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.
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.
Эти наблюдения позволили подтвердить гипотезу академика Г. И. Марчука, согласно которой в Мировом океане есть энергоактивные зоны, являющиеся своеобразными «генераторами погоды». Именно над такими аномалиями и начинается формирование циклонов [25]. Для получения каких-то выводов об исследуемом явлении, для обнаружения чего-то существенного в нем зачастую требуется проведение весьма большого количества наблюдений.
Например, для получения даже краткосрочного (до 7-10 суток) прогноза погоды необходимо проводить огромное число наблюдений за различными метеорологическими параметрами атмосферы. Такие наблюдения в современном мире осуществляют свыше 10 тысяч метеорологических станций, получающих необходимые данные в районе земной поверхности, и около 800 станций радиозондирования, собирающих данные во всей толще атмосферы.
К этому надо добавить метеорологическую информацию, которая является результатом наблюдений, проводимых с оснащенных специальной аппаратурой морских судов и самолетов, беспилотных метеорологических спутников Земли и пилотируемых орбитальных станций. Весь этот обширный комплекс технических средств обеспечивает глобальные наблюдения за состоянием атмосферы, поверхности суши и океана с целью изучения тех физических процессов, которые определяют аномалии погоды на нашей планете.
Из всего вышесказанного следует, что наблюдение является весьма важным методом эмпирического познания, обеспечивающим сбор информации об окружающем мире. Эксперимент Эксперимент — более сложный метод эмпирического познания по сравнению с наблюдением. Он предполагает активное, целенаправленное и строго контролируемое воздействие исследователя на изучаемый объект для выявления и изучения тех или иных его сторон, свойств, связей.
При этом экспериментатор может преобразовывать исследуемый объект, создавать искусственные условия его изучения, вмешиваться в естественное течение процессов. Эксперимент включает в себя такие методы эмпирического исследования, как наблюдение и измерение. В то же время он обладает рядом важных, присущих только ему особенностей: 1. Эксперимент позволяет изучать объект в «очищенном» виде, т. е.
устранять всякого рода побочные факторы, наслоения, затрудняющие процесс исследования. (Например, проведение некоторых экспериментов требует специально оборудованных помещений, защищенных от внешних электромагнитных воздействий на изучаемый объект.) 2. В ходе эксперимента объект может быть поставлен в некоторые искусственные, в частности, экстремальные условия, например, изучаться при сверхнизких температурах, при чрезвычайно высоких давлениях, в вакууме, при огромных напряженностях электромагнитного поля и т. п.
В таких искусственно созданных условиях удается обнаружить удивительные, иногда неожиданные свойства объектов и благодаря этому глубже понять их сущность. Очень интересными и многообещающими являются в этом плане космические эксперименты, позволяющие изучать объекты и явления в таких особых, необычных условиях (невесомость, глубокий вакуум)