Наука
Нау́ка — обычно: сфера человеческой деятельности, имеющая своей целью сбор, накопление, классификацию, анализ, обобщение, передачу и использование достоверных сведений, построение новых или улучшение существующих теорий, позволяющих адекватно описывать природные (естественные науки, естествознание) или общественные (гуманитарные науки) процессы и прогнозировать их развитие.
Кроме того, под наукой часто подразумевается вся сложная система знаний, полученных в результате этой деятельности и составляющих научную картину мира. Для описания профессиональной научной деятельности пользуются терминами исследование или «изыскание».
Цели исследования зависят от гносеологического убеждения его субъекта. Обычной целью науки является познание устройства природы, движущих сил, управляющих различными процессами и явлениями: либо для познания как наивысшей цели, либо для применения научного знания в управлении окружающим миром. Есть также мнение, что наука изучает лишь наблюдаемые закономерности явлений и не может познать некое «истинное» устройство мира. Такое мнение очень распространено среди религиозных людей или агностиков.
Фундаментальными называются направления научных исследований, результаты которых не предполагаются для непосредственного промышленного использования, но обещают более глубокое понимание механизмов и закономерностей развития изучаемых предметов. Термин (на латыни fundare — «основывать») отражает направленность этих наук на исследование первопричинных, основных законов природы.
Для прикладных отраслей науки характерна преднамеренная направленность на непосредственное промышленное использование результатов исследования: создание и совершенствование новых технологий.
Научный метод
В структуру современного научного метода, то есть пути построения новых знаний, входят:
- Наблюдение и измерение, количественное или качественное описание наблюдений. В таких описаниях с необходимостью используются различные абстракции.
- Обобщение и формулирование гипотез
- Прогноз: формулирование следствий из предложенной гипотезы с помощью дедукции, индукции или других логических методов
- Проверка прогнозируемых следствий с помощью эксперимента (по терминологии Карла Поппера — критического эксперимента)
Представления о науке и научном методе — методология науки, со временем менялась.
История науки и её методов
Накопление знаний происходит с появлением цивилизаций и письменности; известны достижения древних цивилизаций (египетской, месопотамской и т. д.) в области астрономии, математики, медицины и др. Однако в условиях господства мифологического, дорационального сознания эти успехи не выходили за чисто эмпирические и практические рамки. Так, например, Египет славился своими геометрами; но если взять египетский учебник геометрии, то там можно увидеть лишь набор практических рекомендаций для землемера, изложенных догматически («если хочешь получить то-то, делай так-то и так-то»); понятие же теоремы, аксиомы и особенно доказательства было этой системе абсолютно чуждо. Действительно, требование «доказательств» показалось бы почти кощунством в условиях, предполагавших авторитарную передачу знания от учителя к ученику. Поэтому можно считать, что истинный фундамент современной науки был заложен в Древней Греции, начиная примерно с VI в. до н. э., когда на смену мифологическому мышлению впервые пришло мышление рационалистическое.Эмпирия, во многом заимствованная греками у египтян и вавилонян, дополняется научной методологией: устанавливаются правила логических рассуждений, вводится понятие гипотезы и т. д., появляется целый ряд гениальных прозрений, как например теория атомизма. Особенно важную роль в разработке и систематизации как методов, так и самих знаний сыграл Аристотель. Отличие античной науки от современной состояло в ее умозрительном характере: понятие эксперимента было ей чуждо, учёные не стремились соединять науку с практикой (за редкими исключениями, например, Архимеда), а наоборот гордились причастностью к чистому, «бескорыстному» умозрению. Это свойство (или недостаток, с современной точки зрения) еще более усилилось в Средние века, когда интерес к эмпирике был совершенно отброшен, а наука стала сводиться к толкованию авторитетных текстов и развитию формально-логических методов в лице схоластики. Однако труды античных учёных, получивших статус «авторитетов» — Евклида в геометрии, Птолемея в асторономии, его же и Плиния Старшего в географии и естественных науках, Доната в грамматике, Гиппократа и Галена в медицине и, наконец, Аристотеля, как универсального авторитета в большинстве областей знаний — донесли основы античной науки до Нового Времени, послужив реальным фундаментом, на котором было заложено все здание современной науки. В эпоху Возрождения происходит поворот к эмпирическому и свободному от догматизма рационалистическому исследованию, во многом сравнимый с переворотом VI в. до н. э. Прежде всего происходит становление гуманитарных наук, или studia humana (как называли их в противоположность богословию — studia divina); в середине XV в. Лоренцо Валла издает трактат «О подложности Константинова дара», заложив тем самым основы научной критики текстов, сто лет спустя Cкалигер закладывает основы научной хронологии. Параллельно идет стремительное накопление новых эмпирических знаний (особенно с открытием Америки), подрывающее картину мира, завещанную классической традицией; жестокий удар по ней наносит теория Коперника. Но современное экспериментальное естествознание зарождается только в конце XVI века, её появление связывают с именем Галилея, первым систематически использовавшим эксперимент как основной метод исследования. Теоретическое обоснование новой научной методики принадлежит Фрэнсису Бэкону, обосновавшему в своем «Новом органоне» переход от традиционного дедуктивного подхода (от общего — умозрительного предположения или авторитетного суждения — к частному, то есть к факту) к подходу индуктивному (от частного — эмпирического факта — к общему, то есть к закономерности). Появление систем Декарта и особенно Ньютона — последняя была целиком построена на экспериментальном знании — знаменовали окончательный разрыв «пуповины», которая связывала нарождающуюся науку Нового времени с антично-средневековой традицией.
Роль логики
Логика служит базовым инструментом любой науки и регламентирует формы и методы интеллектуальной познавательной деятельности. Анализ наблюдений, построение теорий и их доказательство явно или неявно подчинены законам логики. Надо учитывать, что традиционная логика, используемая в гуманитарных и богословских науках, выросла из логики Аристотеля — она существенно отлична в своих законах от математической логики, используемой в естествознании.
Роль математики
Математика имеет почти такое же значение для остальных наук, как и логика, для естественных наук в большей степени, для гуманитарных — в меньшей. Роль математики заключается в построении и анализе количественных математических моделей, а также в исследовании структур, подчинённых формальным законам. Обработка и анализ экспериментальных результатов, построение гипотез и применение научных теорий в практической деятельности требует использования математики.
Математика традиционно рассматривается как отдельная научная дисциплина (или набор дисциплин). Фундаментальная математика не занимается изучением природных или общественных процессов, что является предметом математики прикладной. С появлением компьютеров в математике стал применяться математический эксперимент, заменяющий исследование сложных структур рутинным перебором возможных простых ситуаций.
Эволюция науки
Своим появлением наука обязана стремлением человека к повышению производительности своего труда и, в конечном итоге, уровня жизни. Постепенно, еще с доисторических времён накапливались знания о природных явлениях и их взаимосвязи.
Одной из первых наук стала астрономия, результатами которой активно пользовались жрецы и священнослужители. В число древних прикладных наук входили геометрия — наука о точном измерении площадей, объёмов и расстояний — и механика. В состав геометрии входила и география.
В Древней Греции к VI в. до н. э. сложились наиболее ранние теоретические научные системы, стремившиеся объяснить действительность набором основных положений. В частности, появилась широко распространившаяся на территории Европы система первоэлементов, а философы Левкипп и Демокрит создали первую атомистическую теорию строения вещества, впоследствии развитую Эпикуром. Долгое время наука не была в полной мере отделена от философии, а была ее составной частью. Однако уже древние философы выделяли в составе философии космогонию и физику: системы представлений о происхождении и устройстве мира соответственно. Один из ярчайших представителей древнегреческой философии Аристотель, проведя огромное количество наблюдений и составив весьма подробное описание своих представлений о физике и биологии, тем не менее не проводил экспериментов — до эпохи научных революций считалось, что создаваемые человеком искусственные условия опыта не могут дать результатов, которые бы адекватно описывали явления, происходящие в природе.
В начале Cредневековья европейская наука переживала упадок. В это время на первый план выходят арабские и вообще мусульманские ученые, впрочем, развивавшие в свою очередь идеи европейской (греческой) науки: Ибн Сина, Мухаммед аль-Хорезми, Бируни и др. Именно через них античная традиция вернулась в Европу, в XI—XIII веках, когда там начался новый культурный подъем. В XIII в. Аристотель был признан католической церковью как неоспоримый авторитет. Господствовавшие тогда схоластика, алхимия и астрология не могут называться науками в современном понимании этого слова, все три эти дисциплины способствовали развитию интеллектуальной и опытной базы для современных логики, химии и астрономии. Роджер Бэкон стал одним из первых приверженцев научного метода исследований и эмпиризма. В противовес схоластическим рассуждениям и толкованиям не всегда точных переводов Писания и трудов античных и мусульманских философов, Бэкон уже в XIII веке призывал духовенство изучать как Священное Писание, так и философские трактаты в оригинале, а также заниматься науками. Открытие Америки производит переворот в представлениях о мире; вслед за этим Николай Коперник выдвигает (точнее возрождает известную еще в античности) идею гелиоцентризма, а Джордано Бруно впервые выдвигает идею множества миров.
В эпоху Возрождения пали многие религиозные запреты, что способствовало также и возрождению наук: наряду с наблюдениями, в основу науки вошёл эксперимент, приведший к резкому увеличению эффективности и достоверности исследований — первой научной революции. Большой подъём испытали оптика, механика, математика и др.
Наука, как источник «света разума», стала основой развития философской мысли эпохи Просвещения. Большое влияние на этот процесс оказали и труды Фрэнсиса Бэкона, предложившего, помимо прочего, знаменитый метод идентификации причин наблюдаемых явлений и принцип индукции. Принадлежащий Фрэнсису Бэкону тезис «Знание — сила» и его утилитаристский подход к целям науки характеризуют эпоху научных революций.
На научной основе стали переосмысливаться феномены социальные: религия, мораль, право. Больших успехов достигли исследования языков, медицины и др. Успехи механики привели к появлению механистической картины мира, которая долгое время оставалась господствующим представлением о мироустройстве как в физике и химии, так и в биологии. Жюльен Ламетри создал свою знаменитую концепцию «человека-машины».
Огромный объём опытных данных и ряд важнейших открытий (клетка, закон сохранения и превращения энергии, периодическая система элементов, теория эволюции) позволили в начале-середине XIX века подвести общий фундамент всех наук и понять взаимосвязь различных ее направлений. Своей вершины достигла немецкая классическая философия: Георг Вильгельм Фридрих Гегель создал свою диалектику, оказавшую огромное влияние как на естественные науки, так и на гуманитарные. На её основе было возник марксизм, внесший значительный вклад в развитие экономики, демографии и социологии.
На рубеже XIX—XX веков, благодаря открытию радиоактивности и электрона, выяснению строения атома и другим успехам физики, механистические представления устарели и произошла новая революция в науке. В начале XX века Планком, Эйнштейном, Гейзенбергом и другими учёными были заложены основы квантовой теории, которая впоследствии оказала огромное влияние практически на все естественные науки, а также философию. Была создана теория относительности, установлена двойственная — корпускулярно-волновая природа света и всех элементарных частиц.
Активная разработка в XX веке различных видов оружия массового уничтожения наряду с возросшей опасностью диверсий и террористических атак на гражданские объекты энергетики и жизнеобеспечения остро поставила вопрос о социальной ответственности науки. Аналогично, значительное внимание уделяется моральным аспектам таких технологий как клонирование людей и генная инженерия.
XX век можно охарактеризовать как период бурного развития естественных наук с одновременным углублением специализации отдельных наук и даже их отраслей и появлением активно растущих междисциплинарных направлений. Перенаселенность планеты и предсказываемое в скором будущем исчерпание органических энергоёмких полезных ископаемых обусловило возросшую актуальность исследований в области возобновляемых источников энергии, энергосберегающих технологий, освоения космоса, агротехники, почвоведения, экологии и других отраслях.
См. также
Крупнейшие достижения науки в XX—XXI веке
Астрономия
Крупнейшими достижениями астрономии начала XX века стали: открытие закономерности, связывающей спектральный класс и светимость звёзд (диаграмма Герцшпрунга — Рассела стала для астрономии тем же, что и таблица Менделеева для химии) и разрешение на отдельные звёзды спиральных туманностей — галактик, что вывело астрономию за пределы Млечного пути — нашей Галактики и по своему значению сравнимо с переходом от геоцентрической к гелиоцентрической системам.
Дальнейшее развитие астрономии в XX веке продолжило тенденцию XIX века — переход от описания небесных тел и их движения с позиций классической механики к изучению их строения и эволюции с использованием данных и концепций физики. Два основных открытия физики XX века — теория относительности и квантовая механика позволили астрономии не только объяснить накопившийся к началу XX века объём противоречивых фактов, но и поставить новые задачи исследований, что привело к созданию космологии и астрофизики. Примечательно, что первые подтверждения общей теории относительности пришли именно из астрономии — ими стали объяснение природы смещения перигелия орбиты Меркурия, необъяснимое в рамках теории тяготения Ньютона, и отклонение света тяготеющей массой, подтверждённое наблюдением отклонения видимого положения звёзд у лимба Солнца при его затмении.
Другим следствием синергического развития астрономии и физики стало появление новых средств наблюдения, то есть радиоастрономии, внеатмосферной рентгеновской и гамма-астрономии — и выход за пределы узкого (всего ~300 нм!) видимого диапазона к открытию множества поразительно разнообразных астрономических объектов. Если в начале XX века список астрономических объектов за пределами Солнечной системы исчерпывался туманностями, звёздами и их гипотетическими планетными системами, то к началу XXI века список типов наблюдаемых объектов исчисляется десятками.
Астрофизика
Создание гидростатической эддингтоновской модели строения звёзд и понимание термоядерной природы источника их энергии позволило количественно интерпретировать диаграмму Герцшпрунга — Рассела. Можно продолжить аналогию с таблицей Менделеева: как квантовая механика объяснила закономерности, зафиксированные в ней, так и гидростатическая модель с термоядерным источником потребовала существования главной последовательности диаграмму Герцшпрунга — Рассела и её дополнительных ветвей — как результата эволюции звёзд при смене в них различных типов термоядерных реакций.
Квантовая теория вырожденного газа объяснила «парадокс плотности» белых карликов и определила их предельную массу (предел Чандрасекара), выше которой давление вырожденного электронного газа не может остановить их коллапс в нейтронные звёзды. Эта же теория, но уже для вырожденного нейтронного газа, определила и верхний предел массы нейтронных звёзд (предел Оппенгеймера — Волкова), при превышении которого происходит коллапс в чёрные дыры.
Результатом стала теория эволюции звёзд различных масс на всех её стадиях — от конденсации протозвёздных туманностей, до таких феноменов поздних стадий эволюции звёзд, как планетарные туманности, вспышки новых и сверхновых звёзд и разнобразные формы наблюдаемой активности звёздных остатков: пульсары, магнетары, барстеры, рентгеновские источники аккреционных дисков, микроквазары и т. п.
Космология
Понимание природы пространства-времени и её связи с гравитацией позволило создать космологические модели Эйнштейна и Фридмана, основанные на уравнениях общей теории относительности, в рамках которых успешно разрешались классические космологические парадоксы, и, в сочетании с открытием Хабблом красного смещения, дало целостную картину Вселенной — Вселенной динамической и эволюционирующей. Понимание — и экспериментальное подтверждение — динамичности вселенной привело к снятию запрета на вопрос о её происхождении и её «начальном моменте». Результатом стала гипотеза, а затем и стандартная теория Большого Взрыва, в большинстве деталей совпадающая с наблюдаемой картиной Вселенной. Открытие реликтового микроволнового излучения и наблюдаемое соотношение лёгких элементов — результатов первичного нуклеосинтеза — одни из самых ярких подтверждений этой теории.
Биология
Прогресс в биологии за последнее столетие был необыкновенно велик. Важнейшее событие: появление молекулярной биологии. Всё началось с открытия Джеймсом Уотсоном и Фрэнсисом Криком структуры молекулы ДНК. После этого прорыва были быстро открыты способы кодирования наследственной информации. Наиболее знаменитое сейчас последствие этого прорыва — расшифровка генетического кода человека.
Открытие устройства наследственного аппарата сделало возможным также искусственное изменение наследственной информации — генную инженерию. Уже сейчас результаты генной инженерии используются для получения новых, более продуктивных растений, при производстве лекарств с помощью генетически модифицированных микроорганизмов и т. д. В ближайшем будущем следует ожидать создание генетической терапии: коррекции повреждений генетического аппарата клеток человека, что поможет избавить человечество от наследственных заболеваний.
Медицина
Революционным открытием в медицине XX века явилось открытие и широкое внедрение пенициллина, открывшее целую эру антибиотикотерапии и антибактериальной химиотерапии и спасшее жизни миллионов человек. За пенициллином вскоре последовал стрептомицин — первый антибиотик, оказавшийся активным против опаснейшей микобактерии туберкулёза, а затем целая плеяда антибиотиков разного химического строения.
Вторым важнейшим открытием медицины XX века стал мустарген (нитроген мустард, эмбихин) — исторически первый противоопухолевый химиопрепарат алкилирующего типа, азотистый аналог иприта. Он впервые сделал возможным достижение хотя бы коротких клинических ремиссий считавшихся до того абсолютно смертельными лейкозов. И тем самым доказал врачам, что лейкозы можно и нужно лечить и что они потенциально могут быть излечимыми. За мустаргеном последовал метотрексат, а затем десятки цитостатических препаратов, давших надежду на излечение сотням тысяч больных лейкозами и злокачественными опухолями. Революция в области противоопухолевой химиотерапии продолжается и сегодня, на наших глазах, и связана с расшифровкой генетических мутаций, делающих клетку злокачественной, и разработкой химиопрепаратов, избирательно «выключающих» патологические опухолетрансформирующие гены. Одним из примеров этого нового класса химиопрепаратов является иматиниб (Гливек).
Третьим важнейшим событием в медицине XX века безусловно следует назвать открытие и широкое внедрение циклоспорина А, сделавшее возможной аллотрансплантацию органов и тканей от человека человеку и открывшее целую эру трансплантологии. Успешная трансплантация почек и печени дала надежду на жизнь многим больным с тяжёлой почечной или печёночной недостаточностью.
Также стоит особого упоминания открытие и внедрение хлорпромазина (аминазина), исторически первого антипсихотика. Подобно тому, как мустарген совершил революцию в умах онкологов и гематологов, хлорпромазин в короткий срок совершил буквально революцию в психиатрии. Общее мнение психиатров до изобретения хлорпромазина состояло в том, что психические заболевания принципиально неизлечимы никакими биологическими воздействиями, лекарствами и т. д. (эффект известных в то время методов — электросудорожной терапии и инсулиновых ком — был весьма ограничен и непостоянен). Хлорпромазин доказал принципиальную возможность купирования острых и хронических психозов лекарствами и привёл к резкому снижению агрессивности психически больных. В свою очередь, это изменило саму психиатрию — стали гораздо реже применяться фиксация (связывание), смирительные рубашки и др. За хлорпромазином последовали десятки других антипсихотиков, а затем и антидепрессантов и других психотропных препаратов. Революция в психиатрии продолжается и сейчас и связана с разработкой новых, более совершенных так называемых атипичных антипсихотиков и современных антидепрессантов, обладающих минимальной поведенческой токсичностью (внешне не заметно, что человек что-то принимает) и минимальными побочными эффектами.
Физика
Появление квантовой механики привело к огромной революции не только в физике, но и в смежных дисциплинах — в химии это объяснило структуру молекул и позволило предсказывать свойства новых соединений (см. квантовая химия). Квантовая теория помогла развитию и техники полупроводников, без которой совершенно немыслима современная электроника, а также способствовала созданию квантовых генераторов излучения — лазеров, прочно вошедших в повседневную жизнь человека.
Важнейшее последствие открытий в квантовой физике, теории относительности и ядерной физике — овладение ядерной энергией. Это наиболее известное широкой публике достижение физики.
Наиболее впечатляющим достижением физики середины XX века, которое должно иметь огромные последствия для мировоззрения и философии — открытие расширения Вселенной, а впоследствии открытия существования «начала Вселенной» — Большого взрыва.
Сейчас крупные фундаментальные открытия происходят и ожидаются в астрофизике и в космологии. В космологии обнаружили существование тёмной материи и тёмной энергии — невидимой современными инструментами материи и энергии, которая, однако, участвует в гравитационном взаимодействии. Тёмная материя и энергия составляет подавляющую долю в массе вещества Вселенной и определяет её эволюцию и дальнейшую судьбу. Недавно открытое впечатляющее проявление тёмной энергии — ускорение расширения Вселенной. Важнейшее открытие астрофизики — обнаружение планетных систем у далёких звёзд (см. Экзопланеты). Это поможет ответить на важнейший вопрос — одиноко ли человечество во Вселенной, а также позволит выяснить, ограничено ли время жизни цивилизации, см. Уравнение Дрейка.
«Стандартная Модель» в физике элементарных частиц даёт нам законы поведения микромира практически при всех доступных человечеству энергиях. Однако она является не «окончательной теорией», а лишь низкоэнергетическим проявлением неких более глубоких, пока не известных нам законов. Поэтому поиск не предсказываемых Стандартной Моделью эффектов, которые были бы окном в мир «новой физики», является важным направлением современной физики элементарных частиц. Такие эффекты ищутся как на ускорителях, так и в неускорительных экспериментах.
В настоящее время физики интересуются не только «фундаментальными» эффектами (в частности, происходящими при высоких энергиях), но и «сложными», т. е. эффектами, которые описываются давно известными фундаментальными законами, но происходят в очень сложных для понимания (неравновесных и нелинейных) системах многих частиц. Построенная современной физикой картина окружающего мира не только позволяет предсказывать его изменения, но и подчеркивает принципиальную ограниченность таких предсказаний. Так, развитие теории устойчивости и нелинейной динамики привело к открытию спонтанного возникновения хаоса в детерминированных системах.
Математика
В XX веке была успешно решена программа формального построения математики, на основании аксиоматического подхода, и усовершенствованной теории множеств. Важную роль в этом реформировании математики сыграли труды семинаров Бурбаки, а также книги Бурбаки, последовательно строящие математику из этих принципов. Осознание недостатков наивной теории множеств привело к развитию больших областей абстрактной математики, таких как теория категорий.
Несмотря на почтенный возраст такой физико-математической дисциплины как теория динамических систем, которая, в некотором смысле, появилась ещё во времена Ньютона, в XX веке в этой области случились важнейшие открытия. В первую очередь, развилась теория хаоса в динамических системах. Были открыты странные аттракторы — области в фазовом пространстве динамической системы, равномерно плотно заполняемые одной траекторией. С теорией динамических систем непосредственно связана также такая новая область математики как теория катастроф.
Появилась и ещё одна новая область, тесно связанная с теорией динамических систем — фрактальная геометрия.
В связи с развитием компьютерной техники неожиданные практические приложения получила одна из самых абстрактных и, казалось бы, оторванных от жизни областей математики — теория чисел. В первую очередь это связано с потребностями криптографии.
Информатика и кибернетика
- Основные статьи: Информатика, Кибернетика
Самый важный результат работы информатики и кибернетики в конце XIX и во всём XX веке — создание электронных вычислительных машин, или компьютеров. Появление мощных вычислительных машин оказало влияние абсолютно на все другие науки: появились новые отделы физики (компьютерное моделирование сложных систем, точное вычисление электронной структуры атомов и молекул), квантовой химии, математики (следует вспомнить компьютерное решение задачи о четырех красках). Изменения коснулись и гуманитарных наук, в связи с появлением методов компьютерного анализа текстов и совершенствования методов обработки статистических данных в области наук об обществе (социологии, экономики). Развитие биологии теперь немыслимо без компьютерного анализа огромного объёма данных, накопившегося при расшифровке генома человека и некоторых других организмов.
Относительно недавно появилась теория нейросетей, которая позволила моделировать на компьютере некоторые особенности поведения живых существ. Эта теория поможет научить компьютер одной из самых сложных задач: распознаванию образов. Уже сейчас нейросети используются в таких задачах как распознавание речи и распознавание изображений.
Химия
 |
Этот раздел статьи не завершён. Вы можете помочь проекту, исправив и дополнив его. |
Науки о Земле
 |
Этот раздел статьи не завершён. Вы можете помочь проекту, исправив и дополнив его. |
Крупнейшее открытие в области наук о Земле — дрейф континентов, и развитая из этого теория — тектоника литосферных плит. Тектоника литосферных плит была создана в 60-х годах XX века, хотя многие её положения содержались в работах Вегенера, опубликованных ещё в 20-х годах.
Фундаментальное для наук о Земле значение имеют исследования В.И. Вернадского — развитие учения о биосфере и ноосфере, представления о живом веществе, как главной геологической силе, создание биогеохимии, огромный вклад в геохимию, радиогеологию, гидрогеологию и т.д. В ХХ веке получили широкое применение математические методы в географии, системный подход, создано учение о геосистемах. География ХХ века развивалась в условиях все усиливающегося антропогенного воздействия на природную среду, обусловившее появление новых наук — геоэкологии, экологической географии, рассматривающих географические системы как совокупность природных, социальных и технических компонентов.
В ХХ веке проведены глубокие комплексные исследования Антарктиды, Сибири, других, ранее труднодоступных для исследователя, регионов.
Важные проблемы, стоящие перед современной наукой
Физика
- Общие задачи, стоящие перед физикой
- Физика элементарных частиц:
- Квантовая теория гравитации, поиск подтверждения или опровержения существующих квантовых теорий гравитации.
- Квантово-полевое объяснение явления конфайнмента.
- Поиск проявлений суперсимметрии в мире.
- Космология, астрофизика и астрономия
- Проблема тёмной материи и тёмной энергии
- Проверка квантовых теорий гравитации на космологических масштабах, в особенности во времена, близкие к Большому взрыву
- Поиск экзотических объектов, таких как космические струны
- Обнаружение и исследование планет земного типа у далёких звёзд
- Причины гамма-всплесков
- Квантовая физика
- Создание квантового компьютера и практическая реализация квантовой криптографии.
- Создание базы для нанотехнологии
- Физика твёрдого тела и конденсированных сред
- Высокотемпературная сверхпроводимость
- Синтез материалов с заранее заданными физическими свойствами
- Гидродинамика
- Полное теоретическое описание турбулентности.
- Нелинейная физика и физика сильно коррелированных систем
- Поиск точно решаемых моделей.
Биология
После расшифровки генетического кода человека и множества других организмов, одна из наиболее важных задач молекулярной биологии — понимание того, как реализуется информация, записанная в генетическом коде. Ещё совсем недавно господствовал принцип один ген — один белок. Сейчас же ясно, что картина намного сложнее — немалое количество генов кодируют больше, чем один белок. Кроме того, есть участки ДНК, кодирующие РНК, которая не переводится в белок, но при этом участвует во внутриклеточных процессах. Кроме того, даже если не брать в расчёт это усложнение, то всё ещё организм представляет собой не «суп из белков», а сложную, упорядоченную и саморегулирующуюся систему. Для построения этой системы используются так называемая сеть из генов и белков, когда белок, продуцируемый одним геном, управляет скоростью считывания информации с другого гена и, соответственно, производством другого белка, этот другой белок влияет на третий и четвёртый, а четвёртый, в свою очередь, влияет на второй и первый. И если получить генетический код человека было сложно, понять взаимодействие миллионов генов и белков бесконечно сложнее.
Не менее важная задача: изучение реализации генетической информации при развитии организма. Действительно, из изначально сферически симметричного зародыша, путём обмена химическими сигналами между клетками образуется организм со сложной структурой. По-видимому, этот раздел биологии тесно связан с нелинейной физикой: теорией солитонов и теорией формирования паттернов (см. также Реакция Белоусова-Жаботинского и Филотаксис).
Задача понимания сложной сети взаимодействия иммунных клеток стоит и перед иммунологией.
Много нерешённых задач и в эволюционной биологии.
Медицина
Важнейшей задачей, стоящей перед медициной в XXI веке, является познание механизмов, превращающих нормальные клетки организма в злокачественные, а также механизмов, позволяющих раковым клеткам ускользать от иммунологического контроля организма, и механизмов, обеспечивающих рост и метастазирование опухоли, выработку устойчивости к химиопрепаратам и др. Глубокое проникновение в сущность рака должно в перспективе позволить победить рак и другие злокачественные опухоли.
Второй важнейшей задачей медицины XXI века является изучение и познание механизмов старения организма и разработка средств и методов замедления старения и увеличения продолжительности жизни, а также более эффективных, чем сегодняшние, методов лечения часто встречающихся заболеваний пожилого возраста, таких, как атеросклероз или артериальная гипертензия.
Третьим направлением, на котором ведутся интенсивные исследования, является разработка методов терапевтического клонирования органов и тканей человека с заданными иммунологическими свойствами (что не следует путать с клонированием целого человеческого организма). Если такие методы будут разработаны, это решит проблему нехватки органов и тканей доноров для аллотрансплантации и сделает ненужной саму аллотрансплантацию и лекарственную иммуносупрессию — позволит 100 % пациентов, нуждающихся в трансплантациях, получать 100 % иммунологически совместимые, гомологичные органы и ткани.
Четвёртым очень важным направлением исследований в медицине является глубокое изучение молекулярных механизмов, лежащих в основе аллергии и воспаления. Проникновение в их сущность позволит победить целый класс аутоиммунных заболеваний и аллергических состояний. На этом пути уже есть некоторые успехи, приведшие, в частности, к внедрению средств базисной терапии ряда аутоиммунных заболеваний и к открытию целого класса так называемых «лукастов» — антагонистов лейкотриенов, оказавшихся высокоэффективными средствами терапии бронхиальной астмы.
Пятым направлением, вызывающим особый интерес и пристальное внимание учёных-медиков всего мира, является познание патофизиологических механизмов развития психических расстройств, таких, как большая депрессия или шизофрения. На этом направлении потенциально возможна разработка совершенно новых классов антидепрессантов и антипсихотиков. Например, большие надежды в лечении депрессий возлагаются на антагонисты кортикотропин-рилизинг-гормона.
Но самым важным и самым ожидаемым прорывом медицины XXI века, вероятно, станет внедрение генной терапии. Генная терапия позволит корректировать сами генетические дефекты, приводящие к появлению злокачественных опухолей, предрасполагающие к развитию депрессии или шизофрении и т. д.
Психофизиология
До сих пор не существует сколько-нибудь удовлетворительной теории связи психологии человека с физиологическими процессами, происходящими в его мозге.
По-прежнему до конца неясна физиологическая природа многих психических заболеваний, в частности шизофрении.
Кибернетика и информатика
Важнейшая задача, стоящая перед кибернетикой, пока совсем не решённая — создание искусственного интеллекта. Не менее важная задача, которая должна решаться совместно с психофизиологией — понимание механизмов естественного интеллекта.
Другая важная проблема — существование алгоритма решения задачи коммивояжёра (и других NP-полных задач) за приемлемое (точнее, полиномиальное) время. Нахождение такого алгоритма позволит точно решать большое количество оптимизационных задач за разумное время, однако, до сих пор такой алгоритм не найден, но и не доказано его отсутствие.
Современная классификация наук
Полный список наук см. Категория:Науки
Социальные науки
|
Гуманитарные науки
Математика
Естественные науки
|
Технические науки
Псевдонауки и альтернативные теории
Эти направления исследований, по современной классификации, не относятся к науке.
Организация научной работы
Как таковые, специализированные научные учреждения созданы в 15-16 веках. Наиболее распространенными формами научных структур являются академии и университеты. В Российской Федерации наиболее важной структурой науки является Российская академия наук, в то же время существуют академии медицинских, сельскохозяйственных и педагогических наук. Ученые, должным образом аттестованные в той или иной предметной области Высшей Аттестационной Комиссией Российской Федерации, получают учёные степени кандидатов и докторов наук. Финансирование научно-исследовательских разработок в разных странах осуществляется по-разному. Например, в СССР до 1991 финансирование науки было государственным делом, и значительная часть финансовых средств распределялась на задачи, связанные с Министерством обороны. В странах Европы, Америки финансирование осуществлялось как государственными, так и частными организациями, наиболее известны из них Фонд Рокфеллера, Фонд Карнеги.
Согласно данным ЮНКТАД, в 2002 мировое финансирование научно-исследовательских и конструкторских разработок (НИОКР) составило 677 млрд. долл., в том числе частные компании — 450 млрд. долл., 700 крупнейших корпораций — 310 млрд. долл.
Научные журналы
Здесь перечислены наиболее известные журналы, освещающие общенаучные проблемы. Помимо них существует большое количество специализированных журналов, относящихся к отдельным научным дисциплинам.
Российские
- Рассчитанные на учёных
- Научно-популярные
- Для школьников (статьи по уровню гораздо выше, чем в научно-популярных)
Иностранные
- Рассчитанные на учёных
- Nature (http://nature.com (англ.))
- Science (http://sciencemag.org (англ.))
- Научно-популярные
- Scientific American (http://sciam.com (англ.))
- New Scientist (http://newscientist.com (англ.))
Научные рейтинги
Исследовательский центр Thomson Scientific публикует рейтинги цитируемости по результатами анализа публикаций в 11 тыс. научных изданий по всему миру. По итогам 2005 рейтинг стран — научных лидеров выглядит следующим образом: на первом месте США, далее Англия (Шотландия учитывается отдельно, она заняла 13-е место), Германия, Япония, Франция, Канада, Италия, Нидерланды, Австралия, Швейцария. Китай — на 14-м месте, Израиль — на 16-м, Россия — на 18-м, Финляндия — на 19-м.
Данные Thomson Scientific показывают, что ученые России наиболее сильны в физике, химии и биологии. Наименьший научный авторитет они имеют в общественных науках и экономике (тем не менее, самым цитируемым экономистом мира последнего десятилетия стал именно выходец из России — Андрей Шлейфер, профессор Гарвардского Университета). За последнее десятилетие в России стали публиковать несколько меньше научных работ, но в мире на них стали ссылаться заметно чаще и рейтинг России растёт.
См. также
- Наука в России
- Философия, история и методология науки, Связи наук друг с другом
- Теория и эксперимент
- Псевдонаука («лженаука»)
- Научная картина мира
- Организация науки, Образование и учебные предметы
- Философские основания науки
Ссылки
- Наука в Open Encyclopedia Project
- Научный сайт scientific.ru
- Научный панорамный сайт «Эврика»
- Научные поисковые системы
- Сервис поиска российских научных статей и публикаций
- Ортодоксальная наука — дискуссионные материалы на сайте о магии и науке «Форнит»
- Русские исследователи за рубежом. Также новости науки и т. п.
- Новости науки «Русского переплёта»
- Сайт «Элементы»
- Федеральный естественнонаучный образовательный портал
- Федеральный портал «Гуманитарное образование»
- Федеральный образовательный портал «Экономика. Социология. Менеджмент.»
- Федеральный портал «Социально-гуманитарное и политологическое образование»
