WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 10 | 11 || 13 | 14 |   ...   | 25 |

Условно могут быть выделены три этапа становления науки. Первый, связанный, прежде всего, с деятельностью Г. Галилея – формирование новой научной парадигмы; второй – с Р. Декартом – формирование теоретикометодологических основ новой науки; и третий – "главным" героем которого был И. Ньютон, – полное завершение новой научной парадигмы – начало современной науки. И хотя не все согласны с определением "научная революция", впервые введенным в 1939 г. А. Койре, все сходятся в том, что именно в XVII в. была создана классическая наука современного типа.

На вопрос: "Почему возникает наука" – вряд ли возможно дать исчерпывающий ответ, но вполне можно проследить и описать механизм возникновения этого явления. Познавательной моделью античности был Мир как Космос; и мыслителей волновала скорее проблема идеальной, чем "реальной" природы. Познавательной моделью средневековья был Мир как Текст; и "реальная" природа также мало заботила схоластов. Познавательной моделью Нового времени стал Мир как Природа. Разработка общезначимой процедуры "вопрошания" – эксперимента и создания специального научного языка описания диалога с Природой – составляет главное содержание научной революции.

"Старый" и "новый" космос" Старый космос" – это мир "по Аристотелю и Птолемею": он имеет шаровидную форму, вечен и неподвижен; за его пределами нет ни времени, ни пространства; в центре его – Земля; он дихотомичен: изменяющийся подлунный мир и совершенно неизменный надлунный; пустоты нет: в подлунном мире – 4 элемента (земля, вода, воздух, огонь), в надлунном – эфир; все движения в космосе – круговые, в соответствии с кинематикой Птолемея. "Новый космос" (по Копернику) начинался с простой модели, совпадавшей с моделью Аристарха Самосского:

вращение Земли происходило вокруг оси; центральное положение Солнца – внутри планетной системы; Земля – планета, вокруг которой вращается Луна. Именно эта модель, как пифагорейский символ гармоничного мира вдохновляла и самого Коперника, Галилея, и Кеплера, поскольку соответствовала астрономическим наблюдениям лучше, чем геоцентрическая модель Птолемея. Очень мощным оказался удар этой модели по христианскому мировоззрению – недаром Мартин Лютер и Джон Донн в своей сатирической поэме "Святой Игнатий, его тайный совет…" всячески поносили католического священника Коперника: он, "остановив Солнце", лишил Землю сакральности центра мироздания.

Наблюдательная астрономия. Высшего совершенства в наблюдательной астрономии в "дотелескопическую эпоху" достиг, несомненно, Тихо Браге (1546 – 1601), помощником и, в определенной мере, научным наследником которого был Иоганн Кеплер (1571 – 1630). На основе наблюдений Браге составил каталог 777 звезд, причем координаты 21 опорной звезды были им определены с особой тщательностью. Ошибка при определении положений звезд не превышала одной минуты, а для опорных звезд – еще меньше. Позднее список звезд был доведен до 1000.Самым революционным в науке было наблюдение Тихо Браге появления новой звезды в созвездии Кассиопеи ноября 1572 г. Тихо Браге не только зафиксировал это явление, но и строго научно его описал. Совершеннейший надлунный мир Аристотеля получил еще один сильнейший удар.

Новая модель мира. Первый "рабочий чертеж" новой модели мира суждено было выполнить Иоганну Кеплеру, на которого с детства выпало столько личных несчастий, что трудно найти более тяжелую судьбу. Кеплер был открытым и последовательным пифагорейцем и совершенство своей астрономической модели искал (и нашел!) в сочетании правильных многогранников и описывавших их окружностей, правда, нашел их в своей третьей геометрической модели, отказавшись при этом от круговой орбиты небесных тел.

В книге "Новая астрономия, основанная на причинных связях, Или физика неба, выведенная из изучения движений звезд звезды Марс, основанных на наблюдениях благородного Тихо Браге", завершенной в 1607 г. и опубликованной двумя годами позже, Кеплер привел два из своих знаменитых трех законов движения планет: Каждая планета движется по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце. Каждая планета движется в плоскости, проходящей через центр Солнца, причем линия, соединяющая Солнце с планетой (радиус-вектор планеты), за равные промежутки времени описывает равные площади. В 1618 г. Кеплер обнародовал свой третий закон планетных движений: Квадраты периодов обращения планет вокруг Солнца соотносятся как кубы больших полуосей их орбит.

Кеплер не смог объяснить причины планетных движений: он считал, что их "толкает" Солнце, испуская при своем вращении особые частицы (species immateriata).Кеплеровский закон площадей – это первое математическое описание планетарных движений, исключившее принцип равномерного движения по окружности как первооснову. Более того, он впервые выразил связь между мгновенными значениями непрерывно изменяющихся величин (угловой скорости планеты относительно Солнца и ее расстояния до него). Этот "мгновенный" метод описания, который Кеплер впоследствии вполне осознано использовал при анализе движения Марса, стал одним из выдающихся принципиальных достижений науки XVII в. – методом дифференциального исчисления, оформленного Г. Лейбницем и И. Ньютоном.

Кеплер заложил первый камень (вторым стала механика Галилея) в фундамент, на котором покоится теория Ньютона.

Космология и механика Галилея. У Галилео Галилея (1564 – 1642) впервые связь космологии с наукой о движении приобрела осознанный характер, что и стало основой создания научной механики. Первоначально (до 1610 г.) Галилеем были открыты законы механики, но первые публикации и трагические моменты его жизни были связаны с менее оригинальными работами по космологии. Изобретение в 1608 г. голландцем Хансом Липперсхеем, изготовителем очков, телескопа (правда, не предназначавшегося для астрономических целей), дало возможность Галилею, усовершенствовав его, в январе 1610 г. "открыть новую астрономическую эру".Оказалось, что Луна покрыта горами, Млечный путь состоит из звезд, Юпитер окружен четырьмя спутниками и т.д. "Аристотелевский мир" рухнул окончательно.

Вместе с тем, Галилей не создал цельной системы.

Новая механика. В 1638 г. вышла последняя книга Г. Галилея "Беседы и математические доказательства, касающиеся двух новых отраслей науки, относящихся к механике и местному движению...", в которой он касался проблем, решенных им за 30 лет до этого. Механика Галилея дает идеализированное описание движения тел вблизи поверхности Земли, пренебрегая сопротивлением воздуха, кривизной земной поверхности и зависимостью ускорения свободного падения от высоты.

В основе "теории" Галилея лежат четыре простые аксиомы (правда, в явном виде Галилеем не сформулированные):

Свободное движение по горизонтальной плоскости происходит с постоянной по величине и направлению скоростью (сегодня – закон инерции, или первый закон Ньютона).

Свободно падающее тело движется с постоянным ускорением.

dV = gdt, где dV – приращение скорости, происходящее за интервал времени dt, а g – постоянное ускорение cвободного падения. Тогда скорость V свободно падающего тела в момент t будет равна V = g(t-t0)+ V0, где Vо – скорость тела в начальный момент времени.

Тело, скользящее без трения по наклонной плоскости, движется с постоянным ускорением g sinQ. Где Q – угол наклона плоскости к горизонту.

V2 = 2(g sinQ )d, где d = h/sinQ, h – высота, с которой тело начало двигаться, так что V2 = 2gh.

Галилей чрезвычайно гордился этой формулой, поскольку она позволяла определять скорость с помощью геометрии.

Принцип относительности Галилея и движение снарядов ("Преобразования Галилея").

Траектория снаряда описывается уравнением параболы: y = y+(Vy/Vx)x-1/2(g/Vx2)x2, где y0 – высота вылетевшего снаряда; Vx- его горизонтальная скорость; Vy – вертикальная скорость.

Философско-методологическая манифестация научной революции.

Только спустя несколько веков оказалось возможным выделить какие-либо тенденции в XVII в. "Внутри" же него процессы были мало связаны друг с другом. Мощное эмпирическое движение в естествознании зародилось само по себе – оно отвечало какой-то внутренней потребности познания; философскометодологическое осознание этого "внутреннего движения" развивалось также само собой, и то, что сегодня мы видим их тождественность – весомый аргумент в обосновании научности как таковой.

Первыми "концептуалистами" Нового времени принято считать Фрэнсиса Бэкона (1561 – 1626) и Рене Декарта (1596 – 1650).

Бэкону принадлежит провозглашение главенства метода индукции.

Декарт несравненно более глубокий мыслитель – основатель философии Нового времени. В отличие от Бэкона, Декарт ищет обоснование знания не столько в сфере его практической реализации, сколько в сфере самого знания.

Поэтому в центре методологических размышлений ("сомнений") Декарта – мысль и сам Человек. Три положения механики Декарта важны для понимания последующей философии естествознания: в мире отсутствует пустота, Вселенная наполнена материей (и вся она в непрерывном движении), материя и пространство суть одно. Не существует абсолютной системы отсчета, а следовательно, и абсолютного движения. Р. Декарт явился типичным представителем ятрофизики – направления в естествознании, рассматривавшее живую природу с позиций физики.

Дальнейшее развитие это направление получило в работах итальянского анатома Джованни Борелли (1608-1679) – основоположника ятромеханики, которое в последствии выросло в биомеханику. С позиций ятрофизики и ятромеханики живой организм подобен машине, в которой все процессы можно объяснить при помощи математики и механики. (Подобно ятрофизике широкое развитие получила и ятрохимия – направление, представляющее все процессы, совершающиеся в организме – химическими.) Новая картина мира. К концу XVII в. "Новый космос", новая картина мира, что и было когнитивной сутью науки, была полностью создана.

("Ньютоновская физика была... спущена с Небес на Землю по наклонной плоскости Галилея", Анри Бергсон). Ее архитектором и прорабом стал Исаак Ньютон (1643 – 1727).

Роль Ньютона в истории науки удивительна. Многое, чем он занимался, что он описал, в частности, в знаменитых "Математических началах натуральной философии" (первое издание вышло в 1687 г. под наблюдением Э.

Галлея) было раньше высказано и описано другими. Например, в частных экспериментах и рассуждениях Х.Гюйгенс (1629 – 1695) фактически использовал основные положения, которые позднее легли в основу теории Ньютона:

Пропорциональность веса тела G его массе m; (G = mg).

Соотношение между приложенной силой, массой и ускорением (F = ma).

Равенство действия и противодействия.

В истории известны не всегда красивые приоритетные споры, героем которых был Ньютон (чего стоит один спор с Лейбницем). Но все это не умаляет величие научного подвига Ньютона. Он показал себя настоящим Мастером, который не столько обобщал, сколько создавал оригинальную новую концепцию мира.

Основные положения теории Ньютона У Ньютона, также как и у Галилея, слились космология и механика (правда, без философии – "гипотез не измышляю"), главными положениями которых стали следующии: Понятие движущей силы – высшей по отношению к телу (любому: снаряду или Луне, например), которая может быть измерена по изменению движения (его производной). При этом Ньютон понял, что сила, скорость и ускорение представляют собой векторные величины, а законы движения должны описываться как соотношения между векторами.

Наиболее полно все это выражается вторым законом Ньютона:

"Ускорение "a", сообщаемое телу массы "m", прямо пропорционально приложенной силе "F" и обратно пропорционально массе "m", т.е. "F = ma".

Введено понятие инерции, которая изначально присуща материи и измеряется ее количеством.

Первый закон Ньютона гласит: "Если бы на тело не действовало никаких сил вообще, то оно после того, как ему сообщили начальную скорость, продолжало бы двигаться в соответствующем направлении равномерно и прямолинейно". Следовательно, никаких свободных движений нет, а любое криволинейное движение возможно лишь под действием силы.

Введено понятие соотношения гравитационной и инертной масс (они прямо пропорциональны друг другу).

Отсюда следует обоснование тяготения как универсальной силы, а также третий закон Ньютона: "Каждое действие вызывает противодействие, равное по величине и противоположно направленное, или, иными словами, взаимное действие двух тел друг на друга равно по величине и противоположно по направлению".

Особое место в размышлениях Ньютона принадлежит поиску адекватного количественного (математического) описания движения. Отсюда берет начало новый раздел математики, который Ньютон назвал "методом начальных и конечных отношений" (дифференциальное исчисление).

Исследуя движения по некруговой орбите, Ньютон рассматривал его как постоянно "падающее". При этом он ввел понятие "предельное отношение", основанное на интуитивном представлении о движении, так же, как евклидовы понятия "точки" и "линии" основаны на интуитивном восприятии пространства – это своего рода кванты движения.

Важное значение при этом имеют те "предельные отношения", которые характеризуют скорость изменения каких-либо величин (т.е. изменения в зависимости от времени). Ньютон назвал их "флюксиями" (сейчас – производные). Вторая производная при этом звучала как "флюксия от флюксий", что особенно возмущало одного из критиков Ньютона епископа Дж.

Беркли, который считал это нелепым изобретением, подобным призраку призрака.

В "тени" Ньютона несколько теряются фигуры других выдающихся исследователей и мыслителей XVII в. Прежде всего, следует отметить Готфрида Лейбница (1646-1716) и упомянуть его значительно более глубокое, чем у Ньютона, осмысление понятия дифференциала как общенаучного термина (сам термин принадлежит Лейбницу), как собственно научного метода, а не только языка научного описания конкретного научного факта; и указать его удивительную теорию – "Монадологию" – о своеобразных квантах – "монадах" бытия.

Отдельно упоминания заслуживают понятия абсолютного ("пустого") пространства, в котором находятся сосредоточенные массы (с их взаимным дальнодействием и единым центром масс); и абсолютного же времени с начальной точкой отсчета (полностью обратимого, поскольку перемена знака времени в формулах механики не меняет их вида и смысла).

Теория Ньютона – простая, ясная, легко проверяемая и наглядная – стала фундаментом всего "классического естествознания", механической картиной мира и философии, интегральным выражением и критерием самого понимания научности на более чем 200 лет. Не утратила она своего значения и сегодня.

Pages:     | 1 |   ...   | 10 | 11 || 13 | 14 |   ...   | 25 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.