Тема: эволюция физических картин мира

1. Законы Ньютона

При формулировке законов Ньютона важно различать два связанных с ним утверждения: определение инерциальной системы отсчета и непосредственно сам закон природы. Определения по своей сути представляют собой утверждения, поясняющие смысл тех или иных терминов и вводятся в результате общепринятых соглашений о их употреблении.

Первый закон Ньютона

Для формулировки первого закона Ньютона необходимо дать определение инерциальной системы отсчета:

Инерциальными системами отсчета называются такие системы, в которых свободные (т.е. не участвующие во взаимодействиях с другими телами) тела движутся без ускорения (т.е. равномерно и прямолинейно) или покоятся (состояние покоя, вообще говоря, следует рассматривать как частный случай равномерного движения с нулевой скоростью).

Для практического использования приведенного определения для выбора инерциальной системы отсчета необходимо описать способ выбора свободного тела: практически все реальные объекты нашего мира участвуют во взаимодействиях. Однако, все известные на сегодняшний день взаимодействия ослабевают по мере увеличения расстояний между взаимодействующими объектами (закон природы). В соответствии с этим свойством в качестве свободного тела следует выбирать тело, удаленное от других на возможно большие расстояния.

Опыт показывает, что покоящийся относительно поверхности Земли наблюдатель не является инерциальной системой отсчета (например, весьма удаленные друг от друга звезды перемещаются по "небесной сфере" по криволинейным траекториям, что, разумеется, связано с вращением нашей планеты. Связанная с центром масс Солнца система отсчета так же не является инерциальной из-за ускоренного движения звезды под действием гравитационного притяжения планет и ее вращения вместе с другими звездами галактики. Т.о. вопрос о существовании инерциальных систем отсчета отнюдь не тривиален. Именно на этот вопрос и отвечает первый закон Ньютона:

Существуют инерциальные системы отсчета.

Опыт показывает, что в инерциальных системах отсчета тела могут находится в состоянии покоя или равномерного движения и в тех случаях, когда эти тела заведомо участвуют в взаимодействиях (например, тело, покоящееся на поверхности слегка наклоненного стола, участвует во взаимодействиях с Землей, атмосферой, наклонной поверхностью). В указанном случае говорят о компенсации взаимодействий.

Второй закон

В большинстве элементарных курсов первоначально дается определение массы, как меры инертности тела. В такой формулировке определение малопригодно для физики, поскольку не содержит в себе описания способа сопоставления массе какого-либо количественного значения. Очевидно, этот недостаток в принципе может быть устранен добавлением к определению описания процедуры измерения массы. Однако, на следующем этапе становится неизбежным шаг введения понятия силы. В рамках рассматриваемого подхода сила традиционно вводится как произведение массы на ускорение. При этом физический смысл одного из важнейших законов природы (закона Ньютона) в большой мере маскируется формулировкой, форма которой в большей степени соответствует определениям.

Альтернативный путь состоит в первоначальном определении векторы силы, вводимого в качестве количественной характеристики взаимодействия тел, путем описания процедуры ее зрения в результате использования прибора - динамометра. Эта процедура состоит в следующем:

· Необходимо выбрать инерциальную систему отсчета (существование такой системы гарантируется первым законом Ньютона).

· Если в такой системе отсчета тело движется с ускорением, оно участвует во взаимодействиях.

· Опыт показывает, что независимо от природы взаимодействий их результат (ускоренное движения тела) может быть скомпенсирован (тело может быть приведено в состояние покоя) при помощи воздействия определенным образом деформированного тела (пружины).

· Опыт показывает, что существует единственный способ деформации тела (величина и направление), необходимый для компенсации взаимодействий.

· В качестве величины вектора силы, по определению, может быть принята величина деформации эталонной пружины, а в качестве ее направления - направление деформации, необходимой для компенсации взаимодействия.

После введения понятия силы становится возможной следующая формулировка второго закона Ньютона:

Опыт показывает, что ускорение тела, участвующего во взаимодействиях, пропорционально приложенной к нему результирующей силы.

В соответствии со вторым законом Ньютона отношение модулей силы и ускорения для каждого тела оказывается вели чиной постоянной. Это отношение называют инертной массой тела (4.3). Второй закон Ньютона совместно с определением инертной массы приводят к хорошо известному соотношению (4.4), согласно которому ускорение тела пропорционально приложенной к нему результирующей силе и обратно пропорционально инертной массе тела.

Основными свойствами инертной массы являются: ее скалярный характер, ее неотрицательность и аддитивность (последнее означает, что масса тела равна сумме масс составляющих его частей).

Третий закон Ньютона

Как уже отмечалось, силы возникают в результате взаимодействий между материальными телами. При этом оказывается, что во всех случаях взаимодействия двух тел возникают силы, приложенные к каждому из участников взаимодействия. При этом не зависимо от природы взаимодействий между телами выполняется простая связь между действующими на них силами, которая и описывается третьим законом Ньютона:

При взаимодействии двух тел всегда возникают силы, приложенные к каждому из тел, при этом силы равны друг другу по величине и противоположны по направлению (4.5).

Необходимо отметить, что третий закон Ньютона не содержит утверждения о том, что возникающие при взаимодействиях между двумя телами силы обязательно направлены вдоль прямой, соединяющей эти тела.

2. Определение принципа относительности Галилея

Принцип относительности Галилея – это принцип физического равноправия инерциальных систем отсчёта в классической механике, проявляющегося в том, что законы механики во всех таких системах одинаковы.

Отсюда следует, что никакими механическими опытами, проводящимися в какой-либо инерциальной системе, нельзя определить, покоится ли данная система или движется равномерно и прямолинейно. Это положение было впервые установлено Г. Галилеем в 1636.

Одинаковость законов механики для инерциальных систем Галилей иллюстрировал на примере явлений, происходящих под палубой корабля, покоящегося или движущегося равномерно и прямолинейно (относительно Земли, которую можно с достаточной степенью точности считать инерциальной системой отсчёта): «Заставьте теперь корабль двигаться с любой скоростью и тогда (если только движение будет равномерным и без качки в ту и другую сторону) во всех названных явлениях вы не обнаружите ни малейшего изменения и ни по одному из них не сможете установить, движется ли корабль или стоит неподвижно... Бросая какую-нибудь вещь товарищу, вы не должны будете бросать ее с большей силой, когда он будет находиться на носу, а вы на корме, чем когда ваше взаимное положение будет обратным; капли, как и ранее, будут падать в нижний сосуд, и ни одна не упадет ближе к корме, хотя, пока капля находится в воздухе, корабль пройдет много пядей»

Движение материальной точки относительно: её положение, скорость, вид траектории зависят от того, по отношению к какой системе отсчёта (телу отсчёта) это движение рассматривается.

В то же время законы классической механики, т. е. соотношения, которые связывают величины, описывающие движение материальных точек и взаимодействие между ними, одинаковы во всех инерциальных системах отсчёта.

Относительность механического движения и одинаковость (безотносительность) законов механики в разных инерциальных системах отсчёта и составляют содержание Галилеева принципа относительности.

2. Математическое выражение принципа относительности Галилея

Математически принцип относительности Галилея выражает инвариантность (неизменность) уравнений механики относительно преобразований координат движущихся точек (и времени) при переходе от одной инерциальной системы к другой — преобразований Галилея.

Пусть имеются две инерциальные системы отсчёта, одну из которых, S, условимся считать покоящейся; вторая система, S', движется по отношению к S с постоянной скоростью u так, как показано на рисунке. Тогда преобразования Галилея для координат материальной точки в системах S и S' будут иметь вид:

x' = x - ut, у' = у, z' = z, t' = t (1)

(штрихованные величины относятся к системе S', нештрихованные — к S). Т. о., время в классической механике, как и расстояние между любыми фиксированными точками, считается одинаковым во всех системах отсчёта.

Из преобразований Галилея можно получить соотношения между скоростями движения точки и её ускорениями в обеих системах:

v' = v - u, (2)

a' = a.

В классической механике движение материальной точки определяется вторым законом Ньютона:

F = ma, (3)

где m — масса точки, a F — равнодействующая всех приложенных к ней сил.

При этом силы (и массы) являются в классической механике инвариантами, т. е. величинами, не изменяющимися при переходе от одной системы отсчёта к другой.

Поэтому при преобразованиях Галилея уравнение (3) не меняется.

Это и есть математическое выражение Галилеева принципа относительности.

3. Характеристика классической науки.

Этот период начинается примерно в XVI—XVII вв. и завершается на рубеже XIX—XX вв. Два этапа: этап механистического естествознания (до 30-х гг. XIX в.) и этап зарождения и формирования эволюционных идей (до конца XIX — начала XX в.).

I. Этап механистического естествознания. совпадает со временем перехода от феодализма к капитализму. бурное развитие производительных сил потребовало решения целого ряда технических задач. А это в свою очередь вызвало интенсивное формирование и развитие частных наук, среди которых особую значимость приобрела механика Активное отношение к миру требовало познания его существенных связей причин и закономерностей, а значит, резкого усиления внимания к проблемам самого познания и его форм, проблема метода. Укрепляется идея о возможности изменения, переделывания природы, на основе познания ее закономерностей, все более осознается практическая ценность научного знания («знание — сила»). Этот этап на две ступени — доньютоновскую и ньютоновскую, — связанные соответственно с двумя глобальными научными революциями. Доньютоновская— и соотв 1 н рев-ия происходила в период Возрож, и ее содержание определило гелиоцентрическое учение Я. Коперника (1473—1543). Но Коперник был убежден в конечности мироздания: Вселенная где-то заканчивается твердой сферой, на которой закреплены неподвижные звезды. ньютоновскую связывают с именами Галилея, Кеплера и Ньютона. В учении Г. Галилея (1564—1642) открытие принципа инерции, исследование им свободного падения тел имели большое значение для становления механики как науки. Следовательно, отличительное свойство метода Галилея — построение научной эмпирии, которая резко отлична от обыденного опыта. Научный метод Ньютона имел целью четкое противопоставление достоверного естественнонаучного знания вымыслам и умозрительным схемам натурфилософии. Содержание научного метода Ньютона (метода принципов) сводится к следующим основным «ходам мыслей»: 1 провести опыты, наблюдения, эксперименты; 2 индукцией вычленить в чистом виде отд стороны ест процесса и сделать их объективно наблюдаемыми; 3 понять управляющие этими процессами закономерности; 4 осуществить математическое выражение этих принципов, 5 построить целостную теоретическую систему 6 «использовать силы природы и подчинить их.

Решил три кардинальные задачи: а) отделил науку от умозрительной натурфилософии б) разработал классическую механику как целостную систе-му знаний в) завершил построение новой революционной картины.

Основное содержание механической картины мира, созданной Ньютоном, сводится к следующим моментам.

1Весь мир- совокупность огромного числа неделимых и неизменных частиц

2любые события жестко предопределены законами классической механики

3 Главными понятиями при описании механических процессов были понятия «тело» и «корпускула».

4 Движение атомов и тел - перемещение в абсолютном пространстве с течением абсолютного времени.

5 Природа- простая машина,

6 синтез естественнонаучного знания на основе сведения разного рода процессов и явлений к механическим.

Изменение (но ВТО же время воспроизвел два главных оснований античной рациональности: принцип тождества мышления и бытия, идеальный план работы мысли) научной картины:

1, бытие перестало рассматриваться как Абсолют

2, человеческий разум потерял свое космическое измерение, стал уподобляться не Божественному разуму, а самому себе и наделялся статусом суверенности.

3 Н рациональность признала правомерность только тех идеальных конструктов, которые можно контролируемо воспроизвести, сконструировать бесконечное количество раз в эксперименте. Свободе интерпретации мира был положен предел: в научную картину мира впускалось только то, что можно практически объективировать и проконтролировать. Эксперимент по своей сути и есть возможность препарировать мир в идеальном плане с последующим контролируемым воспроизводством. Наука отделилась от ф (такого разделения не было в античности) и превратилась в исследовательскую технику.

4 признание возможности содержания истинного знания.

5. наука отказалась вводить в процедуры объяснения не только конечную цель в качестве главной в мироздании и в деятельности разума, но и цель вообще. Изъятие целевой причины превратило природу в незавершенный ряд явлений и событий, не связанных внутренним смыслом, создающим органическую целостность. Научная рациональность стала объяснять все явления путем установления между ними механической причинно-следственной связи.

«+»:понимание многих явлений природы, освободив их от мифологических и религиозных схоластических толкований, ориентировала на познание естх причин и законов. Экспансия механической картины мира на новые области исследования

«-» Механистичность (материя — инертная субстанция, обреченная на извечное повторение хода вещей) а пространство — пустое «вместилище» вещества. Соотв Ньютон вынужден был апеллировать к идеям творения, отдавать дань религиозно-идеалистическим представлениям.

II. Этап зарождения и формирования эволюционных идей — с начала 30-х гг. XIX в. до конца XIX — начала XX в. Первая линия «подрыва» была связана с активизацией исследований в области электрического и магнитного полей. М. Фарадей я Д. Максвелл. Материя предстала не только как вещество (как в механической картине мира), но и как электромагнитное поле. Успехи электродинамики привели к созданию электромагнитной картины мира, которая объясняла более широкий круг явленийи более глубоко выражала единство мира, поскольку электричество и магнетизм объяснялись на основе одних и тех же законов (законы Ампера, Ома, Био—Савара—Лапласа и др.). Второе направление «подрыва» связано с Ч. Лайеля (1797—1875) и Ламарком (1744-1829) Ч. Лайель учение о медленном и непрерывном изменении земной поверхности под влиянием постоянных геологических факторов. Ж. Б. Ламарк создал первую целостную концепцию эволюции живой природы.

Итак, уже в первые десятилетия XIX в. было фактически подготовлено «свержение» метафизики. Особенно этому способствовали три великих открытия: создание клеточной теории, открытие закона сохранения и превращения энергии и разработка Дарвиным эволюционной теории.

4. Наука в 19 веке

Развитие науки в рассматриваемый период характеризовалось следующими чертами: шло интенсивное освоение европейского опыта, возникли новые научные центры в стране, усилилась специализация научных знаний, приоритетное развитие получили прикладные исследования.

Создание новых университетов в стране значительно изменило форму организации науки. До начала XIX а сосредоточением научной жизни империи была Петербургская академия наук. После того как в конце XVIII в. закрылся академический университет, а вслед за ним и академическая гимназия, академия специализировалась исключительно в области науки и ее популяризации.

Однако российские университеты очень скоро стали заявлять о своих научных изысканиях. Причем, в первой половине XIX в. обозначалась

тенденция к созданию университетских научных школ. Академики не признавали внеакадемической науки. Антагонизм между академической и университетскими корпорациями трагично сказался на судьбе открытия математика Н.И.Лобачевского.

Математика. Н.И.Лобачевский, выпускник Казанского университета, начинал преподавательскую деятельность в 1811 г. с чтения лекций по небесной механике и теории чисел. В историю мировой науки казанский профессор вошел как создатель новой системы, так называемой «неэвклидовой геометрии», совершившей переворот во взглядах на современную математику. Однако члены академии В.Ч.Буняковский и М.В.Остроградский дали несправедливо резкие отзывы о ней. Академические математики, крупные ученые (В.Я.Буняковский был известен как автор теории неравенств, а М.В.Остроградский считался признанным авторитетом в математической физике) не смогли переступить через корпоративные интересы ради высокой науки.

При жизни Лобачевского его открытие так и не было признано. Почти 19 лет ученый возглавлял Казанский университет, много внимания уделял формированию университетской библиотеки.

Астрономия. Историки российской астрономической науки делят ее на два периода: до и после учреждения Пулковской обсерватории (1839). В начале первого периода астрономические работы велись преимущественно академическими астрономами. Но устарелая обсерватория Академии наук уже не соответствовала требованиям к точности измерений.

Вскоре лидирующее положение заняла обсерватория Дерптского университета. Именно в ней академиком В.Я.Струве и его учениками было основано новое направление в астрономии. Применяя новейшие математические и физические методы, они добились высокой точности в определении межзвездных расстояний. Работы Струве по астрометрии и изучению двойных звезд получили мировую известность.

Устроенная по замыслу Струве Николаевская Пулковская обсерватория, оборудованная новейшими приборами, стала основным центром астрономических исследований. Она предназначалась для производства постоянных наблюдений и кроме того обязана была содействовать практической астрономии.

Первым профессором астрономии Казанского университета был Литгров, который построил небольшую обсерваторию. Более известен в астрономии его ученик И.М.Симонов, участник путешествия к Антарктиде. Большинство его трудов посвящено изучению земного магнетизма. В течение ряда лет Симонов был ректором Казанского университета.

Физика. В центре внимания русских физиков в первой половине XIX в. было изучение свойств электричества и физических явлений природы.

В начале века лучшим физическим кабинетом в России была лаборатория в медико-хирургической академии. Оборудование для нее закупалось правительством в признанных европейских центрах. Проводя в ней многочисленные эксперименты, В.В.Петров открыл электрическую дугу, которая стала применяться в металлургии и при освещении. В дальнейшем ученый изучал химическое действие тока, электропроводность, люминесценцию, электрические явления в газах.

После открытия Дерптского университета в нем формируется одна из старейших российских физических школ. Немало тбму содействовал ректор университета, профессор физики Г.Ф.Паррот. Одним из его i.^o-славленных учеников был Э.Х.Ленц, создатель законов «Правило Ленца», «Закон Джоуля-Ленца».

В Дерптском же университете производил свои первые опыты по электромагнетизму академик Б.СЯкоби. В 1834 г. впервые опробовал его для привода судна. Якоби основал новое направление в физике — гальванотехнику. В 1840-1850-х гг. ученый занимался разработкой телеграфного аппарата и изобрел несколько его модификаций.

Химия. В Казанском университете в первой половине столетия стала складываться сильная химическая школа. Ее создание стимулировалось особой заботой правительства о преодолении технологического отставания страны. По университетской реформе 1835 г. предписывалось выделение специальных субсидий на устройство химических лабораторий в университетах. В конце 1830-х гг. профессора Казанского университета П.П.Зинин и К.К.Клаус основали химическую и технологическую лаборатории.

В них уже в 1842 г. Зинин сделал свое знаменитое открытие способа искусственного получения анилина и некоторых других ароматических оснований. Эти открытия стали основой для развития в стране производства синтетических красителей, душистых веществ и лекарственных препаратов. А в 1844 г. профессор Клаус открыл новый химический элемент — рутений.

Чуть позже, во второй половине 1840-х гг., сформировался второй российский центр химической науки — в Петербургском университете. Он дал таких известных химиков как профессор Н.Н.Бекетов, открытия которого в области химии металлов усовершенствовали российское металлургическое производство.

Становление медицинской науки связано с открытием петербургской медико-хирургической академии (1799) и медицинских факультетов при университетах. Профессором академии был знаменитый русски; рург Н.И.Пирогов, основоположник военно-полевой хирургии и анатомо-экспертного направления в науке. Он впервые произвел операцию под наркозом на поле боя (1847), ввел неподвижную гипсовую повязку, пред ложил ряд новых хирургических операций. Мировую известность получил атлас Пирогова — «Топографическая анатомия» (Т. 1-4, 1851-1854).

Медицина. Включение в состав Российской империи новых территорий способствовало интересу к географическим и этнографическим исследованиям. Их маршруты в первой половине XIX в. пролегали в просторы Урала, Сибири, Дальнего Востока и Аляски. Другим направлением рус-ских путешествий были южные степи и Среднеазиатские страны. Одновременно с изучением внутренних частей империи и пограничных с ней земель шли труды по описи морей и внутренних водных бассейнов. В результате были составлены карты, описание территории, собраны этнографические и статистические материалы.

География. В царствование Александра 1 русская географическая наука мощно заявила о себе в мире целым рядом кругосветных экспедиции и работ в Ледовитом океане. В 1803-1806 гг. состоялась первая такая экспедиция на двух кора***х «Надежда» и «Нева» под командованием И.Ф.Крузенштерна и Ю.Ф.Лисянского. После этого было совершено еще около 40 кругосветных путешествий.

5. ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ КАРТИНА МИРА

Механическая картина мира, которая начала разрабатываться Галилеем и получила завершение в работах Ньютона, долго использовалась для объяснения практически всех явлений природы, даже биологических. Однако ко второй половине XIX столетия на смену этой концепции постепенно приходит новая - электромагнитная. Электричество и магнетизм были известны еще в глубокой древности. Свойство янтаря, потертого о шерсть, притягивать легкие предметы или способность природных магнитов притягиваться друг к другу было известно еще в античные времена.

Вначале электрические и магнитные явления изучались независимо друг от друга. Первые научные объяснения этих явлений мы находим в книге врача английской королевы Елизаветы Уильяма Гильберта (1540 - 1603) " О магните, магнитных телах и о большом магните - Земле, новая физиология", вышедшей в 1600 г. В ней Гильберт дает правильное объяснение поведению магнитной стрелки в компасе: ее конец притягивается полюсами земного магнита. Он показал, что при разламывании магнита всегда получаются магниты с двумя полюсами. И сейчас не удается разделить полюсы магнита. Изучая электрические явления, он обнаружил, что кроме янтаря, свойством притягивать легкие предметы после натирания приобретают алмаз, сапфир, аметист, сера, смола и др., которые Гильберт назвал электрическими, т.е. подобными янтарю. Прочие тела он назвал неэлектрическими. Так, в науку вошел термин "электричество". Между электрическими и магнитными явлениями Гильберт не обнаружил никакого сходства, и его взгляд продержался в науке более 200 лет, пока не было открыто магнитное поле, создаваемое электрическим током.

Большой вклад в изучение электрических явлений внес один из основателей США Франклин (1706 - 1790). Он экспериментально доказал электрическую природу молнии, заявив, что молния есть ни что иное, как разряд, возникающий между двумя телами, заряженными электричеством противоположных знаков. Один из его опасных экспериментов Франклин провел в 1752 г. в грозу, когда он запустил змея, на котором было укреплено железное острие. К концу бечевки, с помощью которой был запущен змей, прикреплялся стальной ключ и шелковая лента, за которую держался Франклин. После того, как дождь смочил бечевку, заряд, извлекаемый из облаков, стекал по бечевке, и когда Франклин подносил к ключу палец, то возникала сильная искра. Эти эксперименты вызвали большой интерес. Известный русский ученый Рихман, изучая это явление, был убит молнией в грозу в июле 1753 г. Франклину принадлежит формулировка закона сохранения электрических зарядов, а также идея громоотвода.

Первый громоотвод, мало отличавшийся от современных, был установлен Франклином в 1760 г. в Филадельфии на крыше дома купца Венца. Это был железный стержень длиной три метра и диаметром 27 мм, который соединялся с землей проводами. Открытие Франклина медленно внедрялось. Только на родине ученого изобретение получило правительственную поддержку, и к 1782 г. в Филадельфии было установлено более 400 громоотводов на всех общественных зданиях, за исключением отеля французского посольства. Однако, в этом же году в это здание в грозу попала молния и убила французского офицера. Только после этого случая громоотвод был установлен на здании отеля. Для современного человека изобретение Франклина стало естественным и необходимым.

6. Предпосылки второй глобальной научной революции.

Первым периодом была революция XVII века, ознаменовавшая собой становление классического естествознания. Его возникновение было неразрывно связано с формированием особой системы идеалов и норм исследования.

Через все классическое естествознание начиная с XVII века проходит идея, согласно которой объективность и предметность научного знания достигается только тогда, когда из описания и объяснения исключается всё, что относится к субъекту и процедурам его познавательной деятельности. Эти процедуры принимались как раз и навсегда данные и неизменные. Идеалом было построение абсолютно истинной картины природы. Главное внимание уделялось поиску очевидных, наглядных, “вытекающих из опыта” онтологических принципов, на базе которых можно строить теории, объясняющие и предсказывающие опытные факты.

В XVII-XVIII столетиях эти идеалы и нормативы исследования сочетались с установками механического понимания природы. Объяснение истолковывалось как поиск механических причин и субстанций - носителей сил, которые детерминируют наблюдаемые явления. В понимание обоснования включалась идея редукции (сведения) знания о природе к фундаментальным принципам и представлениям механики.

В соответствии с этими установками строилась и развивалась механическая картина природы, которая выступала одновременно и как картина реальности, применительно к сфере физического знания, и как общенаучная картина мира.

Наконец, идеалы, нормы и онтологические принципы естествознания XVII-XVIII столетий опирались на специфическую систему философских оснований, в которых доминирующую роль играли идеи механицизма. В качестве эпистемологической составляющей этой системы выступали представления о познании как наблюдении и экспериментировании с объектами природы, которые раскрывают тайны своего бытия познающему разуму. Причем сам разум трактовался как дистанцированный от вещей, как бы со стороны наблюдающий и исследующий их, не детерминированный никакими предпосылками, кроме свойств и характеристик изучаемых объектов.

Соответствующие смыслы как раз и выделялись в категориях “вещь”, “процесс”, “часть”, “целое”, “причинность”, “пространство” и “время” и т.д., которые образовали онтологическую составляющую философских оснований естествознания XVII-XVIII веков. Эта категориальная матрица обеспечивала успех механики и предопределяла редукцию к ее представлениям всех других областей естественнонаучного исследования.

Первая научная революция произошла в эпоху, которую можно назвать переломной – время перехода от Средневековья к Новому времени, которое впоследствии получило название эпохи Возрождения. Этот период ознаменован появлением гелиоцентрического учения польского астронома Николая Коперника. Его учение перевернуло предшествующую картину мира, опирающуюся на геоцентрическую систему Птолемея – Аристотеля. Коперник указал не только на тот факт, что Земля – одна из планет, движущихся вокруг Солнца по круговым орбитам и в то же время вращающаяся вокруг своей оси, но и на важную идею о движении как естественном свойстве небесных и земных объектов, подчиненном общим закономерностям единой механики. Эта идея опровергала представление Аристотеля о неподвижном «перводвигателе», якобы приводящем в движение Вселенную. В свою очередь, это открытие обнаружило несостоятельность принципа познания, опирающегося на непосредственное наблюдение и доверие к показаниям чувственных данных (визуально мы видим, что Солнце «ходит» вокруг Земли), и указывало на плодотворность критического отношения к показаниям органов чувств. Таким образом, учение Коперника явилось революцией в науке, поскольку его открытие подорвало основу религиозной картины мира, исходящей из признания центрального положения Земли, а следовательно, и о месте человека в мироздании как его центре и конечной цели. Кроме того, религиозное учение о природе противопоставляло земную, тленную материю – небесной, вечной, неизменной.

Тем не менее, Коперник не мог не следовать и определенным традиционным взглядам на Вселенную. Так, он полагал, что Вселенная конечна, она где-то завершается твердой сферой, к которой каким-то образом прикреплены звезды.

Прошло почти сто лет, прежде чем другой великий мыслитель этого, столь плодотворного на смелые идеи и открытия, периода сумел «перегнать» Коперника. Джордано Бруно в работе «О бесконечности Вселенной и мирах» изложил тезис о бесконечности Вселенной и о множестве миров, которые, возможно, обитаемы. Эта научная работа также является вкладом в первую научную революцию, сопровождающуюся разрушением предшествующей картины мира.

Радикальные перемены в этой целостной и относительно устойчивой системе оснований естествознания произошли в конце XVIII - первой половине XIX века. Их можно расценить как вторую глобальную научную революцию, определившую переход к новому состоянию естествознания - дисциплинарно организованной науке.

В это время механическая картина мира утрачивает статус общенаучной. В биологии, химии и других областях знания формируются специфические картины реальности, нередуцируемые (несводимые) к механической. Одновременно происходит дифференциация дисциплинарных идеалов и норм исследования. Например, в биологии и геологии возникают идеалы эволюционного объяснения, в то время как физика продолжает строить свои знания, абстрагируясь от идеи развития. Но и в ней, с разработкой теории поля, начинают постепенно размываться ранее доминировавшие нормы механического объяснения. Все эти изменения затрагивали главным образом слой организации идеалов и норм исследования, выражающий специфику изучаемых объектов. Что же касается общих познавательных установок классической науки, то они еще сохраняются в данный исторический период.

Соответственно особенностям дисциплинарной организации науки видоизменяются ее философские основания. Они становятся гетерогенными, включают довольно широкий спектр смыслов тех основных категориальных схем, в соответствии с которыми осваиваются объекты (от сохранения в определенных пределах механицистской традиции до включения в понимание "вещи", "состояния", "процесса" и другие идеи развития). В эпистемологии центральной становится проблема соотношения разнообразных методов науки, синтеза знаний и классификации наук. Выдвижение ее на передний план связано с утратой прежней целостности научной картины мира, а также с появлением специфики нормативных структур в различных областях научного исследования. Поиск путей единства науки, проблема дифференциации и интеграции знания превращаются в одну из фундаментальных философских проблем, сохраняя свою остроту на протяжении всего последующего развития науки.

Первая и вторая глобальные революции в естествознании протекали как формирование и развитие классической науки и ее стиля мышления.

Третья глобальная научная революция была связана с преобразованием этого стиля и становлением нового, неклассического естествознания. Она охватывает период с конца XIX до середины XX столетия. В эту эпоху происходят революционные перемены в различных областях знания: в физике (открытие делимости атома, становление релятивистской и квантовой теории), в космологии (концепция нестационарной Вселенной), в химии (квантовая химия), в биологии (становление генетики). Возникают кибернетика и теория систем, сыгравшие важнейшую роль в развитии современной научной картины мира.

В процессе всех этих революционных преобразований формировались идеалы и нормы новой, неклассической науки. Они характеризовались отказом от прямолинейного онтологизма и пониманием относительной истинности теорий и картины природы, выработанной на том или ином этапе развития естествознания. В противовес идеалу единственно истинной теории, “фотографирующей” исследуемые объекты, допускается истинность нескольких отличающихся друг от друга конкретных теоретических описаний одной и той же реальности, поскольку в каждом из них может содержаться момент объективно-истинного знания. Осмысливаются корреляции между онтологическими постулатами науки и характеристиками метода, посредством которого осваивается объект. В связи с этим принимаются такие типы объяснения и описания, которые в явном виде содержат ссылки на средства и операции познавательной деятельности»

Становление квантовой механики

Философия

Появление квантовой механики было связано с неспособностью электромагнитной теории Максвелла–Лоренца объяснить излучение абсолютно чёрного тела, то есть с ультрафиолетовой катастрофой. Чтобы разрешить парадокс Планк ограничил снизу минимальную порцию энергии, излучаемую одним гармоническим осциллятором. Ему удалось достичь соответствия с экспериментом, но он не мог дать физической интерпретации своей формуле. Эйнштейн назвал эту порцию квантом и применил понятие кванта для объяснения фотоэффекта, показав что энергия не только излучается, но и поглощается порциями. Введение понятия кванта возродило старую добрую проблему корпускулярно-волнового дуализма, которая была разрешена де Бройлем, введшим понятие волны-пилота, позволившим. Дискретность ряда величин потребовало использование нового математического аппарата, Гейзенберг – матричная, Шредингер – волновая (операторы) механика. Новая математика породила новые проблемы. Возникла проблема физической интерпретации мнимых величин (проблема y функции). Неперестановочность операторов сопряженных величин привела к формулировке принципа неопределенности из которого следовало невозможность получения полной информации о системе. Это противоречило механическим представления о детерминизме явлений, что повлекло пересмотр понятия причинности. ЭПР парадокс и кот Шредингера демонстрируют неполноту квантовой механики, Эйнштейн выдвигает идею скрытых параметров чтобы сохранить детерминизм. Белл получает неравенства, показывающие невозможность скрытых параметров и то, что понятие причинности в квантах тесно связано с понятием локальности. Чтобы уйти от «метафизических» проблем, Бор в позитивистском духе формулирует Копенгагенскую интерпретацию, которая провозглашает отказ от изучения причинности квантовых явлений рассматривая теорию как вероятностную, квантовая механика становится чисто описательной теорией. (неполнота – в онтологическом или гносеологическом смысле: неполнота законов природы или наших представлений?)

Дата добавления: 2015-12-17; просмотров: 29; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

Мы поможем в написании ваших работ!