Способы и принципы познания живой природы. Свойства живых систем

Биология — обширная наука, которая занимается изучением базовых, общих законов развития живых организмов. Сам термин «биология» в современном значении, то есть для обозначения отдельной науки о жизни как особом явлении природы, ввел Жан-Батист Ламарк 1802 году. Однако изучением живых организмов люди занимались с глубокой древности, ошибаясь и прозревая, накапливая все больше знаний. Существуют два способа познания природы — эмпирический и теоретический.

Эмпирический способ познания подразумевает наблюдение и эксперимент. В результате эмпирических исследований мы получаем факты, которые описываются, сопоставляются, систематизируются.

1.      При наблюдении исследователь описывает ход процесса, не вмешиваясь в него. При наблюдении важно не быть в плену жестких установок, уметь сомневаться в увиденном (как в своих ощущениях, так и в показаниях приборов) и подмечать детали. Без этого выводы из наблюдений далеко не всегда бывают верными, иначе откуда бы брались утверждения, что саламандра не горит в огне, а страус от страха прячет голову в песок (как написал некогда, доверившись какому-то «наблюдателю», Плиний Старший).  

2.      При эксперименте исследователь выдвигает некую гипотезу и подтверждает или опровергает ее в ходе опыта. Он управляет процессом активно, может менять параметры. Для качественного эксперимента нужно соблюсти важное условие — наличие контрольной группы объектов, с которой не проводятся никакие манипуляции, но с ней сравнивают изменения в экспериментальной группе. Именно так проверяется действие медицинских препаратов — одной группе дают лекарство, а другой плацебо, безобидную пустышку. Если результаты в обеих группах примерно сходны, значит, лекарство не имеет силы.

Теоретический способ познания базируется на рационализме, для него важны понятия, суждения, умозаключения, а также логическая процедура вывода. Он работает с фактами, полученными эмпирическим путем, так что два способа познания неразрывно связаны.

1.      К теоретическим методам относятся анализ, синтез, сравнение (или аналогия), дедукция, индукция, классификация, абстрагирование, моделирование и др.

2.      Важнейший метод — моделирование — основан на использовании схем, моделей, описаний, заменяющих реальные объекты и процессы. Например, изучение генома невозможно без компьютерного моделирования.

Биология за XIX—XX века превратилась в строгую науку. Поэтому принципы биологического познания полностью соответствуют общенаучным подходам. Какие подходы выделяют?

1.      Аналитический подход.

2.      Системный подход — идеи системности стартовали в период создания систематики Карлом Линнеем и получили развитие благодаря учению Владимира Ивановича Вернадского о биосфере.

3.      Принцип историзма — суть объекта раскрывается при изучении этапов и условий его развития.

Научное познание

Научное познание мира имеет свои закономерности. Основа его — некое противоречие между теорией и фактами, «дразнящее» исследователя. Конечно, новые факты должны быть объяснены. Однако они не всегда целиком отрицают старые теории, между новыми и старыми теориями существует преемственность, — новая теория может иметь рациональное содержание старой теории.

1.      Изначально ученые выделяют проблему — четкий вопрос из ранее неизвестного об объекте, который надо изучить.

2.      Вопросы постепенно уточняются и превращаются в гипотезу.

3.      Для проверки гипотезы проводится эксперимент. Результаты эксперимента могут подтвердить, но могут и опровергнуть гипотезу. При необходимости гипотеза может быть скорректирована исследователями.

4.      В случае принятия гипотеза станет рабочей и, если ее не отвергнут, превратится в теорию. Теория — это уже подтвержденная в эксперименте гипотеза.

5.      Теория становится правилом или законом, если на ее основе можно предсказывать новые факты, и если другие новые факты не противоречат данной теории.

6.      Правило может иметь исключения, а закон универсален.

Основные свойства живых систем

Система — одно из базовых понятий в современной науке. Она состоит из элементов и имеет структуру. Свойства системы — это результат взаимодействия ее элементов. Важно, что свойства системы не являются простой суммой свойств составляющих ее частей, а включают и связи, отношения между этими частями. Поэтому клетка, например, может существовать самостоятельно, а ее органоиды нет.

Итак, перечислим главные свойства живых систем:

1.      Дискретность (прерывистость, раздельность) — все биосистемы, экосистемы есть элементы, обособленные друг от друга и окружающей среды.

2.      Соподчиненность элементов — наличие иерархической структуры в биосистемах и экосистемах.

3.      Упорядоченность.

4.      Открытость, разомкнутость — обеспечивает обмен веществ и энергии.

5.      Обмен информацией — между живыми системами существуют прямые и обратные связи.

6.      Саморегуляция.

7.      Раздражимость.

8.      Подвижность.

9.      Выделение.

10. Самовоспроизведение — обеспечивает непрерывность и преемственность жизни в ее видовой специфичности.

11. Рост — увеличение массы и объема организма за счет веществ, поступивших в процессе питания.

12. Развитие — приводит к качественно новому состоянию. При этом может идти как усложнение, так и упрощение организма. Например, у детенышей млекопитающих может уменьшаться количество лимфоидной ткани иммунной системы.