Морозова Елена Германовна , кандидат химических наук Введение в естествознание (учебное пособие) Рецензент: кандидат геолого-минералогических наук, священник Константин Буфеев Учебное пособие представляет собой курс естествознания, который может быть использован в системе высшего гуманитарного и среднего общего образования.
Наблюдение как метод познания более или менее удовлетворяло потребности наук, находившихся на описательно-эмпирической ступени развития. Прогресс научного познания был связан с переходом многих наук к более высокой ступени развития, на которой наблюдения дополнялись экспериментальными исследованиями, предполагающими целенаправленное воздействие на изучаемые объекты.
Следует отметить, что в наблюдениях отсутствует деятельность, направленная на преобразование и изменение объектов с целью их познания. Часто наблюдение является единственно возможным способом эмпирического познания. Это может быть связано с рядом обстоятельств: недоступностью этих объектов для практического воздействия (например, наблюдения удаленных космических объектов)
, нежелательностью, исходя из целей исследования, вмешательства в наблюдаемый процесс (фенологические, психологические и др. наблюдения), отсутствием технических, энергетических, финансовых и иных возможностей постановки экспериментальных исследований объектов познания. По способу проведения наблюдения могут быть: 1) непосредственными; 2) опосредованными; 3) косвенными.
При непосредственных наблюдениях те или иные свойства, стороны объекта отражаются, воспринимаются органами чувств человека. Такого рода наблюдения дали немало полезного в истории науки. Известно, например, что наблюдения положения планет и звезд на небе, проводившиеся в течение более двадцати лет Тихо Браге с непревзойденной для невооруженного глаза точностью, явились эмпирической основой для открытия Кеплером его знаменитых законов.
В настоящее время непосредственные визуальные наблюдения широко используются в космических исследованиях. Визуальные наблюдения с борта пилотируемой орбитальной станции — наиболее простой и весьма эффективный метод исследования параметров атмосферы, поверхности суши и океана. «С орбиты искусственного спутника Земли глаз человека может определить границы облачного покрова, типы облаков, границы выноса мутных речных вод в море, просмотреть рельеф дна на мелководье, определить характеристики океанических вихрей и пылевых бурь размером в несколько сот километров, различить типы планктона и т. п.
Комплексное восприятие наблюдаемых явлений..., избирательная способность человеческого зрения и логический анализ результатов наблюдений — это те уникальные свойства метода визуальных наблюдений, которыми не обладает никакой набор аппаратуры» [23]. Возможности визуального метода наблюдений существенно увеличиваются, если использовать инструменты, расширяющие границы человеческого зрения.
Это могут быть бинокли, зрительные трубы, приборы ночного видения с оптико-электронным усилением света. Подобные наблюдения могут быть названы опосредованными. Если, например, до начала XVII века астрономы наблюдали за небесными телами невооруженным глазом, то изобретение Галилеем в 1608 году оптического телескопа подняло астрономические наблюдения на новую, гораздо более высокую ступень.
Создание в наши дни рентгеновских телескопов и вывод их в космическое пространство на борту орбитальной станции (рентгеновские телескопы могут работать только за пределами земной атмосферы) позволило проводить наблюдения за такими объектами вселенной (например, пульсары и квазары), которые никаким другим путем изучать было бы невозможно. А создание в XVII веке оптического микроскопа и гораздо позднее, уже в XX веке — электронного микроскопа позволило исследователям наблюдать удивительный мир микрообъектов и микроявлений.
Особенностью современного естествознания является повышение роли так называемых косвенных наблюдений. Например, объекты и явления, изучаемые ядерной физикой, не могут прямо наблюдаться ни с помощью органов чувств человека, ни с помощью самых совершенных приборов. То, что ученые наблюдают в процессе эмпирических исследований в атомной физике, — это не сами микрообъекты, а только результаты их воздействия на определенные объекты, являющиеся техническими средствами исследования.
Например, при изучении свойств заряженных частиц с помощью камеры Вильсона эти частицы воспринимаются исследователем косвенно — по таким видимым их проявлениям, как образование треков, состящих из множества капелек жидкости. Косвенные наблюдения обязательно основываются на некоторых теоретических положениях, устанавливающих определенную связь (
обычно, в виде математически выраженной функциональной зависимости) между наблюдаемыми и ненаблюдаемыми явлениями. Подчеркивая роль теории в процессе таких наблюдений, А. Эйнштейн в разговоре с В. Гейзенбергом заметил: «Можно ли наблюдать данное явление или нет — зависит от вашей теории. Именно теория должна установить, что можно наблюдать, а что нельзя» [24].
Вообще любые научные наблюдения, хотя они опираются в первую очередь на работу органов чувств, требуют в то же время участия и теоретического мышления. Исследователь, опираясь на свои знания, опыт, должен осознать чувственные восприятия и выразить их (описать) либо в понятиях обычного языка, либо — более строго и сокращенно — в определенных научных терминах, в каких-то графиках, таблицах, рисунках и т. п.
Наблюдения могут нередко играть важную эвристическую роль в научном познании. В процессе наблюдений могут быть открыты совершенно новые явления, позволяющие обосновать ту или иную научную гипотезу. Например, участтники длительных экспедиций в космос на орбитальной станции «Салют-6» вели наблюдения Мирового океана, т. к. над ним и даже в его глубинах формируется погода планеты.
В результате этих наблюдений были обнаружены так называемые синоптические вихри. Последние представляют собой специфические образования в океане, размеры и цвет которых бывают различными. Некоторые из них имеют зеленоватую окраску, что характеризует подъем глубинных вод к поверхности, другие отличаются голубой окраской — здесь вода с поверхности уходит в глубину.