Программа курса: «концепции современного естествознания» icon

Программа курса: «концепции современного естествознания»


4 чел. помогло.

Смотрите также:
Программа курса «Концепции современного естествознания»...
Программа курса Москва 2008 концепции современного естествознания программа курса...
Программа дисциплины Концепции современного естествознания для специальности 080506...
Учебно-методический комплекс дисциплины концепции современного естествознания Специальность...
Учебно-методический комплекс дисциплины ( ен. Ф. 01 ) Концепции современного естествознания...
Программа дисциплины «Концепции современного естествознания»...
Рабочая программа дисциплина Концепции современного естествознания Специальности: 030301...
Рабочая программа дисциплина «концепции современного естествознания» Специальность...
Рабочая программа дисциплина «концепции современного естествознания» Специальности...
Программа дисциплины «концепции современного естествознания» «050706 Педагогика и психология»...
Вопросы к экзамену по дисциплине: Концепции современного естествознания. Для студентов...
В. М. Найдыш Концепции современного естествознания...



страницы: 1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   12
вернуться в начало
скачать

^ Возникновение и развитие естествознания в государствах Древнего Востока и в Античном мире.

Накопление первых естественнонаучных представлений и знаний об окружающем мире начинается в цивилизациях Древнего мира - в Египте, в Вавилоне, Индии, Китае. Хотя эти цивилизации и не создали науку в современном смысле слова, они накопили огромный опыт навыков и технологий, использовавшихся в сельском хозяйстве, строительстве, ремесле и управлении государством. Этот опыт предполагал разработку обширной системы знаний о законах окружающего  мира.
Древнейшая цивилизация в истории человечества - египетская оставила нам величественные памятники культуры – пирамиды. Они свидетельствуют о том, что уже в IIIм тысячелетии  до  нашей  эры египтяне могли проводить сложные математические расчеты, необходимые для проектирования таких сооружений, для учета строительных материалов и организации труда многочисленных рабов. В древних папирусах (папирус Ринда, Московский математический папирус) зафиксированы важнейшие математические достижения египтян,  ориентированные в основном на решение практических задач, таких, как, например, вычисление площадей и объёмов геометрических фигур. Для определения площади  круга они возводили  в квадрат 8/9 его диаметра, что давало для числа p приближённое  значение 3,16. Исходя опять же из практических нужд - из нужд земледелия, египтяне тщательно проводили астрономические наблюдения, и на их основе разработали свой календарь. Год они делили на 12 месяцев, состоявших из 30 дней и, дополнительно к этим месяцам, добавляли ещё 5 дней. Каждый месяц был разделен на 3 декады, сутки - на 24 часа. Этот календарь позволял им весьма точно определять время начала разлива Нила.
В древнем Вавилоне (Месопотамии) математика достигла ещё более высокого уровня. Это касается, прежде всего, алгебры. Вавилоняне умели вычислять квадратные и кубичные корни, решали квадратные уравнения и системы уравнений, знали теорему Пифагора. Проводя  астрономические расчеты, они могли точно предсказывать время наступления  лунных и солнечных затмений. В официальных документах регистрировали наблюдения над планетами, метеоритами, звёздами и планетами.
Значительное развитие получили в Египте и Вавилоне медицина. Не отказываясь от магии, древние врачи на основе тщательных эмпирических наблюдений разработали целый ряд методов (в том числе и хирургических) лечения различных болезней. До нас дошли лечебники по хирургии, гинекологии, глазным болезням.
Все перечисленные выше достижения древней науки впоследствии широко заимствуются авторами античного мира. Значение этого начального периода в истории науки очень велико, ибо в данную эпоху закладывались основы научного способа мышления. Вопервых, возникла письменность, без которой развитие культуры и науки было бы вообще невозможным. Вовторых, возникли: фундаментальная идея числа и понятие об основных математических операциях, положивших начало методу математизации в естествознании.
Если Древний Египет и Вавилон оказали прямое влияние на возникновение и развитие науки, то цивилизации Древней Индии и Китая в этом отношении проявили себя в меньшей степени в силу целого ряда причин, прежде всего изза географической отдалённости этих регионов от Европы. Но невозможно не отметить, что именно индийской математике мы обязаны позиционной системой счисления, а Китаю – использованием таких изобретений как компас, порох, бумага, книгопечатание.
Родиной научного метода постижения окружающего мира по праву можно считать Древнюю Грецию. Хронологический период возникновения научного метода можно определить VI - V вв. до н.э. Согласно общепринятому мнению, это так называемый доклассический этап развития науки, который продлится вплоть до XVIXVII веков. Несмотря на развитие достижения естествознания Др. Востока, его нельзя считать родиной научного метода. И вот почему. Вся совокупность научных достижений сводилась к сумме практических рецептов, описывающих, как шаг за шагом добиться конкретного результата (например, вычисления площади какойлибо фигуры, или излечения той или иной болезни). Древневосточный ученый не был серьезно озабочен доказательствами или широкомасштабными обоснованиями того или иного научного положения, ему было достаточно того, что данная методика работает и дает конкретный устойчивый повторяющийся результат. Он не спрашивал "почему?", его интересовало "как?".
По видимому подлинный научный метод возник в Др. Греции потому, что именно там впервые задались вопросом "почему" именно там потребовали доказательств логического обоснования. Сознание  древнегреческих ученых впервые возвысилось над потребностями практики, они ощутили "радость познания" и ее самоценность. Так появились философы - "любители мудрости", которые, как правило, одновременно занимались и отвлеченными философскими размышлениями и наблюдением природных явлений - звездного неба, погоды, строения живых организмов и т.д. В совокупности вся эта система знаний (и отвлеченных и конкретных) оформилась в виде натурфилософии - первой исторической форме науки, весьма сильно отличающейся от науки современной. В объяснении природных явлений натурфилософы, в силу отрывочности и неполноты знания фактов, часто прибегали к мифологическим объяснениям, придумывали новые сущности, движущие силы. Однако, несмотря на эти болезни  роста, натурфилософия имела главное - стремление понять глубинную сущность явлений природы, и из этого стремления, в конце концов, выросла классическая наука.
Античная натурфилософия развивалась на фоне господствовавшего тогда космоцентрического мировоззрения. Центральное понятие в мировоззрении  древних греков - "космос". Его смысл тогда существенно отличался от современного. "Космос" древних греков это вовсе не околоземное и межзвездное пространство. Под космосом первоначально понимали мировой порядок и гармонию, присущую всей природе, всему миру, окружающему человека. Противоположным по смыслу понятием был «хаос» - «беспорядок». Космос представлялся древним грекам как проекция живого организма (обычно  человеческого) или же человеческого общества. Космос часто  уподобляли телу гигантского человека, гармоническая взаимосвязь органов и частей тела которого была своего рода прообразом вселенской гармонии. То есть в человеке древние греки видели Вселенную, а во Вселенной обнаруживали человека. Человек, таким образом, не представлялся какимто выделенным существом во Вселенной, противостоящим ей и исследующим ее, - он неотъемлемый элемент мировой гармонии.
В развитии античной натурфилософии выделяется четыре этапа:
1. Ионийский (VIV вв. до н.э.).
2. Афинский (VIV вв. до н.э.).
3. Эллинистический (IVI вв. до н.э.).
4. Древнеримский (I в. до н.э. -III в. н.э.).
Рассмотрим развитие естественнонаучных представлений античных учёных на этих этапах.
Натурфилософия впервые начинает формироваться  в VIV вв. до нашей эры в ионических городах в Милете и Эфесе. Данный этап является первым в развитии древнегреческой натурфилософии. Наибольший вклад внесли философы так называемой милетской школы натурфилософии, занимавшиеся поиском первоначал мира - природных стихий, порождающих все многообразие вещей и природных явлений - это Фалес Милетский (ок.625547 до н.э.), и его ученики - Анаксимен (ок. 585524 до н.э.) и Анаксимандр (610546 до н.э.). В попытках найти первоначала мира к философам Милетской школы примыкает Гераклит Эфесский (544–483 до н.э.). В качестве первоначала он выдвигает огонь и говорит: «этот космос единый из всего, не создан  никем из богов и не создан никем из людей, но он всегда был и есть и будет вечно живым огнём в полную меру воспламеняющимся и в полную меру погасающим» (цит. по: Чанышев А.Н. Курс лекций по древней философии. –М., 1981. -С. 135).
 Большую роль в развитии античной натурфилософии сыграл Пифагор (582500 до н.э.), внесший значительный вклад в развитие математики и астрономии. Философской основой его достижений в науке является учение о числах. Пифагор приписывал числам мистические свойства и интерпретировал отдельные числа как совершенные символы - носители идей. Единица - это всеобщее первоначало, два - источник противоположности, три - символ природы и т.д. Вместе с тем, Пифагор учил, что мир состоит из пяти стихий или элементов (земли, огня, воздуха, воды и эфира). Каждому элементу соответствует особая геометрическая фигура: земле - куб, огню - тетраэдр, воздуху - октаэдр (фигура из восьмигранников), воде – икосаэдр (фигура из двадцатигранников), эфиру - додекаэдр (фигура из двенадцатигранников).
Несмотря на то, что в учении Пифагора было много мистического, рациональное зерно заключалось в том, что взаимосвязь природных явлений он пытался выразить в виде числовых отношений. Например, загадка гармоничного звучания звуков музыки была раскрыта, когда Пифагор обнаружил, что длины струн музыкального инструмента, звучания которых дают гармонические интервалы, относятся как целые числа (3/2, 4/3 и т.д.). Это ни что иное, как первая попытка, как начало внедрения метода математизации в естествознание.
К важным научным достижениям Пифагора можно отнести, помимо известной всем нам со школы «теорема Пифагора», учение о шарообразности Земли и вращении её вокруг собственной оси. Пифагор впервые ввел в математику понятие иррациональности, когда обнаружил, что отношение диагонали и стороны квадрата не может быть выражено целым числом или дробью целых чисел.
Второй - афинский этап (V -VI вв. до н.э.) в развитии древнегреческой натурфилософии связан с атомистическим учением и научной деятельностью Аристотеля.
В этот период на смену учениям о стихиях (о первоначалах мира) приходят атомистические концепции устройства природы. Одной из первых среди них являются учение Демокрита (ок. 460 -370 до н.э.), согласно которому природа состоит из атомов и пустоты, в которой эти атомы движутся.  Атомы - это абсолютно неделимые  и непроницаемые частицы, находящиеся в постоянном движении. Они имеют различную форму и размеры. Самые мелкие и круглые атомы составляют души животных и людей. Движущиеся самопроизвольно в пространстве атомы, сталкиваясь, образуют предметы, планеты, звёзды и целые миры. Атомистическая теория строения мира Демокрита занимала в науке лидирующее положение на протяжении столетий, и была в XIX веке подтверждена экспериментально.
Среди философов афинского этапа выделяется Аристотель - крупнейший философ и ученый, оказавший глубокое и длительное влияние на развитие науки. Его научные взгляды фактически были канонизированы и в течение столетий принимались за истину, впрочем, авторитет этот был вполне заслуженным, но для своей эпохи.
Систематизируя научные знания, накопленные в древнем мире и научные достижения своих непосредственных предшественников, Аристотель  создаёт классификацию наук. Круг интересов и научное наследие Аристотеля были весьма обширны. Его по праву можно считать ученымэнциклопедистом своего времени. Аристотель создал новую науку - формальную логику, которая по сей день преподается в практически неизменном виде. Его можно считать крёстным отцом физики, поскольку название одной из его книг – «Физика» стало названием будущей науки. Однако метод исследования природных явлений, предложенный  в этой книге был еще далек от подлинно научного, так как Аристотель отвергал понятие эксперимента и математическое описание природных явлений. Он предпочитал общие умозрительные рассуждения о понятиях материи и движении, пространства и времени, о бесконечности и т.д., полагаясь исключительно на силу логического анализа.
Большое влияние на развитие научных представлений о строении Вселенной оказало космологическое учение Аристотеля. Он утверждал, что Земля, имеющая форму шара, неподвижно пребывает в центре Вселенной, а вокруг Земли вращаются Солнце, Луна и планеты. Эта космологическая модель, математически обоснованная впоследствии Птолемеем, займёт господствующее положение в науке вплоть до XVI века.
Третий этап развития античной натурфилософии - эллинистический начинается примерно с 330 года до н.э. и заканчивается в 30 году н.э., то есть длится с момента завоевания Александром Македонским Древней Греции до возвышения Древнего Рима.
Выдающимся ученымматематиком того времени был Евклид (жил в III в. до н.э.), который систематизировал все математические достижения своих предшественников. Евклид известен своей знаменитой книгой «Начала», посвящённой, наряду с прочим, изложению системы геометрии, по сей день носящей название евклидовой. Впервые в качестве основы геометрических построений была выдвинута система аксиом, отправляясь от которых можно было доказать или опровергнуть любую теорему. Аксиомы принимались без  доказательств, так как были очевидны. Евклидова геометрия явилась тем фундаментом, на котором было воздвигнуто здание классической физики. Заслугой Евклида является также и то, что он заложил основы геометрической оптики в своих сочинениях «Оптика» и «Катоптрика».
Наряду с Евклидом имя другого ученого - Архимеда (287212 до н.э.) также всем известно из школьной программы. Будучи крупным математиком (он определил значение числа p, решил ряд задач по вычислению площадей и объемов тел), наибольшую известность он получил как механик и инженер. Вопервых, он разработал теорию рычага и  ввёл понятие центра тяжести, которые изложил в сочинении «О равновесии  плоских фигур». Написав этот труд, Архимед любил повторять: «Дайте мне точку опоры, и я сдвину Землю». Вовторых, он разработал известный закон о плавучести тел.
Занимаясь оптикой, Архимед обнаружил фокусирующие свойства вогнутых зеркал. До нас дошла  легенда о том, что в борьбе с римским флотом Архимед при помощи таких зеркал поджигал вражеские  корабли. В области военного дела его инженерный талант раскрылся в максимальной степени. Родной город Архимеда Сиракузы был лакомым куском для Рима, и поэтому,  стремясь сохранить независимость, правители Сиракуз уделяли большое внимание оборонительным планам. Главным военным инженером выступил Архимед. Под его руководством было создано множество оборонительных орудий и приспособлений, не позволивших римлянам взять город приступом. И только после длительной осады город пал, а Архимед был убит римским солдатом. Труды Архимеда были забыты на долгие столетия, и только в эпоху Возрождения к ним вернулись и оценили по достоинству.
Завершающий, четвёртый этап развития античной натурфилософии носит название древнеримского и  охватывает период с I в. до н.э. по III в. н.э. Если сравнить этот этап с предшествующим, то обнаруживается,  что новых оригинальных идей было выдвинуто немного, а естественнонаучные труды в основном носили компилятивный характер.
Наиболее известным мыслителемнатурфилософом этой эпохи был Тит Лукреций Кар (ок. 9955 до н.э.). В своей книге  «О природе вещей» он излагает в поэтической форме свои взгляды на устройство природы. Вслед за Эпикуром и Демокритом он развивает идею об атомистическом строении материи, отвергая устаревшие мифологические воззрения. Лукреций утверждает, что материя вечна, поскольку вечны неделимые, неуничтожимые атомы, из которых она состоит.
Не менее известной, а в научном плане, быть может, более значительной фигурой был Клавдий Птолемей (ок. 90168 н.э.) - географ, математик и астроном, прославившийся созданием математически строго обоснованной геоцентрической системы мира. Его книга «Математическая система» не дошла до нас в греческом оригинале, так как была утеряна, но сохранился арабский перевод, который в XII веке в Европе был переведён на латинский язык под арабским названием «Альмагест». Птолемей провел огромную работу по обобщению астрономических наблюдений движения планет по звёздному небу и настолько точно вывел математические формулы, что его система считалась истинной более тысячи лет.
 


^ Естествознание в Средние века и в эпоху Возрождения.

В Эпоху Средних веков происходит постепенное ослабление влияния античной культуры. Вместе с тем усиливается  религиозное христианское мировоззрение, которое, отнюдь не приветствуя естественнонаучные исследования ученых, старалось насадить в сознании людей догматические религиозные положения об устройстве мира. Религию совершенно не устраивал научный метод познания, ориентированный на наблюдение и эксперимент, истина для неё содержится в Священном Писании.
Развитие естествознания в средневековую эпоху распадается на два временных отрезка:

1. Период упадка европейской науки. Развитие науки на Востоке (VIIIX века).
2. Период подъёма европейской науки (XIXV века).

В то время как в Европе естествознание переживает период упадка, на Аравийском полуострове в VII веке, объединившиеся под знаменем Ислама, арабские кочевые племена образуют сильное государство, постепенно завоевавшее Средний Восток, Северную Африку и Пиренейский полуостров. Укрепление государства сопровождалось также развитием всех сфер духовной жизни и культуры, в том числе и науки. Арабы перенимают основные достижения античной науки, и в период упадка научных знаний в Европе не дают им погибнуть. Более того, они сами добиваются больших успехов на путях, проторённых их античными предшественниками.
Большое влияние на европейскую науку оказали математические исследования арабов. И, прежде всего здесь следует назвать имя Аль Хорезми (ок. 780850), автора математического трактата «АльДжабар», давшего название одному из разделов математики - алгебре. Из трудов Аль Хорезми Европа переняла индийскую позиционную систему счисления (она пришла на смену латинской), с арабскими цифрами и употреблением нуля. Хорезми показал также, как решать линейные и квадратные уравнения. К началу научной революции XVIXVII веков все эти достижения стали достоянием европейской науки.
На Востоке получил развитие также и экспериментальный метод. Его непревзойдённым мастером был учёныйэнциклопедист Аль Бируни (973ок.1048). Он точно определил плотность металлов и других веществ, вычислил угол наклона эклиптики к экватору, а также радиус Земли. Проводя астрономические наблюдения, он понял, что геоцентрическая теория содержит изъяны и, повидимому, в центре мира должно находиться Солнце. Аль Бируни также написал целый ряд трактатов, охватывающих все известные тогда науки: географию, астрономию, геометрию, минералогию, медицину и другие.
Другие известные учёные того времени - это Аль Хайсам (Альхазен) (9651020), основные исследования которого относятся к оптике, ИбнСина (Авиценна) (9801037), прославившийся в области медицины, Улугбек (13941049), составивший каталог звёзд и таблицы движения планет.
Начиная примерно с X века во многом благодаря крестовым походам, Европа начинает знакомиться с культурой, наукой и техникой Востока. Переводятся на латинский язык фундаментальные труды восточных ученых, а также неизвестные тогда (утерянные) тексты античных авторов, сохранившиеся только в арабских переводах.
Вслед за открытым арабами в Кордове (Испания) университетом во многих  европейских городах - Париже, Болонье, Оксфорде, Кембридже и ряде других организуются университеты, сыгравшие  большую роль в европейской науке. Первоначально они создавались с целью подготовки духовенства и развития теологии, но наряду с религиозными дисциплинами там изучали логику, математику и другие науки. Постепенно эти научные дисциплины эмансипировались и им стали уделять  самостоятельное внимание.
Конечно, темпы развития средневековой науки и её достижения были не столь впечатляющими как в эпоху античности, но, тем не менее, наука на месте не стояла, зрела почва для научной революции XVIXVII веков. В эпоху средневековья жили такие учёные, как Роджер Бекон (12141294) Уильям Оккам (ок. 13001349), Томас Брадвардин (12901349). Дальнейшее развитие получила техника. Были изобретены механические часы, разработана технология производства бумаги. Иоганн Гуттенберг (14001468) в 1440 году изобретает книгопечатание.

Эпоха Возрождения, последовавшая за Средневековьем, дала заметный толчок развитию естествознания. Она сдвинула с мёртвой точки развитие точных наук, сдерживаемое религиозными догмами и схоластическим методом познания, безраздельно господствовавшим в философии. Этому в первую очередь способствовал новый идеал эпохи - идеал свободной, всесторонне развитой личности, ставший ядром нового антропоцентристского мировоззрения. Выдающиеся личности эпохи Возрождения вполне соответствовали  новому идеалу - это великие художники Микеланджело, Леонардо да Винчи, Рафаэль, Альбрехт Дюрер, философы  Николай Кузанский, Макиавелли, Томас Мор, путешественники Колумб и Магеллан, а также другие. Среди них выделяется фигура Леонардо да Винчи (14521519), который помимо того, что был гениальным живописцем, внес весомый вклад в развитие самых разных отраслей естествознания. Начав борьбу со схоластикой, он провозгласил новые принципы познания, центральными из которых являются опора на наблюдение и опыт, а также применение  математических методов. Опираясь на них, он сделал попытку сформулировать принцип инерции, и очень близко подошел к будущей формулировке Галилея. Он исследует движение снарядов, колебания звуковых и водяных волн, разрабатывает проекты летательных аппаратов, боевых машин и многое другое.
Несмотря на большие достижения Леонардо да Винчи и других деятелей, ключевой фигурой  эпохи всё же считают польского астронома Николая Коперника (14731543). Его величайшей заслугой является изменение мировоззрения эпохи, явившееся следствием разработки им гелиоцентрической системы мира. Данное событие является началом первой научной революции, которое завершится созданием Ньютоном классической механики.
До Коперника в науке господствовала аристотелевскоптолемеевская геоцентрическая система мира, утверждавшая, что Земля является центром мироздания, а вокруг неё вращаются все остальные небесные тела, включая звёзды. Коперник на основе многочисленных астрономических наблюдений, а также при помощи чисто логических рассуждений заключает, что старая система мира, хотя и хорошо подтверждается математически, тем не менее, слишком громоздка и несуразна по своей структуре. Более правильной является модель мира, в центре которого находится Солнце. Земля же с астрономической точки зрения - рядовая планета, которая вместе с другими вращается  вокруг общего центра. Этот вывод никак не устраивал католическую церковь, авторитет которой тем самым подрывался, ибо в Библии чёрным по белому написано, что именно Солнце ходит вокруг Земли, а не наоборот. Коперник сам хорошо осознавал революционное значение своей теории и долго колебался по поводу издания книги «О вращении небесных сфер». После выхода в свет этого сочинения в 1543 году его опасения полностью подтвердились. Книга была встречена в религиозных кругах, мягко говоря, прохладно, и гонений Коперник избежал только ввиду своей смерти. В 1616 году книга заносится в папский список запрещенных книг как еретическая, и только в 1835 году ввиду всеобщего признания из этого списка вычёркивается.
Новая гелиоцентрическая система мира завоевала признание не сразу, борьба растянулась на многие десятилетия, наполненные яркими событиями, в том числе и трагическими. Так, в историю науки навеки вошло имя Джордано Бруно (15481600), погибшего мученической смертью во имя своих научных убеждений. Будучи активным сторонником гелиоцентрической системы Коперника, он пошел дальше своего учителя, и утверждал, что у Вселенной вообще нет выделенного центра,  все небесные тела (планеты и звёзды) совершенно равноправны, а помимо Солнечной системы существует ещё бесконечное множество подобных ей миров, населенных разумными существами. За активную деятельность по пропаганде своих идей в 1592 году Бруно был арестован инквизицией и более семи лет находился в тюрьме, постоянно подвергаясь пыткам. Не дождавшись отречения, инквизиция в 1600 году в Риме сжигает Бруно на костре. Трагической гибелью Джордано Бруно завершается эпоха Возрождения. На пороге стояла великая эпоха Нового времени, которая продлится до XIX века.
 


^ Развитие естествознания в эпоху Нового времени.

Эпоха Нового времени открывается XVII веком. В возникновении науки именно он сыграл главную роль. У истоков классической науки стоял выдающийся итальянский ученый Галилео Галилей (15641642). Одним из главных его достижений было разрешение проблемы движения, в течение столетий не поддававшейся многочисленным попыткам решения со стороны ученых. На смену учению о движении Аристотеля пришло новое объяснение, названное впоследствии принципом инерции Галилея. Галилей также опроверг аристотелевское учение о падении тел. Проводя эксперименты по сбрасыванию шаров из различных материалов со знаменитой Пизанской башни, он установил, что скорость падения тела не зависит от его массы, как утверждали  перипатетики. Галилей экспериментально обнаружил, что воздух имеет массу, а траектория брошенного под углом тела имеет форму параболы. Также он открыл закон колебания маятника. Все эти открытия, помимо самостоятельной ценности, имели ещё и важное методологическое значение. Галилей ясно показал, какую огромную роль в научном исследовании играет эксперимент и математический анализ полученных данных. Только они могут продвинуть вперед познание. Слепая же вера в авторитеты (прежде всего Аристотеля), поиск ответов на вопросы в рукописях античных авторов и Священном писании только тормозят развитие науки.
Важной стороной научной деятельности Галилея были его астрономические исследования. Являясь убеждённым сторонником учения Коперника, он отдал много сил для научного обоснования и распространения его гелиоцентрической системы.  Галилей пишет и публикует блестящее сочинение «Диалог о двух системах - Птолемеевой и Коперниковой», в которой обосновывает истинность взглядов Коперника и дает исчерпывающие ответы на возражения некоторых учёных. Содержание книги оказалось взрывоопаснее, чем казалось папской цензуре, вначале разрешившей публикацию труда учёного. Через некоторое время Галилея доставляют под конвоем в Рим, где он предстает перед судом католической церкви. Процесс продолжался три месяца, и, в конце концов, Галилей по заранее заготовленному инквизицией тексту формально отрёкся от своих взглядов. Научные же убеждения его остались неизменными. Не так давно, в октябре 1992 года католическая церковь в лице Папы ИоаннаПавла II признала, что приговор Галилею был вынесен ошибочно.
Противодействие со стороны церкви уже не могло сдержать победного шествия науки. Следующий шаг в развитии учения Коперника был сделан немецким учёным Иоганном Кеплером (15711630). Коперник считал, что планеты движутся вокруг Солнца по круговым орбитам. Однако не всё сходилось в математических расчетах. Кеплер блестяще показал, что расхождений между теорией и наблюдаемыми фактами не будет, если предположить, что планеты движутся по эллиптическим орбитам. Почему именно по эллиптическим - этого он объяснить не мог. Окончательно этот вопрос разрешится в будущем в рамках механики Ньютона.
Быстрое развитие науки и техники было во многом стихийным. Стихийно оформлялись и принципы научных исследований. В связи с этим возникала потребность философского обоснования новой методологии познания, на которую можно было бы прочно опереться. Старая аристотелевскосхоластическая методология безнадёжно устарела. Это понимали многие учёныепрактики. Задача рационального философского обоснования выпала на долю английского философа и естествоиспытателя Френсиса Бекона (15611626) и французского философа и математика Рене Декарта (15961650).
Бекон, рассуждая о задачах науки, полагает, что истинной её целью должно быть не бесплодное схоластическое умствование, а обогащение жизни человека новыми благами, облегчающими его существование. Наука должна обратиться непосредственно к практике, и помочь человеку овладеть силами природы. Опираться наука должна в первую очередь на почерпнутые из наблюдения и опыта эмпирические факты, переходя от частного к общему, то есть пользоваться методом индукции. Обобщения, полученные индуктивным путём, вновь должны быть проверены на практике. Но взятая отдельно сама по себе индукция несовершенна, ибо даёт огрублённую картину явлений. Необходим дальнейший теоретический анализ с обязательным привлечением математики.
Проблемой создания нового научного метода был озабочен также и Декарт. В отличие от Бекона он считал, что его основой должна быть не индукция, а дедукция. То есть любое научное исследование должно вестись от самых общих исходных принципов к частным заключениям. Ведущая роль в научном исследовании, согласно Декарту должна принадлежать правильно построенным логическим умозаключениям. А для того, чтобы логически правильно мыслить, нужно вначале выработать ясные принципы мышления. Их разработке Декарт посвящает книгу «Размышления о методе», вышедшую в свет в 1637 году. Удивляясь простоте и лёгкости, с которой в геометрии доказываются теоремы, он был убеждён, что все человеческие знания должны быть построены по образцу геометрии, и аналогичным образом должны доказываться. Эта идея буквально витала в воздухе той эпохи. По геометрическому образцу (с аксиомами и теоремами) была построена «Этика» нидерландского философа  Спинозы. Немецкий философ и математик Лейбниц пошёл ещё дальше, пытаясь разработать символический язык с системой логических операций для того, чтобы в знаковом виде представлять научные знания, и чисто логически выводить из них новые мысли. Но вернёмся к Декарту. Заслугой его было не только то, что он разработал методологию научного познания. Он внёс реальный вклад в математизацию естествознания, сделав решающие открытия: он ввёл в математику понятие переменной величины, систему координат, до сих пор носящую название декартовой, положил начало аналитической геометрии, установив соответствие между геометрическими отношениями и алгебраическими уравнениями.
Постепенно наука перестаёт быть уделом учёныходиночек. Появляются научные общества и академии – Флорентийская Академия опыта (1657), Лондонское Королевское общество (1660), Парижская Академия наук (1666) и т.д. Получает широкое развитие научная переписка, появляются научные журналы. Учёные постоянно находятся в курсе последних научных достижений и решают действительно актуальные научные проблемы. За счёт этого наука получила сильное ускорение. Всё это говорило о том, что научная атмосфера эпохи была наэлектризована, новые идеи буквально витали в воздухе, и рано или поздно усилиями многих учёных новая картина мира – постепенно сложилась бы. Но судьба распорядилась так, что эту задачу блестяще разрешил один человек – Ньютон.
Великий английский учёный Исаак Ньютон (16431727) оставил после себя большое научное наследие. Вопервых, он является создателем дифференциального и интегрального исчисления. Одновременно и независимо от Ньютона данное направление в математике было разработано немецким учёным и философом Готфридом Вильгельмом Лейбницем (16461716). Без этого математического аппарата дальнейшее развитие физики было бы невозможным. Вовторых, он сделал значительные открытия в области оптики: исследовал световой спектр, явления дифракции и интерференции. И, наконец, главным делом его жизни было создание целостной механической теории, объяснившей природу движения тел, в том числе и космических.
Теоретическая система механики Ньютона основывается на трёх принципах, дополненных законом всемирного тяготения. Он изложил их в своём знаменитом труде «Математические начала натуральной философии», изданном в 1687 году. Со времени зарождения естествознания вряд ли найдётся в истории науки столь же значительное событие, чем появление этой книги, обобщившей и вобравшей в себя все достижения предыдущих поколений учёных. Законы движения, в которых не могли до конца разобраться многие талантливые учёные, получили удивительно простую формулировку. В основу новой теории движения Ньютон положил опыт и наблюдение, выдвинув девиз: «Гипотез не измышляю». Его приверженность опыту иллюстрирует и знаменитая легенда о том, что на закон всемирного тяготения Ньютона якобы навело падение яблока с яблони, под которой он предавался научным размышлениям.
Математика в научной деятельности Ньютона играла ещё большую роль, чем у предыдущих поколений учёных, а также у многих современников, любивших вместо строгого математического анализа наблюдаемых фактов «пофилософствовать». Именно поэтому была неудачной, конкурировавшая с ньютоновской, декартова теория движения, носившая название теории вихрей. «Математические начала натуральной философии» от первой до последней страницы написаны математическим языком. В этой книге для обоснования законов механики Ньютон использовал классический геометрический метод, безупречный по доказательности и логичности выводов. Следующие поколения учёных, воспользовавшись детищем Ньютона – дифференциальным и интегральным исчислением, полностью переведут классическую механику на язык математического анализа (Л.Эйлер (17071783), Л.Лагранж (17361783)).
Выход в свет главного труда Ньютона знаменует собой начало формирования механистической картины мира. Её главной целью была попытка объяснить все без исключения природные явления с точки зрения законов классической механики. Начало этому процессу было положено ещё в произведениях Галилея. И вот в предисловии Ньютона к своим «Математическим началам» мы находим знаменательную фразу: «было бы желательно вывести из начал механики и остальные явления природы…». Видя ясность, наглядность и универсальность механистических представлений с Ньютоном солидаризируется большинство его современников – учёных и философов. Так начинается эпоха торжества механистической картины мира.
Отныне философия перестаёт быть служанкой богословия, как это было в предыдущие эпохи, она нашла прочную опору в разуме. Наука также обрела независимость от религии, несмотря на искреннюю приверженность некоторых учёных вере в Бога. Так, например, Ньютон был глубоко верующим человеком, и всерьёз интересуясь богословскими вопросами, написал ряд теологических книг – «Толкования на книгу пророка Даниила», «Апокалипсис», «Хронологию». Но такая религиозность была личным делом учёных. Наука развивалась уже по своим объективным законам, независимо от религиозного сознания. Более того, вследствие длительного притеснения со стороны церкви, наука Нового времени, почувствовав в себе реальную силу, перешла в контрнаступление. Воинствующий атеизм научного сознания, утвердившийся в эпоху Просвещения, становится одной из основных черт научного стиля мышления, и сохраняется вплоть до сегодняшнего дня.
В эпоху Нового времени развивались не только точные науки. В XVIII веке значительно продвинулись вперёд науки о живой природе. Издавна существовала потребность навести порядок в обширном мире живых организмов. Первую удачную попытку такого рода предпринял шведский учёныйнатуралист Карл Линней (17071778). В своей книге «Система природы» он провёл классификацию растений и животных, выделив следующие уровни деления: класс, отряд, род, вид, вариация. Он ввёл в биологию бинарную систему обозначения представителей живой природы, состоящую из двух наименований – родового и видового. Эта система используется в биологической науке и по сей день. В современной биологии используются и линнеевские принципы классификации, хотя сама классификация «Системы природы» безнадёжно устарела. Наведя порядок в классификации живых организмов, Линней тем самым открыл путь для теорий, объясняющих поразительное многообразие животного и растительного мира.
К XIX веку накапливается достаточное количество данных о прошлых эпохах геологического и биологического развития Земли. Находки ископаемых останков растений и животных свидетельствовали о том, что в прошлом на земле господствовали совершенно иные формы жизни, не похожие на современные. Почемуто они бесследно исчезли. В объяснении этих загадок начали противоборство два подхода – «катастрофизм» и «эволюционизм». Представителем первого был француз Жорж Кювье (17691832), утверждавший, что периоды бурного развития животного и растительного мира сменялись мировыми катастрофами, в результате которых старые биологические виды погибали, а при возникновении новых благоприятных условий зарождались новые формы, отличающиеся от прежних. Недостатком теории Кювье было то, что она не описывала механизма возникновения новых видов. Это попытался сделать другой французский естествоиспытатель ЖанБатист Ламарк (17441829), считавший, что новые виды растений и животных возникают в ходе постепенной эволюции. Эволюция, согласно Ламарку, происходит за счёт изменяющихся условий внешней среды, приводящих к изменению жизнедеятельности живых организмов. При этом должны соответствующим образом меняться и различные органы животных. Приобретённые таким образом в ходе жизни органические изменения наследуются в следующем поколении, что приводит в конечном итоге к появлению совершенно новых видов. Но у этой теории был серьёзный недостаток – бездоказательность.
Целостная, научно обоснованная эволюционная теория появляется в 1859 году. Её автор – английский естествоиспытатель Чарлз Дарвин (18091882). Опираясь на теорию геологической эволюции Чарлза Лайеля (17971875), а также на свои обширные наблюдения во многих регионах земного шара, он пишет книгу «Происхождение видов в результате естественного отбора». Дарвин утверждает, что новые виды возникают в результате сохранения в ходе борьбы за существование качеств, появившихся вследствие работы механизма изменчивости. Эта эволюционная теория сохраняет своё научное значение и по сей день, несмотря на то, что некоторые проблемы до конца разрешить не может.
Важным открытием эпохи Нового времени в области биологии было установление того факта, что все живые организмы состоят из клеток. Авторами клеточной теории были немецкие естествоиспытатели Маттиас Шлейден (18041881) и Теодор Шванн (18101882).
Химия также добилась значительных успехов. Сильное влияние на химические представления учёных продолжительное время оказывала средневековая алхимия. Ею увлекался даже Ньютон. Благодаря введению великим французским химиком Антуаном Лораном Лавуазье (17431794) в научный обиход химии количественных методов, эта наука получает, наконец, прочную опору для дальнейшего развития. Наиболее зримыми были успехи учёныххимиков XIX века. В 1828 году немецкий химик Фридрих Вёлер (18001882), синтезировав из неорганических веществ органическое вещество – мочевину, показал, что между неживой и живой природой нет непреодолимой границы, они едины. В 1869 году русский химик Д.И.Менделеев (18341907) открывает периодический закон и создаёт систему химических элементов. Оказалось, что химические свойства элементов меняются в зависимости от физической величины – атомного веса. Открытия Вёлера и Менделеева представляли собой важный вклад в утверждение единства научной картины мира.
Но вернёмся вновь к физике, ведь именно в ней совершались решающие открытия, революционным образом влияющие на формирование мировоззрения исторических эпох. После первой научной революции происходило накопление знаний о физической реальности в рамках установившейся механистической картины мира. Уточнялись законы, углублялось их понимание, возникали новые научные направления, происходила постепенная дифференциация наук. В ходе этого процесса иногда достигались обобщения глобального масштаба. Одним из таких обобщений было открытие закона сохранения и превращения энергии. Честь его открытия принадлежит трём учёным: немецкому врачу Юлиусу Майеру (18141878), английскому пивовару и исследователю Джеймсу Джоулю (18181889) и немецкому физику Герману Гельмгольцу (18211894). Впервые идею о том, что различные виды энергии (химическая, тепловая и механическая) эквивалентны между собой, выдвинул Майер в 1845 году в книге «Органическое движение в его связи с обменом веществ». Однако его идеи не были подкреплены экспериментально и поэтому рассматривались учёными в основном как любопытные философские размышления. Отношение к идеям Майера изменилось, когда Джеймс Джоуль в ходе экспериментов, описанных в работе «О тепловом эффекте магнитоэлектричества и механическом эффекте теплоты» (1843), показал, что когда затрачивается механическая энергия, выделяется эквивалентное количество теплоты. И, наконец, Гельмгольц в ряде своих работ даёт стройное и законченное толкование физического смысла закона, а также делает вывод о невозможности существования в природе вечного двигателя.
Механистическая картина мира прочно удерживала свои позиции вплоть до конца XIX века. Совершаемые в науке открытия, а также новые экспериментальные факты не выходили за рамки классических представлений. Правда, в некоторое смущение учёных приводили новейшие опыты в области электромагнетизма.
В течение XVIII – первой половины XIX века было накоплено большое количество экспериментальных данных и открыты частные законы электромагнетизма в работах следующих учёных: Алиссандро Вольты (17451827), Х.К.Эрстеда (17771851), А.М.Ампера (17751836), Георга Ома (17871854) и др. Никто из них, однако, не смог создать целостной электромагнитной теории. Решающие открытия и теоретические  обобщения начинаются с исследований английского химика и физика Майкла Фарадея (17911867). Установив в своих опытах связь между электричеством и явлением магнетизма, он вводит в физику понятие электромагнитного поля. Если раньше считалось, что электричество и магнетизм это совершенно разные физические явления, то теперь было установлено, что они динамически порождают друг друга, но по какому именно закону, этого Фарадею определить не удалось. Данную задачу блестяще решил выдающийся английский физик Джеймс Клерк Максвелл (18311879). Он сформулировал шесть электродинамических законов и записал их в виде дифференциальных уравнений. Это событие по масштабу было равнозначным созданию Ньютоном классической механики. Решающие эксперименты по проверке выводов нового учения поставил Генрих Герц (18571894). В 1886 году он доказал существование электромагнитных волн. Он также подтвердил экспериментально, предсказанную Фарадеем и Максвеллом электромагнитную природу света. Таким образом, также как и ньютоновская механика, электродинамика Максвелла была блестяще подтверждена экспериментально. Между тем оказалось, что в результате этих открытий обширная сфера физических явлений – явлений электромагнетизма оказывается за пределами механистического истолкования. Суть противоречий между классической механикой и электродинамикой состояла в следующем.
Вопервых, как известно, согласно принципу Галилея классической механики, все физические явления протекают одинаково во всех инерциальных системах отсчёта (системах, движущихся прямолинейно и равномерно). В электродинамике же оказывается, что магнитные поля и связанные с ними силы зависят от скоростей движущихся зарядов и величина их различна в разных инерциальных системах отсчёта. Получалось, что законы природы, связанные с электромагнитным взаимодействием, не подчиняются принципу Галилея.
Во вторых, из уравнений Максвелла следовало, что скорость распространения электромагнитных волн (в том числе и света) не зависит от скорости движения их источника. Классический закон сложения скоростей, таким образом, нарушался.
Попытки видоизменить уравнения Максвелла к успеху не привели, так как приводили к предсказанию экспериментальных эффектов в действительности не наблюдаемых. Притязания механики на универсальность впервые оказались под сомнением.
 





Скачать 2,53 Mb.
оставить комментарий
страница2/12
Дата28.09.2011
Размер2,53 Mb.
ТипПрограмма курса, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

страницы: 1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   12
плохо
  1
не очень плохо
  3
средне
  1
хорошо
  2
отлично
  6
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Документы

наверх