Классическая физика и астрономия
Содержание
Введение
Глава 1. Классическая наука
1.1 Возникновение классической науки
1.2 Классическая физика и астрономия
1.3 Система Ньютона
Глава 2. Неклассическая наука
2.1 Возникновение неклассической науки
2.2 Революция в физике на рубеже XIX и XX столетий
2.3 Квантовая теория
2.4 Теория относительности
Заключение
Список литературы
Введение
Классическая наука изучала мир, существующий независимо от человека, объективный. Она делала акцент на исследовании объектов самих по себе и полагала, что знания являются отражением действительности, копиями вещей и отношений между ними. Современная наука признала зависимость достоверного знания от познающего человека и невозможность объективного знания. Она все больше акцентирует внимание на инструментальном характере знаний, на месте человека в создаваемом им мире, на роли открываемых ею истин в жизни человека. Это заставляет говорить о гуманитаризации («очеловечивании») современной науки.
Наука в современном смысле слова появляется в Новое время (XVII - XVIII вв.) и сразу же начинает очень динамично развиваться. Сначала в XVII в. закладываются основы современного естествознания: разрабатываются опытно-математические методы наук о природе (усилиями Ф. Бэкона, Р. Декарта, Дж. Локка) и классическая механика, лежащая в основе классической физики (усилиями Г. Галилея, И. Ньютона, Р. Декарта, Х. Гюйгенса), опирающаяся на классическую математику (в частности, на геометрию Евклида). В этот период научное знание становится в полном смысле слова доказательным, систематизированным, опирающимся на специальные исследовательские процедуры. Тогда же появляется, наконец, научное сообщество, состоящее из профессиональных ученых, которое начинает обсуждать научные проблемы, появляются специальные учреждения (Академии наук), способствующие ускорению обмена научными идеями. Поэтому именно с XVII в. говорят о появлении науки как социального института.
|
|
|
Развитие западноевропейской науки шло не только за счет накопления знаний о мире и о себе самой. Периодически происходили смены всей системы наличного знания – научные революции, когда наука сильно менялась. Поэтому в истории западноевропейской науки выделяют 3 периода и связанные с ними типы рациональности: 1) период классической науки (XVII – начало ХХ в.); 2) период неклассической науки (1-я половина ХХ века); 3) период постнеклассической науки (2-я половина ХХ века). В каждый из периодов расширяется поле исследуемых объектов (от простых механических к сложным, саморегулирующимся и саморазвивающимся объектам) и меняются основания научной деятельности, подходы ученых к исследованию мира – как говорят, «типы рациональности».
|
|
|
Цель данной курсовой работы – провести сравнительный анализ классической и неклассической стратегий естественнонаучного мышления. Для этого были поставлены следующие задачи:
рассмотреть период классической науки;
рассмотреть период неклассической науки;
провести их сравнительный анализ.
ГЛАВА 1. КЛАССИЧЕСКАЯ НАУКА
Возникновение классической науки
Классическая наука появляется в результате научной революции XVII века. Она все еще связана пуповиной с философией, потому что математика и физика продолжают считаться разделами философии, а философия – наукой. Философская картина мира строится естествоиспытателями как научная механистическая картина мира. Такое научно-философское учение о мире называется «метафизическим». Оно получается на основе классического типа рациональности, который складывается в классической науке. Ему характерны детерминизм (представление о причинно-следственной взаимосвязи и взаимообусловленности явлений и процессов реальности), понимание целого как механической суммы частей, когда свойства целого определяются свойствами частей, а каждая часть изучается одной наукой, и вера в существование объективной и абсолютной истины, которая считается отражением, копией природного мира. Основоположники классической науки (Г. Галилей, И. Кеплер, И. Ньютон, Р. Декарт, Ф. Бэкон и др.) признавали существование Бога-творца. Они полагали, что он творит мир в соответствие с идеями своего разума, которые воплощаются в объектах и явлениях. Задача ученого – открыть божественный замысел и выразить его в виде научных истин. Их представление о мире и познании и стало причиной появления выражения «научное открытие» и понимания сущности истины: коль скоро ученый открывает то, что существует помимо него и лежит в основе всех вещей, научная истина объективна и отражает реальность. Однако по мере увеличения знаний о природе классическое естествознание все больше приходило в столкновение с идеей неизменных законов природы и абсолютности истины.
|
|
|
Классическая физика и астрономия
В XVII в., появляется первая физическая теория, соответствующая современным представлениям о науке – классическая механика. С этого времени и почти 200 с лишним лет классическая механика служила теоретическим фундаментом рационализма в науке, причем как в науках о природе, так и в гуманитарных науках. У ее истоков стояли Галилео Галилей (1564-1642), Рене Декарт (1596-1650), Христиан Гюйгенс (1629-1695), Исаак Ньютон (1643-1727).
|
|
|
Х. Гюйгенс разработал волновую теорию света. В ней утверждалось, что световые волны распространяются в эфире, представляющем собой пронизывающую все тела тонкую материю. Распространение света происходит благодаря распространению колебаний эфира. Каждая отдельная точка эфира колеблется в вертикальном направлении, а колебания всех точек создают картину волны, которая перемещается в пространстве от одного момента времени к другому. Эмпирическим подтверждением идеи эфира можно считать распространение волн на поверхности воды. Волна идет, а вода стоит на месте, но ее поверхность движется вверх и вниз. Гюйгенс лучшим доказательством своей волновой теории считал тот факт, что два луча света, пересекаясь, пронизывают друг друга без помех и возмущений.
Г. алилей (1564-1642) считал, что научный метод состоит не в пассивном созерцании и умозрении, а в эксперименте и проверил правильность физических представлений Аристотеля. Оказалось, что тела падают с одинаковым ускорением, независимо от веса, Земля вращается и не является центром Вселенной, вращается и Солнце, но всякое движение относительно (Реале, Антисери 1996: 98-134). С открытиями Н. Коперника, Дж. Бруно, И. Кеплера, Г. Галилея и Ф. Бэкона стало утверждаться представление, что всё происходящее подчиняется единым естественным законам (каузальный взгляд, в отличие от целевого у Аристотеля)
Галилей обосновал гелиоцентрическую систему Коперника, сформулировал закон инерции и определил принципы исследования материальных тел в физике, которые вошли в законченную теорию механики для изолированных систем И. Ньютона. Он представил ее в сочинении под названием «Математические начала натуральной философии», опубликованном на латыни в 1686 г. Ньютон первым использовал математический метод обращения физических законов в количественно измеримые результаты, которые можно было подтвердить наблюдениями, и, наоборот, выводить физические законы на основе таких наблюдений.
Наблюдательная астрономия сделала большой шаг вперед на рубеже XVI - XVII вв. благодаря изобретению телескопа. Имя создателя телескопа в истории не сохранилось, зато известно, что в 1609 г. в Венеции Галилей продемонстрировал изготовленный им телескоп, с помощью которого сделал немало замечательных открытий и вошел в число основателей небесной механики, к которым принадлежали также немецкий ученый Иоганн Кеплер и английский естествоиспытатель Исаак Ньютон.
Кеплером в 1605 г. были открыты первый и второй законы планетных движений. Первый закон утверждал, что орбиты имеют не круговую, а эллиптическую форму, второй - давал описание изменения скорости движения планеты по орбите, отрицая принцип равномерности небесных движений. Эти два закона движения планет были установлены для Марса на основе обширных вычислений и изложены в его главном труде «Новая астрономия». В другой его работе, «Гармония мира», опубликованной в 1619 г., к двум первым добавлялся третий закон, устанавливающий математическое отношение параметров эллиптического движения.
В XVII и XVIII веках развитие астрономии решающим образом определялось использованием усовершенствованных телескопов и развитием механики как раздела экспериментально-математической физики. Венцом классической астрономии стала теория, называемая «небесная механика» - та же самая, что стала венцом классической физики. Как уже отмечалось, она была изложена И. Ньютоном в «Математических началах натуральной философии» (1687 г.), в которой он обобщил идеи и достижения Галилея и Кеплера. Под законы Кеплера Ньютон подвел теоретическое основание в виде закона всемирного тяготения, то есть форму орбит небесных тел он объяснил действием на них сил тяготения. Ньютон обосновал также выводы о том, что под действием сил тяготения вращающиеся небесные тела должны быть сплюснуты у полюсов, и что планеты не переносятся по кругам материальными вихрями (и таким образом опроверг разделяемую Р. Декартом гипотезу о существовании эфирных вихрей).
Эволюцию астрономии в Новое время стимулировало развитие других видов деятельности. Так, расширение мореплавания в XVII-XVIII вв. нуждалось во все более совершенных астрономических данных - прежде всего для точного определения долготы и широты. Астрономия становится делом государственной важности, государства финансируют астрономические исследования, вследствие чего практическая астрономия превращается в систематическое занятие принимаемых на службу специалистов-астрономов. Они вели кропотливую и рутинную постоянную работу, заключавшуюся, с одной стороны, в наблюдениях за звездным небом, с другой - в настойчивой борьбе за все более высокую точность наблюдений и измерений, для чего постоянно усовершенствовали научные методы и свои инструменты. Для решения отдельных и общих проблем силами Европейских государств в это время организуются специальные экспедиции астрономов в разные части света. Государственная поддержка чрезвычайно помогла развитию астрономии.
Система Ньютона
Лагранж называл Ньютона не только величайшим, но и самым счастливым гением: «Систему мира можно установить только один раз». Счастье состояло в том, что, по мнению Лагранжа, система Ньютона была единственно верной и составляла вечную, непоколебимую истину.
Вселенная, по Ньютону, – это мир отдельных тел (вещей), состоящих из частиц-корпускул. Корпускулы абсолютно прочны, неделимы, непроницаемы, обладают массой и весом, поэтому и состоящие из них тела также обладают массой и весом. Свет Ньютон также представлял потоком корпускул. Тела пребывают в трехмерном пространстве, которое описывается евклидовой геометрией, оно постоянно и пребывает в покое. Тела могут перемещаться в пространстве по непрерывным траекториям. Их движение описывается законами механики и происходит во времени. Пространство и время являются основными (фундаментальными) категориями физики.
Центральное место в механике Ньютона занимают три закона движения и закон тяготения, которые считались приложимыми как к движению земных тел, так и к движению небесных тел.
Первый закон движения (закон инерции) гласит: всякое тело (материальная точка) пребывает в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока действующие на него силы не изменят это состояние. Системы, в которых выполняется закон инерции и которые находятся в покое или движутся равномерно и прямолинейно, называются инерциальными. Второй закон механики гласит: произведение массы тела на его ускорение равно действующей силе, а направление ускорения совпадает с направлением силы.
Третий закон Ньютона гласит: действию всегда есть равное и противоположное противодействие.
Известный закон тяготения звучит так: всякое тело притягивает любое другое тело с силой, пропорциональной массам этих тел и квадрату расстояния между ними, а принцип относительности определяет, что все физические явления происходят одинаково во всех инерциальных системах; нет какой-то привилегированной системы отсчета (вроде центра Земли в физике Аристотеля, куда стремится вся материя).
Ньютоновские представления о пространстве и времени прочно утвердились в науке Нового времени, а его теория классической механики стала образцом научной теории. Она способствовала как формированию новых представлений о науке и научном знании в целом, так и разработке новых разделов физики: гидродинамики, теории упругости, теории тепла, молекулярно-кинетической теории и др. Наука в этот период начинает пониматься как деятельность по получению нового знания о явлениях природного мира, необходимого для решения проблем социально-политического и производственного характера. А научное знание начинает пониматься по аналогии с математическим как ясное, непротиворечивое, доказательное, математически изображаемое истинное знание. Истина только одна, потому что научная истина открывает божественный закон, управляющий мирозданьем.
Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 348; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!