отрасли наук

Подробнее в статье Отрасли наук
См.. также: Таблица Коды специальностям ВАКом с указанием отраслей наук.

Наука в идеале составляет одно целое, поскольку ее высшая цель изучить мир во всей его полноте, однако она также является практической деятельностью человечества, а потому разбивается на области (отдельные науки) по предмету и методами исследований. Любая научная познавательная деятельность предусматривает взаимодействие субъекта (ученый, научный коллектив) и объекта науки (предметная область, которая изучается), в процессе которой используется определенная система методов, приемов исследования и языка данной науки ( знаки, символы, формулы и т.д.).

Отдельных отраслей науки очень много, многие из них делятся на другие отрасли, так, например, физика включает в себя механику, оптику, электромагнетизм, ядерную физику и т.д.. Механику, в свою очередь можно разделить на статику и динамику, механике сплошных сред, небесную механику и так далее.

Всего области науки обычно классифицируются по двум основным направлениям:

• естественные науки изучают природные явления,
• общественные науки - человеческое поведение, мышления и общество.

За пределами этой классификации остались точные или формальные науки - математика, логика, информатика, изучающих взаимосвязи элементов мнимых сконструированных систем.

По соотношению с практикой выделяют:

• фундаментальные науки, которые непосредственно не ориентированы на получение практической пользы,
• прикладные науки, нацеленные на непосредственное практическое использование научных результатов.

8.1. Точные науки

Подробнее в статье Точные науки

Отличием точных наук является априорность исходных положений. Математика и логика не анализируют эмпирические факты, а используют аксиоматический метод. Исходя из системы аксиом, которая выбирается произвольно с единственным требованием непротиворечивости, математика применяет метод дедукции для получения большого разнообразия соотношений.

Математика, однако, занимает центральное место в науке, особенно в естествознании, поскольку предоставляет основы количественного анализа фактов. Как утверждал Галилео Галилей :

К точным наукам можно отнести кибернетику и информатику, которые вичленилися по математике в отдельные важные отрасли науки.

8.2. Естествознание

Подробнее в статье Естественные науки

Естественные науки по своему характеру эмпирические, они изучают факты, полученные из опыта. В отличие от точных наук, они опираются на метод индукции, т.е. пытаются сконструировать общее с отдельных фактов. Факты могут быть получены из пассивных наблюдений, но чаще применяется эксперимент, т.е. целенаправленное создание условий, при которых наблюдение эффективные.

Метод индукции менее надежен, чем метод дедукции, поскольку не гарантирует того, что новые факты не поставят под сомнение уже приобретенное знание. Этим объясняется строгость, которой требует научный метод исследований. Научные теории, встретившись с непонятным, постепенно модифицируются, чтобы включить дать ему объяснение и включить в общую систему знаний.

8.3. Общественные науки

Подробнее в статье Общественные науки

Общественные науки изучают человечество, общество и мышления. В общественных наук относятся социология, экономика, история и другие. Исследования в этих областях часто связано с статистике и изучением исторических документов. Общественные науки сложились позже, чем естественные, их особенностью является сложность организации эксперимента и неповторимисть объекта исследований.

Несколько особняком от перечисленных стоят такие науки как психология, антропология, которые можно классифицировать как гуманитарные. К гуманитарным наукам относятся также области исследований, связанных с человеческой деятельностью, такие как искусствоведение.

8.4. Смежные отрасли

В смежных отраслях научные дисциплины выражают большие и перспективные проблемы научного поиска, ныне предопределяет широкое развертывание междисциплинарных и комплексных исследований. Ярким примером этого является проблема охраны природы, который находится на стыке технических наук, наук о земле, биологии, математики, медицины, экономики и других. Для решения подобных научных и научно-технических проблем в современной науке широко применяется программно-целевой метод организации исследований.

9. Наука и философия

Подробнее в статье Философия науки

Исторически наука вичленувалася с философии. Времени между наукой и философией идет война и сотрудничество. Методами философии является рефлексия и герменевтика. Ученые тоже рефлексируют над собственной методологии, но делают это в рамках научного метода. Фундаментальные вопросы познания, например, вопрос о критерий истины, остаются в области философии.

Одним из разделов философии является философия науки. Позитивизм возник как бунт философов-естествоиспытателей, таких как Огюст Конт против метафизики. Его лозунгом стало признание истинным только положительного, то есть научного, знания. Философия науки предложила общие принципы, по которым можно проводить проверку научных теории - принцип верификации и принцип фальсификации. Эти принципы во многом сформулировали мышления современных ученых.

10. Паранаука

Подробнее в статье паранаука

Между ортодоксальной наукой и накопленным человечеством опытом, всегда существовала некоторое расстояние (разрыв), выполнявшая своеобразную роль двигателя научного прогресса. Такой разрыв может побудить изменение парадигмы.

11. История науки

Подробнее в статье История науки

Фронтоспис второго издания труда Вращение небесных сфер ( лат. De revolutionibus orbium coelestium ) Николая Коперника. 1566 год, Базель, Швейцария

Олицетворение Саксонии в виде скульптуры женщины рядом с наукой и техникой. Дрезденский вокзал, Германия

Город науки ( фр. La cit des sciences ) В Париже, крупнейший научный музей Европы

Наука возникла из практических потребностей людей, связанных с развитием земледелия, строительной техники, мореплавания, ремесел. В античную эпоху уже:

• складываются первые теоретические системы знания в области геометрии, механики, астрономии ( Евклид, Архимед, Птолемей)
• развивается натурфилософские концепция атомизма ( Демокрит, Эпикур)
• делаются попытки анализа закономерностей общества и мышления ( Аристотель, Платон, Геродот).

По средневековья с появлением феодализма развивающихся (особенно в арабского востока, еврейской общины Кордовы и Средней Азии) положительные научные идеи в области математики, астрономии, физики, медицины, истории и других научных дисциплин ( Ибн Сина, Ибн Рушд, Аль-Бируни и др.).. В Западной Европе, преодолевая сопротивление богословия, идет процесс накопления фактического материала в биологии, предпринимаются попытки развития элементов математики и опытного естествознания ( Роджер Бэкон, Альберт Великий и др.).. На высоком уровне были научные знания в Киевской Руси.

Возникновение капитализма, развитие промышленности и торговли, мореплавания и военной техники стимулировали бурный рост науки уже в эпоху Возрождение. Наука порывает с теологией, способствуя утверждению материалистических идей ( Джордано Бруно, Леонардо да Винчи, Фрэнсис Бэкон). Большое распространение приобретает экспериментальное изучение природы, обоснование которого мало революционное значение для науки. Настоящий переворот происходит в астрономии ( Николай Коперник, Галилео Галилей).

В XVII - XVIII веках создаются классическая механика, дифференциальное и интегральное исчисление, аналитическая геометрия, химчна атомистика, система классификации растений и животных, утверждается принцип сохранения материи и движения ( Исаак Ньютон, Г. В. Леибниц, Рене Декарт, Джон Дальтон, Карл Линней, М. В. Ломоносов и др.).. В это же время происходит дальнейшее оформление науки как социального института, создаются первые европейские академии, научные общества, начинается издание научной периодической литературы.

В связи с промышленным переворотом конца XVIII века начался новый этап в развитии науки. В XIX веке возникли новые физические дисциплины ( термодинамика, электродинамика классическая), создаются эволюционное учение и клеточная теория в биологии, формулируется закон сохранения и превращения энергии, развиваются новые концепции в астрономии и математике ( Дж. К. Максвелл, М. Фарадей, Ж. Б. Ламарк, Дарвин, Т. Шванн, М. Шлейден и др.)..

В конце XVIII - XIX веков плеяда выдающихся ученых работала в России ( А. М. Бутлеров, П. Н. Лебедев, Н. И. Лобачевский, Д. И. Менделеев, А. С. Попов, К. А. Тимирязев, А. Г. Столетов, К. Э. Циолковский и другие).

С первой половины XVIII века начинается подъем науки и на Украина ( Ф. Прокопович, Г. С. Сковорода), работает Киевская академия. В XIX веке признанными научными центрами стали Харьковский и Киевский университеты и Новороссийский университет в Одессе, где успешно работали выдающиеся российские ученые И. М. Сеченов, И. И. Мечников, Н. И. Пирогов, А. Ковалевский, В. В. Докучаев и другие, а также известные украинские ученые М. А. Максимович, А. Бец, А. С. Роговин, А. А. Потебня и другие.

Дальнейшее развитие в XIX веке получили и общественные науки. Социалисты-утописты призывали к замене капиталистического общества социалистическим. Классики политической экономии заложили основы трудовой теории стоимости. Труды в области диалектики и материализма была выдающимся достижением философской мысли. Закономерным следствием революционной классовой борьбы трудящихся стало возникновение марксизма Карла Маркса и Фридриха Энгельса.

На рубеже XIX - XX веков крупные изменения в научной картине мира и ряд новых открытий в физике ( электрон, рентгеновское излучение, радиоактивность и др.) приводят к кризису классического естествознания и прежде всего его механистической методологии. В XX значительных успехов достигли математика и физика, возникли такие отрасли техичних наук, как радиотехника, электроника. Появилась кибернетика, которая увеличивает свое влияние на дальнейшее развитие науки и техники. Успехи физики и химии способствуют более глубокому изучению биологических процессов в клетках, стимулирует развитие сельскохозяйственных и медицинских наук. Происходит тесное сближение науки с производством, растут и укрепляются ее связи с общественной жизнью. Современная наука является важной составной частью научно-технической революции.

12. Крупнейшие проекты научных исследований начала XXI века

12.1. Астрономия и космонавтика

Международная космическая станция ISS, 23 мая 2010 года

Основные компоненты инфракрасного космического телескопа "Джеймс Вебб" JWST

• Международная космическая станция ISS ( англ. International Space Station ) - Совместный проект космических агентств России ( Роскосмос), США ( NASA), Японии ( JAXA), Европейского союза ( ESA), Канады (CSA), Бразилии (AEB) ^[1]. Начало строительства 1998 год, окончание - 2011 год. Самый дорогой научный проект в истории науки, стоимостью $ 100 млрд долларов. Наибольший техногенный предмет в космосе.

• Исследование Марса в первое десятилетие третьего тысячелетия развернулись с новым энтузиазмом. Многочисленные роботизированные миссии собирают информацию для решения двух главных вопросов: существование жизни на красной планете и высадки людей на планете. В 2001 году Марс Одиссей ( англ. Mars Odyssey ), Запущенный NASA, начал геологическое исследование планеты ^[2], в настоящее время выполняет роль ретранслятора для марсоходов Спирит ( англ. Spirit rover ) И Опортьюнити ( англ. Opportunity rover ) ^[3]. В 2008 году эстафету его исследований перехватил космический зонд Феникс ( англ. Phoenix Mars lander ) ^[4]. В 2003 году Европейское космическое агентство запустило на Марс космический аппарат Марс-експерс ( англ. Mars Express ) С посадочным модулем Бигль-2 ( англ. Beagle 2 ), Что потерпел неудачу, на борту ^[5]. В 2005 году NASA запустило Марсианский разведывательный спутник ( англ. Mars Reconnaissance Orbiter ) Для детального зондирования поверхности планеты ^[6]. Сейчас американское космическое агентство все свои усилия направляет на проект нового марсохода Марсианской научной лаборатории ( англ. Mars Science Laboratory ) ^[7]. Запуск намечен на ноябрь-декабрь 2011 года. Первые результаты появятся осенью 2012 года. Стоимость $ 2,3 миллиарда долларов.

• Космический телескоп " Джеймс Вебб" JWST ( англ. James Webb Space Telescope ) - Орбитальная инфракрасная обсерватория, которая заменит в 2014 году космический телескоп " Хаббл" ( англ. Hubble Space Telescope ) И инфракрасную обсерваторию космического базирования " Спитцер" SIRTF ( англ. Space Infrared Telescope Facility ) (Запущена 25 августа 2003 года). Это совместный проект американской NASA, канадской CSA и европейской ESA космических агентств ^[8]. Стоимость проекта составляет $ 824 млн долларов.

• Радиотелескоп на низких частотах (ниже 250 МГц), интерферометр нового поколения Радиоантенна площадью Квадратный Километр SKA ( англ. Square Kilometre Array ) Будет введен в действие в Австралии или Южной Африке в 2017 году ^[9]. Он станет заменой современного европейского массива радиотелескопов LOFAR ( англ. Low Frequency Array ) ^[10].

12.2. Физика и энергетика

Детектор ATLAS Большого адронного коллайдера во время строительства в 2005 году

Камера термоядерных испытаний Национального комплекса лазерных термоядерных реакций.

• Рентгеновский лазер на свободных электронах XFEL ( англ. X-Ray free-electron laser ) Для исследования атомарных взаимодействий. Крупнейший в мире рентгеновский лазер в Гамбурге, Германия ^[11]. Старт назначен на 2013 - 2014 год. С помощью надкороткочасних лазерных вспышек (меньше триллионной доли секунды) можно будет увидеть молекулярные и атомарные процессы. Стоимость около $ 1,5 миллиарда долларов. Почти четверть расходов бюджета взяла на себя Россия в лице корпорации "Роснано".

• Крупнейший в мире ускоритель элементарных частиц Большой адронный коллайдер LHC ( англ. Large Hadron Collider ), Созданный в Европейском центре ядерных исследований CERN, вблизи Женевы ^[12]. Финансирование и сопровождение проекта осуществляют более 10 000 ученых и инженеров из более 100 стран мира. Стоимость проекта составляет $ 6 млрд долларов. Коллайдер позволит выявить бозоны Хиггса и сымитировать состояние Вселенной через миллиардную долю секунды после Большого взрыва. Спроектированный в 1984 году, реализацию начали 2001 года, первый запуск осуществили 10 сентября 2008 года, официальное открытие 20 ноября 2009 года ^[13].

• Ускоритель антипротонов и ионов FAIR ( англ. Facility for Antiproton and Ion Research ), Нужен для воспроизведения субстанцию ​​, которая образовалась в первые микросекунды после Большого взрыва и изучить сильное взаимодействие ^[14]. Проект немецкого Центра Гельмгольца по изучению тяжелых ионов GSI ( нем. GSI Helmholtzzentrum fr Schwerionenforschung ) В Дармштадте ^[15]. Планируемый запуск в 2015 году. Стоимость проекта около $ 1,7 млрд долларов.

• Термоядерный синтез на лазерных импульсах NIF ( англ. National Ignition Facility ) - Лазерный термоядерный реактор, расположенный в Ливерморе, Калифорния, США ^[16]. Строительство завершено 31 марта 2009 года, продолжалось 12 лет и обошлось в $ 3,9 млрд долларов. 192 сверхмощных лазеров, направленных в одну точку, должны сгенерировать надкороткочасний вспышка света в 500 тераватт, чтобы спровоцировать термоядерную реакцию внутри небольшого золотого цилиндра, где будет дейтерий с тритием. NIF - американский конкурент термоядерного реактора ITER, который строят в Франции, однако первый еще не имеет предшественников.

• Международный экспериментальный термоядерный реактор ITER ( англ. International Thermonuclear Experimental Reactor ), Для термоядерного синтеза на токамаци ^[17]. Находится в Кадараше, Франция, недалеко от Лазурного берега. Строительство начато в 2006 году, в 2016 -м должно быть закончено. Если эксперимент пойдет успешно, то в 2020-х - 2030-х годах начнется проектирование коммерческих термоядерных реакторов. Финансовый взнос: Китай, Индия, Корея, Россия, США - по 1/11 общей суммы, Япония - 2/11, Европейский союз - 4/11. Стоимость проекта $ 12-15 млрд долларов.

12.3. Биология и медицина

Роботизированное приготовления образцов для МАЛДИ масс-спектрометрии человеческих протеинов.

• Глобальный перепись морской биоты CML ( англ. Census of Marine Life ) Стартовал в 2000 году и рассчитан на 10 лет ^[18]. Обобщенная доклад 80 стран-участниц будет представлена ​​на конференции в Лондоне 2010 года ^[19]. Работа ведется в 14 направлениях полевых исследований и 4 направлениях теоретических обобщений полученных данных. Стоимость проекта $ 1 млрд долларов.

• Организация исследования человеческого протеома HUPO ( англ. Human Proteome Organization ) Создана в 2001 году и ставит своей целью описание всех белков человеческого организма ^[20]. Стоимость проекта более $ 1 млрд долларов.

12.4. Геология

• Международная программа по глубинного бурения дна океанов IODP ( англ. Integrated Ocean Drilling Program ) Стартовала в 2003 году и рассчитана на 10 лет исследований геологического строения океанического дна планеты ^[21].

Литература