Примеры фундаментальная наука: Прикладные и фундаментальные науки

Прикладные и фундаментальные науки

Содержание статьи

1. Особенности прикладных и фундаментальных наук

2. Взаимоотношения прикладных и фундаментальных наук

Особенности прикладных и фундаментальных наук

Проблема единства теоретического и практического в исследовании природных явлений особенно интересна в современной науке.

Разделение фундаментальных и прикладных наук является относительным. Как правило, считается, что фундаментальные науки являются базисом, который существенно пополняет либо изменяет знания о закономерностях функционирования и развития природы и общества, а также мышления. Прикладные науки считаются науками, которые открывают способы и пути исследования научных идей на практике.

Замечание 1

То есть, фундаментальные науки питают идеями науку, а прикладные – технику, производство и развивают техническую мысль общества. Фундаментальные науки развивают научную мысль вглубь, а прикладные – вширь, позволяя человеку осваивать разные области природы.

Однако, следует отметить следующие моменты:

• идеями науку питают не только фундаментальные, но и прикладные исследования
• в свою очередь, производство и технику питают идеями не только прикладные науки, но и фундаментальные
• фундаментальные науки, так же, как и прикладные, развивают техническую мысль
• и фундаментальные, и прикладные науки питают все сферы общественной деятельности, не только производство и технику
• фундаментальными являются не все исследования, которые не выходят на практику, и наоборот, фундаментальный характер носят не все исследования, которые осуществляются фундаментальной наукой
• прикладные исследования могут иметь фундаментальные значения, так же, как фундаментальные исследования могут иметь прикладное значение.

Взаимоотношения прикладных и фундаментальных наук

Диалектика взаимоотношения прикладных и фундаментальных наук является подвижной, сложной и противоречивой. Прикладные науки без фундаментальных исследований теряют способность воздействия на практику, затухают и опустошаются. В то же время, фундаментальные исследования способны развиваться без разработок прикладного характера. Прикладные исследования питают фундаментальную науку экспериментальными данными, конкретизируют и определяют средства внедрения фундаментальных разработок в практику. Другими словами, прикладные науки являются основой от созерцания к абстрактному мышлению, а фундаментальные – движением от абстрактного мышления к практике через прикладные исследования.

Относительность разделения фундаментальных наук и прикладных выражается категориями сущности и существования, целого и части, многообразия и единства, действительности и возможности, средства и цели и т.д. Эти категории органически связаны между собой, они взаимодействуют и проникают друг в друга. Например, фундаментальная наука определяет сущность развития объектов познания, прикладная наука определяет условия существования каждого из них. Фундаментальная наука изучает объект в целом, а прикладная – особенность каждой отдельной части. Фундаментальная наука выявляет единство однотипных объектов познания, прикладная обнаруживает многообразие их проявления. Задачей фундаментальной науки является поиск возможностей использования исследуемых объектов, задачей прикладной науки является поиск пути реализации таких возможностей. Фундаментальная наука определяет цель изучения объекта, прикладная определяет средства достижения этой цели и т.д.

По вышеуказанным категориям диалектики можно вывести и обратную зависимость между фундаментальными науками и прикладными. Из анализа этой зависимости понятно, что фундаментальная наука играет первостепенную роль в развитии прикладной науки, является базисом. Поэтому пренебрежение фундаментальными исследованиями ради узкого практицизма приводит к неблагоприятным последствиям, которые выражаются в прекращении развития и фундаментальной, и прикладной науки.

Принцип объективного развития науки заключается в том, что прикладные науки могут успешно развиваться, углубляться и множиться исключительно на основе фундаментальных исследований. Этот объективный принцип не могут поколебать такие суждения о фундаментальных исследованиях, как недостаточность практической отдачи, оторванность о практике и малая практическая эффективность. При этом следует заметить, что связь науки и практики может носить как непосредственный характер, так и опосредованный. Эта связь может быть как прямой, так и посредством промежуточных звеньев, быть как описательной, так и обобщающей. Однако эти связи существуют, выступая при этом иногда явно, а в ряде случаев – завуалировано, скрытно. В случае, если такие связи отсутствуют, то нет и науки.

Отсюда вытекает необходимость развития фундаментальных исследований и интегрирования их с соответствующими разработками прикладного характера. Фундаментальные исследования, являясь абстрактным выражением реальности, восходят к конкретным явлениям через разработки прикладных наук, реализуются в них и преобразуют эти явления.

Таким образом, в единстве теоретических исследований и практических изысканий заложен огромный потенциал научного познания, знания и научной деятельности.

В современной науке существует два подхода к рассмотрению фундаментальных и прикладных наук.

С одной стороны, существует мнение, что прикладная наука является более полезной, чем фундаментальная. Однако базовое знание необходимо для практических разработок. Таким образом, прикладная наука опирается на теоретические исследования.

Другая точка зрения предполагает, что необходимо перейти от теории к практике вместо поиска решения для актуальных проблем.

Замечание 2

В обоих подходах есть доля истины. Существуют проблемы, для решения которых необходимо немедленное практическое вмешательство. Однако, основная часть решений находится только при помощи использования результатов фундаментальных исследований.

Ярким примером взаимодействия фундаментальных и прикладных наук для решения практической проблемы является проект геном человека. этот проект опирался на фундаментальные исследования простых организмов. В результате этого были использованы данные прикладных исследований для поиска способов ранней диагностики и лечения заболеваний, обусловленных генетически.

примеры. Фундаментальная и прикладная наука

Человек, являясь частью природы и имея некоторые черты сходства с животными, особенно с приматами, однако же обладает совершенно уникальным свойством. Его головной мозг может выполнять действия, называемые в психологии когнитивными, – познавательные. Способность человека к абстрактному мышлению, связанная с развитием коры головного мозга, привела его к целенаправленному постижению закономерностей, лежащих в основе эволюции природы и общества. В результате возник такой феномен познания, как фундаментальная наука.

В этой статье мы рассмотрим пути развития ее различных отраслей, также выясним, чем теоретические исследования отличаются от практических форм когнитивных процессов.

Общее знание – что это такое?

Часть познавательной деятельности, исследующая базовые принципы строения и механизмов мироздания, а также затрагивающая причинно-следственные связи, возникающие вследствие взаимодействий объектов материального мира, – это и есть фундаментальная наука.

Она призвана изучать теоретические аспекты как естественно-математических, так и гуманитарных дисциплин. Специальная структура Организации Объединенных Наций, занимающаяся вопросами науки, образования и культуры, – ЮНЕСКО – относит к фундаментальным изысканиям именно те, которые приводят к открытию новых законов мироздания, а также к установлению связей между явлениями природы и предметами физической материи.

Почему нужно поддерживать теоретические исследования

Одним из отличительных признаков, присущих высокоразвитым государствам, является высокий уровень развития общего знания и щедрое финансирование научных школ, занимающихся глобальными проектами. Как правило, они не дают быстрой материальной выгоды и часто являются трудоемкими и дорогостоящими. Однако именно фундаментальная наука является той основой, на которой базируются дальнейшие практические опыты и внедрение полученных результатов в промышленное производство, сельское хозяйство, медицину и другие отрасли человеческой деятельности.

Наука фундаментальная и прикладная – движущая сила прогресса

Итак, глобальное познание сущности бытия во всех формах его проявления является продуктом аналитико-синтетических функций человеческого мозга. Эмпирические предположения древних философов о дискретности материи привели к появлению гипотезы о существовании мельчайших частиц – атомов, озвученной, например, в поэме Лукреция Кара «О природе вещей». Гениальные исследования М. В. Ломоносова и Д. Дальтона привели к созданию выдающегося атомно-молекулярного учения.

Постулаты, которые предоставила фундаментальная наука, послужили основанием для последующих прикладных исследований, проведенных учеными-практиками.

От теории к практике

Путь от кабинета ученого-теоретика к научно-исследовательской лаборатории может занимать многие годы, а может быть стремительным и насыщенным новыми открытиями. Например, российские ученые Д. Д. Иваненко и Е. М. Гапон в 1932 году в лабораторных условиях открыли состав атомных ядер, а вскоре профессор А. П. Жданов доказал существование внутри ядра чрезвычайно больших сил, связывающих протоны и нейтроны в единое целое. Они были названы ядерными, а прикладная дисциплина – ядерная физика – нашла им применение в циклофазотронах (один из первых создан в 1960 году в г. Дубне), в реакторах АЭС (в 1964 году в г. Обнинске), в военной промышленности. Все выше риведенные нами примеры наглядно показывают, как взаимосвязана между собой фундаментальная и прикладная наука.

Роль теоретических исследований в понимании эволюции материального мира

Неслучайно начало становления общечеловеческого знания связывают с развитием, прежде всего, системы естественных дисциплин. Наше общество изначально пыталось не только познать законы материальной действительности, но и получить над ними тотальную власть. Достаточно вспомнить известный афоризм И. В. Мичурина: «Мы не можем ждать милостей от природы, взять их у нее – наша задача». Для иллюстрации давайте рассмотрим, как развивалась физическая фундаментальная наука. Примеры, подтверждающие человеческий гений, можно найти в открытиях, приведших к формулировке закона всемирного тяготения.

Где используют знание закона гравитации

Все началось с опытов Галилео Галилея, доказавшего, что вес тела не влияет на скорость, с которой он падает на землю. Затем в 1666 году Исаак Ньютон сформулировал постулат вселенского значения – закон всемирного тяготения.

Теоретические знания, которые получила физика – фундаментальная наука о природе, человечество с успехом применяет в современных методах геологоразведки, в составлении прогнозов океанских приливов. Законы Ньютона используют в проведении расчетов движения искусственных спутников Земли и межгалактических станций.

Биология – фундаментальная наука

Пожалуй, ни в какой другой отрасли человеческого знания нет такого изобилия фактов, служащих ярким примером уникального развития когнитивных процессов у биологического вида Человек разумный. Постулаты естествознания, сформулированные Чарльзом Дарвином, Грегором Менделем, Томасом Морганом, И. П. Павловым, И. И. Мечниковым и другими учеными, коренным образом повлияли на развитие современной эволюционной теории, медицины, селекции, генетики и сельского хозяйства. Далее мы приведем примеры, подтверждающие тот факт, что в области биологии фундаментальная и прикладная наука тесно взаимосвязаны между собой.

От скромных опытов на грядках – к генной инженерии

В середине XIX столетия в небольшом городке на юге Чехии Г. Мендель проводил эксперименты по скрещиванию между собой нескольких сортов гороха, которые различались окраской, а также формой семян. У полученных гибридных растений Мендель собирал плоды и подсчитывал семена с различными признаками. Благодаря своей чрезвычайной скрупулезности и педантичности, экспериментатор провел несколько тысяч опытов, результаты которых представил в отчете.

Коллеги-ученые, вежливо выслушав, оставили его без внимания. А напрасно. Прошло почти сто лет, и сразу несколько ученых – Де Фриз, Чермак и Корренс – объявили об открытии законов наследственности и о создании новой биологической дисциплины – генетики. Но лавры первенства достались не им.

Фактор времени в осмыслении теоретического знания

Как оказалось впоследствии, они продублировали опыты Г. Менделя, взяв лишь другие объекты для своих исследований. К середине XX века новые открытия в области генетики посыпались как из рога изобилия. Де Фриз создает свою мутационную теорию, Т. Морган – хромосомную теорию наследственности, Уотсон и Крик расшифровывают структуру ДНК.

Однако три главных постулата, сформулированные Г. Менделем, до сих пор остаются краеугольным камнем, на котором стоит биология. Фундаментальная наука в очередной раз доказала, что ее результаты никогда не пропадают даром. Они просто ждут нужное время, когда человечество будет готовым понять и оценить новые знания по заслугам.

Роль дисциплин гуманитарного цикла в развитии глобальных познаний о мироустройстве

История — одна из самых первых отраслей человеческого знания, зародившаяся еще в античные времена. Ее основателем считают Геродота, а первым теоретическим трудом – трактат «История», написанный им же. До настоящего времени эта наука продолжает изучать события прошлого, а также выявляет возможные причинно-следственные связи между ними в масштабе как общечеловеческой эволюции, так и в развитии отдельных государств.

Выдающиеся исследования О. Конта, М. Вебера, Г. Спенсера послужили весомым доказательством в пользу утверждения о том, что история – фундаментальная наука, призванная устанавливать законы развития человеческого общества на различных этапах его развития.

Ее прикладные отрасли – экономическая история, археология, история государства и права – углубляют наши представления о принципах организации и эволюции социума в контексте развития цивилизаций.

Юриспруденция и ее место в системе теоретических наук

Как функционирует государство, какие закономерности можно выявить в процессе его развития, каковы принципы взаимодействия государства и права – на эти вопросы отвечает фундаментальная юридическая наука. Она содержит в себе наиболее общие для всех прикладных отраслей правоведения категории и понятия. Их затем успешно применяют в своей работе криминалистика, судебная медицина, юридическая психология.

Юриспруденция обеспечивает соблюдение правовых норм и законов, что является важнейшим условием сохранения и процветания государства.

Роль информатики в процессах глобализации

Чтобы представить себе, насколько востребована эта наука в современном мире, приведем следующие цифры: более 60% всех рабочих мест в мире оснащены компьютерной техникой, а в наукоемких производствах показатель возрастает до 95 %. Стирание информационных барьеров между государствами и их населением, создание глобальных мировых торговых и экономических монополий, образование интернациональных коммуникативных сетей невозможно без IT-технологий.

Информатика как фундаментальная наука создает комплекс принципов и методов, обеспечивающих компьютеризацию механизмов управления любыми объектами и процессами, происходящими в социуме. Ее наиболее перспективные прикладные отрасли – это разработка сетей, экономическая информатика, а также компьютерное управление производства.

Экономика и ее место в мировом научном потенциале

Экономическая фундаментальная наука является базой для современного межгосударственного промышленного производства. Она выявляет причинно-следственные связи между всеми субъектами хозяйственной деятельности общества, а также развивает методологию единого экономического пространства в масштабах современной человеческой цивилизации.

Зародившись в трудах А. Смита и Д. Рикардо, впитав идеи М. Фридмана о монетаризме, современная экономическая наука широко использует концепции неоклассики и мейнстрима. На их основе сформировались прикладные отрасли: региональная и постиндустриальная экономика. Они изучают как принципы рационального размещения производства, так и последствия научно-технической революции.

В данной статье мы выяснили, какую роль играет в развитии общества фундаментальная наука. Примеры, приведенные выше, подтверждают ее первостепенное значение в познании законов и принципов функционирования материального мира.

Наука фундаментальная и наука прикладная

Понятие фундаментальной науки (или «чистой») подразумевает экспериментальные исследования для поиска новых истин и проверки гипотез. Ее задача состоит в глубоком изучении теоретических знаний об устройстве окружающего мира. Примеры: математика, биология, химия, физика, информатика. Прикладная наука изобретает и улучшает устройства, методы и процессы, чтобы они принесли наибольшую пользу (например, стали быстрее, медленнее, легче, эффективнее, дешевле, долговечнее и т. д.). Примеры: медицина, селектика, археология, экономическая информатика.

Финансирование науки

Исследования поддерживаются внешними грантами. В настоящее время крупные государственные учреждения все чаще выступают за предоставление премий в счет прикладных проектов. Приобретение знаний самих по себе требует финансовых вливаний в развитие фундаментальной науки, однако сегодня это не считается целесообразным, так как не приносит практической пользы здесь и сейчас.

Практическая польза фундаментальных исследований

Классическая работа великих пионеров от Галилея до Лайнуса Полинга была исключительно чистой наукой. Сейчас подобные исследования считаются смешными и бесполезными для человечества (например, что происходит, если целые хлоропласты, выделенные из растительных клеток, внедрить в живые клетки животных?).

Эта точка зрения очень недальновидна, потому что она игнорирует тот факт, что прогресс является частью непрерывных экспериментов многих ученых. Почти все новые устройства или предметы практического использования следуют по общему пути развития. Конечный результат в прикладной науке может произойти через несколько десятилетий после первоначального открытия в фундаментальной. Таким образом, бесполезные первоначальные открытия чистых наук становятся полезными и важными, порождая последующие открытия в прикладной науке и технике.

Основой для всех последующих разработок с помощью прикладных знаний являются открытые исследования фундаментальных проблем науки. Примером является транзистор. Когда он был впервые создан Джоном Бардином, то рассматривался исключительно как «лабораторный экспонат», который не имел никакого потенциала для практического использования. Никто не предвидел его возможного революционного значения для множества электронных устройств и компьютеров в современном мире.

Как определяется, какие исследования проводить?

В идеальном мире науки и жизни профессиональные ученые и доктора философии решали бы, что исследовать и как проводить необходимые эксперименты. В реальном мире ученые работают только над тем, что поддерживается внешним финансированием научных исследований. Эта необходимость ограничивает их, поскольку кандидаты на получение гранта всегда тщательно изучают опубликованные объявления о том, на какие темы и области в настоящее время нацелены государственные организации. Тем самым они оказывают большое влияние на то, какие исследования будут проводиться. Должностные лица, предоставляющие гранты, могут незаметно направлять усилия ученых в выбранных направлениях и следить за тем, чтобы некоторым темам уделяли больше внимания. Аналогичная ситуация наблюдается и для большинства промышленных исследователей, поскольку они должны работать только над теми вопросами, которые имеют значение для их коммерческого работодателя.

Причины неравномерного развития науки

Государственный контроль за научными исследованиями является проблемой, поскольку финансирующие организации все чаще предпочитают проекты в прикладной науке. Частично это объясняется понятным желанием добиться прогресса в области, представляющей практический интерес (например, энергии, топлива, здравоохранения, военной сфере), а также показать общественности, которая платит налоги, что их поддержка исследований дает полезные новые технологии с практическими преимуществами. Финансирующие организации, к сожалению, не понимают, что деление науки на фундаментальную и прикладную скорее условно, исследования в базовой области почти всегда основа для последующих разработок учеными и инженерами. Снижение денежных вливаний в чистую науку позже приводит к уменьшению производительности в прикладной. Таким образом, возникает неотъемлемый конфликт между финансированием фундаментальной науки и прикладной науки.

Последствия преобладания финансирования прикладной науки

Приоритетность прикладной науки над чистой для получения внешних финансовых премий неизбежно влечет негативные последствия для прогресса. Во-первых, это уменьшает объем фондов, созданных для поддержки фундаментальных исследований. Во-вторых, это противоречит известному факту, что почти все важные достижения и инженерные разработки исходят из ранних открытий чистой науки. В-третьих, все исследования, имеющие более низкий приоритет для финансирования в фундаментальной науке и прикладной науке, становятся менее изученными. В-четвертых, источником большинства новых идей, новых концепций, прорывных разработок и новых направлений в науке является индивидуальный экспериментатор. Прикладные исследования, как правило, уменьшают свободу творчества, что способствует формированию исследовательских групп и уменьшению числа ученых работающих в качестве отдельных научных сотрудников.

Альтернативы в финансировании фундаментальной науки

Небольшие краткосрочные исследования часто могут поддерживаться частными фондами или краудфандингом (способ коллективного финансирования, основанный на добровольных взносах). У некоторых учреждений есть программы, предлагающие небольшую финансовую поддержку на один год работы. Эти возможности особенно ценны для ученых, желающих проводить эксперименты. В тех случаях, когда необходимы значительные расходы этих механизмов для поддержки, небольших исследований недостаточно, нужно получить стандартный грант на исследования от внешних организаций.

Не всегда общеизвестно, однако несколько организаций предлагают значительные денежные призы на конкурсной основе (например, проектирование безопасных самолетов, разработка эффективной системы для производства кормовых белков из водорослей в специальных крытых или открытых фермах, создание практичного и недорогого электрического автомобиля). Такие проекты тесно связаны с фундаментальной наукой и наукой прикладной, хотя они могут иметь отношение к любым материалам и направлениям, которые станет использовать ученый-изобретатель. Конкурсные призы являются ретроспективными, то есть их получают после завершения исследований и инженерных разработок, что полностью противоположно стандартным государственным исследовательским грантам, которые дают награды за запланированную потенциальную исследовательскую работу еще до ее проведения.

Ретроспективные гранты на научные исследования также можно найти в текущих программах поддержки в некоторых других странах. Они поддерживают своих ученых-исследователей в университетах и ​​институтах, регулярно присуждая им оперативные денежные фонды. Эти средства обеспечивают помощь в необходимых расходах, таких как работа аспирантов, приобретение исследовательских материалов, непредвиденные затраты на исследования (например, ремонт неисправного лабораторного инструмента), поездки на научную встречу или в лабораторию сотрудника и т. д.

Поддержка фундаментальных исследований

Уменьшение поддержки фундаментальных исследований требует поиска альтернативных источников финансирования. Не всегда признается, что обычные исследовательские гранты позволяют использовать выделенные средства для научных исследований, если они имеют отношение к основной теме прикладной науки и не требуют очень больших сумм денег. Такие побочные проекты часто обозначаются как экспериментальные исследования, поскольку они могут давать достаточно важные данные, чтобы впоследствии включается в заявку на получение отдельного гранта на исследования.

Ценность фундаментальной и прикладной науки

Сейчас поддержка государством в виде грантов для чистых исследований сокращается, а прикладных увеличивается. Однако фундаментальные знания сами по себе всегда будут важны и являются основой для последующих разработок. Фундаментальная наука и наука прикладная являются одинаково ценными для общества.

В настоящее время чистая наука нуждается в большем поощрении. Ученые должны стремиться разработать и использовать дополнительные или нетрадиционные средства, позволяющие им проводить необходимые фундаментальные исследования, чтобы развивать науку и жизнь общества в целом. Нынешнее неблагоприятное воздействие должно быть прекращено, поскольку это ущемляет перспективы будущих научных открытий.

фундаментальная и прикладная наука: взаимосвязь, различия

Вначале наука развивалась как фундаментальная. Разделение же науки на фундаментальную и прикладную произошло в середине 20 века. Обе части науки тесно взаимосвязаны и различие между ними минимальное, так как они взаимозависимы. Приведенные примеры показывают значимость фундаментальных и прикладных исследований в благосостоянии общества…

Приветствую, дорогой читатель! Спасибо, что проявил интерес к моему дневнику. Как известно, истина рождается в споре. А какое придается ей значение в науке? В этой статье я расскажу вам о различиях и взаимосвязи фундаментальной и прикладной наук.

После окончания военной академии связи по воле случая открылась возможность прикоснуться к научной деятельности. На протяжении десятка лет по роду работы в Мытищинском НИИ связи Министерства обороны пришлось воочию увидеть, с чем сталкивается фундаментальная и прикладная наука.

Чернышевский в своем изречении недалек был от истины: «…чем больше знакомишься с наукой, тем больше любишь ее», и его слова оказались не в разрезе с моими убеждениями. Научная деятельность рука об руку идет с фантазией, которая является одной из движущих сил. Но в то же время Томас Гексли уверенно предупреждал, что уродливые факты убивают красивые гипотезы.

Научные исследования хороши тем, что склонны к парадоксам, заставляют шагать вместе со временем, пополнять и обновлять свои знания в разных направлениях. Они связаны с активной деятельностью, вносящую свежую струю в обыденную жизнь, и не позволяют останавливаться на достигнутом уровне.

В своих субъективных рассуждениях хочется без замысловатых слов коснуться некоторых сторон научной проблемы. Допускаю, что они не претендуют на полноту, и кто-то с ними может не согласиться, но, как говорят, сколько людей, столько и мнений.

Содержание

• Фундаментальная и прикладная наука — взаимосвязь и взаимозависимость
• Чем фундаментальная наука отличается от прикладной
• Исторические изменения в фундаментальной и прикладной науке
• Вывод

ФУНДАМЕНТАЛЬНАЯ И ПРИКЛАДНАЯ НАУКА — ВЗАИМОСВЯЗЬ И ВЗАИМОЗАВИСИМОСТЬ

Что такое фундаментальная и прикладная наука? Под наукой в первую очередь подразумевается система специальных знаний. Принято ее деление на прикладную и фундаментальную, которое началось еще с античных времен, но в разные периоды использовались различные критерии.

Научная деятельность долгое время развивалась в фундаментальном направлении, когда проводились исследования с целью получения знаний о явлениях и законах мироздания для выяснения истины.

В фундаментальных исследованиях разрабатываются базовые концепции, как основание прикладной науки. Теоретические знания характеризуются приведением полученных научным поиском фактов окружающего мира в непротиворечивую систему.

Когда же отсутствует прямая взаимосвязь фундаментальных знаний с практикой, то такая стыковка принадлежит прикладным исследованиям. Они дополняют и подтверждают полученные фундаментальные знания, используя их в реализации практических целей.

Отсюда очевидно, что фундаментальная и прикладная наука – это учения, обладающие тесной взаимозависимостью. Ученых первого направления в «чистом виде» интересует истина, подразумевающая теоретические и экспериментальные исследования. Они не предполагают даже, какая польза из полученного познания будет извлечена.

Что значит “прикладная наука”? В прикладных науках, называемых также отраслевыми, исследователи нацелены на получение знаний и открытий, имеющих непосредственную ориентацию на практические цели и решение технических проблем. Им присуща разработка новых инновационных технологий, повышающих уровень жизни людей, обеспечивающих безопасность страны, личности и т.д.

Некоторые разделы научных исследований с развитием и углублением познания утрачивают свою фундаментальность. На смену им приходят новые теории, которые многогранно и полнее раскрывают наблюдаемые явления и события.

Постановка вопроса о принадлежности науки к фундаментальной или прикладной в современных условиях не совсем корректна. С одной стороны при исследованиях нередко появляются практические цели, а с другой стороны воплощение прикладных знаний способствует фундаментальным открытиям.

Прогресс науки заключается в том, что она без чувства сожаления разрушает ранее тщательно построенное ею здание. Под фундаментальной наукой понимается в первую очередь познание мира. Так, например, Коперник превратил в прах аксиому, что Солнце движется вокруг Земли, но старые истины не так-то легко уходят со сцены.

Макс Планк отмечал, что новая истина одерживает верх не после переубеждения ее противников, а лишь когда они вымирают, поэтому свои надежды на прогресс он отдавал более молодому поколению.

В научной деятельности, как и в обычной жизни, можно выделить два подхода к рассматриваемому явлению или событию, истинность которых определяется в процессе споров и дискуссий. Одна из крайних точек зрения опирается на авторитеты, а другая на здравый смысл.

Афоризм Козмы Пруткова гласит: «Зри в корень и подвергай все сомнению». Однако в угоду авторитетной точки зрения нередко лживые утверждения в фундаментальных познаниях автоматически перекочевывают из одного источника в другой.

Бездумное следование авторитетной точке зрения и пренебрежение здравым смыслом во многом граничат с обыкновенным шарлатанством. В этом случае слепо навязываются обманчивые идеи.

Наш мир такой многогранный, и если утверждать, что человек произошел от обезьяны, то вас непременно будут считать дарвинистом, а если предполагать, что человек – творение внеземного разума, то вы угодите в лагерь церковников. Поэтому и голова нам дана не для того, чтобы шапку носить.

Отсюда очевидно, что путь к истине в фундаментальной науке тернистый и на нем встречается довольно много «подводных камней». В отраслевых областях научных исследований ситуация не лучше, а засилье авторитетов негативно отражается на практических разработках.

В.И.Ленин подчеркивал, что, берясь за решение частных вопросов, неминуемо бессознательно для себя на каждом шагу придется натыкаться на общие вопросы. Поэтому прикладные знания находят свое отражение на практике, но изначально используют резервы исследований.

При этом нередко также возникают научные споры, которые выносятся на всеобщее обсуждение. Благодаря коллективной мысли определяется оптимальное практическое направление.

Так, показательным примером, относящимся к прикладной науке в области связи, может быть дискуссия о выборе направления преобразования и передачи аналогового сигнала в цифровом виде. Существовало два варианта: вокодерный и импульсный.

Импульсное преобразование сигнала ранее было предсказано Котельниковым в своей известной теореме, но такой метод требовал широкой полосы частот. В отличие от послевоенного времени тогда это теоретическое предсказание перетекало уже в практическую область.

Имеющаяся новая аппаратура и перспективная элементная база создавали предпосылки к импульсному преобразованию сигнала. В конечном итоге оно одержало верх, так как отличается многими достоинствами.

Благодаря спутниковой связи на основе цифрового сигнала стали доступны объекты, находящиеся в сложной рельефной местности. Области использования цифрового сигнала не поддаются перечислению, включая, в том числе, измерительные приборы и цифровое телевидение.

Теперь, пользуясь сотовыми телефонами, как плодами прикладной науки, мы не задумываемся о методе преобразования аналогового сигнала. Нас вполне устраивает отличная связь, доступ к интернету и хорошо разборчивая речь.

Напоследок хочется отметить, что исследования создают питание из идей научным познаниям, а прикладные питают технику и производство. Однако нужна незаурядная смелость и настойчивость, чтобы фундаментальная и прикладная наука в меньшей степени зависели от признанных авторитетов. В то же время, принятие судьбоносных решений в этой области зависит не от большинства, поэтому, кто окажется на высоте, мы нередко узнаем лишь в конце пути.

ЧЕМ ФУНДАМЕНТАЛЬНАЯ НАУКА ОТЛИЧАЕТСЯ ОТ ПРИКЛАДНОЙ

На протяжении всего исторического развития человек постоянно находится в поиске. Он подталкивает людей к использованию разных методов и форм познания окружающего мира.

Наука является одним из таких средств, так как позволяет познать законы природы и существования.

Отношение к фундаментальным знаниям, как к привилегированным, сохранилось еще со Средневековья, и они символизировали статус умственного труда, каким занимались монахи и высшие сословия.

К физическому труду они обращались только по мере необходимости, а в античный период он вообще считался уделом рабов. Изначально в сферу исследований входило естествознание.

А прикладные изыскания характерны для середины 20 века, поэтому принято деление науки на прикладную и фундаментальную. Первая оказывает влияние на наш образ жизни, а вторая на наш образ мыслей.

Фундаментальную науку часто называют еще академической, так как она получает свое основное развитие в академиях и в университетах. Отсюда очевидно, что фундаментальные исследования отличаются от прикладных главным образом государственным источником финансирования.

Название отраслевых наук говорит само за себя, потому что они финансируются промышленностью. Но также есть и другие отличия фундаментальной и прикладной наук. К другим отличиям можно отнести такие:

1. Главная функция академического познания гносеологическая, то есть познавательная, которая вытекает из собственных проблем.
2. Фундаментальной науке характерно чисто теоретическое направление, а прикладные исследования имеют практическую составляющую.
3. Академические знания могут быть объяснены как исследования, расширяющие уже существующую базу. В отраслевой науке же намечаются исследования, способствующие реализации насущных проблем.
4. По применению фундаментальные исследования более универсальны, тогда как прикладные привязаны к определенной задаче, решение которой вызвано потребностями.
5. В основную задачу фундаментальных исследований включено развитие научных знаний и прогнозов, в то время как в прикладных изысканиях делается на развитие техники не без помощи фундаментальных исследований.
6. Главная цель, преследуемая исследованиями добавить долю знаний к уже имеющейся базе, а прикладная научная деятельность нацелена не на открытия, а на поиск решения насущной проблемы, то есть что-то изобрести.
7. Академические и прикладные научные знания различаются методологией и направлением исследований, имея различные подходы и отображение социальной реальности

Между двумя составными частями научного направления отсутствует ярко выраженная граница, так как такое разделение относительное, и оно по сей день оспаривается некоторыми исследователями.

Не совсем оправдан и подход, когда новые знания относят к фундаментальной науке, а для прикладных исследований отводят участь их практического применения. Здесь явно просматривается подмена результата и цели.

Так как нередко новые познания достаются вследствие прикладных исследований, а открытие новых технологий вытекает из фундаментальных знаний. Разные точки зрения решения этой проблемы характеризуются следующим:

1. Несмотря на фундаментальные истоки, современные научные знания все больше склоняются к прикладной области, доля которой выше 80%.
2. В 20 веке определяющим направлением получения знаний стало не стремление к познанию истины и любознательность, а прикладная ценность, то есть познание деятельности в мире.
3. Приоритет отраслевых познаний и исследований естественно наблюдается, но утверждение, что они преобладают беспочвенно.
4. Фундаментальная наука и прикладная не могут поглотить одна другую, так как отношениям между ними присущ диалектический характер.
5. Исследование данной проблемы зависит от предметной и уровневой структуры развития научных знаний, существования их видов, целевой ориентации и др.

В конечном итоге фундаментальная и прикладная наука различаются своим соотношением в конкретно-исторических условиях и практически не поддаются калькуляции.

Так, доля фундаментальных исследований, наряду с социальной поддержкой, медициной, культурой, содержанием армии в строках бюджета государства во многом определяют лицо общества.

ИСТОРИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ В ФУНДАМЕНТАЛЬНОЙ И ПРИКЛАДНОЙ НАУКЕ

В течение длительного периода времени в нашей стране фундаментальные и прикладные исследования противопоставлялись друг другу. Из-за этого образовалась громадная пропасть между наукой и практикой, которая не замедлила негативно отразиться на экономике государства.

Предпринимаемые слабые потуги по ликвидации «ножниц» между производством средств тяжелой промышленности и товаров народного потребления оказались малоэффективными, и экономика, да и страна в целом впали в застойный период.

На этой волне появилось немало доморощенных экспертов и знатоков, увидевших панацею от всех бед в переходе экономики на рыночную структуру вместо планового ведения хозяйства. Грянувшая пресловутая перестройка расколола общество на мизерную кучку богатых и огромную массу людей, влачащих нищенское существование.

Прорабы перестройки с новым мышлением, шоковой терапией, приватизацией и другими многими вещами, трудно воспринимаемыми простыми людьми, добились своих целей, а последующий развал СССР окончательно поставил жирную точку.

Новоиспеченным нуворишам нужна была сиюминутная выгода, а не заинтересованность в возрождении крепкой и сильной экономики. Поэтому под благовидным предлогом волчеризации громадные стратегические резервы государства, ресурсы и недра с полезными ископаемыми, принадлежащие народу, в один миг были растащены по национальным и частным квартирам.

Нувориш – это человек низкого сословия, который быстро разбогател на спекуляциях. К сожалению, таких малограмотных богачей-выскочек во время перестройки было очень много.

Это значит, что фундаментальная наука, как инородный предмет рынка, не приносящий в одночасье прибыли, практически была отлучена от финансирования и впала в коматозное состояние. С этого времени и в более поздний период в нашей стране наблюдается резкое падение престижности и эффективности отраслевой науки.

Если острые проблемы фундаментальных научных исследований частично находятся в поле зрения руководства государства и под влиянием РАН как-то еще обсуждаются, то прикладная наука по большей части оказалась сброшенной с колеи и оказалась на задворках. Далеко не радужное состояние дел в научной сфере наводит на мысль, что научные знания не нужны нашему государству и обществу.

Мощным толчком к разрушению устоев научной деятельности стала раздробленность ее фонда. Так, на базе научных центров и учреждений, занимающихся исследованиями, образовалось великое множество мелких полукустарных мастерских, производящих чайники.

По причине их убогости невостребованные уникальные технологии оказались на свалке, а дорогостоящее оборудование пошло под пресс и на металлолом. Наглядным примером может служить НИИ АА.

Когда-то престижное предприятие и не только в нашей стране политикой псевдо-рыночной экономики доведено до плачевного состояния. Аналогичная участь постигла и другие наукограды, вплоть до того, что многие прекратили свое физическое существование.

По этой причине свертывания мощной промышленности основной цвет нашей научной мысли в лице ее сотрудников вынуждены покинуть страну и предлагать свои услуги на Западе или в лучшем случае превратиться в мелких торгашей.

В постперестроечный период идеал «золотого тельца» становится превалирующим, поэтому изначально мысль молодых людей направлена на поиск легкого заработка. Подрастающее поколение со школьной скамьи впитывает отвращение к физическому труду и приобретению глубоких знаний.

В то же время молодые люди твердо усваивают два арифметических действия: отнимание и деление. Конечно, рыбу легче ловить в мутной воде и эти действия оказываются более востребованными на стихийно сложившемся рынке.

О каком воспроизводстве кадров для научной сферы можно говорить, когда наравне со сложившимся общественным мнением мизерная зарплата попросту отталкивает приток свежих сил. А из каких источников взять средства?

Особо критическая ситуация складывается в академических учреждениях, где показатель среднего возраста сотрудников превысил 50 лет. Подавляющая часть пожилых научных сотрудников не в состоянии работать с полной отдачей сил.

В ряде случаев и не хотят, но не покидают службу, так как современный размер пенсии желает лучшего. Они являются последней опорой научного течения, но безысходность указывает на то, что остановившиеся часы тоже показывают правильное время, однако два раза в сутки.

Промышленности как таковой и высоко технологических отраслей не существует, а еле теплящиеся остатки находятся на грани выживания. Частный бизнес считает нерентабельным ощутимые пожертвования ради научного процесса и получается, что одеяльце-то короткое, а им хочется прикрыть и ноги и голову.

С другой стороны, процветающие протекционизм, коррумпированность и непомерно раздутый штат персонала за счет контролирующих работников разного ранга становятся ощутимой преградой для карьеры подающих надежды научных сотрудников. Отсюда наблюдается текучесть и существенный отток молодых кадров, которые не в состоянии отыскать область приложения своих знаний.

О последних исторических изменениях в фундаментальной и прикладной науке можно рассуждать до бесконечности, но высказывание о том, что мертво умереть не может, наилучшим образом характеризует этот процесс. РАН причинами серьезного отставания российских научных знаний считает:

• недостаточное финансирование замораживает многие разработки и является причиной оттока перспективных сотрудников;
• осязаемую прибыль приносят только прикладные исследования, поэтому частный бизнес против вложения средств в фундаментальную научную деятельность;
• склонность частного бизнеса к зарубежным поставкам, нежели к отечественным заказам;
• изношенность научного оборудования превышает все допустимые сроки;
• бюрократизм не создает благоприятной обстановки для научной процесса и др.

ВЫВОД

Таким образом, фундаментальная и прикладная наука представляют единое целое, и между ними существует тесная взаимосвязь. Основное различие наблюдается только в источниках финансирования, а в других направлениях взаимозависимость является главной чертой.

Основная роль в поддержке фундаментальных исследований, связанных с теорией, принадлежит государству. Направление практических исследований в прикладной науке в основном зависит от решаемых насущных задач и определяется отраслями народного хозяйства.

А как вы относитесь к результатам перестройки и состоянию научного процесса на данный момент? Считаете ли профессию ученого престижной? Ответьте, пожалуйста, в комментариях. Мне будет интересно узнать ваше мнение.

P.S. Свое сложившееся мнение к затронутой проблеме не вправе кому-либо навязывать. По отдельным моментам у каждого существует свое суждение, которое может быть диаметрально противоположным. Поэтому надеюсь найти поддержку или несогласие с отдельными деталями, что само собой естественно.

P.P.S. Инвестирование в себя, в свои знания и навыки создает гарантию надежного заработка из дома. В рассылке barabyn.ru/wp рассматриваются профессии, благодаря которым дополнительный доход из сети становится реальным.

Почему вы должны мне платить?

Игорь Сокальский,
кандидат физико-математических наук
«Химия и жизнь» №6, 2006

Всё пройдет. Страдания, муки, кровь, голод и мор.
Меч исчезнет, а вот звезды останутся, когда и тени
наших тел и дел не останется на земле. Нет ни одного
человека, который бы этого не знал. Так почему мы
не хотим обратить свой взгляд на них? Почему?
М. А. Булгаков. «Белая гвардия»

Всю науку, как известно, можно поделить на две большие, взаимосвязанные, но всё же принципиально разные части: фундаментальную и прикладную. С прикладной наукой всё более или менее ясно. Мало у кого возникнет вопрос, зачем она нужна. А если и возникнет, то ответить на него очень просто. Прикладная наука обеспечивает то, что мы привыкли называть научно-техническим прогрессом, и в конечном счете материальные потребности человечества. Разработки новых технологий в промышленности, медицине, фармакологии, сельском хозяйстве – это предмет прикладной науки, именно для этого она и нужна. А для чего людям промышленность, медицина и сельское хозяйство – ясно. Просто для того, чтобы жить, причем с каждым годом лучше, дешевле и комфортнее. И желательно подольше.

С фундаментальной наукой всё не так очевидно. Зачем нужны дорогостоящие полеты космических аппаратов к Луне, Марсу, Юпитеру, Плутону? Для чего строить громадные ускорители элементарных частиц, вкладывая в это миллиарды? Почему налогоплательщики, обремененные самыми разными личными проблемами, многие из которых упираются в финансы, должны оплачивать еще и строительство наземного детектора космических частиц «Pierre Auger» в Аргентине, состоящего из нескольких тысяч датчиков и занимающего площадь около 3000 квадратных километров? Зачем? Ведь ни один из перечисленных научных проектов не сделал и не сделает, казалось бы, ни одного человека на свете ни более сытым, ни более здоровым, ни более благополучным (за исключением тех, кто непосредственно в них участвует, – впрочем, и они, как правило, получают не слишком высокую зарплату).

Зачем ученые занимаются этими «бесполезными» делами, нам с вами понятно. Им просто интересно знать, как устроена Вселенная, по каким законам живет микромир, каким образом шла эволюция жизни на Земле. В свое время академик Л.А. Арцимович говорил, что ученые удовлетворяют свое любопытство за счет государства, и был совершенно прав. Именно так – им просто любопытно. Люди, занимающиеся фундаментальной наукой, не собираются использовать сделанные ими открытия для увеличения надоев молока, для создания новых материалов, применяемых при отделке домов и квартир, вообще для улучшения качества или количества чьей бы то ни было жизни. Для них результат исследований – самоцель. Они просто хотят знать. Не больше и не меньше. Так уж они устроены. Это их выбор. Но почему все остальные должны платить за это?

Занятно, что вопросы такого рода мне очень часто задавали люди ненаучных профессий, живущие в относительно благополучной и богатой Европе. Они приучены считать деньги и хотят знать, на что тратится та часть их доходов, которую они доверяют своим правительствам в виде налогов. И почему эти деньги должны тратиться именно на это, а не на что-то другое. В не слишком богатой России в частном общении никто и никогда не обвинял меня в том, что я, астрофизик, – дармоед. А немцы, французы, итальянцы – случалось, что и обвиняли. И требовали объяснений. Можно ожидать, что рано или поздно вопрос о необходимости или ненужности фундаментальной науки возникнет (а может быть, уже возникает?) и у наших шоферов, строителей, врачей, шахтеров и бизнесменов. Вопрос, который в прямой беспощадной формулировке звучит так: «Почему я должен тебя кормить?»

Я хочу попытаться ответить на этот вопрос, хотя буду не первым и наверняка не последним, кто совершает подобную попытку, и вряд ли смогу сказать что-то такое, чего кто-нибудь не говорил до меня, – уж не пеняйте мне за это, пожалуйста. Я попробую ответить так, как я отвечал уже много раз людям разных профессий в разных странах. Всем, кто спрашивал меня – кто с доброжелательной заинтересованностью, кто с вежливым любопытством, а кто и с агрессивным непониманием. Итак, зачем людям нужна фундаментальная наука?

Аргумент первый. Даже если вы абсолютный прагматик и твердо убеждены, что не стоит тратить средства на то, что не приносит пользы, результатов, которые можно было бы «пощупать руками», то подумайте вот о чем.

Майкл Фарадей почти двести лет назад, в начале XIX века, не помышлял о практических нуждах своих далеких потомков. Его просто интересовали электрические явления. Только поэтому он их изучал. Известно, что, когда Фарадею задали вопрос о возможных практических перспективах его опытов с катушками из медной проволоки, в которых под воздействием магнитного поля генерировался электрический ток, непрактичный ученый ответил, что, вероятно, можно будет делать занятные самодвижущиеся безделушки. Теперь электричество (в том числе и фарадеевские катушки в электродвигателях) – одна из основ современной цивилизации. Если бы сегодня разом исчезли все источники электроэнергии, то уже через несколько часов (если не минут) это привело бы к глобальной катастрофе и реальной угрозе гибели человечества. Результаты чисто фундаментальных исследований электромагнетизма за два века стали широчайшим образом использоваться практически, но Фарадей, вероятно, не поверил бы, если бы кто-то сказал ему об этом тогда, 200 лет назад. Вспомним, что в те времена опыты с электричеством стоили совсем не дешево. Что, если бы Фарадей был бы менее любопытен (или более скуп)? Или если бы Королевское физическое общество выделяло средства только на исследования, имевшие, по его мнению, практическую перспективу?

Мария Кюри изучала радиоактивность, не думая об ее применении. Это были фундаментальные исследования, не направленные на получение какой бы то ни было практической пользы. Не хотелось бы говорить сейчас об атомном оружии (во всяком случае, Мария Кюри ни в коей мере не несет ответственности за его разработку и тем более применение), но вспомним хотя бы об атомных электростанциях и о радиоактивных изотопах, применяющихся в медицине, и практическая польза от работ Кюри станет очевидной.

Открытие Ньютоном, классическим физиком-теоретиком, фундаментальных законов всемирного тяготения дало возможность, в частности, рассчитывать траектории самых разных объектов, посылаемых с поверхности Земли с той или иной скоростью под тем или иным углом. Опять же – не хочется вспоминать о баллистических ракетах или артиллерийских снарядах и ставить их сэру Исааку в вину. Но почему бы не вспомнить, например, о метеоспутниках и спутниках связи?

Примеры можно перечислять до бесконечности. Но и без того уже ясно, что результаты фундаментальных исследований рано или поздно начинают использоваться на практике. Следовательно, вложения в фундаментальную науку окупаются, хотя и не сразу. Эти вложения, таким образом, можно рассматривать как финансирование благополучия наших детей и внуков. А благополучие детей и внуков, согласитесь, всё же стоит вложения средств, даже если поначалу на эти средства кто-то просто удовлетворит свое научное любопытство.

Аргумент второй. Фундаментальная и прикладная науки не живут обособленно и изолированно друг от друга. Развитие новых технологий, обеспечиваемое прикладной наукой, позволяет повышать эффективность фундаментальных исследований. Чего стоит одна только компьютеризация, радикально облегчившая научные расчеты и доступ к информации. Прогресс налицо. Нужность прикладной науки для фундаментальной очевидна и не требует доказательств.

Но случается и наоборот. В конце 80-х годов в Европейском центре ядерных исследований (CERN), созданном «вскладчину» европейскими странами для проведения фундаментальных исследований в области ядерной физики, была осознана и сформулирована серьезная проблема. Необходимо было обеспечить оперативный обмен огромными массивами данных, получаемых в ходе экспериментов, между учеными, разбросанными по территории всей Европы – от Неаполя до Осло. Данные накапливались на магнитных носителях компьютеров в CERNe, недалеко от Женевы, и немедленный доступ к ним физиков, находящихся за сотни и тысячи километров, был жизненно важен, поскольку существенно ускорял обработку экспериментальных результатов. В то время Интернет еще пребывал в зачаточном состоянии и не позволял решать такие задачи. В результате в CERNe была разработана система распределенного информационного обеспечения (прообраз будущей мировой паутины, WWW), основанная на протоколе HTTP и способная объединить в единую сеть компьютеры научных центров, расположенных в любой точке Земли, а также язык разметки гипертекста HTML. С 1991 года браузеры и WWW-серверы начали появляться в научных лабораториях. В апреле 1993 года (всего 13 лет назад!) CERNовские интернетовские разработки начали использоваться за его пределами, и началась всеобъемлющая «интернетизация» практически всех сторон человеческой деятельности. Один из транспарантов, висящих над въездом на территорию CERNa, гласит: «Здесь родилась Всемирная паутина».

Таким образом, деньги, потраченные на фундаментальную физику, отнюдь не пропали даром, а принесли ощутимую практическую пользу не в отдаленном будущем, а «здесь и сейчас», немедленно.

Аргумент третий. Люди, работающие в фундаментальной или прикладной науке, не рождаются готовыми «прикладниками» или «фундаменталистами». Разделение происходит в возрасте 25–30 лет – когда молодой ученый, окончивший университет по соответствующему профилю и защитивший диссертацию, решает, как строить свою дальнейшую карьеру. Наиболее любопытные остаются в университетах и продолжают бескорыстно удовлетворять свое любопытство за счет налогоплательщиков, получая сравнительно невысокую зарплату, но занимаясь тем, что считают интересным. Остальные предлагают свои услуги промышленности. В лабораториях компаний, разрабатывающих и производящих лекарства, автомобили, средства связи, бытовую технику, они имеют более высокий доход, но менее свободны в выборе направления исследований – их диктует производственная необходимость. Однако до 25–30 лет «прикладники» и «теоретики» ничем не отличаются друг от друга. Прежде чем определиться и сделать выбор, и тем и другим необходимо получить образование. Без знания истории развития науки, фундаментальных научных законов и, что еще важнее, научных методов исследований (например, базового для науки принципа лезвия Оккама) не состоится ни астроном, ни фармаколог, ни разработчик микросхем. Всё это преподают в университетах профессора, занимающиеся, как правило, фундаментальными исследованиями, и на основе фактов, собранных фундаментальной наукой. Затем, окончив университет, молодой ученый обычно получает тему для диссертации, связанную с фундаментальной наукой. И, только защитившись, он становится самостоятельным исследователем, представляющим интерес для потенциальных работодателей, и получает возможность решать, оставаться ли ему в университете или уходить в промышленность.

Таким образом, фундаментальная наука, помимо других ее функций, играет роль своеобразного инкубатора ученых, включающего в себя родильный дом, ясли и детский сад. Здесь формируются и воспитываются люди, которые в дальнейшем смогут заниматься прикладной наукой. «Прикладникам» больше просто неоткуда взяться, поскольку корни прикладной науки растут в почве фундаментальной. Получается, что без классического фундаментального образования современной промышленности не обойтись. А значит, и без фундаментальной науки, на базе которой такое образование строится. Если нам нужны высококвалифицированные специалисты, обеспечивающие удовлетворение наших материальных нужд, нам придется раскошелиться и на развитие фундаментальной науки, хотим мы этого или не хотим.

Аргумент четвертый. Не стоит, наконец, забывать и о том, что наука вообще и фундаментальная наука в частности – часть общечеловеческой культуры, точно так же, как музыка, литература, живопись, театр или кинематограф. Не слишком просто, согласитесь, сформулировать, в чем заключается практическая роль искусства в жизни человеческого общества. Тем не менее очевидно (я не вижу смысла даже приводить какие бы то ни было аргументы в пользу этого), что без искусства наша цивилизация была бы чем угодно, но не цивилизацией. То же самое в полной мере можно отнести и к науке. Наука и искусство – два способа познания и осмысления окружающего мира, взаимодополняющие и взаимообогащающие друг друга. Трудно представить себе цивилизованного человека, ни разу в жизни не побывавшего на симфоническом концерте и в картинной галерее. Точно так же для образованного представителя земной цивилизации неестественно и дико не понимать хотя бы в самых общих чертах, почему, например, день сменяет ночь, а зима – лето; почему происходят солнечные затмения; что такое звезды и чем они отличаются от планет.

Стремление знать, как устроен окружающий мир во всех его проявлениях, заложено глубоко в человеческой природе, и не считаться с этим невозможно, также как невозможно не считаться с потребностью человеческого организма в пище и воде. Вспомним хотя бы детские вопросы «почему?», не продиктованные никакими практическими соображениями. Вырастая, мы приобретаем здоровый и совершенно необходимый в реальной жизни практицизм, но у многих из нас желание «почемукать» не исчезает. Именно из этой части человечества формируется армия ученых.

Любые попытки упразднить фундаментальную науку бессмысленны и обречены на неудачу, поскольку невозможно уничтожить врожденную неистребимую потребность человека в чистом знании. Гипотетическое общество, лишенное науки, было бы просто неадекватно человеческой природе, как и общество, лишенное музеев, концертных залов и театров. Человек, задающий вопрос «почему я должен платить за фундаментальную науку?», может легко найти ответ без посторонней помощи. Для этого он должен спросить себя, например, зачем он поставил в гостиной керамическую вазу с засушенной травой, заплатив за это деньги? И ответить на этот вопрос. А адекватный ответ звучит, по-моему, примерно так: «Потому что это мой способ познания окружающего мира и установления гармонии с ним. И я хочу познавать мир и жить с ним в гармонии, даже если это не принесет мне никакой практической пользы и даже если мне придется потратиться на это».

Рассмотренные мной четыре группы аргументов можно было бы свести к одному-единственному. Здание науки, включающее в себя прикладную и фундаментальную части, – цельно. Именно поэтому фундаментальная и прикладная науки неотделимы друг от друга. Обе части этого здания, выражаясь фигурально, проектировались одним и тем же архитектором, они населены одними и теми же людьми, требуют подвода общих коммуникаций и выбора одних и тех же материалов для строительства, отделки и ремонта. Разрушить одну часть, не затронув другую, просто невозможно. Поэтому имеет смысл либо оплачивать расходы по строительству всего здания в целом, либо отказаться от строительства вообще. Этот выбор был сделан задолго до нас, много тысяч лет назад первобытным человеком, который не только вел изнурительную и очень тяжелую борьбу за жизнь с холодом, голодом и болезнями, но и пытался ответить на совершенно непрактичные и ненужные, казалось бы, вопросы: «Что это?», «Как это?» и «Почему это?», наблюдая предметы и явления, его окружавшие. Доказательством могут служить фигурки людей и животных, а также солнце, луна и звезды, изображенные углем или охрой на стенах пещер – жилищ наших предков.

На мой взгляд, менять этот выбор нам с вами нет никакого резона. Потому что мы прежде всего – представители цивилизации Homo sapiens, а не просто высшие приматы.

А еще потому, что меч исчезнет, а вот звезды останутся, даже когда и тени наших тел и дел не останется на земле. И нет ни одного человека, который бы этого не знал.

Зачем нужна фундаментальная наука? — Троицкий вариант — Наука

Зураб Силагадзе

В последнее время часто слышишь этот вопрос. Замечательный ответ на него дал Роберт Ратбан Вильсон, первый директор Национальной лаборатории ускорителей им. Ферми (США). Когда в 1969 г. в комссии Конгресса США по атомной энергии обсуждался вопрос о выделении денег на постройку лаборатории им. Ферми и его спросили, какое отношение имеет этот дорогостоящий проект к увеличению обороноспособности страны, он ответил: «Он имеет отношение только к уважению, с которым мы относимся друг другу, к достоинству человека, к нашей любви к культуре. Он имеет отношение к тому, хорошие ли мы художники и скульпторы, великие ли мы поэты. Я имею в виду все, что мы действительно чтим в нашей стране и к чему испытываем патриотические чувства. Он не имеет ничего общего с непосредственной защитой страны, за исключением того, чтобы сделать страну достойной защиты» [1].

Ксения Филипчук

Но в наш меркантильный век «рыночных ценностей», когда телевидение и другие СМИ, словно Франкенштейн, порожденный наукой, «как всепогубляющая саранча, нападают на сердце людей повсюду» [2], оболванивают их и вдалбливают эти сомнительные «ценности», боюсь, высокопарные слова Вильсона будут восприняты как еще одно доказательство, что ученые — всего лишь болтуны и тунеядцы, зря проедают народные деньги, удовлетворяют свое любопытство за государственный счет, думая о том, «сколько ангелов может танцевать на булавочной головке?» [3], а пользы от них, как со свиньи — шерсти: визгу много, а обороноспособность страны не обеспечена.

Хотя можно привести «множество примеров, которые демонстрируют практическую и экономическую пользу фундаментальных исследований» [4], обыватель все равно не понимает, зачем государству вкладывать деньги в дорогостоящие научные проекты, если заранее не известно, какие «нанотех-нологии» от них получатся.

Хотя такая логика и содержит долю разумного государственного прагматизма, беда в том, что в науке, как правило, заранее не известно, какая практическая польза получится от конкретного научного исследования, и ученые так устроены, что редко подлинно фундаментальные научные исследования, которые потом имели революционные практические последствия, проводились с целью получения материальной выгоды.

«Я всегда следовал своим интересам, не думая ни о том, во что они для меня выльются, ни об их ценности для мира. Я потратил уйму времени на совершенно бесполезные вещи… Мне просто было интересно, как эти вещи устроены» [5]. Эти слова принадлежит К. Шеннону, который умер 1 марта 2001 г. в массачусетском доме для престарелых, забытый почти всеми. И несведущий человек не поверит, что вся современная многомиллиардная индустрия цифровой передачи данных основана на его идеях.

Поиск темной материи, как ни странно, дает хороший пример неожиданного практического выхода фундаментальных научных исследований. Поиск темной материи, безусловно, принадлежит чистой науке, и трудно поверить, что такие чисто академические изыскания могут привести к чему-либо полезному с точки зрения практической жизни. Когда европейские ученые в Гран-Сассо начинали проектирование и постройку криогенного детектора темной материи CRESST, они бы не поверили, что их исследования найдут практическое применение. Но вот что получилось [6].

Детектор был построен, и в 1999 г. начались первые эксперименты. Темная материя чрезвычайно слабо взаимодействует с обычной материей. Поэтому, во-первых, детектор должен быть очень чувствительным, и, во-вторых, фон, например от естественной радиации, должен быть низким, всего лишь несколько событий в сутки. Но CRESST регистрировал, к ужасу экспериментаторов, тысячи событий в час.

Начались разбирательства. После нескольких месяцев лихорадочных поисков, когда было перепробовано множество правдоподобных и не очень гипотез, причина высокой загрузки детектора наконец была найдена.

Роберт Вильсон

Детектор представлял собой кристалл сапфира, который крепился с помощью небольших, около миллиметра в диаметре шариков сапфира жестко, чтобы избежать так называемого «микрофонного эффекта». Из-за жесткого крепления в местах контакта с шариками в кристалле время от времени возникали трещины, что и регистрировалось как фоновые события. Когда сапфировые шарики заменили на пластиковые, фон сразу упал до ожидаемого уровня. Все вздохнули с облегчением, и, казалось, это конец истории.

Однако несколько лет спустя ученые вдруг осознали, что они имеют уникальный экспериментальный материал по образованию трещин. Так как скорость счета снизилась с тысяч событий в час до нескольких в день, практически все импульсы, записанные ранее, должны были быть обусловлены образованием трещин. И это были многие, многие тысячи событий, записанные с хорошим энергетическим и временным разрешением, в условиях низкого фона. Такая великолепная коллекция наблюдений трещин должна была представлять интерес для кого-нибудь из ученых. Действительно, еще несколько лет спустя, в Финляндии, они нашли соответствующих специалистов и начали анализировать данные.

В результате анализа стало ясно, что криодетекторы дают возможность развить новые технологии для изучения микроразрушений с непревзойденной чувствительностью, в десять миллионов раз выше, чем все предыдущие методы. Это уже уровень одного атома, т.е. можно зафиксировать разрыв всего лишь одной атомарной связи. Следовательно, в процессе изучения темной материи ученые неожиданно получили уникальный инструмент для исследований в материаловедении на уровне нанотехнологий.

Анализ показал, что в статистических свойствах возникновения микроразрушений есть поразительное сходство с землетрясениями. Несмотря на огромную разницу в шкале энергий и большие различия сапфира от земной коры, просматриваются даже количественные совпадения. Это удивительно и является вызовом для теории, так как, возможно, указывает на существование некоторого универсального механизма. Не исключено, что, если мы разберемся в данном механизме, это поможет лучше предсказывать землетрясения.

Это еще не вся история. По счастливому стечению обстоятельств, брат одного из лидеров коллаборации CRESST был микробиологом. Масс-спектрометрия с макромолекулами является ценным и часто используемым инструментом в молекулярной биологии. Но большие молекулы имеют маленькую скорость, и их очень трудно регистрировать обычными методами, которые требуют первичной ионизации в детекторе. Возникла идея для этой цели использовать криодетектор, для которого не важна скорость макромолекулы, а важно только количество выделенной ею энергии в детекторе. В этом смысле макромолекула с энергией 20 кэВ для криодетектора ничем не отличается от электрона с такой же энергией.

Таким образом, простая идея, что 20 кэВ=20 кэВ, привела к производству коммерческих устройств, которые очень перспективны в микробиологии и в медицине [6,7]. Можно привести и другие примеры практической пользы от фундаментальной науки [4], но это не главный ответ на вопрос «зачем нужна фундаментальная наука?».

На самом деле наличие фундаментальной науки гораздо сильнее влияет на жизнь общества чем это можно предположить чисто из технологических соображений. Дело в том, что фундаментальная наука -это важная часть общей культуры общества. Ее наличие указывает на высокоразвитое общество, на совсем другой уровень образования, мотиваций и жизненных установок членов этого общества. Иначе эту самую фундаментальную науку нельзя привить и культивировать. В примитивном обществе нет фундаментальной науки. Лживое коррумпированное общество не может поддерживать фундаментальную науку. Ее нельзя создать никакими средствами, получится всего лишь «наука самолетопоклонников», имитация настоящей науки: «У тихоокеанских островитян есть религия самолетопоклонников. Во время войны они видели, как приземляются самолеты, полные всяких хороших вещей, и они хотят, чтобы так было и теперь. Поэтому они устроили что-то вроде взлетно-посадочных полос, по сторонам их разложили костры, построили деревянную хижину, в которой сидит человек с деревяшками в форме наушников на голове и бамбуковыми палочками, торчащими, как антенны, -он диспетчер, — и они ждут, когда прилетят самолеты. Они делают все правильно. По форме все верно. Все выглядит так же, как и раньше, но все это не действует. Самолеты не садятся» [8].

Дело в том, что человеческое сознание, которое определяет поступки, — дело тонкое. «Дурак видит не то же самое дерево, которое видит мудрец» (афоризм У. Блэйка). . И от того, каким содержанием наполняется коллективное бессознательное общества, зависит вся жизнь общества. Если из этого коллективного бессознательного изгнана фундаментальная наука, не будет и других проявлений культуры: «Рейтинг — это послание тупых тупым. Любую звезду можно сделать популярной, только что это за известность? Вот у Высоцкого был высочайший рейтинг и бешеная популярность. Так этот рейтинг был совершенно особенный, не такой, как сейчас. Рейтинг талантливого человека среди умных людей. Я же присматривался, я видел — он сам не осознавал масштабов своей популярности. И кто нам его представил? Кто нам его показал? Не он сам. Нам его подарила научная интеллигенция, для которой он начал петь! Эти все люди, которые делали атомную бомбу, эти все люди, которые оружие вырабатывали в борьбе с Америкой в почтовых ящиках, его услышали, записали и — подарили всем! Потому что рабочий класс, при всем преклонении перед Высоцким сегодня, не мог сразу его «раскусить». Это могло сделать только высшее жюри — молодые люди, ученые, красивые, интеллектуальные. Чьи имена были в американских научных книгах. Которые сейчас живут где-то в Сан-Франциско, потому что уехали. И Высоцкого второго нет — потому что их тоже нет! Не может появиться второй Высоцкий, если нет такой публики! Как говорится, «рассмешить могу — смеяться некому!»

Они создавали и меня, они создавали Окуджаву. Сейчас их нет. Сейчас взамен ученой и интеллигентной публики прибыли администраторы радио, телевидения — порочный народ! Из такой породы — «всё ел, всё пил, всех имел»!» (М. Жванецкий) [9].

Для общества опасно, когда министр образования и науки РФ считает, что «высшая математика убивает креативность» [10]. Вы даже не представляете, насколько это опасно. Высшая математика, конечно, убивает креативность. Некоторое время назад мы смотрели фильм «Рейд на Энтеббе» о контртерористической операции израильских спецслужб в Уганде, куда террористы посадили угнанный самолет (об этой операции можно прочитать, например, в [11]).

Самым запоминающимся персонажем в этом фильме был угандийский диктатор Иди Амин (в исполнении американского актера Яфета Котто). Легендарный Иди Амин. Вот точно у кого высшая математика не подавляла креативности. До службы в британской армии он вообще был безграмотным. Но ничего, все равно оказался «не дурее других». Даже стал президентом Уганды. Правил страной он экстравагантно, на основе откровений, озаряющих его. Провозгласил себя пожизненным президентом Уганды. Присвоил много пышных титулов, таких, как «Завоеватель Британской империи в Африке вообще, и в Уганде в частности», «Король Шотландии» [12], «Повелитель всех зверей на земле и рыб в море». Был отменным спортсменом и большим шутником. Например, объявил войну Соединенным Штатам Америки всего лишь для того, чтобы на следующий день объявить себя победителем. Если вы думаете, что угандийскому народу жилось весело при таком эксцентричном правителе, посмотрите биографию Иди Амина [13], чтобы понять, что может случиться в стране, где человеческую «креативность» не ограничивает высшая математика.

Так мы подходим к основному ответу на вопрос «зачем нужна фундаментальная наука?» Фундаментальная наука нужна для того, чтобы в один прекрасный день мы, проснувшись, не обнаружили, что нами правит «Повелитель всех зверей на земле и рыб в море». Но это, в сущности, тот же самый ответ, что дал Роберт Ратбан Вильсон американскому Конгрессу.

1. A. Silverman. The magician: Robert Rathbun Wilson 1914-2000, CERN Courier, Mar 7, 2000, http://cerncourier.com/cws/article/cern/28180

2. Н.В. Гоголь. Светлое Воскресенье, www.pravoslavie.ru/put/biblio/gogol/gogol29.htm

3. З.К. Силагадзе. Сколько ангелов может танцевать на булавочной головке? www.scientific.ru/journal/translations/angel.html

4. C.H. Llewellyn Smith (former Director-General of CERN). The use of basic science http://public.web.cern.ch/public/en/About/BasicScience1-en.html

Русский перевод: К. Льювеллин Смит, Чем полезна фундаментальная наука? www.jinr.ru/section.asp?sd_id=94

5. Б. Киви. Книга о странном. Гл. 5.4, www.gumer.info/bibliotek_Buks/Science/Kivi/22.php

6. L. Stodolsky. Some Practical Applications of Dark Matter Research, http://arxiv.org/abs/0810.4446

7. E Previtali. 20 years of cryogenic particle detectors: past, present and future, www.bo.infn.it/sminiato/sm04/pa-per/ep/previtali.pdf

8. Р. Фейнман. Наука самолетопо-клонников, www.skeptik.net/pseudo/feynman1.htm

9. М. Жванецкий. Голые женщины страну не спасут! www.peoples.ru/art/literature/prose/humor/jvaneckiy/history7.html

10. Фурсенко хочет избавить российских школьников от высшей математики, www.rian.ru/society/20090211/161744109.html

11. Ури Дан. Операция «Энтеббе», http://lib.ru/MEMUARY/MEADEAST/dan.txt

12. Можно прочитать роман Ж. Фодена «Последний король Шотландии» http://amphora.ru/book.php?id=1736 или посмотреть одноименный фильм. За роль Иди Амина в этом фильме американский актер Форест Уитакер получил «Оскара».

13. Амин Иди. Статья в Википедии, http://ru.wikipedia.org/wiki/Амин Иди

Фундаментальные и прикладные науки | Биология для неспециалистов I

Результаты обучения

• Описать цели фундаментальной и прикладной науки

Последние несколько десятилетий в научном сообществе ведутся споры о ценности различных видов науки. Стоит ли заниматься наукой просто ради получения знаний, или научные знания имеют ценность только в том случае, если мы можем применить их для решения конкретной проблемы или улучшения нашей жизни? Этот вопрос фокусируется на различиях между двумя типами науки: фундаментальной наукой и прикладной наукой.

Фундаментальная наука или «чистая» наука стремится расширить знания независимо от краткосрочного применения этих знаний. Он не ориентирован на разработку продукта или услуги, представляющих немедленную общественную или коммерческую ценность. Непосредственной целью фундаментальной науки является знание ради знания, хотя это не означает, что в конечном итоге оно не может привести к применению.

Напротив, прикладная наука или «технология» направлена ​​на использование науки для решения реальных проблем, что позволяет, например, повысить урожайность, найти лекарство от конкретной болезни или спасти животных, которым угрожает опасность. стихийным бедствием. В прикладной науке проблема обычно определяется для исследователя.

Некоторые люди могут воспринимать прикладную науку как «полезную», а фундаментальную науку как «бесполезную». Вопрос, который эти люди могут задать ученому, выступающему за приобретение знаний, будет звучать так: «Зачем?» Однако внимательное изучение истории науки показывает, что базовые знания привели к множеству замечательных применений, имеющих большое значение. Многие ученые считают, что перед разработкой приложения необходимо иметь базовое понимание науки; поэтому прикладная наука опирается на результаты, полученные с помощью фундаментальной науки. Другие ученые считают, что пора отходить от фундаментальной науки и вместо этого искать решения актуальных проблем. Оба подхода действительны. Это правда, что есть проблемы, которые требуют немедленного внимания; однако немногие решения были бы найдены без помощи знаний, полученных благодаря фундаментальной науке.

Один из примеров того, как фундаментальная и прикладная наука могут работать вместе для решения практических задач, произошел после того, как открытие структуры ДНК привело к пониманию молекулярных механизмов, управляющих репликацией ДНК. Нити ДНК, уникальные для каждого человека, находятся в наших клетках, где они дают инструкции, необходимые для жизни. Во время репликации ДНК создаются новые копии ДНК незадолго до деления клетки с образованием новых клеток. Понимание механизмов репликации ДНК позволило ученым разработать лабораторные методики, которые сейчас используются для выявления генетических заболеваний, выявления лиц, находившихся на месте преступления, и установления отцовства. Без фундаментальной науки маловероятно существование прикладной науки.

Рис. 1. Проект «Геном человека» — это 13-летняя совместная работа исследователей, работающих в различных областях науки. Проект был завершен в 2003 году. (Источник: Программа генома Министерства энергетики США)

Другим примером связи между фундаментальными и прикладными исследованиями является проект «Геном человека», исследование, в котором каждая человеческая хромосома была проанализирована и нанесена на карту для определения точную последовательность субъединиц ДНК и точное расположение каждого гена. (Ген — это основная единица наследственности; полная коллекция генов человека — это его геном.) Другие организмы также изучались в рамках этого проекта, чтобы лучше понять хромосомы человека. Проект «Геном человека» (рис. 1) основывался на фундаментальных исследованиях, проведенных с нечеловеческими организмами, а затем и с геномом человека. В конечном итоге важной конечной целью стало использование данных для прикладных исследований в поисках лекарств от генетически связанных заболеваний.

В то время как исследования как в фундаментальной, так и в прикладной науке обычно тщательно планируются, важно отметить, что некоторые открытия делаются по счастливой случайности, то есть благодаря счастливой случайности или счастливому сюрпризу. Пенициллин был открыт, когда биолог Александр Флеминг случайно оставил открытой чашку Петри с бактериями Staphylococcus . Нежелательная плесень выросла, убивая бактерии. Плесень оказалась Penicillium , и был открыт новый антибиотик. Даже в высокоорганизованном мире науки удача — в сочетании с наблюдательным и любопытным умом — может привести к неожиданным прорывам.

Отчет о научной работе

Независимо от того, является ли научное исследование фундаментальной наукой или прикладной наукой, ученые должны делиться своими открытиями, чтобы другие исследователи могли расширять и развивать свои открытия. Коммуникация и сотрудничество внутри и между поддисциплинами науки являются ключом к продвижению научных знаний. По этой причине важным аспектом работы ученого является распространение результатов и общение с коллегами. Ученые могут обмениваться результатами, представляя их на научном собрании или конференции, но такой подход может охватить лишь ограниченное число присутствующих. Вместо этого большинство ученых представляют свои результаты в рецензируемых статьях, которые публикуются в научных журналах. Рецензируемые статьи — это научные статьи, которые рецензируются коллегами или коллегами ученого. Эти коллеги являются квалифицированными специалистами, часто экспертами в той же области исследований, которые судят о том, подходит ли работа ученого для публикации. Процесс рецензирования помогает гарантировать, что исследование, описанное в научной статье или заявке на получение гранта, является оригинальным, значимым, логичным и тщательным. Предложения о грантах, которые представляют собой запросы на финансирование исследований, также подлежат экспертной оценке. Ученые публикуют свои работы, чтобы другие ученые могли воспроизвести свои эксперименты в аналогичных или других условиях, чтобы расширить результаты. Экспериментальные результаты должны согласовываться с выводами других ученых.

Многие журналы и популярная пресса не используют систему рецензирования. В настоящее время доступно большое количество онлайн-журналов с открытым доступом, журналы со статьями, доступными бесплатно, многие из которых используют строгие системы рецензирования, но некоторые из них этого не делают. Результаты любых исследований, опубликованных на этих форумах без рецензирования, ненадежны и не должны служить основой для другой научной работы. В одном из исключений журналы могут разрешить исследователю цитировать личное сообщение другого исследователя о неопубликованных результатах с разрешения цитируемого автора.

Попробуйте

Внесите свой вклад!

У вас есть идеи по улучшению этого контента? Мы будем признательны за ваш вклад.

Улучшить эту страницуПодробнее

Открытия в фундаментальной науке | Новости NIH в области здравоохранения

, октябрь 2020 г.

Распечатать этот выпуск

Совершенно несовершенный процесс

En españolПрисылайте нам свои комментарии

Вы когда-нибудь задумывались, почему наука занимает так много времени? Возможно, вы не очень об этом думали. Но ждем, чтобы узнать больше о COVID-19возможно, вы разочарованы процессом.

Наука может быть медленной и непредсказуемой. Каждое научное продвижение опирается на прошлые открытия, часто неожиданным образом. Может потребоваться много лет, чтобы накопить достаточно базовых знаний, чтобы применить то, что узнают ученые, для улучшения здоровья человека.

«Вы действительно не сможете понять, как возникает болезнь, если вы не понимаете, как работают основные биологические процессы», — говорит доктор Джон Лорш, директор Национального института общих медицинских наук Национального института здравоохранения. «И, конечно же, если вы не понимаете, как работают лежащие в основе процессы, у вас нет никакой надежды на их исправление и излечение от этих болезней».

Фундаментальные исследования задают фундаментальные вопросы о том, как устроена жизнь. Ученые изучают клетки, гены, белки и другие строительные блоки жизни. То, что они находят, может привести к лучшим способам прогнозирования, предотвращения, диагностики и лечения болезней.

Как работают фундаментальные исследования

Когда ученых интересует тема, они сначала читают предыдущие исследования, чтобы узнать, что известно. Это позволяет им понять, какие вопросы еще нужно задать.

Используя полученные знания, ученые разрабатывают новые эксперименты, чтобы найти ответы на важные нерешенные вопросы. Они собирают и анализируют данные, а также оценивают, что могут означать результаты.

Тип эксперимента зависит от вопроса и области науки. Многое из того, что мы знаем об основах биологии до сих пор, получено из изучения организмов, а не людей.

«Если кто-то хочет вникнуть в сложные детали того, как работают клетки или как молекулы внутри клеток работают вместе, чтобы запустить процессы, может быть очень сложно изучить их на людях», — объясняет Лорш. «Но вы можете изучить их в менее сложной форме жизни».

Это так называемые исследовательские организмы. Основная биология этих организмов может быть похожа на нашу, и уже многое известно об их генетическом составе. Это могут быть дрожжи, плодовые мушки, черви, данио и мыши.

Компьютеры также могут помочь ответить на основные вопросы науки. «Вы можете использовать компьютеры, чтобы искать закономерности и пытаться понять, как различные данные, которые вы собрали, могут сочетаться друг с другом», — говорит Лорш.

Но у компьютерных моделей есть ограничения. Они часто полагаются на то, что уже известно о процессе или заболевании. Поэтому важно, чтобы модели содержали самую актуальную информацию. У ученых обычно больше уверенности в прогнозах, когда разные компьютерные модели дают одинаковые ответы.

Это относится и к другим типам исследований. Одно исследование обычно раскрывает только часть гораздо большей головоломки. Требуется много данных от многих разных ученых, чтобы начать собирать головоломку.

Строим вместе

Наука — это коллективное усилие. Исследователи часто работают вместе и регулярно общаются друг с другом. Они беседуют с другими учеными о своей работе как в своей лаборатории, так и за ее пределами. Они представляют свои выводы на национальных и международных конференциях. Общение со своими коллегами позволяет им получать отзывы от других экспертов во время проведения своих исследований.

Собрав достаточно доказательств для поддержки своей идеи, исследователи проходят более формальный процесс рецензирования. Они пишут статью, резюмирующую результаты своего исследования, и пытаются опубликовать ее в научном журнале. После того, как они отправят свое исследование в журнал, редакторы просматривают его и решают, отправлять ли его другим ученым для рецензирования.

«Экспертная оценка информирует нас всех о работе друг друга, гарантирует, что мы остаемся на переднем крае с нашими методами, и поддерживает уровень целостности и честности в науке», — говорит доктор Винди Бойд, старший научный сотрудник. редактор, курирующий процесс рецензирования в научном журнале NIH, посвященном исследованиям и новостям в области гигиены окружающей среды.

Разные эксперты оценивают качество исследования. Они смотрят на методы и то, как были собраны результаты.

«Рецензенты могут рассматривать несколько разные части работы, — объясняет Бойд. «Один рецензент может быть экспертом в одном конкретном методе, тогда как другой рецензент может быть больше экспертом в типе дизайна исследования, а кто-то еще может быть больше сосредоточен на самом заболевании».

Рецензенты могут заметить проблемы с экспериментами или решить, что необходимы другие эксперименты. Они могут предложить новые способы интерпретации данных. Они также могут отклонить статью из-за низкого качества, отсутствия новой информации или по другим причинам. Но если исследование проходит этот процесс рецензирования, оно публикуется.

Тот факт, что исследование опубликовано, не означает, что его интерпретация данных «верна». Другие исследования могут поддержать другую гипотезу.

Ученые работают над различными объяснениями или моделями различных открытий. Обычно они отдают предпочтение той модели, которая может объяснить большинство доступных данных.

«В какой-то момент масса данных, полученных от различных исследовательских групп, убедительно указывает на то, что ответ является наиболее вероятным, — объясняет Лорш. «Вы должны иметь возможность использовать эту модель, чтобы делать прогнозы, которые можно проверить, что еще больше повышает вероятность того, что этот ответ является правильным».

Вечно меняющийся процесс

Наука всегда в процессе. Требуется много исследований, чтобы определить «наиболее точную» модель, что не означает «правильную» модель.

Это самокорректирующийся процесс. Иногда эксперименты могут давать разные результаты при повторении. В других случаях, когда результаты объединяются с более поздними исследованиями, текущая модель больше не может объяснить все данные и нуждается в обновлении.

«Наука постоянно развивается; открываются новые инструменты», — говорит Бойд. «Поэтому наше понимание также может меняться со временем, когда мы используем эти разные инструменты».

Наука смотрит на вопрос с разных точек зрения, используя множество различных методов. Истории, которые вы можете увидеть или прочитать о новом исследовании, могут не объяснить, как оно вписывается в общую картину.

«Иногда может показаться, что исследования противоречат друг другу», — объясняет Бойд. «Но исследования могут иметь разный дизайн и часто задавать разные вопросы».

Подробности различий между исследованиями не всегда объясняются в СМИ. Только со временем накапливается достаточно доказательств, чтобы указать на объяснение всех различных открытий по теме.

«Сказочная версия науки состоит в том, что ученый что-то делает, и наступает момент озарения, когда все раскрывается», — говорит Лорш. «Но на самом деле все происходит не так. Все делается шаг за шагом».

Значение и влияние фундаментальных исследований

Любопытство создает лекарства: ценность и влияние фундаментальных исследований

на испанском языке Другие информационные бюллетени PDF-версия

Что такое фундаментальная наука и почему она важна?

Фундаментальная наука, которую иногда называют «чистой» или «фундаментальной» наукой, помогает исследователям понять живые системы и жизненные процессы. Это знание приводит к лучшим способам прогнозирования, предотвращения, диагностики и лечения болезней.

С помощью фундаментальной науки исследователи пытаются ответить на фундаментальные вопросы о том, как устроена жизнь. Примеры включают:

• Как клетки разговаривают друг с другом?
• Что контролирует активность генов?
• Как сворачиваются белки, чтобы они могли нормально работать?
• Как развиваются болезни?

Иногда фундаментальная наука находит неожиданное применение, и полученные знания используются в областях, не связанных со здравоохранением и медициной, например, при производстве продуктов питания и товаров для дома, а также для совершенствования тестов на отцовство и криминальной экспертизы. Фундаментальная наука также приносит пользу экономике США, создавая рабочие места и помогая запускать новые компании. Национальный институт общих медицинских наук (NIGMS), входящий в состав Национальных институтов здравоохранения (NIH), финансирует большую часть базовых биомедицинских исследований в стране. (Изображение шерсти на лапах геккона представляет собой пример того, как фундаментальная наука приводит к медицинским достижениям. Изучение шерсти на лапах геккона вдохновило на разработку медицинских клеев для использования на нежной коже) .

Волоски на пальцах ног геккона.
Авторы и права: Оскар Геллербрант

От принципов фундаментальной науки до медицинских открытий

• «Случай благосклонен только к подготовленному разуму». (Луи Пастер)
• Прорывы рождаются из сложных основ фундаментальных знаний, вносимых многими людьми на протяжении многих лет. «Если я и видел дальше, так это стоя на плечах великанов». (Сэр Исаак Ньютон)
• Прорывы часто приходят из неожиданных и удивительных областей.

• Организмы, далекие от человека, часто дают ключевую информацию или новые свойства, которые ведут к достижениям в медицине и технологиях.
• Подобно инвестированию в фондовый рынок или стартапы, поддержка обширного и разнообразного научного портфолио максимизирует шансы на прорывы (большие выплаты) и создает прочную основу, на которой могут появиться открытия.

Какие достижения являются результатом фундаментальной науки?

Ниже приведены лишь некоторые из многих успешных примеров практического применения фундаментальной науки. Эти типы достижений являются результатом работы тысяч исследователей в течение десятилетий, создающих научную базу, необходимую для продвижения вперед.

Лекарства

• Платинол (цисплатин): Изучая влияние электрических полей на бактерии, исследователь заметил, что бактерии не делятся нормально. Он проследил причину в химических веществах платины, образующихся при контакте электродов с жидкостью, содержащей бактерии. Был протестирован ряд соединений, содержащих платину, и было обнаружено, что они влияют на деление клеток, причем цисплатин оказался наиболее эффективным. Дальнейшее тестирование показало, что цисплатин способен останавливать или замедлять рост некоторых раковых клеток. Цисплатин в настоящее время широко используется для лечения рака яичек, яичников и мочевого пузыря. На самом деле миллионы людей получили пользу от лечения цисплатином, и при использовании его с другими химиотерапевтическими препаратами частота излечения от рака яичка превышает 90 процентов. [Раннее исследование Барнетта Розенберга, финансируемое GM10890]
• Велкейд (бортезомиб): исследователи обнаружили, что клетки используют внутреннюю машину, называемую протеасомой, для расщепления и удаления поврежденных белков и контроля роста клеток. Другие ученые считали, что молекула, которая, как известно, замедляет действие протеасомы, может также замедлять разрушение ключевых белков, которые помогают клеткам бороться с раком. Эта молекула, бортезомиб, в настоящее время используется в качестве лекарственного средства для лечения рака костного мозга, называемого множественной миеломой.
• Lynparza (олапариб): каждый день наша ДНК повреждается из-за факторов окружающей среды, таких как солнечные ультрафиолетовые лучи и случайные ошибки во время деления клеток. Чтобы оставаться здоровыми, наши клетки должны быстро восстанавливать поврежденную ДНК. Ученые определили специфический белок, который восстанавливает поврежденную ДНК, провели множество исследований, чтобы понять, как он работает, а затем использовали эту информацию для разработки препарата, который блокирует процесс восстановления в раковых клетках. Раковые клетки умирают, если не могут восстановить поврежденную ДНК. Этот препарат в настоящее время используется для лечения рака яичников.
• Создание углерод-углеродных связей: Углеродная химия является основой жизни. Чтобы создать химические вещества жизни, ученые должны уметь соединять атомы углерода вместе. Но атомы углерода не имеют естественной тенденции к соединению. Чтобы ускорить этот процесс, ученые разработали каталитические вещества, содержащие металл под названием палладий. Эти вещества используются для изготовления лекарства от рака Таксол (паклитаксел) и лекарства от астмы Сингуляр (монтелукаст).

Цисплатин.
Авторы и права: Карл Харрисон, 3DChem.com.

Структура таксола.
Кредит: NCI.

ЯМР-спектрометр

.
Авторы и права: Центр структурной геномики эукариот, Университет Висконсина, Мэдисон.

Другое медицинское применение

• Технология рекомбинантной ДНК: гены служат инструкциями для создания белковых молекул — каждый ген сообщает клетке, как производить конкретную белковую молекулу. Исследователи выяснили, как изменить гены, чтобы заставить бактерии и дрожжи производить большое количество важных молекул, таких как лекарства. Для этого ученые используют специальные молекулы, чтобы вырезать определенный ген из длинной нити ДНК и вставить его в бактериальные или дрожжевые клетки. Бактерии и дрожжи принимают пересаженный ген, как если бы он был их собственным. Они быстро размножаются и, следуя инструкциям гена, производят большое количество нужной молекулы. Молекулы, полученные таким образом, включают инсулин для лечения диабета и гормон для лечения детей с проблемами роста.
• Ядерно-магнитный резонанс (ЯМР): ученые разработали ЯМР-машины, которые используют магниты для изучения физических, химических, электрических и структурных данных о молекулах. Тот же метод сейчас используется для магнитно-резонансной томографии (МРТ) в больницах. МРТ позволяет врачам увидеть ткани и органы внутри тела, такие как мозг, сердце и почки. Его можно использовать для диагностики многих состояний, от разрывов связок до опухолей.

Каким будет следующий большой шаг вперед?

Невозможно точно узнать, какие фундаментальные научные проекты приведут к крупным научным достижениям. Например:

• Изучение движения клеток может показать способы остановить распространение рака.
• Изучение того, как умирают клетки, может указать на методы лечения таких состояний, как болезни Альцгеймера и Паркинсона, которые связаны с избыточной гибелью клеток.
• Использование новых исследовательских технологий может улучшить диагностику и методы лечения болезней человека.
• Поиск более простых способов производства лекарств в лаборатории может позволить компаниям производить больше с меньшими затратами или более безопасным для окружающей среды способом.

НОБЕЛЕВСКИЕ ПРЕМИИ

Физиология или медицина и химия

Эти награды являются двумя высшими наградами в области науки. Ими награждаются люди, которые «принесли наибольшую пользу человечеству». На протяжении большей части последних 60 лет по крайней мере один лауреат Нобелевской премии получал финансирование от NIGMS. Этот сильный послужной список получения высшей награды науки показывает, что фундаментальная наука, финансируемая NIGMS, имеет огромную ценность для человечества.

Сноски

1. «Случайное» лекарство — лечение рака на основе платины: открытие цисплатина. Национальный институт рака, Национальные институты здравоохранения, Министерство здравоохранения и социальных служб США. www.cancer.gov/research/progress/discovery/cisplatin, 30 мая 2014 г. По состоянию на 15 октября 2018 г. ↩

Подробнее

Ресурсы NIGMS

• Приверженность NIH фундаментальной науке
• Влияние исследования NIH
• NIH Basics

NIGMS является частью Национального Институты здоровья, поддерживающие основные исследования, чтобы улучшить наше понимание биологические процессы и закладывают основу для достижения в диагностике, лечении и профилактика. Для получения дополнительной информации о исследовательские и учебные программы института, посещать https://www.nigms.nih.gov.

Последнее обновление этой страницы: 13.07.2020 14:02

Не столь фундаментальные исследования: непризнанная важность фундаментальных научных открытий Конгресс штатов. Цель этой награды — выделить «самый большой, самый нелепый или самый ироничный пример государственных расходов или расточительства».

За награду в 1975 октября Проксмайр сослался на исследование психолога Рональда Хатчинсона, финансируемое из федерального бюджета, в котором изучалось, почему крысы, обезьяны и люди сжимают челюсти.

Если судить только по однострочному описанию, проект Хатчинсона может показаться смехотворным, не приносящим явной пользы обществу. Однако его исследование эмоционального поведения путем количественного измерения поведенческих проявлений агрессии, таких как сжатие челюстей, имело некоторые непредвиденные значения: оно позволило НАСА и ВМС США решить проблемы, связанные с враждебным поведением, вызванным ограничением людей в небольших пространствах, например, в космических кораблях. и подводные суда, в течение длительных периодов времени.

Суть в том, что полезность и актуальность фундаментальных открытий не всегда бросаются в глаза сразу, в результате чего эти вклады остаются невоспетыми и незамеченными. Многие из наиболее значительных достижений последних 20 лет имеют длинную родословную, восходящую к основам фундаментальной науки, заложенным десятилетиями или даже веками ранее. Но сначала —

Что такое фундаментальные научные исследования?

Вкратце, фундаментальное научное исследование , также известное как лабораторное, доклиническое или фундаментальное исследование, представляет собой исследование, основанное на любопытстве; в большинстве случаев это мотивировано пробелом в знаниях о чем-либо. В (явной) оппозиции к фундаментальным исследованиям прикладных исследований , сосредоточенных на удовлетворении потребностей, возникших до начала проекта (рис. 1).

Как биолог, исследовательский проект в моей области, основанный на фундаментальной науке, может быть направлен на раскрытие основ жизни, таких как все компоненты, составляющие иммунную систему, которая позволяет организму бороться с болезнями. Напротив, проект, который фокусируется на прикладных — или поступательных — исследованиях, может попытаться использовать существующие знания об иммунной системе, полученные в результате фундаментальных исследований, для разработки системы, которая борется с раком. Проще говоря, фундаментальный ученый хочет выяснить, почему компонент X существует в конкретной системе и его функции, но ученый-прикладник может быть более заинтересован в выяснении того, как использовать компонент X для достижения определенной цели.

Рисунок 1: Разница между фундаментальной и прикладной наукой. Фундаментальная наука мотивирована пробелом в знаниях (например, функция компонента), в то время как прикладная наука сосредоточена на удовлетворении потребности.

Почему важны фундаментальные исследования?

Судя по этим описаниям, прикладные исследования кажутся более ценными, особенно потому, что расходуемые ресурсы и усилия часто ограничены — в конце концов, прикладные исследования пытаются предложить практические решения некоторых из самых насущных дилемм, включая эпидемии, нехватку продовольствия, загрязнение и т. д. на.

Широко распространено мнение, что прикладные исследования превосходят фундаментальные, и это печально. Поскольку большинство научных исследований финансируется за счет государственных грантов, общественное мнение имеет большое влияние на распределение финансирования в науке. Поэтому, когда фундаментальная наука воспринимается как неэффективная и легкомысленная, эта точка зрения побуждает законодателей и финансирующие агентства сокращать финансирование фундаментальной науки — как таковые, государственные инвестиции в фундаментальную науку в США и во всем мире в последние годы неуклонно снижаются.

Финансирующие агентства также все чаще запрашивают немедленный коммерческий эффект или трансляционный потенциал в заявках на гранты в области фундаментальной науки. Это подталкивает исследователей к большему количеству трансляционных проектов, чтобы получить деньги, необходимые для финансирования их исследований. Этот сокращающийся список финансово жизнеспособных исследовательских тем также влияет на экосистему научных исследований, сужая круг тем, которыми может заниматься наука, усиливая конкуренцию и сокращая совместные усилия.

Это заставляет меня сделать критический вывод о фундаментальных исследованиях: хотя они не могут предложить четких способов немедленного решения проблем, они являются основой для будущих исправлений. Прорывные научные открытия никогда не делаются в вакууме — они основаны на фундаментальной научной работе, проделанной другими, часто десятилетия и столетия назад (рис. 2). Мы просто недостаточно хорошо понимаем себя или мир, чтобы предсказать все, что нам нужно или может понадобиться; фундаментальные научные исследования гарантируют, что мы готовы решать проблемы, выходящие за пределы нашего современного воображения, если они возникнут.

Рисунок 2:  Примеры выдающихся достижений, возникших в результате фундаментальных исследований. Многие ключевые научные достижения, произошедшие на протяжении всей истории, были бы невозможны без предшествовавших им фундаментальных научных исследований. Фундаментальные исследования заложили основу для изобретения лазера, всемирной паутины и бесчисленного множества других.

Каков вклад фундаментальной науки?

  Прелесть исследования, вызванного любопытством, заключается в том, что оно непредсказуемо и принесет плоды бесконечных возможностей. Многие из крупнейших прорывов в нашей жизни начинались с почти абсурдных произвольных вопросов. Если бы никто не спросил, почему медузы светятся в темноте, у нас не было бы зеленого флуоресцентного белка или каких-либо его производных, которые, помимо прочего, позволяют исследователям маркировать компоненты в клетках и отслеживать их под микроскопом. Эта способность позволила сделать множество научных открытий, например, облегчить исследование неврологического развития и мозговых цепей. Если бы кто-то однажды не спросил, почему наши тела способны бороться с болезнями, у нас не было бы иммунотерапии рака. Эти два открытия были удостоены Нобелевских премий (по химии в 2008 г. и по физиологии/медицине в 2018 г. соответственно). Даже CRISPR (кластеризованные регулярно расположенные короткие палиндромные повторы), основа технологии редактирования генома, которая радикально изменила перспективы генной терапии к лучшему, не существовала бы, если бы микробиологи не были достаточно любопытны, чтобы исследовать функции причудливых массивов повторяющихся ДНК. последовательности, которые они обнаружили у бактерий.

Скорее, фундаментальные и прикладные исследования — это две стороны одной медали. Они идут рука об руку как симбиотические и взаимодополняющие сущности: без фундаментальных исследований прикладные исследования не имеют основы, а без прикладных исследований фундаментальные исследования не дают инструментов.

---

Как биолог, занимающийся фундаментальными исследованиями, объяснение своей работы публике слишком часто может превратиться в игру научного табу: Я хочу понять, как одно взаимодействует с другим, а затем, что происходит после этого, что может быть важным, потому что это может привести к заболеваниям. Нелегко «продавать» фундаментальные исследования, потому что фундаментальные исследователи не могут — и им настоятельно не рекомендуется пытаться — предвидеть результаты, когда они начинают проект.

Иногда мы не можем увидеть ощутимых результатов в нашей жизни, но это не умаляет фундаментальной науки. Ценность фундаментальной науки выходит за рамки ее продуктов: фундаментальные принципы, которые она представляет, критическое осмысление ограниченной информации, устойчивость перед лицом неопределенности и любовь к знаниям сами по себе, в конечном счете, являются ее самым ценным вкладом.

Сиджай Ли — аспирант второго курса программы «Молекулы, клетки и организмы» (MCO) Гарвардского университета. Вы можете найти ее в Твиттере @clee_bio.

Ребекка Клементс — доктор философии третьего года обучения. кандидат биологических и биомедицинских наук в Гарварде. Вы можете найти ее в Твиттере как @clements_becca.

Для получения дополнительной информации:

• Чтобы узнать еще одну точку зрения на ценность фундаментальных научных исследований, ознакомьтесь со статьей NIH
• Чтобы узнать, как фундаментальные и прикладные исследования связаны друг с другом, посетите панель BBC Inside Science
.
• Чтобы узнать о роли фундаментальной науки в открытии лекарств, ознакомьтесь с этой статьей журнала Science Translational Medicine
.

Эта статья является частью нашей серии SITN20, написанной в ознаменование 20-летия SITN и посвященного наиболее заметным научным достижениям последних двух десятилетий. Ознакомьтесь с другими нашими произведениями SITN20!

Великолепие фундаментальных исследований — MIT Spectrum

«Я не мечтал о разработке GPS», — говорит почетный профессор Дэн Клеппнер, который в 1960 году участвовал в изобретении водородного мазера, атомных часов, которые сегодня лежат в основе спутников. системы глобального позиционирования.

«При проведении фундаментальных исследований вы не начинаете распознавать приложения, пока открытия не будут в ваших руках», — говорит он. «На мой взгляд, фундаментальная наука — это лучшее, чем занимается человечество — не столько потому, что она ведет к новым приложениям, сколько потому, что она ведет к новому пониманию. Для меня нет большего удовольствия, чем радость открытия».

В Массачусетском технологическом институте царит возбуждение. Фундаментальные исследования привели к открытию первого гена рака человека; первое экспериментальное подтверждение существования кварка; первый химический синтез пенициллина; и открытие Prochlorococcus , самого распространенного фотосинтезирующего вида на Земле.

В настоящее время проводятся поразительные фундаментальные исследования. Почти во всех областях в Массачусетском технологическом институте есть лучшие специалисты. Вспомним нобелевского лауреата Боба Хорвица, который обнаружил, что существуют определенные гены, определяющие гибель клеток. Сегодня это открытие открывает новые методы лечения рака, болезни Альцгеймера и болезни Паркинсона. Или возьмем Джанет Конрад, чьи исследования физики нейтрино меняют наше понимание материи. В конце 19В 90-х годах мы узнали, что эти неуловимые частицы имеют массу, что стало самым шокирующим сюрпризом в физике элементарных частиц за последние 40 лет.

Ежегодно 3 500 ученых-исследователей и приглашенных преподавателей работают над проектами совместно с преподавателями и студентами; тысячи аспирантов проводят исследования, чтобы стать лидерами в своих областях; и девять из 10 студентов бакалавриата участвуют в UROP, ведущей программе MIT для студентов исследовательских возможностей, которая объединяет студентов с преподавателями в рамках исследовательских партнерств. Как и преподаватели, студенты публикуются в научных журналах, участвуют в профессиональных конференциях, дают политические рекомендации и рассказывают миру о своих открытиях.

Фундаментальные исследования — основа Массачусетского технологического института и основа завтрашнего дня.

Почему фундаментальные исследования?

Зачем заниматься фундаментальными исследованиями просто ради любопытства, открытий, знаний, когда прикладные исследования конкретно решают самые большие мировые проблемы — бедность, энергетику, болезни или создание новых предприятий для стимулирования экономики? Преподаватели говорят, что это потому, что фундаментальные исследования — это процесс создания, и без него приложения исчезают.

«Люди думают, что фундаментальные и прикладные исследования разделены, но это чрезвычайно важное сочетание», — говорит Рам Сасисекаран, профессор биологической инженерии, чьи исследования сложных сахаров привели к каскаду потенциальных медицинских применений, которые могут значительно улучшить результаты для пациентов. с онкологическими и инфекционными заболеваниями. «Часто фундаментальная наука подпитывает приложения гораздо более глубоким образом», — говорит он. «Чтобы иметь более высокую вероятность успеха на прикладной арене, чрезвычайно важно хорошо разбираться в основном механизме целей, которые мы преследуем».

Ричард Шрок, профессор химии имени Фредерика Г. Киза, лауреат Нобелевской премии в 2005 году, говорит: «Я попал сюда благодаря фундаментальным исследованиям». По его словам, следуя своему любопытству, он разработал катализаторы для химической реакции, которые теперь ежедневно используются для экологичного производства фармацевтических препаратов, топлива и других синтетических химикатов.

«Ценность фундаментальных исследований заключается в том, что вы обнаруживаете то, чего не ожидали — чего никто не ожидал. И именно отсюда пришло почти все, что мы сейчас ожидаем», — говорит он. В моей работе были приложения. Я просто не знал этого в то время».

«Я попал сюда благодаря фундаментальным исследованиям, — говорит Ричард Шрок, профессор химии Фредерика Г. Киза, лауреат Нобелевской премии в 2005 г. ожидал.»

Долгосрочные, Прорывы

Фундаментальные исследования могут быть захватывающими, но часто занимают умопомрачительное количество времени.

Недавно профессор Алан Гут отпраздновал один из самых значительных прорывов в истории физики первым прямым доказательством, подтверждающим его теорию того, что произошло в доли секунды после Большого взрыва.

Его новаторская теория космической инфляции утверждает, что за этот первый отрезок времени Вселенная экспоненциально расширилась в 10 ²⁵ раз . Мяч для гольфа, расширяющийся так сильно, в конечном итоге станет в 500 раз больше, чем галактика Млечный Путь. Оглядываясь назад на 14 миллиардов лет назад, к тому первому моменту космического времени с помощью телескопов на Южном полюсе, группа радиоастрономов недавно обнаружила рябь в ткани пространства-времени — гравитационные волны — знак того, что Вселенная разрывается на части в первой части через секунду после рождения.

Революционная работа Гута, впервые выполненная в 1979 году, предлагает захватывающий взгляд на некоторые из самых основных вопросов человечества, например, как возникла Вселенная? И зачем мы существуем?

«Фундаментальная наука обладает огромной силой, но для ее развития требуется время, — говорит Дина Катаби, профессор электротехники и компьютерных наук, лауреат премии Макартура «Гений». «И если вы не инвестируете на ранней стадии, вы не сможете получить прибыль позже.

«Иногда нужно инвестировать в тот момент, когда еще не ясно, к чему приведет эта разработка, скажем, в плане продукта. Но позже, даже спустя 60 лет, становится совершенно ясно, что эта работа стала удивительным новшеством».

Идеи на рынке

Рэм Сасисекаран, обладатель 85 патентов и основавший три биотехнологические компании на Кендалл-сквер в Кембридже, говорит, что фундаментальная наука может привести к приложениям, компаниям, рабочим местам, более сильной экономике и глобальной конкурентоспособности.

Что отличает Массачусетский технологический институт от других университетов, говорит он, так это то, что культура Массачусетского технологического института возникла из его истории как инженерной школы с глубокими связями с промышленностью, что облегчает выход научных открытий на рынок, чем в других научных учреждениях. Отчасти, по его словам, успех Массачусетского технологического института связан с Управлением технологий и лицензирования Массачусетского технологического института, которое упрощает патентование и лицензирование, а также с тем, что Массачусетский технологический институт ценит и поддерживает сотрудничество, часто в области инженерии и науки.

В других университетах может быть сложно, скажем, биологу основать компанию, но в Массачусетском технологическом институте биологи помогли превратить Кендалл-сквер в мировую столицу биотехнологий. На Кендалл-сквер (район вокруг кампуса Массачусетского технологического института) в настоящее время расположены 150 высокотехнологичных компаний, в том числе некоторые из самых известных технологических, биотехнологических и фармацевтических компаний на планете.

«MIT — это электростанция. Его успех заключается в объединении фундаментальных исследований с запуском компаний для вывода этих инноваций на рынок», — говорит Крипа Варанаси, доцент кафедры машиностроения, которая подала более 50 патентов и изучает гидрофобные (водоотводящие) поверхности, подобные найденным. в природе. Его работа могла бы решить большие проблемы в области энергетики, водоснабжения, сельского хозяйства или транспорта, но, по его словам, типичные для фундаментальных исследований, его усилия недавно привели в неожиданном направлении, когда он основал LiquiGlide, компанию по продаже своих антипригарных, нетоксичных, супер- скользкое покрытие для упаковки, позволяющее полностью выливать из емкости различные вязкие жидкости, такие как кетчуп, зубная паста или желе. Продукт, подкрепленный вирусным видео, на котором видно, как кетчуп легко вытекает из бутылки, был назван Журнал TIME среди лучших изобретений 2012 года.

«Мы придумали замечательную технологию, но за наш успех отвечает вся экосистема Массачусетского технологического института. Сплотились все — сотрудники Трастового центра Мартина для предпринимательства Массачусетского технологического института, Службы венчурного наставничества, Центра технологических инноваций Дешпанде Массачусетского технологического института. Они разместили наши видеоролики о том, как кетчуп выскальзывает из бутылки, и за одну ночь это стало национальной новостью», — говорит Варанаси, добавляя, что предпринимательская культура Массачусетского технологического института делает коммерциализацию легкой, а институт — уникальным.

Меньшее финансирование замедляет открытие

Фундаментальные исследования требуют не только времени, но и денег. Просто спросите Пенни Чизхолм, профессора экологических исследований Ли и Джеральдин Мартин, которая произвела революцию в нашем понимании жизни в Мировом океане в 1988 году, когда она и ее коллеги идентифицировали Prochlorococcus , форму океанического планктона, которая является самым маленьким и самым распространенным фотосинтезирующим организмом. в океане, и который играет роль в регулировании климата.

Мало того, что это самый многочисленный вид на Земле, он был совершенно неизвестен до ее открытия, и Чизхолм приписывает федеральное финансирование для прорыва. «В течение 25 лет большая часть моих исследований финансировалась федеральным правительством, — говорит она.

Фактически, Массачусетский технологический институт сыграл ключевую роль в 20-м веке в продвижении федеральных инвестиций в фундаментальные исследования. К началу Второй мировой войны Массачусетский технологический институт входил в число лучших научных университетов США.

В конце Второй мировой войны Ванневар Буш, профессор Массачусетского технологического института, декан по инженерным вопросам и советник по науке президента Франклина Делано Рузвельта, написал «Наука: бесконечные рубежи », отчет, который стал основой для научной политики и политики после Второй мировой войны. привело к созданию в 1950 году Национального научного фонда для поддержки гражданских научных исследований.

После войны государственное финансирование науки США, подстегиваемое интересом к национальной обороне, привело к экспоненциальному росту доли федерального бюджета, расходуемой на исследования, пик поддержки которой пришелся на программу «Аполлон» в 1960-х годах. После холодной войны, когда расходы на оборонные исследования сократились, федеральные расходы на науки о жизни выросли. Преподаватели Массачусетского технологического института начали переориентировать свои исследования, чтобы использовать новые возможности, открываемые революцией в молекулярной биологии.

На протяжении более 60 лет Массачусетский технологический институт и другие американские исследовательские университеты лидируют в мире по открытиям и инновациям — с выгодой для всей страны — благодаря федеральному финансированию. Однако эта жизненно важная поддержка сейчас идет на убыль. В 1960, например, 55% доходов кампуса Массачусетского технологического института приходится на федеральные исследования. К 2013 году она упала до 22 процентов. Чисхолм говорит, что снижение нарушает исследовательский процесс.

«Исследователи сосредотачиваются на проектах с высокой вероятностью результатов, потому что у этих проектов больше шансов получить финансирование. Происходит то, что преподаватели делают безопасные вещи, потому что знают, что они сработают. Они меньше рискуют, но тогда вероятность обнаружить что-то действительно новое и интересное снижается», — говорит она.

Сасисекаран, сейчас базируется в Давиде. Институт интегративных исследований рака Г. Коха, чья работа над сложными сахарами оказала сильное влияние на многомиллиардную индустрию гепарина, препарата для разжижения крови на основе сахара, добавляет: «Финансирование NIH жизненно важно. Если бы у меня не было этого, мне было бы намного сложнее что-то делать. Очевидно, что это становится все труднее, потому что мы становимся все менее склонными к риску, и, следовательно, финансирование фундаментальной науки определенно стало намного сложнее, чем раньше».

Чисхолм добавляет, что сейчас здорово, что фонды и частные спонсоры финансируют фундаментальные исследования с высоким риском в областях с ограниченным финансированием. «Это изменило мою исследовательскую жизнь, — говорит она. «И это меняет ландшафт науки».

Поддержание конкурентоспособности

Прекращение федеральной поддержки имеет последствия, говорят преподаватели. Программы для выпускников сокращаются; мы теряем молодых преподавателей в учреждения с большим количеством денег; становится все труднее вдохновить следующее поколение на фундаментальные исследования; и поскольку США отказываются от своего лидерства в различных областях, в конечном итоге они теряют свою конкурентоспособность.

«За последние несколько лет количество программ для выпускников сократилось, — говорит Ричард Шрок. «Количество аспирантов, изучающих химию сейчас, составляет примерно половину того, что было исторически».

Чисхолм добавляет: «По мере того, как финансирование сокращается, уменьшается поддержка постдоков, уменьшается поддержка стипендий. И, — говорит она, — мы рискуем потерять звездных преподавателей середины карьеры в пользу университетов в странах, которые больше инвестируют в фундаментальные исследования. США рискуют потерять свои позиции мирового лидера в области науки и техники — как в области исследований, так и в области образования».

«В любое время стоит инвестировать в фундаментальные исследования», — говорит Дина Катаби, работающая на стыке информатики, электротехники и физики, чтобы повысить скорость, надежность и безопасность обмена данными. «Если мы этого не сделаем, через 10 или 20 лет мы столкнемся с другими странами, чья фундаментальная научная платформа будет намного сильнее нашей. Мы всегда были лидером в науке, но очень быстро можем оказаться позади».

«Приверженность фундаментальной науке и сближение дисциплин помогут нам оставаться впереди и оставаться конкурентоспособными на глобальном уровне», — говорит Сасисекаран. «Все, что сводит нас с рельсов, будет иметь цену. И, — говорит он, — меньшее федеральное финансирование мешает вдохновить молодое поколение на интерес к фундаментальной науке».

Вера в будущее

Кванхун Чанг — молодой доцент кафедры химического машиностроения, прошлой осенью поступил в Массачусетский технологический институт и является научным сотрудником Института медицинской инженерии и науки (IMES). Он сотрудничает с инженерами, нейробиологами, биологами и врачами в области заболеваний головного мозга и разрабатывает новые методы. Недавно он разработал Clarity, новую технологию для понимания крупномасштабных сложных биологических систем, таких как мозг. «Наш метод находится на очень ранней стадии разработки, но у него есть большой потенциал изменить то, как мы проводим биологические исследования и диагностику», — говорит он.

Многие преподаватели в восторге от работы Чанга и того, к чему она приведет через 10, 25 или 50 лет.

«Все знают, что с финансированием становится все труднее, — говорит Чанг. «Башня маленькая, а конкуренция очень жесткая. Слишком рано унывать. Я не хочу об этом думать. Мне просто нравится заниматься исследованиями, так что это вселяет в меня оптимизм».

Дэн Клеппнер говорит, что его 50-летняя карьера заставила его сосредоточиться только на хорошем. «Одно качество науки, которое я очень ценю, — это присущий ей оптимизм. Несмотря на все проблемы, с которыми сталкивается мир, в основе своей я оптимист».

Шрок считает, что будущее за фундаментальными исследованиями. И что от этого зависит научное лидерство Массачусетского технологического института в мире. Он распахивает дверцу кабинета в своем кабинете, сжимает в руке золотую медаль и вручает посетителю свою Нобелевскую премию.

«Я так верю в будущее, — говорит он. «Хотел бы я вернуться через 50 лет после смерти и осмотреться вокруг. Подумайте о том, что мы будем знать. Я имею в виду, что нам больше не придется беспокоиться о раке груди, раке шейки матки или проблемах с сердцем. И было бы здорово, если бы мы могли просто управлять автомобилем на солнечной энергии?

«Разве не было бы здорово использовать эту энергию для приведения в действие поездов, автомобилей и самолетов? Я имею в виду, подумайте об этом, — говорит он. «Это будет фантастически».

Что такое чистые или фундаментальные исследования? + [Примеры и метод]

Иногда исследования могут быть направлены на расширение области знаний или улучшение понимания природного явления. Этот тип исследования известен как базовое, чистое или фундаментальное исследование и является основным средством создания новых идей, принципов и теорий.

Во многих случаях фундаментальные исследования способствуют научным инновациям и разработкам, потому что ими движет необходимость раскрыть неизвестное. В этой статье мы определим, что такое фундаментальное исследование, его методы сбора данных и чем оно отличается от других подходов к исследованию.

Что такое фундаментальные исследования?

Фундаментальные исследования — это тип исследовательского подхода, направленного на лучшее понимание предмета, явления или основного закона природы. Этот тип исследований в первую очередь ориентирован на продвижение знаний, а не на решение конкретной проблемы.

Фундаментальные исследования также называют чистыми исследованиями или фундаментальными исследованиями. Концепция фундаментальных исследований возникла между концом 19 века и началом 20 века в попытке заполнить пробелы, существующие в социальной полезности науки.

Как правило, фундаментальные исследования могут быть поисковыми, описательными или объяснительными; хотя во многих случаях оно носит объяснительный характер. Основной целью этого исследовательского подхода является сбор информации для улучшения понимания, и эта информация затем может быть полезна для решения проблемы.

Примеры фундаментальных исследований 

Фундаментальные исследования могут проводиться в различных областях с основной целью расширения границ знаний и расширения сферы этих областей исследования. Примеры фундаментальных исследований можно увидеть в медицине, образовании, психологии, технологиях, и это лишь некоторые из них.

Пример фундаментального исследования в сфере образования  

В сфере образования фундаментальные исследования используются для разработки педагогических теорий, объясняющих методы преподавания и обучения в классе. Примеры фундаментальных исследований в области образования включают следующее:

1. Как устройство для овладения языком работает на детях?
2. Как работает сохраняющая память человека?
3. Как методы обучения влияют на концентрацию учащихся в классе?

Пример фундаментальных исследований в науке

Фундаментальные исследования расширяют научные знания, помогая исследователям понять функции вновь открытых молекул и клеток, странные явления или малоизученные процессы. Как и в других областях, фундаментальные исследования привели ко многим научным прорывам; даже если кажется, что полученные знания не принесут немедленной пользы.

Примеры фундаментальных научных исследований включают: 

1. Исследования по определению химического состава органических молекул.
2. Исследование по обнаружению компонентов ДНК человека.

Пример фундаментального исследования в психологии  

В психологии фундаментальные исследования помогают отдельным лицам и организациям получить представление и лучше понять различные состояния. Он полностью теоретический и позволяет психологам лучше понять определенное поведение, не предлагая решений для этого поведения или явлений.

Примеры фундаментальных исследований в области психологии включают: 

1. Делает ли уровень стресса людей более агрессивными?
2. В какой степени потребление кофеина влияет на концентрацию в классе?
3. Исследование поведенческих различий между детьми, воспитанными в разлученных семьях, и детьми, воспитанными женатыми родителями.
4. В какой степени гендерные стереотипы вызывают депрессию?

Пример фундаментального исследования в области здравоохранения   

Основные методы исследования улучшают здравоохранение, предоставляя различные измерения для понимания и интерпретации проблем здравоохранения. Например, это позволяет практикующим врачам лучше понять происхождение болезней, что может помочь в лечении хронических заболеваний.

Многие исследователи в области здравоохранения считают, что многие вакцины разрабатываются на основе понимания причин заболевания, как, например, в случае вакцины против полиомиелита. Несколько прорывов в медицине были связаны с богатством знаний, полученных в результате фундаментальных исследований.

Примеры фундаментальных исследований в области здравоохранения включают: 

1. Исследование симптомов коронавируса.
2. Исследование возбудителей малярии
3. Исследование вторичных симптомов высокого кровяного давления.

Фундаментальный метод исследования

• Интервью

 Интервью — это распространенный метод сбора данных в фундаментальных исследованиях, который включает в себя личное взаимодействие с человеком для сбора соответствующей информации о явлении. Интервью может быть структурированным, неструктурированным или полуструктурированным в зависимости от процесса и целей исследования.

В структурированном интервью исследователь задает набор заранее обдуманных вопросов, в то время как в неструктурированном интервью исследователь не использует набор заранее обдуманных вопросов. Скорее он или она зависит от спонтанности и последующего опроса для сбора соответствующей информации.

С другой стороны, полуструктурированное интервью — это тип интервью, который позволяет исследователю отклониться от заранее обдуманных вопросов, чтобы собрать больше информации о предмете исследования. Вы можете проводить структурированные онлайн-интервью, создав и администрируя онлайн-опрос на Formplus.

• Наблюдение

Наблюдение — это тип метода сбора данных, который включает в себя пристальное внимание к явлению в течение определенного периода времени для сбора соответствующей информации о его поведении. При проведении фундаментальных исследований исследователю может потребоваться изучить предмет исследования в течение оговоренного периода времени, поскольку он взаимодействует с окружающей его природной средой.

Наблюдение может быть структурированным или неструктурированным в зависимости от его процедур и подхода. При структурированном наблюдении сбор данных осуществляется с использованием заранее определенной процедуры и в соответствии с определенным графиком, в то время как неструктурированное наблюдение не ограничивается заранее определенной процедурой.

• Эксперимент

Эксперимент — это метод сбора количественных данных, который направлен на подтверждение или опровержение гипотезы, а также может использоваться для проверки существующих теорий. В этом методе сбора данных исследователь манипулирует зависимыми и независимыми переменными для достижения объективных результатов исследования.

Обычно в эксперименте независимая переменная модифицируется или изменяется, чтобы определить ее влияние на зависимые переменные в контексте исследования. Это можно сделать, используя 3 основных метода: контролируемые эксперименты, полевые эксперименты и эксперименты в естественных условиях 

• Анкета

Анкета — это инструмент сбора данных, состоящий из серии вопросов, на которые испытуемые дают ответы. Это экономичный метод сбора данных, поскольку он позволяет одновременно собирать большие выборки данных от членов группы.

Вы можете создавать и администрировать свои чисто исследовательские анкеты онлайн с помощью Formplus, а также можете использовать бумажные анкеты; хотя их легко повредить. [

Вот пошаговое руководство по созданию и администрированию анкет для фундаментальных исследований с помощью Formplus: 

1. Войдите в Formplus

Зарегистрироваться сейчас

В конструкторе Formplus вы можете легко создавать различные анкеты для прикладных исследований, перетаскивая нужные поля в форму. Чтобы получить доступ к конструктору Formplus, вам необходимо создать учетную запись на Formplus.

После этого войдите в свою учетную запись и нажмите «Создать форму», чтобы начать.

Изменить название формы

Нажмите на поле для ввода названия формы, например, «Вопросник фундаментального исследования».

Редактировать форму  

Нажмите кнопку редактирования, чтобы изменить форму.

я. Добавление полей. Перетащите предпочтительные поля формы в форму из столбца Входные данные построителя Formplus. В конструкторе Formplus есть несколько вариантов ввода полей для анкет.

ii. Поля редактирования

III. Нажмите «Сохранить»

iv. Форма предварительного просмотра.

Настройка формы

С помощью параметров настройки формы в конструкторе форм вы можете легко изменить внешний вид своей формы и сделать ее более уникальной и персонализированной. Formplus позволяет изменить тему формы, добавить фоновые изображения и даже изменить шрифт в соответствии со спецификациями вашего бренда.

Несколько вариантов общего доступа

Formplus предлагает несколько вариантов обмена формами, которые позволяют легко делиться своей анкетой с респондентами. Вы можете использовать кнопки прямого обмена в социальных сетях, чтобы поделиться ссылкой на форму на свои страницы в социальных сетях.

Кроме того, в Formplus есть возможность конвертировать ссылки форм в QR-коды; Вы можете персонализировать и отображать QR-код формы на своем веб-сайте/баннерах для быстрого доступа. Вы также можете рассылать формы опросов в виде приглашений по электронной почте своим субъектам исследования.

• Отчет о данных

 Отчетность — это тип метода сбора данных, при котором исследователь собирает соответствующие данные и передает их для дальнейшего анализа, чтобы прийти к конкретным выводам. Суть этого метода почти полностью зависит от достоверности собранных данных.

• Практические примеры

Тематическое исследование — это тип метода сбора данных, который включает подробное изучение конкретного предмета с целью получения объективной информации об особенностях и поведении субъекта исследования. Этот метод сбора данных в первую очередь качественный, хотя он также может быть количественным или числовым по своей природе.

Тематические исследования включают подробный контекстуальный анализ ограниченного числа событий или условий и их взаимосвязей. При проведении тематического исследования исследователь должен проявлять особую осторожность, чтобы определить вопросы исследования, собрать соответствующие данные, а затем оценить и проанализировать данные, чтобы прийти к объективным выводам.

Чем фундаментальные исследования отличаются от прикладных исследований?

• Определение

 Прикладные исследования — это тип исследований, связанных с решением практических задач с использованием научных методов, в то время как фундаментальные исследования — это тип исследований, связанных с расширением знаний.

• Природа

Фундаментальные исследования создают новые теории или совершенствуют существующие теории, следовательно, они носят теоретический характер. С другой стороны, прикладные исследования создают практические решения конкретных проблем, следовательно, они носят практический характер.

• Фокус

 Фундаментальные исследования ориентированы на знания, а прикладные исследования ориентированы на решения.

• Цель исследования

Целью фундаментальных исследований является улучшение существующих знаний или открытие новых знаний, а целью прикладных исследований является решение конкретных проблем.

• Объем

Фундаментальные исследования универсальны, а прикладные исследования ограничены по своему характеру. Это означает, что в то время как прикладное исследование направлено на конкретную проблему и ограничено проблемой, которую оно решает, фундаментальное исследование исследует множество аспектов различных областей.

• Фундаментальные исследования носят преимущественно объяснительный характер, тогда как прикладные исследования носят описательный характер.
• Фундаментальные исследования используют косвенный подход к решению проблем, в то время как прикладные исследования используют прямой подход к решению проблем.
• В фундаментальных исследованиях распространены обобщения, в то время как в прикладных исследованиях изучаются конкретные проблемы без цели обобщений.

Характеристики фундаментальных исследований 

1. Фундаментальные исследования носят аналитический характер.
2. Он направлен на теоретизирование концепций, а не на решение конкретных проблем.
3. Он в первую очередь связан с расширением знаний, а не с применимостью результатов исследования.
4. Фундаментальные исследования носят объяснительный характер.
5. Фундаментальные исследования проводятся без какого-либо основного внимания к возможным практическим целям.
6. Улучшает общие знания и понимание различных областей обучения.

Важность фундаментальных исследований

1. Приобретение новых знаний: Фундаментальные исследования приводят к новым знаниям. Он ответственен за многие исследовательские прорывы в различных областях обучения и часто считается лидером в технологических и инновационных решениях.
2. Фундаментальные исследования также улучшают понимание различных предметных областей и предоставляют множество возможных измерений для интерпретации этих предметных областей.
3. Результаты фундаментальных исследований чрезвычайно полезны для расширения базы знаний в различных дисциплинах.
4. Фундаментальные исследования закладывают основу для прикладных исследований.

Недостатки фундаментальных исследований

1. Выводы, полученные в ходе чисто научных исследований, практически не имеют непосредственного практического значения.

   No related posts.