Становление классической науки

Научные революции в истории общества.

Переломные этапы в генезисе научного знания получили наименование научных революций.

Глобальная научная революция приводит к формированию совершенно нового видения мира, вызывает появление принципиально новых представлений о его структуре и функционировании, а также влечет за собой новые способы, методы его познания.

 

Первая научная революция.

Смена космологической картины мира

Первая научная революция произошла в эпоху, оставившую глубокий след в культурной истории человечества. Это был период конца XV—XVI в.в., ознаменовавший переход от средневековья к Новому времени и получивший название эпохи Возрождения. Последняя характеризовалась возрождением культурных ценностей античности (отсюда и название эпохи), расцветом искусства, утверждением идей гуманизма. Вместе с тем эпоха Возрождения отличалась существенным прогрессом науки и радикальным изменением миропонимания, которое явилось следствием появления гелиоцентрического учения великого польского астронома Николая Коперника (1473—1543).

В своем труде «Об обращениях небесных сфер» Коперник утверждал, что Земля не является центром мироздания и что «Солнце, как бы восседая на Царском престоле, управляет вращающимся около него семейством светил».

Возникло принципиально новое миропонимание, которое исходило из того, что Земля — одна из планет, движущихся вокруг Солнца по круговым орбитам. Совершая обращение вокруг Солнца, Земля одновременно вращается и вокруг собственной оси, чем и объясняется смена дня и ночи, видимое нами движение звездного неба.

Последняя исходила из признания центрального положения Земли, что давало основание объявлять находящегося на ней человека центром и высшей целью мироздания.

Католическая церковь не могла согласиться с этими выводами, затрагивающими основы ее мировоззрения. Защитники учения Коперника были объявлены еретиками и подвергнуты гонениям. Сам Коперник избежал преследования со стороны католической церкви ввиду своей смерти.

Существенным недостатком взглядов Коперника было то, что он разделял господствовавшее до него убеждение в конечности мироздания.

Одним из активных сторонников учения Коперника, поплатившихся жизнью за свои убеждения, был знаменитый итальянский мыслитель Джордано Бруно (1548—1600). Но он пошел дальше Коперника, отрицая наличие центра Вселенной вообще и отстаивая тезис о бесконечности Все­ленной. Бруно говорил о существовании во Вселенной множества тел, подобных Солнцу и окружающим его планетам.

Инквизиция имела серьезные причины бояться распространения образа мыслей и учения Бруно. В 1592 году он был арестован и в течение восьми лет находился в тюрьме, подвергаясь допросам со стороны инквизиции. 17 февраля 1600 г., как нераскаявшийся еретик, он был сожжен на костре на Площади цветов в Риме.

 

Вторая научная революция. Создание классической механики и

экспериментального естествознания. Механистическая картина мира

В учении Галилео Галилея (1564—1642) были заложены основы нового механистического естествознания.

по принципу Аристотеля: тело движется только при наличии внешнего на него воздействия, и если это воздействие прекращается, тело останавливается. Галилей показал, что этот принцип Аристотеля (хотя и согласуется с нашим повседневным опытом) является ошибочным.

Галилей сформулировав совершенно иной принцип, получивший впоследствии наименование принципа инерции: тело либо находится в состоянии покоя, либо движется, не из­меняя направления и скорости своего движения, если на него не производится какого-либо внешнего воздействия.

Истинное знание, считал Галилей, достижимо исключительно на пути изучения природы при помощи наблюдения, опыта (эксперимента) и вооруженного математическим знанием разума, — а не путем изучения и сличения текстов в рукописях античных мыслителей.

Росту научного авторитета Галилея способствовали его астрономические исследования, обосновывавшие и утверждавшие гелиоцентрическую систему Коперника. Используя построенные им телескопы Галилей сделал целый ряд интересных наблюдений и открытий.

Но самое главное в деятельности Галилея как ученого-астронома состояло в отстаивании справедливости учения Н.Коперника.

Ему пришлось предстать перед судом инквизиции. После длительных допросов он был вынужден отречься от учения Коперника и принести публичное покаяние.

Кеплер занимался поисками законов небесной механики и составлением звездных таблиц. Он разработал теорию солнечных и лунных затмений, предложил способы их предсказания, уточнил величину расстояния между Землей и Солнцем, составил так называемые Рудольфовы таблицы. С помощью этих таблиц можно было определить положение планет.

Рене Декарт (1596— 1650) полагал, что мировое пространство заполнено особым легким, подвижным веществом, способным образовывать гигантские вихри.

Он говорил, что под действием давления соседних вихрей и вследствие других причин вихри могут принимать сплюснутую или эллиптическую форму. Таким образом, теория вихрей Декарта фактически не могла объяснить движение планет по законам Кеплера.

Исаак Ньютон (1643—1727). Его научное наследие чрезвычайно разнообразно. В него входит и создание (параллельно с Лейбницем, но независимо от него) диф­ференциального и интегрального исчисления, и важные астрономические наблюдения, которые Ньютон проводил с помощью собственноручно построенных зеркальных телескопов (он так же, как и Галилей, именно телескопу обязан первым признаниям своих научных заслуг), и большой вклад в развитие оптики (он, в частности, поставил опыты в области дисперсии света и дал объяснение этому явлению). Но самым главным научным достижением Ньютона было продолжение и завершение дела Галилея по со­зданию классической механики.

Ньютон сформулировал три основных закона движения, которые легли в основу механики как науки.

В 1687 г. вышел в свет главный труд Ньютона «Математические начала натуральной философии», заложивший основы современной теоретической физики. Эта книга подводила итоги всему сделанному за предшествующие тысячелетия в учении о простейших формах движения материи.

Ньютон подверг критике картезианство, в частности, декартову гипотезу «вихрей». Главный упрек в адрес картезианцев (последователей Декарта) сводился к тому, что они не обращались в должной мере к опыту, конструировали «гипотезы», «обманчивые предположения» для объяснения природных явлений.

Идеи Ньютона, опиравшиеся на математическую физику и эксперимент, определили направление развития естествознания на многие десятилетия вперед.

Естествознание Нового времени и проблема философского метода

В истории изучения человеком природы сложились, как известно, два прямо противоположных, несовместимых метода этого изучения, которые приобрели статус общефилософских, т.е. носящих всеобщий характер. Это — диалектический и метафизический методы.

При метафизическом подходе объекты и явления окружающего мира рассматриваются изолированно друг от друга, без учета их взаимных связей и как бы в застывшем, фиксированном, неизменном состоянии. Диалектический подход, наоборот, предполагает изучение объектов, явлений со всем богатством их взаимосвязей, с учетом реальных процессов их изменения, развития.. Одним из ярких выразителей диалектического подхода (несмотря на всю его наивность) был древнегреческий мыслитель Гераклит, о котором уже говорилось выше. Он обращал внимание на взаимосвязи и изменчивость в природе, выдвигал идею о ее беспрерывном движении и обновлении.

Новые научные идеи и открытия второй половины XVIII — первой половины XIX вв. вскрыли диалектический характер явлений природы. Специальнонаучные теории развития, появившиеся в космологии, геологии, биологии, давали естествоннонаучное обоснование диалектической концепции развития материального мира. Достижения естествознания этого периода опровергали метафизический взгляд на природу, демонстрировали ограниченность метафизики, которая все более и более тормозила дальнейший прогресс науки. Только диалектика могла помочь естествознанию выбраться из теоретических трудностей.

Третья научная революция. Диалектизация естествознания и чищение его от натурфилософских представлений.

Начало процессу стихийной диалектизации естесгвенных наук, составившему суть трегьей революции в естествознании, положила работа немецкого ученого и философа Иммануила Канта

Кант пытался объяснить процесс возникновения Солнечной системы действием сил притяжения, которые присущи частицам материи, составлявшим эту огромную туманность.

Идеи Канта о возникновении и развитии небесных тел были несомненным завоеванием науки середины XVIII века. Его космогоническая[2] гипотеза пробила первую брешь в метафизическом взгляде на мир.

Пьер Симон Лаплас предположил, что первоначально вокруг Солнца существовала газовая масса, нечто вроде атмосферы. Эта «атмосфера» была так велика, что простиралась за орбиты всех планет. Вся эта масса вращалась вместе с Солнцем Затем, вследствие охлаждения, в плоскости солнечного экватора образовались газовые кольца, которые распались на несколько сфероидальных частей—зародышей будущих планет, вращающихся по направлению своего обращения вокруг Солнца. При дальнейшем охлаждении внутри каждой такой части образовалось ядро, и планеты перешли из газообразного в жидкое состояние, а затем начали затвердевать с поверхности.

Жорж Кювье ( 1769—1832) утверждал, что каждый период в истории Земли завершался мировой катастрофой —поднятием и опусканием материков, наводнениями, разрывами слоев и т. д. В результате этих катастроф гибли животные и растения, и в новых условиях появлялись новые их виды.

Батист Ламарк (1744—1829). В 1809 г. вышла его работа «Философия зоологии». Ламарк видел в изменяющихся ус­ловиях окружающей среды движущую силу эволюции органического мира. Согласно Ламарку, изменения в окружающей среде вели к изменениям в потребностях животных, следствием чего было изменение их жизнедеятельности.

Чарлз Лайеля (1797—1875) он показал, что все изменения, которые произошли в течение геологической истории, происходили под влиянием тех же факторов, которые действуют и в настоящее время.

Чарлз Роберт Дарвин (1809—1882) изложил факты и причины биологической эволюции. Он показал, что вне саморазвия органический мир не существует и поэтому органическая эволюция не может прекратиться. Принципиально важной в учении Дарвина является теория естественного отбора.

Маттиас Якоб Шлейден (1804—1881), установивший, что все растения состоят из клеток, и профессор, биолог Теодор Шванн (1810—1882), распространивший это учение на животный мир.

Что касается животных, то их все «многообразные формы возникают также только из клеток, причем аналогичных клеткам растений». Открытием клеточного строения растений и животных была доказана связь, единство всего органического мира.

Юлиус Роберт Майер (1814—1878) фактически высказал мысль, что химическая энергия, содержащаяся в пище, превращается в теплоту.

Майер показал, что химическая, тепловая и механическая энергии могут превращаться друг в друга и являются равноценными.

Джеймс Прескотт Джоуль (1818—1889) он пришел к выводу, что теплоту можно создавать с помощью механической работы, используя магнитоэлектричество (электромагнитную индукцию), и эта теплота пропорциональна квадрату силы индуцированного тока.

Герман Людвиг Фердинанд Гельмгольц (1821—1894) пришел от физиологии к закону сохранения энергии.

Свой вклад в диалектизацию естествознания внесли и некоторые открытия в химии. К числу таковых относится получение в 1828 г. немецким химиком Фридрихом Вёлером (1800—1882) искусственного органического вещества—мочевины. Это открытие положило начало целому ряду синте­зов органических соединений из исходных неорганических веществ.

1 марта 1869 г. выдающийся ученый-химик Дмитрий Иванович Менделеев (1834—1907) разослал русским и иностранным химикам сообщение, которое он озаглавил «Опыт системы элементов, основанный на их атомном весе и химическом сходстве». В этом сообщении было изложено великое открытие Менделеева: существует закономерная связь между химическими элементами, которая заключается в том, что свойства элементов изменяются в периодической зависимости от их атомных весов. Качественные свойства элементов зависят от их количественных свойств, причем это отношение меняется периодически, скачками. Обнаружив эту закономерную связь, Менделеев расположил элементы в естественную систему, в зависимости от их родства.

Из всего вышесказанного следует, что основополагающие принципы диалектики—принцип развития и принцип всеобщей взаимосвязи — получили во второй половине XVIII и особенно в XIX вв. мощное естественнонаучное обоснование.

Исследования в области электромагнитного поля и начало крушения механистической картины мира

Как очередное подтверждение ньютоновского подхода к вопросу об устройстве мира было первоначально восприня­то физиками открытие, которое сделал французский воен­ный инженер, впоследствии член парижской Академии наук Шарль Огюст Кулон (1736-1806). Оказалось, что положительный и отрицательный электрические заряды притягиваются друг к другу прямо пропорционально вели­чине зарядов и обратно пропорционально квадрату рассто­яния между ними.

Английский химик и физик Майкл Фарадей (1791-1867) ввел в науку понятие электромагнитного поля. Ему удалось показать опытным путем, что между магнетизмом и электричеством существует прямая динамическая связь. Тем самым он впервые объединил электричество и магне­тизм, признал их одной и той же силой природы. В резуль­тате в естествознании начало утверждаться понимание того, что кроме вещества, в природе существует еще и поле.

Математическую разработку идей Фарадея предпринял выдающийся английский ученый Джеймс Клерк Максвелл (1831-1879). Его основной работой, заключавшей в себе математическую теорию электромагнитного поля, явился «Трактат об электричестве и магнетизме», изданный в 1873 году.

Ген­рих Рудольф Герц (1857-1894). Именно ему по поручению Гельмгольца (Герц был его любимым учеником) довелось проверить экспериментально теоретические выводы Макс­велла. В 1886 году Герц продемонстрировал «беспроволоч­ное распространение» электромагнитных волн. Он смог также доказать принципиальную тождественность полу­ченных им электромагнитных переменных полей и свето­вых волн.

Работы в области электромагнетизма положили нача­ло крушению механистической картины мира.

Четвертая научная революция. Проникновение в глубь материи. Теория относительности и квантовая механика. Окончательное крушение механистической картины мира

В 1896 году французский физик Антуан Анри Бекке­рель (1852-1908) открыл явление самопроизвольного из­лучения урановой соли. Исследуя это явление, он наблю­дал разряд наэлектризованных тел под действием указан­ного излучения и установил, что активность препаратов урана оставалась неизменной более года.

В его исследование включились французские физики, супруги Пьер Кюри (1859-1906) и Мария Склодовская-Кюри (1867-1934). Прежде всего их заинтересовал вопрос: нет ли других веществ, обладающих свойством, аналогич­ным урану? В 1898 году были открыты новые элементы, также обладающие свойством испускать «беккерелевы лучи», — полоний и радий. Это свойство супруги Кюри назвали радиоактивностью.

В 1897 году английский физик Джозеф Джон Томсон (1856-1940) открыл первую элементарную части­цу — электрон. Уяснив, что электроны являются составными частями атомов всех ве­ществ, Дж. Томсон предложил в 1903 году первую (элект­ромагнитную) модель атома. Согласно этой модели, отри­цательно заряженные электроны располагаются определен­ным образом (как бы «плавают») внутри положительно заряженной сферы.

В 1911 году знаменитый английский физик Эрнест Резерфорд (1871-1937) предложил свою модель атома, ко­торая получила название планетарной. Появлению этой новой модели атома «предшествовали эксперименты, про­водимые Э. Резерфордом и его учениками, ставшими впос­ледствии знаменитыми физиками, Гансом Гейгером (1882-1945) и Эрнстом Марсденом (1889-1970). В результате этих экспериментов, показавших неприемлемость модели атома Дж. Томсона, было обнаружено, что в атомах суще­ствуют ядра — положительно заряженные микрочастицы, размер которых очень мал по сравнению с размерами ато­мов. Но масса атома почти полностью сосредоточена в его ядре.

Но планетарная модель Резерфорда обнаружила серьез­ный недостаток: она оказалась несовместимой с электро­динамикой Максвелла.

Разрешение этих противоречий выпало на долю изве­стного датского физика Нильса Бора (1885-1962) предло­жившего свое представление об атоме.

Н. Бор, зная о модели Резерфорда и приняв ее в каче­стве исходной, разработал в 1913 году квантовую теорию строения атома. В ее основе лежали следующие постула­ты: в любом атоме существуют дискретные (стационар­ные) состояния, находясь в которых атом энергию не из­лучает; при переходе атома из одного стационарного состо­яния в другое он излучает или поглощает порцию энергии.

Предложенная Бором модель атома явилась дополнен­ным и исправленным вариантом планетарной модели Ре­зерфорда.

Совместно с английским химиком Фредериком Содди (1877-1956) он провел серь­езное изучение радиоактивности. Резерфорд и Содди дали трактовку радиоактивного распада как процесса превраще­ния химических элементов из одних в другие.

Альберт Эйнштейн (1879—1955).В 1905 г. им была создана так называемая специаль­ная теория относительности. В целом теория А. Эйнштей­на основывалась на том, что — в отличие от механики И. Ньютона — пространство и время не абсолютны. Они органически связаны с материей и между собой.

В 1924 году произошло крупное событие в истории физики: французский ученый Луи де Бройль (1892-1987) выдвинул идею о волновых свойствах материи. Наиболее убедительное подтверждение существования волновых свойств материи было получено в результате открытия (наблюдения) дифракции электронов в эксперименте, по­ставленном в 1927 году американскими физиками Клин­тоном Дэвиссоном (1881-1958) и Лестером Джермером (1896-1971). Распределение электронов, отражавшихся от пластинки и летевших лишь по некоторым избранным направлениям, было таким же, как если бы на пластинку падал пучок света с длиной волны, равной длине волны электрона, вычисленной по формуле де Бройля.

Об абсолютной непригодности законов классической механики в микромире свидетельствует, например, установ­ленное видным немецким физиком Вернером Гейзенбер­гом (1901-1976) соотношение неопределенностей: если известно место положения частицы в пространстве, то ос­тается неизвестным импульс (количество движения), и наоборот.

Все вышеизложенные революционные открытия в фи­зике перевернули ранее существующие взгляды на мир. Исчезла убежденность в универсальности законов класси­ческой механики, ибо разрушились прежние представления о неделимости атома, о постоянстве массы, о неизменнос­ти химических элементов и т. д. Теперь уже вряд ли мож­но найти физика, который считал бы, что все проблемы его науки можно решить с помощью механических понятий и уравнений. Рождение и развитие атомной физики таким образом, окончательно сокрушило прежнюю механистиче­скую картину мира.

 

Список используемой литературы:

1. Концепции современного естествознания: Под ред. профессора С.И. Самыгина. Серия «Учебни­ки и учебные пособия» — 4-е изд., перераб. и доп. — Ростов н/Д: «Феникс», 2003. — 448 с.

2. Философия. Учебник для технических направлений и специалностей вузов. Голубинцев В.О. Данцев Андрей Андреевич Любченко Василий Сергеевич

 

 

Введение.

Естествознание, будучи сложнейшей совокупностью наук о природе, выработало в процессе своей длительной эволюции такие способы, методы и приемы познания, ко­торые, несомненно, могут служить и служат эталонными нормами не только для всякой науки, но и приобретают об­щекультурное значение. Ныне рациональная естественно­научная методология познания проникает в социальную и гуманитарную сферы, оказывает заметное воздействие на психологию, философию, искусство.

Поэтому концептуальный подход к достижениям совре­менного естествознания предполагает не просто краткую экскурсию по основным его разделам, но и осознание ми­ровоззренческого и методологического значения тех или иных естественнонаучных принципов и теорий в контекс­те современной культуры. Соответственно, курс «Концеп­ций современного естествознания» представляет собой не просто совокупность избранных глав традиционных разде­лов физики, химии, биологии, географии, экологии, но яв­ляется результатом междисциплинарного синтеза комп­лексного культурологического, философского и эволюцион-но-синергетического подходов к современному естество­знанию.