Роль естествознания в формировании профессиональных знаний

     Многочисленные  товары массового потребления - от простейших предметов домашнего обихода  до современных персональных компьютеров, сложнейшие технические средства эксперимента: мощные лазерные установки, синхрофазотроны, устройства для наблюдения структуры  молекул и др. - уникальная космическая  техника, самолеты, автомобили и многое другое - все это продукты достигших  высокого совершенства наукоемких технологий. Чем выше уровень технологий, тем  выше качество выпускаемой продукции  и тем она совершеннее. В основе любой передовой технологии лежат  важнейшие достижения естествознания и прежде всего естественно-научные  открытия последних десятилетий XX века.

     Повышение качества производимых товаров, совершенствование  технологий и, следовательно, развитие естествознания стимулирует свободный  рынок. Но вместе с развитием наукоемких технологий человек все активнее вторгается в природу, нарушает естественное состояние окружающей среды. Свободный  рынок, к сожалению, не может предотвратить  такое вторжение, не может запретить  разрушающие природу испытания  ядерного оружия, не может защитить диких животных от безудержных охотников, не может спасти биосферу от кислотных  осадков и, наконец, защитить живую  природу от нерадивых туристов и  отдыхающих. Такую сложную и многогранную проблему могут решить и решают представители  власти, правительства государств, которые обязаны принимать законы, стимулирующие обеспечение рынка  всем тем, что нужно человеку, без  разрушения среды его обитания. Но представители власти не в состоянии  установить разумные законы без знаний современных естественно-научных  достижений и без взаимодействия с учеными-естествоиспытателями. Только на основе глубокого естественно-научного анализа материальных и энергетических ресурсов возможно их рациональное распределение  и сохранение окружающей среды.Многие государства, проводя дальновидную политику, развивают наукоемкую технологическую базу экономики и вместе с тем принимают законы, направленные на сохранение естественного состояния природы. Так, периодически подписываются соглашения между государствами об ограничении и запрете ядерных испытаний, организовываются экологические службы, и, например, в одной из стран Африки успешно работает государственная военизированная служба по защите слонов от их истребления браконьерами.

     Рациональное  государственное управление на любом  уровне невозможно без естественно-научных  знаний, которые не только определяют уровень развития технологий и, следовательно, экономики, но и являются основой  для сохранения окружающей среды - с  помощью самых современных естественнонаучных, и в первую очередь физических методов и высокочувствительных приборов, можно следить за толщиной и однородностью озонового слоя, защищающего живой мир от чрезмерного  ультрафиолетового облучения, можно  контролировать уровень различных загрязнений и прогнозировать последствия их воздействия, можно найти эффективные средства лечения многих заболеваний и т.п.Сегодня общество находится на такой стадии развития, когда все большее число людей осознает необходимость защиты природы. Такому осознанию способствуют ставшие явными последствия активного вторжения техногенной сферы в повседневную жизнь и прогнозы некоторых ученых, предсказывающих невозможность дальнейшего развития экономики в ближайшее время при сохранении нынешних темпов потребления природных ресурсов и интенсивном загрязнении среды нашего обитания.

     Проблема  сохранения природы приобретает  государственные, а в ряде случаев  и межгосударственные масштабы. Ее решение во многом прямо или косвенно зависит от степени внедрения  достижений естествознания, которое  отражает в значительной мере потребности  практиков и в то же время финансируется в прямой зависимости от периодически меняющейся политики государства и общественности. Такая зависимость может привести не только к процветанию науки (и естествознания в том числе), но, к сожалению, к ее кризису, который переживают в последнее время страны бывшего СССР. Кризис науки, экономический кризис - основные источники скептицизма по отношению к науке. Но даже в кризисной ситуации остается непоколебимой одна из важнейших особенностей научных знаний - они оказывали и оказывают огромное влияние на окружающий постоянно изменяющийся мир и направлены на пользу человечеству. Вряд ли осмелится кто-либо отрицать те многочисленные блага, которые принесли человечеству естественно-научные знания. Вместе с никем не опровергнутыми положительными качествами естествознания следует назвать и те, которые обусловлены природой самого знания и ограниченностью человека познавать мир. Например, еще в XIX в. были предложены математические модели, противоречащие представлениям мыслителей прошлого: оказалось, случайные хаотические процессы можно описать вполне определенными математическими уравнениями. Однако результаты решений многих подобного ряда уравнений очень чувствительны к изменениям начальных условий, что, естественно, затрудняет точное предсказание поведения рассматриваемой системы даже в ближайшем будущем. Стоит ли тогда спорить о том, детерминистична ли Вселенная, представляющая собой довольно сложную систему, если вполне определенные математические модели дают всего лишь вероятностные результаты.

     Можно привести и другой пример, связанный  с прогнозом погоды. Погодные условия  во многом зависят от состояния атмосферы - ее температуры, давления, влажности, - которое сравнительно неплохо описывается  математическими уравнениями. Незначительные изменения начальных условий  сильно влияют на конечный результат  решений уравнений. Поэтому сделать  достаточно точный прогноз погоды (уж не говоря о долгосрочном прогнозе) практически невозможно. Изменение  погоды - вероятностный процесс. В  этой связи никакое уточнение  уравнений, увеличение массива данных, повышение точности определения параметров, определяющих погодные условия, не могут принципиально изменить сложнейшую математическую процедуру прогнозирования.Естественно-научные принципы лежат в основе разведки полезных ископаемых, нефтяных и газовых месторождений. Прогнозирование запасов природных ресурсов - чрезвычайно сложный процесс. Поэтому произведенные разными специалистами оценки запасов весьма приближенны и не совпадают. Они различаются даже для одного итого же вида ископаемого, несмотря на то, что ученые пытаются добросовестно выполнить операцию прогнозирования. Представители власти и общественности, как правило, не пытаются указать геологам, как нужно разведывать и прогнозировать, но они выбирают ту оценку, которая ближе всего соответствует их политической цели. При этом следует иметь в виду, что в средствах массовой информации проблема истощения природных ресурсов в ближайшее время носит в значительной степени политический характер. Самые строгие естественно-научные оценки показывают, что на ближайшие десятилетия природных ресурсов хватит, и для их добычи не понадобятся новые технологии. Однако это не означает, что следует их безрассудно расходовать, ведь речь идет только о ближайших десятилетиях. Конечно же, объемы полезных ископаемых разведанных месторождений с каждым годом растут, и по-прежнему остаются неразведанными огромные площади морских шельфов. Тем не менее, цены на природное сырье и особенно на различные виды топлива постоянно растут и будут расти. На рост цен влияют не столько технологии добычи сырья, сколько различные политические факторы. 

     Приведем  характерный пример того, как рекомендации ученых и решения представителей власти не могут повлиять на привычные  действия людей. Многим известно, что  при сжигании нефтепродуктов, угля образуется чрезмерно большое количество углекислого газа и не менее опасные  соединения серы, приводящие к кислотным осадкам. Последствия кислотных осадков ужасны - окисляется почва, деградирует растительный и животный мир, разрушаются металлические конструкции, строения и т.д. Основной источник кислотных осадков - автомобильные выхлопные газы, объем которых становится сравнительно большим при чрезмерно большой скорости движения автотранспорта на магистралях. Ограничение скорости привело бы к существенному уменьшению объема вредных газов. Однако население выступило против ограничения скорости - таков результат недавно проведенного референдума в Германии. Автомобилями пользуются простые граждане, и правительство идет им навстречу, игнорируя рекомендации ученых. А такое пренебрежение равносильно незнанию, которое, как заметил Сенека, - плохое средство избавиться от беды.Один из возможных способов решения подобного рода проблем заключается в целенаправленном воспитании молодого поколения, в смене обыденного мышления и привычных действий: необходимо понимание того, что важно не только обладание автомобилем и возможность ездить с высокой скоростью, но и рациональное пользование им, не только наличие кондиционера в жилище, но и применение его в случае необходимости. 

     Что же касается ученых-естествоиспытателей, то они уже предлагают перспективные  технологии, позволяющие экономно расходовать  материальные ресурсы, тепло и энергию. Решению рассматриваемых проблем  способствует и государственная  политика, которая часто сводится к повышению цен на материальные ресурсы, энергию.Некоторые ученые считают, что промышленные предприятия должны добровольно снизить потребление энергии, внедряя передовые технологии в производство и тщательно контролируя качество выпускаемой продукции, чтобы резко сократить бесполезные затраты сырья и энергии на выпуск брака. В этом заключается одно из важнейших направлений развития рациональной промышленной политики. 

     Рыночная  экономика строится на прибыли. Фирмы, не прошедшие испытания рынком, исчезают. Иногда бывает, если нет прибыли  от экологически чистого производства, то в жертву приносится природа: загрязняется воздух и вода, заражается почва. Конечно, всем понятно, что подобная рыночная экономика работает во вред человеку, чего допускать никак нельзя. Цивилизованному  обществу нужен такой механизм промышленного  производства и рыночных отношений, который способен обеспечить выпуск высококачественной продукции и  сохранить при этом природу, неотъемлемой частью которой является сам человек. Природа - чрезвычайно сложная, легко  ранимая живая система."Не то, что мните вы, природа: 

     Не  слепок, не бездушный лик -В ней есть душа, в ней есть свобода, 

     В ней есть любовь, в ней есть язык..."Ф. Тютчев 

     Эти замечательные слова великого русского поэта Ф. Тютчева (1803-1873) полезно помнить  всем и особенно тем, кто собирается посвятить свою деятельность не только изучению природы, но и ее преобразованию. 3. Фундаментальные и прикладные проблемы естествознания 

     "Наука  - самое важное, самое прекрасное и нужное в жизни человека" - так выразительно и кратко оценил практическую значимость науки великий русский писатель А. Чехов (1860-1904). Однако такое однозначное представление о науке не всегда находит понимание в обществе в повседневной жизни. Отношение общества к науке, и особенно к естествознанию, определяется в основном тем пониманием ценности науки, сформированным в данный момент времени. Часто ценность науки представляется в двух смыслах, которые можно кратко выразить в виде двух вопросов. Что наука дает людям для улучшения их жизни? Что она дает небольшой группе людей, изучающих природу и желающих знать, как устроен окружающий нас мир? Один из существенных признаков разделения проблем естествознания на прикладные и фундаментальные основывается на ответах на данные два вопроса: первый из них характеризует прикладную науку, а второй - фундаментальную. 

     Приведем  мнение о пользе науки крупнейшего  математика, физика и философа Анри Пуанкаре (1854-1912): "Я не говорю: наука  полезна потому, что она научила  нас создавать машины; я говорю: машины полезны потому, что, работая  на нас, они некогда оставят нам  больше времени для занятия наукой". Разумеется, те, кто финансирует  науку, имеют несколько иную точку  зрения. Для них главное - все-таки машины. В их понимании основная функция ученых должна состоять не в том, чтобы искать естественно-научную истину, а в том, чтобы находить вполне определенные, конкретные решения тех или иных научных задач.Многие представители власти понимают, что в большинстве случаев фундаментальные исследования - это работа на будущее. Нежелание остаться без будущего в науке и приводит к осознанной необходимости финансировать фундаментальные исследования. При решении вопроса о финансировании как раз и возникает серьезная проблема отделения тех исследований, которые не требуют финансирования, и могут обходиться немедленной реализацией собственного продукта, от тех, которые все-таки требуют финансирования. Другими словами, как отличить прикладные исследования от фундаментальных? Ведь иногда некоторые исследования, прикладные по существу, но никуда на самом деле "не прикладываемые", могут рядиться в одежды фундаментальные, и исследователи при этом могут требовать ничем не оправданных вложений. 

     Приведенный выше признак разделения проблем  естествознания на прикладные и фундаментальные нельзя считать критерием для финансовых органов. Недостаток его - расплывчатость и неконкретность. Задача разделения усложняется еще и тем, что нередко прикладные и фундаментальные исследования переплетаются между собой. Например, исследователь, изучающий ударную волну, производимую сверхзвуковым самолетом, может считать, что познает гармонию мира, а ученый, открывший новое физическое явление, может тут же найти ему практическое применение.Для решения данной задачи еще в 1950-х годах в США был образован специальный комитет, который составил сводку характеристик фундаментальных исследований. Вот они: 

     исследование, которое не соотнесено ни с каким  конечным результатом;бесполезное решительно для всех; 

     исследование, направленное на поиск нового знания;предпринимаемое только по желанию исследователя; 

     не  нуждающееся в ограничениях секретности;проводимое исследователем, который не в состоянии объяснить цель своих исследований; 

     новое исследование, не имеющее практического  значения.Данные характеристики также расплывчаты. Все это говорит о чрезвычайной сложности разделения естественно-научных проблем на прикладные и фундаментальные. Поэтому иногда такое разделение производят по чисто формальному признаку: проблемы, которые ставятся перед учеными извне, т.е. заказчиком, относят к прикладным, а проблемы, возникшие внутри самой науки, - к фундаментальным. 

     Слово "фундаментальный" не следует  смешивать со словами "важный", "большой" и т.п. Прикладное исследование может иметь очень большое  значение и для самой науки, в  то время как фундаментальное  исследование может быть незначительным.Существует мнение, что достаточно предъявить высокие требования к уровню фундаментальных исследований для достижения желаемой цели, и выполненные на высоком уровне исследования рано или поздно найдут применение. В обосновании такого мнения приводится пример: древние греки изучали казавшиеся бесполезными в те времена конические сечения, которые примерно через 17 веков нашли неожиданное применение в теории Кеплера. 

     Результаты  многих фундаментальных исследований, к сожалению, никогда не найдут применения. В обоснование такого утверждения  можно назвать три причины. Первую из них можно пояснить на примере  тех же конических сечений. В течение  примерно двадцати веков было использовано лишь несколько теорем о конических сечениях, хотя в древности их было доказано свыше ста. Если в ближайшее время или через несколько веков понадобятся подобного рода теоремы, то их быстро, без особых усилий, докажут заново, не тратя времени на поиски исторических реликвий. Вторая причина - фундаментальные исследования проводятся с большим превышением потребностей общества и науки прежде всего. Рождаются теории, от которых потом целиком отказываются (например, теория эпициклов). В последнее время в естествознании стали преобладать не экспериментальные, а теоретические работы, хотя всем понятно, что эксперимент составляет основу естествознания. Такое положение обусловливается объективными и субъективными факторами. Объективные факторы - современный эксперимент сопряжен с использованием сложного дорогостоящего оборудования. Субъективные - стремление исследователей любой ценой получить новые результаты. В результате рождаются многочисленные теории ради теорий, которыми переполнены научно-технические журналы, особенно отечественные. Вместе с тем возникают целые школы, открываются институты теоретических исследований, претендующие на финансирование своих "фундаментальных исследований".И, наконец, третья причина - исследователи всегда стремились к ничем не оправданному обобщательству. Речь идет не о мысленном переходе от единичного к более общему, то есть обобщении - одном из важнейших процессов естественно-научного познания, а об обобщательстве - переформулировании на более общем и абстрактном языке с применением новой терминологии того, что было известно и раньше, но излагалось на более простом и доступном языке. Обобщательством страдают в первую очередь гуманитарные работы. Не составляют исключения математические и естественно-научные статьи, которые обычно не связаны с новыми идеями, хотя и направлены якобы на развитие и совершенствование идей. Конечно же, подобного рода публикации не способствуют развитию ни фундаментальной, ни прикладной науки, а наоборот, сдерживают его.