Что такое фундаментальные исследования в науке
Фундаментальные исследования
Фундаментальные исследования — исследования, проводимые с целью лучше понять фундаментальные принципы. Зачастую конечные результаты таких исследований не несут прямой коммерческой выгоды: фундаментальные исследования начинаются с потребности в познании. Однако в долгосрочной перспективе эти исследования являются основой многих коммерческих продуктов, а также основой прикладных исследований. Фундаментальные исследования в основном осуществляются научно-исследовательскими институтами и университетами.
Содержание
Описание
Фундаментальные исследования расширяют фундаментальные знания о мире, в котором живёт человек. Они связаны с проверкой (подтверждением либо опровержением) теорий, объясняющих законы этого мира и причины явлений, природу общественных связей и причину изменения общества. Фундаментальные исследования — источник многих научных идей и методов мышления о мире. Они могут быть познавательными, описательными или разъяснительными; однако наиболее распространены разъяснительные.
Фундаментальные исследования порождают новые идеи, принципы и теории, которые могут не иметь непосредственного применения, являясь при этом основой современного прогресса и развития в различных областях. Сегодняшние компьютеры не могли бы существовать без фундаментальных исследований в математике, проведённых более столетия назад, которым в то время не было найдено практического применения. Фундаментальные исследования редко помогают напрямую людям в их повседневной практической деятельности. Тем не менее, они способствуют новым способам мышления об аномальном, которые могут революционно преобразить и кардинально улучшить то, как на практике решается какая-либо проблема.
Новая идея или фундаментальное знание не образуются в результате лишь фундаментальных исследований, но фундаментальные исследования способны дать новое знание. В любом случае, фундаментальные исследования существенны для стимулирования расширения знаний. Большую часть фундаментальных исследований проводят исследователи, находящиеся в центре внимания научного сообщества.
После окончания Второй Мировой Войны в США для финансирования фундаментальных исследований был учреждён Национальный Научный Фонд. Его создание задерживалось политическим противостоянием, и другие федеральные агентства, созданные для конкретных задач, были особо уполномочены финансировать фундаментальные исследования. В 1956 году бюджет фундаментальных исследований включал в себя: [1]
Фундаментальная наука
Фундаментальная наука — область познания, подразумевающая теоретические и экспериментальные научные исследования основополагающих явлений (в том числе и умопостигаемых) и поиск закономерностей, руководящих ими и ответственных за форму, строение, состав, структуру и свойства, протекание процессов, обусловленных ими; — затрагивает базовые принципы большинства гуманитарных и естественнонаучных дисциплин, — служит расширению теоретических, концептуальных представлений, в частности — детерминации идео- и формообразующей сущности предмета их изучения, — мироздания как такового во всех его проявлениях, в том числе и охватывающих сферы интеллектуальные, духовные и социальные.
Содержание
Задачи и функции
Статус фундаментальных ЮНЕСКО присваивает исследованиям, которые способствуют открытию законов природы, пониманию взаимодействий между явлениями и объектами реальной действительности.
К основным функциям фундаментальных исследований относится — познавательная; непосредственной задачей является получение конкретных представлений о законах природы, которые обладают характерной общностью и стабильностью. К основным признакам фундаментальности относят:
а) концептуальную универсальность,
б) пространственно-временную общность.
Государство, обладающее достаточным научным потенциалом, и стремящееся к его развитию, непременно способствует поддержке и развитию фундаментальных исследований, несмотря на то, что они зачастую не являются рентабельными.
Так вторая статья федерального закона России от 23 августа 1996 года за № 127-ФЗ «О науке и государственной научно-технической политике» даёт такое определение фундаментальным исследованиям:
История и эволюция
Самым ярким примером, иллюстрирующим характерные особенности фундаментальной науки, конечно, может служить история исследований, связанных со строением материи, в частности — строения атома, практическую реализацию которые нашли, без преувеличения, только через сотни лет после зарождения начальных представлений атомизма, и через десятки — после оформления теории строения атома.
В каждой области знаний наблюдается подобный процесс, когда от первичного эмпирического субстрата, через гипотезу, эксперимент и теоретическое его осмысление, при соответствующем их развитии и расширении, совершенствовании методологии, наука приходит к определённым постулатам, способствующим, например, поиску и формированию количественно выраженных положений, являющихся теоретической основой и для дальнейших теоретических же иссследований, и для формирования задач прикладной науки.
Совершенствование инструментальной базы, как теоретической, так и экспериментальной, — практической, служит (в корректных условиях реализации), совершенствованию метода. То есть любая фундаментадная дисциплина и любое прикладное направление, способны, в определённой степени, взаимно участвовать в развитии понимания и решения их самостоятельных, но и общих задач: прикладная наука расширяет возможности исследовательского инструментария, как практического. так и теоретического, фундаментальной науки, которая, в свою очередь, результатами своих исследований, предоставляет теоретический инструмент и основу для развтия прикладной по соответствующей тематике. В этом кроется одна из основных причин необходимости поддержки фундаментальной науки, которая как правило не обладает возможностями самофинансирования.
Ошибки толкования
Фундаментальные и прикладные научные исследования
В самом общем виде по своей структуре научные исследования делятся на фундаментальные и прикладные.
Фундаментальные исследования направлены на открытие новых, ранее не изученных явлений и законов природы и социальной реальности, а также на создание новых исследовательских методологий. Их целью является расширение научного знания в целом. Они ведутся на границе известного и неизвестного и обладают значительной степенью неопределенности.
Прикладные исследования направлены на нахождение способов использования явлений и законов природы для создания новых и совершенствования существующих средств и способов человеческой деятельности. Их целью выступает установление как можно большего числа вариантов практической эксплуатации имеющихся научных знаний.
Различие между фундаментальной наукой и прикладной было очень точно охарактеризовано Д. Томсоном – открывателем электрона – в речи, произнесенной им в 1916 году: «Под исследованием в фундаментальной науке я понимаю исследование не с целью применения его результатов в промышленности, а только для умножения знаний о Законах Природы». Томсон утверждал также, что прикладная наука совершенствует старые методы, в то время как фундаментальная наука создает новые методы, и что «если прикладная наука ведет к реформам, то фундаментальная наука приводит к революциям, которые, будь они политические или научные, являются мощными инструментами, если вы находитесь на стороне победителя».
Прикладные исследования дифференцируются на поисковые, научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы. Поисковые исследования направлены на установление факторов, влияющих на изучаемый объект либо процесс. Научно-исследовательские работы связаны с созданием новых технологий, опытных установок, приборов. Опытно-конструкторские исследования направлены на подбор конструктивных характеристик создаваемого технического устройства.
Завершающей стадией прикладного исследования, как правило, является разработка, то есть целенаправленный процесс преобразования научно-технической информации в форму, пригодную для освоения в промышленности, подготовка к внедрению.
Одно из принципиальных различий между фундаментальными и прикладными исследованиями как раз и состоит в том, что любое прикладное исследование – это всегда такой научный проект, результаты которого изначально адресованы производителям и заказчикам и которое руководствуется нуждами или желаниями этих клиентов. Фундаментальные же исследования адресованы прежде всего другим членам научного сообщества и направлены, в первую очередь, на расширение знания о мире как такового.
При этом нужно понимать, что на современном этапе развития науки и техники в некоторых моментах фундаментальные и прикладные исследования сходятся. Так, например, для современной инженерной деятельности требуется осуществление не только краткосрочных проектов, направленных на решение специальных задач, но и широкая долговременная программа фундаментальных исследований, специально предназначенных для развития технических наук в целом. В то же время современные фундаментальные исследования (особенно в технических науках) очень тесно связаны с практическими приложениями.
Помимо прочего, для современного этапа развития науки и техники характерно использование методов фундаментальных исследований для решения прикладных проблем. В то же время, тот факт, что исследование является фундаментальным, еще не означает, что его результаты прагматически бесполезны, а работа, направленная на прикладные цели, может носить фундаментальный характер. Критериями их разделения являются в основном временной фактор и степень общности. Вполне правомерно сегодня говорить и о фундаментальных промышленных исследованиях.
Таким образом, ясно видно, что характер связей между фундаментальной и прикладной науками – это одна из наиболее глубоких и трудных проблем в истории и методологии научного познания.
Что такое современная фундаментальная и прикладная наука?
Прикладные науки представляют область человеческой деятельности, которая используется для применения существующих научных знаний с целью разработки практических применений, например: технологий или изобретений.
Фундаментальные и прикладные системы знаний
Наука может быть фундаментальной или базовой теоретической и прикладной. Цель теоретической — понять, как работают вещи: будь то одиночная клетка, организм из триллионов клеток или вся экосистема. Ученые, работающие в фундаментальной науке расширяют человеческие знания о природе и мире вокруг нас. Знания, полученные через изучение областей наук о жизни, в основном, фундаментальные.
Изучение клетки (клеточная биология), изучение наследственности (генетика), исследование молекул (молекулярная биология), изучение микроорганизмов и вирусов (микробиология и вирусология), изучение тканей и органов (физиология). Все типы фундаментальных исследований собрали много информации, которая применяется для человека.
Прикладные науки создают новые технологии, основанные на фундаментальных знаниях. Например, проектирование ветрогенератора для использования энергии ветра является прикладной наукой. Однако эта технология опирается на фундаментальную науку. Исследования ветровых режимов и путей миграции птиц помогает определить лучшее размещение для ветрогенератора.
Связь между фундаментальной и прикладной системой знаний
Во время исследований применяется как фундаментальная так и прикладная наука. Изобретения тщательно планируются, но важно отметить, что некоторые открытия делаются благодаря случайности; то есть, путем счастливой случайности, как счастливый сюрприз. Пенициллин был обнаружен, когда биолог Александр Флеминг забыл чашку с бактериями стафилококка. Нежелательная плесень выросла на блюде, убивая болезнетворные бактерии. Плесень оказалась пенициллином и таким образом был обнаружен новый антибиотик. Даже в высокоорганизованном мире, удача, в сочетании с внимательным, пытливым умом, может привести к неожиданным прорывам.
В области естественных наук теоретическая система знаний используется для разработки информации для объяснения явлений естественного мира. Затем эту информацию используют для практических начинаний через прикладную.
Типы получения знаний
Научное сообщество обсуждает последние несколько десятилетий о значимости разных типов получения знаний. Выгодно заниматься познанием ради просто получения знаний, или же их можно применить к решению конкретной проблемы или для улучшения нашей жизни? Этот вопрос фокусируется на различиях между двумя типами: фундаментальная и прикладная наука.
Фундаментальные или «чистые» науки стремятся к расширению знаний независимо от краткосрочного применения этих знаний. Она не сосредоточена на разработке продукта или услуги непосредственно государственной или коммерческой ценности. Цель фундаментальных наук — знание ради познания, хотя это не значит, что в конце концов, это не может привести к практическому применению.
В отличие от прикладных наук или «технологий» система стремится использовать полученный продукт для решения реальных мировых проблем, таких как повышение урожайности сельскохозяйственных культур, лекарство от определенной болезни или спасать животных которым угрожает стихийное бедствие. В прикладных науках, проблема обычно определяется для исследователя.
Медицинская микробиология является примером прикладных знаний. Эти познания биологии дают новые технологии, хотя и не обязательно только медицинские, которые разработаны конкретно через биомедицину и биомедицинскую инженерию.
Эпидемиология, которая изучает закономерности, причины, последствия и условия влияния на здоровье заболевания в определенной популяции, является применением формальных наук статистики и теории вероятностей. Генетическая эпидемиология применяет как биологические, так и статистические методы относящиеся к разным типам наук.
Примеры прикладной системы знаний
Некоторые люди могут воспринимать прикладную науку как «полезная» и фундаментальную как «бесполезная».
Внимательный взгляд на историю, однако, показывает, что базовые знания влекут за собой множество замечательных приложений имеющих большое значение. Многие ученые считают, что базовое понимание необходимо до разработки приложения.
Другие ученые думают, что настало время перейти от теории к практике вместо того, чтобы найти решения для актуальных проблем. Оба подхода допустимы. Это правда, что есть проблемы, которые требуют немедленного практического внимания. Однако, многие решения находятся только с помощью широкого базиса полученных фундаментальных знаний.
Один пример того, как фундаментальные и прикладные науки могут работать вместе, чтобы решить практические проблемы произошли после открытия структуры ДНК, что привело к пониманию молекулярных механизмов, регулирующих репликацию ДНК. Нити ДНК уникальны в каждом человеке и находятся в наших клетках, где они дают инструкции, необходимые для жизни. Во время репликации ДНК они делает новые копии незадолго перед делением клетки. Понимание механизмов репликации ДНК позволили ученым разработать лабораторные методики, которые сейчас используются для выявления, например, генетических заболеваний или определить лиц, которые были на месте преступления или определить отцовство.
Другой пример связи между фундаментальными и прикладными исследованиями является проект геном человека, исследование, в котором каждая хромосома человека была проанализирована и сопоставлена, чтобы определить точную последовательность субъединиц ДНК и точное расположение каждого гена (ген — основная единица наследственности, полный комплект генов — геном). Менее сложные организмы также были изучены в рамках данного проекта для того, чтобы лучше понять хромосомы человека. Проект «геном человека» опирался на фундаментальные исследования простых организмов где позже был описан геном человека. Важной конечной целью в итоге стало использование данных прикладных исследований с целью поиска методов лечения и ранней диагностики генетически обусловленных заболеваний. Проект генома человека был результатом 13-летнего сотрудничества между исследователями, работающими в различных областях. Проект, который секвенировал весь геном человека, был завершен в 2003 году.
Таким образом, фундаментальная и прикладная человеческая деятельность неотделимы и зависят друг от друга.
Научная электронная библиотека
ВВЕДЕНИЕ. ОСОБЕННОСТИ ФУНДАМЕНТАЛЬНОЙ НАУКИ
Фундаментальная наука – это область познания, занимающаяся теоретическими и экспериментальными научными исследованиями основополагающих явлений природы – феноменов, которых только способен постичь разум человека. Её цель – поиск закономерностей, отвечающих за форму, строение, состав, структуру и свойства явлений природы, протекание и развитие обусловленных ими процессов. Фундаментальная наука затрагивает базовые принципы философского мировоззрения и миропонимания, что включает в себя как гуманитарные, так и естественнонаучные дисциплины, и служит расширению теоретических, концептуальных представлений об окружающем мире, о мироздании как таковом во всех его проявлениях, в том числе и охватывающих сферы интеллектуальные, духовные и социальное.
В задачи фундаментальной науки не входит скорая практическая реализация её достижений. Она занимается перспективными исследованиями, отдача от которых наступает не сразу, в чём и состоит её коренное отличие от прикладной науки. Однако результаты фундаментальных исследований всегда находят актуальное применение, и постоянно корректируют развитие любой научно-технической области и дисциплины, что вообще немыслимо без развития фундаментальных разделов – любые открытия и технологии непременно опираются на положения фундаментальной науки по определению.
В случае противоречий новых научных открытий принятым на данный момент «классическими» представлениям, не только стимулируется модификация фундаментальной науки, но и требуются новые глубокие исследования для полноценного понимания процессов и механизмов, лежащих в основе того или иного феномена, для дальнейшего совершенствования методов или принципов их изучения.
Традиционно фундаментальные исследования более соотносятся с естествознанием, в то же время все формы научного познания опираются на системы обобщений, являющихся их основой; таким образом, и все гуманитарные науки обладают или стремятся обладать аппаратом, способным охватить и сформулировать общие фундаментальные принципы исследований и методы их истолкования.
Статус фундаментальных исследований ЮНЕСКО присваивает таким работам, которые способствуют открытию законов природы, пониманию механизмов взаимодействия между явлениями и объектами реальной действительности.
К основным функциям фундаментальных исследований относится познавательная деятельность; непосредственной задачей является получение конкретных представлений о законах природы, которые обладают характерной общностью и стабильностью.
К основным признакам фундаментальности относят:
а) концептуальную универсальность;
б) пространственно-временную общность.
Тем не менее, это не позволяет сделать тот вывод, что отличительной особенностью фундаментальности является отсутствие практической направленности и применимости, поскольку в процессе решения фундаментальных проблем закономерно открываются новые перспективы, возможности и методы решения практических задач.
Государство, обладающее достаточным научным потенциалом, и стремящееся к его развитию, непременно должно способствовать поддержке и развитию фундаментальных исследований, несмотря на то, что они зачастую не сразу являются рентабельными.
Так, статья 2 Федерального закона РФ от 23 августа 1996 года за № 127-ФЗ «О науке и государственной научно-технической политике» даёт такое определение фундаментальным исследованиям: «Экспериментальная или теоретическая деятельность, направленная на получение новых знаний об основных закономерностях строения, функционирования и развития человека, общества, окружающей природной среды».
Самым ярким примером, иллюстрирующим характерные особенности фундаментальной науки, может служить история исследований, связанных со строением материи, в частности, строения атома. Практическую реализацию эти исследования нашли только через сотни лет после зарождения начальных представлений атомизма, и через десятки – после оформления теории строения атома.
Подобный процесс наблюдается в каждой области знаний, когда от первичного эмпирического субстрата, через гипотезу, эксперимент и теоретическое его осмысление, при соответствующем их развитии, расширении и совершенствовании методологии, наука приходит к определённым постулатам.
Эти положения способствуют поиску и формированию новых количественно выраженных постулатов, являющихся теоретической основой для дальнейших исследований, что и позволяет сформировать задачи прикладной науки.
Совершенствование инструментальной базы, как теоретической, так и экспериментально-практической, служит совершенствованию метода. Любая фундаментальная дисциплина и любое прикладное направление способны взаимно участвовать в развитии понимания и решения самостоятельных и общих задач: прикладная наука расширяет возможности исследовательского инструментария, как практического, так и теоретического, фундаментальной науки, которая, в свою очередь, результатами своих исследований, предоставляет теоретический инструмент и основу для развития прикладной по соответствующей тематике. В этом кроется одна из основных причин необходимости поддержки фундаментальной науки, которая, как правило, не обладает достаточными возможностями самофинансирования.
Быстрое развитие техники и технологий (в отношении реализации полученных и давно «предсказанных» фундаментальной наукой результатов) создаёт условия для такой классификации научных исследований, когда новое их направление, принадлежащее к области междисциплинарных исследований, расценивается как успех освоения технологической базы, или наоборот, представляется только в виде линии развития – фундаментальных наук. В то же время, эти научные исследования обязаны своим происхождением фундаментальным наукам, но в настоящее время уже имеют, в большей степени, отношение к прикладным исследованиям, и лишь косвенно служат развитию фундаментальной науки.
Примером тому могут служить нанотехнологии, основа которых сравнительно недавно, по срокам развития науки, была заложена, в числе многих других направлений, именно фундаментальными исследованиями в области естественных наук – многих разделов физики, химии, биологии, математики, информатики, электроники, синергетики, теории сложных систем, системного анализа. Нужно особо упомянуть также коллоидную химию, дисперсные систем ы и диссипативные структуры.
Однако это не значит, что лежащие в основе той или иной новой технологии фундаментальные исследования должны быть полностью подчинены ей, поглотив обеспечение других направлений, которые призваны заниматься фундаментальными исследованиями достаточно широкого диапазона.