Основные формы познания природы

Познание

Познание – совокупность процессов, процедур и методов приобретения знаний о явлениях и закономерностях объективного мира. Познание является основным предметом науки гносеологии (теории познания).

Первая ступень познания представляет собой чувственное познание. Чувственное познание основано на опыте человека, который он приобретает, воздействуя на познаваемые объекты с помощью органов чувств (вкус, обоняние, осязание, зрение, слух). Оно всегда субъективно, осуществляет связь человека с внешним миром.

Формы чувственного познания:

• Ощущение – отражение отдельных признаков и свойств предметов (температура, цвет, вкус).
• Восприятие – целостный образ предмета или явления.
• Представление – сохранение образов предметов в памяти.

• Понятие – отражение общих принципов и свойств предметов (в словах, символах, знаках).
• Суждение – связь понятий, с помощью которой отражаются зависимости между вещами (в предложениях, формулах).
• Умозаключение – связь между несколькими суждениями (в более сложных предложениях, формулах, где присутствуют причинно-следственные связи).

• Ошибка – заблуждение, возникающее в результате невнимательности или глупости.
• Ложь – преднамеренное заблуждение, возникающее в случае, когда выгодно выдать за истину то, что ею не является.
• Иллюзия – заблуждение, не зависящее от личных качеств субъекта.

• исследование существенных, типичных, устойчивых связей, свойств и отношений;
• объективность;
• строгая доказательность, опытная проверка, воспроизведение, повторение результатов;
• систематичность знания, формирование целостной системы понятий, символов, формул, теорий;
• использование полученных знаний в реальной жизни.

• Научный факт – предложение, фиксирующее эмпирическое (опытное) знание.
• Научная проблема – затруднение, преодоление которого возможно только с помощью научного исследования.
• Научная идея – интуитивное объяснение явления.
• Гипотеза – допущение или предположение, нуждающееся в доказательстве.
• Закон – отображение существенной, необходимой или повторяющейся связи между объектами или явлениями.
• Теория – наиболее развитая форма научного познания, дающая целостное представление о закономерностях определенной области действительности.

Источник

Методы познания живой природы

Как и любая другая наука, биология имеет свой арсенал методов. Помимо научного метода познания, применяемого в других отраслях, в биологии широко используются такие методы, как исторический, сравнительно-описательный и др.

Научный метод познания включает в себя наблюдение, формулировку гипотез, эксперимент, моделирование, анализ результатов и выведение общих закономерностей (рис. 1.1).

Наблюдение — это целенаправленное восприятие объектов и явлений с помощью органов чувств или приборов, обусловленное задачей деятельности. Основным условием научного наблю­дения является его объективность, т.е. возможность проверки полученных данных путем повтор­ного наблюдения или применения иных методов исследования, например эксперимента. Получен­ные в результате наблюдения факты называются данными. Они могут быть как качественными (описывающими запах, вкус, цвет, форму и т. д.), так и количественными, причем количествен­ные данные являются более точными, чем качественные.

Рис. 1.1. Схематическое изображение научного метода исследования

На основе данных наблюдений формулируется гипотеза — предположительное суждение о за­кономерной связи явлений. Гипотеза подвергается проверке в серии экспериментов. Эксперимен­том называется научно поставленный опыт, наблюдение исследуемого явления в контролируе­мых условиях, позволяющих выявить характеристики данного объекта или явления. Высшей формой эксперимента является моделирование — исследование каких-либо явлений, процессов или систем объектов путем построения и изучения их моделей. По существу это одна из основных категорий теории познания: на идее моделирования базируется любой метод научного исследова­ния — как теоретический, так и экспериментальный.

Результаты эксперимента и моделирования подвергаются тщательному анализу. Анализом на­зывают метод научного исследования путем разложения предмета на составные части или мыс­ленного расчленения объекта путем логической абстракции. Анализ неразрывно связан с син­тезом. Синтез — это метод изучения предмета в его целостности, в единстве и взаимной связи его частей. В результате анализа и синтеза наиболее удачная гипотеза исследования становится рабочей гипотезой, и если она способна устоять при попытках ее опровержения и по-прежнему удачно предсказывает ранее необъясненные факты и взаимосвязи, то она может стать теорией.

Под теорией понимают такую форму научного знания, которая дает целостное представление о закономерностях и существенных связях действительности. Общее направление научного иссле­дования состоит в достижении более высоких уровней предсказуемости. Если теорию не способны изменить никакие факты, а встречающиеся отклонения от нее регулярны и предсказуемы, то ее можно возвести в ранг закона — необходимого, существенного, устойчивого, повторяющегося от­ношения между явлениями в природе.

По мере увеличения совокупности знаний и совершенствования методов исследования гипо­тезы и даже прочно укоренившиеся теории могут оспариваться, видоизменяться и даже отвер­гаться, поскольку сами научные знания по своей природе динамичны и постоянно подвергаются критическому переосмыслению.

Исторический метод выявляет закономерности появления и развития организмов, становле­ния их структуры и функции. В ряде случаев с помощью этого метода новую жизнь обретают гипотезы и теории, ранее считавшиеся ложными. Так, например, произошло с предположениями Ч. Дарвина о природе передачи сигналов по растению в ответ на воздействия окружающей среды.

Сравнительно-описательный метод предусматривает проведение анатомо-морфологического анализа объектов исследования. Он лежит в основе классификации организмов, выявления за­кономерностей возникновения и развития различных форм жизни.

Мониторинг — это система мероприятий по наблюдению, оценке и прогнозу изменения состо­яния исследуемого объекта, в частности биосферы.

Проведение наблюдений и экспериментов требует зачастую применения специального оборудо­вания, такого как микроскопы, центрифуги, спектрофотометры и др.

Микроскопия широко применяется в зоологии, ботанике, анатомии человека, гистологии, цитологии, генетике, эмбриологии, палеонтоло­гии, экологии и других разделах биологии. Она позволяет изучить тон­кое строение объектов с использованием световых, электронных, рент­геновских и других типов микроскопов.

Устройство светового микроскопа. Световой микроскоп состоит из оптических и механических частей. Оптические части участвуют в по­строении изображения, а механические служат для удобства пользова­ния оптическими частями (рис. 1.2).

Общее увеличение микроскопа определяется по формуле:

увеличение объектива х увеличение окуляра = увеличение микроскопа.

Например, если объектив увеличивает объект в 8 раз, а окуляр — в 7, то общее увеличение микроскопа равно 56.

Дифференциальное центрифугирование, или фракционирование, позволяет разделить частицы по их размерам и плотности под действием центробежной силы, что активно используется при изучении строения биологических моле­кул и клеток.

Арсенал методов биологии постоянно обновляется, и в настоящее время охватить его полно­стью практически невозможно. Поэтому некоторые методы, используемые в отдельных биологи­ческих науках, будут рассмотрены далее.

Роль биологии в формировании современной естественнонаучной картины мира

На этапе становления биология еще не существовала отдельно от других естественных наук и ограничивалась лишь наблюдением, изучением, описанием и классификацией представителей животного и растительного мира, т. е. была описательной наукой. Однако это не помешало антич­ным естествоиспытателям Гиппократу (ок. 460-377 гг. до н. э.), Аристотелю (384-322 гг. до н. э.) и Теофрасту (настоящее имя Тиртам, 372-287 гг. до н. э.) внести значительный вклад в развитие представлений о строении тела человека и животных, а также о биологическом разнообразии животных и растений, заложив тем самым основы анатомии и физиологии человека, зоологии и ботаники.

Углубление познаний о живой природе и систематизация ранее накопленных фактов, происхо­дившие в XVI-XVIII веках, увенчались введением бинарной номенклатуры и созданием стройной систематики растений (К. Линней) и животных (Ж.-Б. Ламарк).

Описание значительного числа видов со сходными морфологическими признаками, а также палеонтологические находки стали предпосылками к развитию представлений о происхождении видов и путях исторического развития органического мира. Так, опыты Ф. Реди, Л. Спалланцани и Л. Пастера в XVII-XIX веках опровергли гипотезу спонтанного самозарождения, выдвинутую еще Аристотелем и бытовавшую в средние века, а теория биохимической эволюции А. И. Опарина и Дж. Холдейна, блестяще подтвержденная С. Миллером и Г. Юри, позволила дать ответ на во­прос о происхождении всего живого.

Если сам процесс возникновения живого из неживых компонентов и его эволюция сами по себе уже не вызывают сомнений, то механизмы, пути и направления исторического развития органического мира все еще до конца не выяснены, поскольку ни одна из двух основных сопер­ничающих между собой теорий эволюции (синтетическая теория эволюции, созданная на основе теории Ч. Дарвина, и теория Ж.-Б. Ламарка) все еще не могут предъявить исчерпывающих до­казательств.

Применение микроскопии и других методов смежных наук, обусловленное прогрессом в об­ласти других естественных наук, а также внедрение практики эксперимента позволило немецким ученым Т. Шванну и М. Шлейдену еще в XIX веке сформулировать клеточную теорию, позднее дополненную Р. Вирховым и К. Бэром. Она стала важнейшим обобщением в биологии, которое краеугольным камнем легло в основу современных представлений о единстве органического мира.

Открытие закономерностей передачи наследственной информации чешским монахом Г. Менде­лем послужило толчком к дальнейшему бурному развитию биологии в XX-XXI веках и привело не только к открытию универсального носителя наследственности — ДНК, но и генетического ко­да, а также фундаментальных механизмов контроля, считывания и изменчивости наследственной информации.

Развитие представлений об окружающей среде привело к возникновению такой науки, как экология, и формулировке учения о биосфере как о сложной многокомпонентной планетарной си­стеме связанных между собой огромных биологических комплексов, а также химических и геоло­гических процессов, происходящих на Земле (В.И. Вернадский), что в конечном итоге позволяет хотя бы в небольшой степени уменьшить негативные последствия хозяйственной деятельности человека.

Таким образом, биология сыграла немаловажную роль в становлении современной естествен­нонаучной картины мира.

Уровневая организация и эволюция. Основные уровни организации живой природы: клеточный, организменный, популяционно-видовой, биогеоценотический, биосферный Биологические системы. Общие признаки биологических систем: клеточное строение, особенности химического состава, обмен веществ и превращения энергии, гомеостаз, раздражимость, движение, рост и развитие, воспроизведение, эволюция

Уровневая организация и эволюция

Живая природа — не однородное образование, подобное кристаллу, она представлена беско­нечным разнообразием составляющих ее объектов (одних только видов организмов в настоящее время описано около 2 млн.). Вместе с тем это разнообразие «не является и свидетельством хаоса, царящего в ней, поскольку организмы имеют клеточное строение, организмы одного вида обра­зуют популяции, все популяции, обитающие на одном участке суши или воды, образуют сообще­ства, а во взаимодействии с телами неживой природы формируют биогеоценозы, в свою очередь составляющие биосферу.

Таким образом, живая природа является системой, компоненты которой можно расположить в строгом порядке: от низших к высшим. Данный принцип организации позволяет выделить в живой природе отдельные уровни и дает комплексное представление о жизни как о природном явлении. На каждом из уровней организации определяют элементарную единицу и элементарное явление. В качестве элементарной единицы рассматривают структуру или объект, изменения которых составляют специфический для соответствующего уровня вклад в процесс сохранения и развития жизни, тогда как само это изменение является элементарным явлением.

Формирование такой многоуровневой структуры не могло произойти мгновенно — это резуль­тат миллиардов лет исторического развития, в процессе которого происходило прогрессивное ус­ложнение форм жизни: от комплексов органических молекул к клеткам, от клеток — к организ­мам и т. д. Однажды возникнув, эта структура поддерживает свое существование за счет сложной системы регуляции и продолжает развиваться, причем на каждом из уровней организации живой материи происходят соответствующие эволюционные преобразования.

Источник