1. Введение

Многие историки полагают, что наука зародилась примерно в V в. до н.э. в Древней Греции. Именно в это время возникают первые программы исследования природы и создаются первые фундаментальные принципы познания природы. Во времена Аристотеля перечень существующих тогда наук едва ли достигал двух десятков (философия, геометрия, астрономия, география, медицина и пр.)   Делавшие свои первые шаги научное знание было поневоле синкретичным, т.е. слитным, неразделённым. В настоящее время насчитывается около 15 тысяч различных научных дисциплин. И с каждым годом их число растет.

Одной из самых важных закономерностей развития науки принято считать единство процессов дифференциации и интеграции научного знания, которое до сих пор сопровождает развитие науки.

Целью данной работы является рассмотрение таких процессов, как дифференциация, интеграция и математизация (которая занимает неотъемлемую часть в развитии науки).

2. Дифференциация в развитии науки

Дифференциация науки (от лат. differentia — разность, различие)– выделение внутри какой-либо науки более узких, частных областей исследования и превращение их в самостоятельные науки.

Современную науку недаром называют «большой наукой». Её системная сложность и разветвлённость поражают - Но это – сегодня. В прошлом картина была существенно другой.

2.1 Начало процесса деления наук

Известно, что в античной Греции не было строгого разграничения между конкретными областями исследования и не существовало отдельных научных дисциплин за исключением математики и частично астрономии. Все известные знания и приемы изучения явлений входили в состав философии как нерасчлененной области знания. Впервые отдельные научные дисциплины возникают в эпоху Возрождения, когда появляется экспериментальное естествознание, которое начало изучение природы с установления законов простейшей, механической формы движения.

 В этот период единое ранее знание (философия) раздваивается на два главных "ствола" - собственно философию и науку как целостную систему знания, духовное образование и социальный институт. В свою очередь философия начинает расчленяться на ряд философских наук (онтологию, гносеологию, этику, диалектику и т.п.), наука как целое разделяется на отдельные частные науки (а внутри них - на научные дисциплины), среди которых лидером становится классическая (ньютоновская) механика, тесно связанная с математикой с момента своего возникновения. Позднее      постепенно формируются физика, биология и др. фундаментальные науки о природе. По мере дальнейшего научного прогресса происходит ускоренный процесс появления все новых и новых научных дисциплин и их ответвлений.

Стремление свести всю сложность единого, целостного мира природы к нескольким «простым элементам» настроило исследователей на подробнейшую детализацию изучаемой реальности. Изобретение таких приборов, как телескоп и микроскоп, гигантски расширило познавательные возможности и количество доступных изучению объектов природы. Поэтому рост научного знания сопровождался его непрерывной дифференциацией. В физике образовалось целое семейство наук: механика, оптика, электродинамика, статистическая механика, термодинамика, гидродинамика и пр. Интенсивно делилась и химия: сначала на органическую и неорганическую, затем - на физическую, а потом возникла химия углеводородов.

Необходимость и преимущества такой объектной специализации наук самоочевидны. Процесс этот продолжается и по сей день, правда, уже не таким стремительными темпами, как в XIX в. Только недавно оформившаяся в качестве самостоятельной науки генетика уже предстаёт в различных видах: эволюционная, молекулярная, популяционная и т.д.; в химии появились такие направления, как квантовая химия, плазмохимия, радиационная химия, химия высоких энергий. Количество самоопределяющихся в качестве самостоятельных научных дисциплин непрерывно растёт.   

Процесс формирования отдельных научных дисциплин происходил за счет отграничения предмета этих дисциплин от предметов других наук.

2.2 Отрицательные стороны процесса дифференциации науки

 Хотя при этом значительно возрастают точность и глубина знаний о действительности, одновременно ослабевают связи между отдельными научными дисциплинами и взаимопонимание между учеными. В наше время дело доходит до того, что специалисты разных отраслей одной и той же науки нередко не понимают ни теорий, ни конечных результатов других отраслей. Возрастающая дифференциация и узко дисциплинарный подход грозят превратить единую науку в совокупность обособленных и изолированных областей исследования, вследствие чего ученые перестают видеть место результатов своей деятельности и своей научной дисциплины в познании единого, целостного мира. Касаясь этой стороны проблемы, А. Эйнштейн отмечал, что в ходе развития науки "деятельность отдельных исследователей неизбежно стягивается ко все более ограниченному участку всеобщего знания. Эта специализация, что еще хуже, приводит к тому, что единое общее понимание всей науки, без чего истинная глубина исследовательского духа обязательно уменьшается, все с большим трудом поспевает за развитием науки...; она угрожает отнять у исследователя широкую перспективу, принижая его до уровня ремесленника" .

В самой науке существуют средства и методы для ограничения негативных сторон чисто дисциплинарного подхода к изучению мира. С прогрессом научного познания становится все более очевидным, что сосредоточение усилий только на установлении специфических законов конкретных классов явлений в отдельных дисциплинах не способствует открытию общих, а тем более фундаментальных законов, с помощью которых раскрывается единство мира, взаимосвязь и взаимодействие образующих его систем и процессов. С помощью эмпирических законов можно понять и объяснить лишь постоянные, регулярно повторяющиеся связи между наблюдаемыми явлениями. Теоретические законы, раскрывающие более существенные, глубокие связи между ними, дают      возможность более точно объяснить не только конкретные факты, но и сами эмпирические законы. Еще большей объяснительной и предсказательной силой обладают фундаментальные законы и принципы науки.

Но при этом, уже в рамках классического естествознания, стала постепенно утверждаться идея принципиального единства всех явлений природы, а следовательно, и отображающих их научных дисциплин. Оказалось, что объяснение химических явлений невозможно без привлечения физики, объекты геологии требовали как физических, так и химических средств анализа. Та же ситуация сложилась и с объяснением жизнедеятельности живых организмов – ведь даже простейший из них представляет собой и термодинамическую систему, и химическую машину одновременно, т.е. происходят интегративные процессы.

3. Интеграция в развитии науки

Интеграция науки (от integratio — восстановление, восполнение) – проявление синтетических тенденций в развитии науки, выражающиеся в появлении новых наук на стыках старых.

3.1 Появление новой тенденции в развитии науки

Во второй половине XIX в. впервые определилась тенденция в развитии наук от их изолированности к их связыванию через промежуточные науки. В результате действия этой тенденции в эволюции наук со второй половины XIX в. началось постепенное заполнение прежних пробелов и разрывов между различными и, прежде всего, смежными в их общей системе науками. В связи с этим движением наук от их изолированности к возникновению наук промежуточного, переходного характера стали образовываться связующие звенья ("мосты") между ранее разорванными и внешне соположенными одна возле другой науками. Основой для вновь возникавших промежуточных отраслей научного знания служили переходы между различными формами движения материи. В неорганической природе такие переходы были обнаружены благодаря открытию процессов взаимного превращения различных форм энергии. Переход же между неорганической и органической природой был отражен в гипотезе Энгельса о химическом происхождении жизни на Земле. В связи с этим Энгельс выдвинул представление о биологической форме движения. Наконец, переход между этой последней и общественной формой движения (историей) Энгельс осветил в своей трудовой теории антропогенеза.

В самом естествознании впервые один из переходов между ранее разобщенными науками был создан открытием спектрального анализа. Это была первая промежуточная отрасль науки, связавшая собой физику (оптику), химию и астрономию. В результате такого их связывания возникла астрофизика и в какой-то степени астрохимия.

В общем случае возникновение таких наук промежуточного характера может иметь место, когда метод одной науки в качестве нового средства исследования применяется к изучению предмета другой науки. Так, в наше время возникла радиоастрономия как часть современной астрофизики.

Такой процесс заполнения пропастей между науками продолжался и позднее, причем в нараставших масштабах. В итоге вновь возникавшие научные направления переходного характера выступали как цементирующие собой ранее разобщенные, изолированные основные науки, наподобие физики и химии. Этим сообщалась все большая связанность всему научному знанию, что способствовало процессу его интеграции. Иначе говоря, дальнейшая дифференциация наук (появление множества промежуточных – междисциплинарных – научных отраслей) прямо выливалась в их более глубокую интеграцию, так что эта последняя совершалась уже непосредственно через продолжающуюся дифференциацию наук.

Границы, проведённые оформившимися разделами и подразделами естествознания, становились прозрачными и условными.

Тенденцию "смыкания наук", ставшей закономерностью современного этапа их развития и проявлением парадигмы целостности, четко уловил В. И. Вернадский. Он считал, что "впервые сливаются в единое целое все до сих пор шедшие в малой зависимости друг от друга, а иногда вполне независимо, течения духовного творчества человека. Перелом научного понимания Космоса совпадает, таким образом, с одновременно идущим глубочайшим изменением наук о человеке. С одной стороны, эти науки смыкаются с науками о природе, с другой - их объект совершенно меняется".

 Таково было положение вещей примерно к концу первой половины ХХ в. В последующие десятилетия произошло усиление взаимодействия наук и достижение его новых, более высоких и более сложных форм.

К настоящему времени основные фундаментальные науки настолько сильно диффундировали друг в друга, что пришла пора задуматься о единой науке о природе. Интеграция наук убедительно и все с большей силой доказывает единство природы. Она потому и возможна, что объективно существует такое единство.

3.2 Проявление интегративных процессов

Интегративные процессы в естествознании ныне, кажется, «пересиливают» процессы дифференциации, дробления наук. Она может проявляться во многих формах:

1)                     в организации исследований «на стыке» смежных научных дисциплин, где, как говорится, и скрываются самые интересные и многообещающие научные проблемы;

2)                       в разработке трансдисциплинарных научных методов, имеющих значение для многих наук;

3)                     в поиске «объединительных» теорий и принципов, к которым можно было бы свести бесконечное разнообразие явлений природы (гипотеза «Великого объединения» всех типов фундаментальных взаимодействий в физике, глобальный эволюционный синтез в биологии, физике, химии);

4)                     в разработке теорий, выполняющих общеметодологические функции в естествознании (общая теория систем, кибернетика, синергетика);

5)                     в изменении характера решаемых современной наукой проблем – они по большей части становятся комплексными, требующими участия сразу нескольких дисциплин (экологические проблемы, проблемы возникновения жизни и т.д.).

Интеграция естественно-научного знания стала, по-видимому, ведущей закономерностью его развития.

4. Математизация в развитии науки

Леонардо да Винчи, Эммануил Кант, Карл Маркс и другие философы, пытаясь определить, что же такое наука, пришли к выводу, что в любом учении научного ровно столько, сколько в нем математического. Поэтому процесс математизации неизбежен для преобразования любой отрасли знания в науку.

Простейшие в современном понимании математические начала, включающие элементарный арифметический счет и простейшие геометрические измерения, служат отправной точкой естествознания.

 «Тот, кто хочет решить вопросы без помощи математики, ставит неразрешимую задачу. Следует измерять то, что измеримо, и делать измеримым то, что таковым не является», - утверждал один из основоположников естествознания Галилео Галилей.

«В каждом знании столько истины, сколько есть математики», - вторил ему И. Кант. Логическая стройность, строго дедуктивный характер построений, общеобязательность выводов математики создали ей славу образца научного знания.

4.1 Влияние математики на развитие естествознания

Один из первых ключевых моментов влияния математики на развитие естествознания  признание гелиоцентрической системы мира. Сейчас ни у кого не вызывает удивления утверждение о том, что Земля вращается вокруг Солнца, но во времена Коперника (XVI век) общепринятой была геоцентрическая система. Изучая движение небесных тел, Коперник предложил гелиоцентрическую гипотезу, а основным аргументом в ее пользу было то, что при этом возникают “чудесные математические упрощения”. В средние века одним из основополагающих принципов развития любой науки был принцип, сформулированный Уильямом Оккамом в начале XIV века, “бритва Оккама”, который гласил, что “природа довольствуется простотой и не терпит пышного великолепия излишних причин”. Коперник сам не дожил до признания учеными его гипотезы, но основным аргументом в ее пользу и сейчас является заметное упрощение уравнений движения планет.

Математика, начиная с XVII в. заняла ведущее место в физической науке, что привело к значительному увеличению результативности этой науки. Это произошло благодаря двум “гигантам”: Декарту и Галилею. Они как бы реформировали саму природу научной деятельности. Они критически пересмотрели понятия, которыми должна оперировать наука, по-новому определили цели и задачи научной деятельности и даже изменили саму методологию науки.

Декарт сделал вывод о том, что именно математический метод открывает перед человеком путь к постижению законов природы, и обосновал его. Он писал о математике “Это более мощный инструмент познания, чем все остальные, что дала нам человеческая деятельность, ибо он служит источником всего остального”.

Галилей также предложил свою философию естествознания. Она имела немало общего с философией Декарта, но оказалась более радикальным и эффективным руководством к действию, Галилей придерживался мнения о том, что природа сотворена по математическому плану. Он писал: “Философия природы написана в величайшей книге,… но понять ее сможет лишь тот, кто сначала выучит язык и постигнет письмена, которыми она начертана. А написана эта книга на языке математики”.

Дерзкий новаторский подход Галилея, развитый его последователями, состоял в том, чтобы получить количественные описания явлений, представляющих научный интерес, независимо от каких бы то ни было физических объяснений, т.е. Галилей предлагает выводить формулы, описывающие поведение физических тел, не вдаваясь в причины такого поведения. Сама по себе эта идея поначалу не производит особого впечатления. Тем не менее, именно эти формулы оказались наиболее ценным знанием, которое людям удалось получить о природе. Поразительные практические и теоретические достижения современной науки стали возможны вследствие того, что человечество накопило количественное описательное знание и научилось пользоваться им.

4.2 Причины увеличения темпов математизации

Одна из качественных особенностей развития науки – увеличение темпов математизации наук. Попытаемся проанализировать причины все увеличивающихся темпов математизации наук с точки зрения общей теории познания.

Таких причин, по крайней мере, две. Первая – это все возрастающие темпы развития, углубления каждой конкретной науки.

Хорошо известно высказывание К. Маркса о том, что наука достигает совершенства лишь постольку, поскольку ей удается пользоваться математикой. Действительно, на каком-то этапе развития, достигнув определенной степени глубины, любая наука начинает сначала робко, а затем все более и более основательно использовать математические методы.

Вторая причина – расширение границ самой математики. Ведь то, что называется математикой в наши дни, очень отличается, скажем, от определения, которое можно было дать математике в середине прошлого века. Границы математики сегодня очень раздвинулись, и это дает возможность использовать математические методы в других науках.

4.3 «Выгоды» от использования математики

И хотя современная математика весьма далека от идеала безупречной обоснованности и логического совершенства, но ее значение для естествознания не только сохраняется, но и усиливается.

«Выгоды» естествознания от использования математики многообразны. Во многих случаях математика выполняет роль универсального языка естествознания, специально предназначенного для лаконичной и точной записи различных утверждений. Все, что можно описать языком математики, поддается выражению и на обычном языке. Но изъяснение в этом случае может оказаться столь длинным и запутанным, что это сильно усложнит жизнь. Математический же язык краток и компактен.

Однако главное достоинство математики, столь привлекательное для ученых-естественников, заключается в том, что она способна служить источником моделей, алгоритмических схем для связей, отношений и процессов, составляющих предмет естествознания. Конечно, любая математическая схема или модель – это «упрощающая идеализация» исследуемого объекта. Но упрощение – не только огрубление, искажение. Это ведь одновременно и выявление ясной и однозначной сути объекта, с которой легко и просто работать.

4.4 Математическая гипотеза

Поскольку в математических формулах и уравнениях воспроизведены некие общие соотношения свойств реального мира, они имеют обыкновение повторяться в разных его областях. На этом соображении построен такой своеобразный метод естественно-научного познания, как математическая гипотеза. В ней идут не от содержания гипотезы к математическому ее оформлению, а наоборот, пробуют к уже готовым математическим формам подобрать некое конкретное содержание. Для этой цели из смежных областей науки выбирается какое-нибудь подходящее уравнение, в него подставляются величины другой природы (при этом возможно и частичное видоизменение самого уравнения) и производится проверка на совпадение с «поведением» исследуемого объекта.

Конечно сфера применения такой математической «игры» ограничена теми родственными науками, где уже существует достаточно богатый математический арсенал. Но там, где она применима (например, в физике), ее эвристические возможности весьма велики. Так, с помощью этого метода были описаны основные законы квантовой механики. Австрийский физик Э. Шредингер, поверив в волновую гипотезу движения элементарных частиц, сумел найти соответствующее уравнение, которое формально ничем не отличалось от хорошо известного классической физике уравнения колебания нагруженной струны. Но дав членам этого уравнения совершенно иную интерпретацию (квантово-механическую), в итоге сумел получить волновой вариант квантовой механики, в котором знаменитое уравнение заняло центральное место.

4.5 Роль математики в развитии

Роль математики в современном естествознании трудно переоценить. Достаточно сказать, что ныне новая теоретическая интерпретация какого-либо явления считается полноценной, если удается создать математический аппарат, отражающий основные закономерности этого явления.

5.     Заключение

В принципе можно согласиться с тем, что ныне интегративные процессы в естествознании стали ведущей силой его развития. Наука стала целостным системным образованием, и проблема состоит теперь в достижении еще большей организованности и упорядоченности. Однако разобщение еще далеко не преодолено, а на отдельных участках оно даже усиливается. Процессы дифференциации научного знания продолжаются.

Дифференциация и интеграция в развитии естествознания – не взаимоисключающие, а взаимодополнительные тенденции.

Развитие науки постоянно сопровождается ее математизацией. Математика превратилась в абсолютно необходимого помощника всех крупнейших исследований нашего времени. Более того, оказалось, что на определенных этапах развития знаний математика является единственным средством познания.

Однако это не означает, что следует ограничиваться только математическими доказательствами. Построение различных формальных систем, моделей, алгоритмических схем – лишь одна из сторон развития научного знания. Английский физик Дж. К. Максвелл (1831 – 1879) считал, что «следуя (только) математическому методу, мы совершенно теряем из виду объясняемые явления и поэтому не можем прийти к более широкому представлению об их внутренней связи».

Развивается же наука прежде всего как содержательное, т.е. неформализованное, неалгоритмизированное знание. Процесс выдвижения, обоснования и опровержение гипотез, организацию экспериментов, научную интуицию и гениальные догадки в процессе познания формализовать не удается.  

6. Список использованной литературы

1.     Садохин А.П. Концепции современного естествознания: учебник для студентов вузов. – М.:ЮНИТИ-ДАНА, 2006 г. – 447с.

2.     Горелов А.А. Концепции современного естествознания. – М.: Центр, 1997 г. – 208 с.

3.     Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания. – М.: Высшая школа, 2001г. – 336 с.

4.     Философия и методология науки. – М., 2000г.

5.     Лавриенко В.Н., Ратников В.П. Концепция современного естествознания. – М.: ЮНИТИ, 1997 г.