Шпаргалки по "Концепциям современного естествознания"

Очень важными  для становления классической науки  Нового времени были новые представления  о мире, опровергавшие некоторые  положения античной научной картины  мира. Они легли в основу механистического объяснения мира. Без таких представлений  просто не смогло бы появиться классическое естествознание.

Так, появились  понятия пустоты, бесконечного пространства и движения по прямой линии. Также  появляются понятия «средняя скорость», «равноускоренное движение», вызревает  понятие ускорения. Конечно, эти  понятия еще нельзя считать четко  сформулированными и осознанными. Но без них, однако, не смогла бы появиться  физика Нового времени.

Также закладывается  новое понимание механики, которая  в античности была прикладной наукой. Античность и раннее Средневековье  рассматривали все созданные  человеком инструменты как искусственные, чуждые природе. В силу этого они  не имели никакого отношения к  познанию мира, так как действовал принцип: «подобное познается подобным». Именно поэтому только человеческий разум в силу принципа подобия  человека космосу (единства микро- и  макрокосмоса) мог познавать мир. Теперь же инструменты стали считаться  частью природы, лишь обработанной человеком, и в силу своего тождества с  ней их можно было использовать для  познания мира. Таким образом, открывалась  возможность использования экспериментального метода познания.

Еще одной  новацией стал отказ от античной идеи о модели совершенства — круге. Эта  модель была заменена моделью бесконечной  линии, что способствовало формированию представлений о бесконечности  Вселенной, а также лежало в основе исчисления бесконечно малых величин, без которого невозможно дифференциальное и интегральное исчисление. На нем строится вся математика Нового времени, а значит, и вся классическая наука.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12. Наука, как искусство  в эпоху Возрождения. 

Возрождение кон XIV – кон XVIвв – возникшее в период зарождения капиталистических отношений и направленное против христианско-схоластической культуры средневековья. Первоначально развилось в Италии. Философские и гуманистические концепции Возрождения нашли наиболее яркое выражение в искусстве Джотто, Боттичелли, Рафаэля, Микеланджело, Леонардо да Винчи и др. Вдохновленные реалистичностью и красотой античного искусства, художники эпохи Возрождения создали произведения, полные жизни, утверждавшие величие и силу человека, основанные на точном наблюдении. В этот период появились социальные утопии (Мор, Кампанелла), в к-х проповедовались идее равенства людей, ликвидации ЧС, социально полезного применения науки и техники, возникли новые этические представления о свободе и действенности человеческой личности (отражение в творчестве Данте и Петрарки). В противовес христианско-теологическому пониманию человека как «подобия божьего» утвердились взгляды, признающие активность человека, к-й действует, опираясь не на божественные предустановления, а на силу своего разума, волю, свои представления о добре и зле. Особым в эту эпоху было преломление ненаучных взглядов, основанных на геоцентрической системе Птолемея, взглядами научными. Это было связано с гелиоцентрической системой Коперника и коперниканской революцией.

Развитие  науки в эпоху Возрождения  неразрывно связано с именем Леонардо да Винчи, который развил свой метод  познания природы. Он был убежден, что  познание идет от частных опытов и

конкретных  результатов к научному обобщению. По его мнению, опыт является не только источником, но и критерием познания. Будучи приверженцем экспериментального метода исследования, он изучал падение  тел, траекторию полета снарядов, коэффициенты трения, сопротивления материалов и  т.д. В ходе своих исследований да Винчи заложил фундамент экспериментального естествознания. Например, занимаясь  практической анатомией, он оставил  зарисовки внутренних органов человека, снабженные описанием их функций. В  итоге многолетних наблюдений он раскрыл явление гелиотропизма (изменения  направления роста органов растения в зависимости от источника света) и объяснил причины появления  жилок на листьях. Леонардо да Винчи считается первым исследователем, который обозначил проблему связи между живыми существами и окружающей их природной средой.

 

 

 

 

 

 

 

 

13. Коперниканская революция. Открытия Н. Коперника, Д. Бруно, И. Кеплера, Г. Галилея.

В XVI—XVII вв. натурфилософское и схоластическое познание природы превратилось в современное естествознание, систематическое научное познание на базе экспериментов и математического изложения. В этот период в Европе сформировалось новое мировоззрение и начался новый этап в развитии науки, связанный с первой глобальной естественно-научной революцией. Ее отправной точкой стал выход в 1543 г. знаменитой книги Николая Коперника «О вращении небесных сфер». С этого момента начался переход от геоцентрической к гелиоцентрической модели Вселенной.

В схеме Коперника  Вселенная по-прежнему оставалась сферой, хотя размеры ее резко возрастали (только так можно было объяснить  видимую неподвижность звезд). В  центре Космоса находилось Солнце, вокруг которого вращались все известные  к тому времени планеты, в том  числе Земля со своим спутником  Луной. Новая модель мира сразу объяснила  многие непонятные ранее эффекты, прежде всего, петлеобразные движения планет, которые согласно новым представлениям были обусловлены движением Земли  вокруг своей оси и вокруг Солнца. Впервые нашла свое объяснение смена  времен года.

Следующий шаг  в становлении гелиоцентрической  картины мира был сделан Джордано Бруно, который отверг представление  о космосе как о замкнутой  сфере, ограниченной сферой неподвижных  звезд. Бруно впервые заявил о  том, что звезды — это не светильники, созданные Богом для освещения  ночного неба, а такие же солнца, как и наше, и вокруг них могут  вращаться планеты, на которых, возможно, живут люди. Таким образом, Бруно  предложил набросок новой полицентрической картины мироздания, окончательно утвердившейся  век спустя:  Вселенная вечна  во времени, бесконечна в пространстве, вокруг бесконечного числа звезд вращается множество планет, населенных разумными существами.

Однако несмотря на всю грандиозность этой картины, она продолжала оставаться эскизом, наброском, нуждавшимся в фундаментальном обосновании. Нужно было открыть законы, действующие в мире и доказывающие правильность предположений Коперника и Бруно. Доказательство их идей стало одной из важнейших задач первой глобальной научной революции, которая началась с открытий Галилео Галилея. Его труды в области методологии научного познания предопределили облик классической, а во многом и современной науки. Он придал естествознанию экспериментальный и математический характер, сформулировал гипотетико-дедуктивную модель научного познания. Но особое значение для развития естествознания имеют работы Галилея в области астрономии и физики.

Дело в  том, что со времен Аристотеля ученые считали, что между земными и  небесными явлениями и телами существует принципиальная разница, так  как небеса — место нахождения идеальных тел, состоящих из эфира. В силу этого считалось невозможным  изучать небесные тела, находясь на Земле. Это задерживало развитие науки. После того, как в 1608 г. была изобретена зрительная труба, Галилей  усовершенствовал ее и превратил  в телескоп с 30-кратным увеличением. С его помощью он совершил целый ряд выдающихся астрономических открытий. Среди них — горы на Луне, пятна на Солнце, фазы Венеры, четыре крупнейших спутника Юпитера. Он же первый увидел, что Млечный Путь представляет собой скопление огромного множества звезд. Все эти факты доказывали, что небесные тела — это не эфирные создания, а вполне материальные предметы и явления. Ведь не может быть на идеальном теле гор, как на Луне, или пятен, как на Солнце.

С помощью  своих открытий в механике Галилей  разрушил догматические построения господствовавшей почти в течение  двух тысяч лет аристотелевской  физики. Он впервые проверил многие утверждения Аристотеля опытным  путем, заложив тем самым основы нового раздела физики — динамики, науки о движении тел под действием  приложенных сил. Именно Галилей  сформулировал понятия физического  закона, скорости, ускорения. Но величайшими  открытиями ученого стали идея инерции  и классический принцип относительности.

Галилей считал, что движущееся тело стремится пребывать  в постоянном равномерном прямолинейном  движении или в покое, если только какая-нибудь внешняя сила не остановит  его или не отклонит от направления  его движения. Таким образом, движение по инерции — это движение при  отсутствии на него действия других тел.

Согласно  классическому принципу относительности, никакими механическими опытами, проведенными внутри системы, невозможно установить, покоится система или движется равномерно и прямолинейно. Также классический принцип относительности утверждает, что между покоем и равномерным  прямолинейным движением нет  никакой разницы, они описываются  одними и теми же законами. Равноправие  движения и покоя, т.е. инерциальных систем (покоящихся или движущихся друг относительно друга равномерно и прямолинейно), Галилей доказывал  рассуждениями и многочисленными  примерами. Например, путешественник в  каюте корабля с полным основанием считает, что книга, лежащая на его  столе, покоится. Но человек на берегу видит, что корабль плывет, и он имеет все основания утверждать, что книга движется и притом с  той же скоростью, что и корабль. Так движется на самом деле книга  или покоится? На этот вопрос, очевидно, нельзя ответить просто «да» или «нет». Спор между путешественником и человеком  на берегу был бы пустой тратой времени, если бы каждый из них отстаивал  только свою точку зрения и отрицал  точку зрения партнера. Они оба  правы, и чтобы согласовать позиции, им нужно только признать, что в  одно и то же время книга покоится относительно корабля и движется относительно берега вместе с кораблем.

Таким образом, слово «относительность» в названии принципа Галилея не скрывает в себе ничего особенного. Оно не имеет  никакого иного смысла, кроме того, который мы вкладываем в утверждение  о том, что движение или покой  — всегда движение или покой относительно чего-то, что служит нам системой отсчета.

В ходе дальнейшего  развития естествознания Иоганн Кеплер установил истинные орбиты движения планет. В своих трех законах он показал, что планеты движутся по эллиптическим орбитам, причем их движение происходит неравномерно.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14. Естествознание в  Новое Время (методы, идеалы, цели  открытия).

С XVII века начинается период нового времени. Философия Возрождения  подготовила новый тип философствования, отвергавший схоластику, теоцентристские построения, которые перестали удовлетворять требованиям объяснения новых социальных реалий.

В XVII веке укрепился  капиталистический способ производства. Развитие экономики требовало расчетов национального дохода, индивидуальных доходов, численности рождаемости  и смертности и т.д. Предпринимательский  расчет становится нормой повседневной жизни. Его основа - количественная оценка. Расчет, количественная оценка влияют на человеческие отношения, проникают  во все сферы человеческой практики.

Университетская наука, увлеченная проблемами античности и занявшаяся отвлеченными от практических потребностей вопросами, оказалась  своего рода "закрытой системой", изолировавшей себя от реальных потребностей общества. Поэтому развитие физики в это время осуществлялось преимущественно  вне университетской науки.

В период нового времени возникновение интереса к опытному естествознанию во многом обязано Ф.Бэкону. Вместе с тем  в условиях отставания теоретического естествознания от практических успехов  техники важно было научное обобщение  результатов технического опыта. Прежде всего возникла необходимость в усовершенствовании методов измерения и технологических приемов создания физических аппаратов. Накопленный опыт в машиностроении имел важное значение и его можно было использовать. Ситуация же в области теоретической физики была иной.

Физика в  это время могла предлагать разного  рода теоретические гипотезы качественного  характера. Способы же формулировок теоретических задач в математической форме, позволявшие осуществлять расчеты  с научной степенью точности, отсутствовали. Качественные гипотезы не могли быть положены в основу технологических  процессов или конструктивных разработок. В этих условиях разрыв между более  высоким экспериментальным уровнем  физики и более низким уровнем  физических теорий мог быть ликвидирован с помощью экспериментальной  науки. (Метод теоретической физики будет создан Ньютоном позже, в конце XVII века). В этом русле и проявилась методология Бэкона, ориентировавшая  на постановку экспериментов, способствующих открытию новых законов. Принцип  количественного измерения в  экспериментальных исследованиях  становится основой естествознания. Это находит свое выражение в  изобретении разнообразных измерительных  приборов - хронометров, биометров, термометров, весов и т.д. Таким образом, вслед за машиностроительной отраслью возникает приборостроительная.

Важно отметить признание Декартом возможной неоднозначности  физической теории, что явилось следствием познания, каким способом Бог реализовал данное физическое явление. Иначе говоря, соответствующая дедуктивным выводам  теория оказывается лишь наиболее вероятной  из числа возможных.

Иную позицию  занимал Ньютон. Для него было важно  однозначно выяснить с помощью экспериментов  и наблюдений свойства изучаемого объекта  и строить теорию на основе индукции без использования гипотез. Он исходил  из того, что в физике как экспериментальной  науке места для гипотез нет. Признавая небезупречность индуктивного метода, он считал его среди прочих наиболее предпочтительным.

Общим для  Декарта, Ньютона и других исследователей природы этого времени было использование  теологических аргументов. (Не случайно Ньютона иногда называет не только первым ученым, но и последним богословом.) Задача естествознания усматривалась  в выявлении божественного плана  творения природы. В этом заключалась  специфика развития периода нового времени. Поскольку физика XVII века по необходимости вступала в противоречие с церковными догматами, церковь, отстаивавшая свою позицию различия небесной и  земной физики, не могла остаться к  этому равнодушно. Галилей был  подвергнут церковным репрессиям за "Диалог о двух главнейших системах мира, птолемеевой и коперниковой", целью которых было стремление приостановить распространение коперниканских идей. Для Италии, выступавшей в числе лидеров научного прогресса, это имело негативные последствия - развитие физических идей было заторможено.

Наука Нового времени выдвигает новые идеалы и нормы исследования – научный  эксперимент, опору на индукцию, интуицию, выдвижение гипотез и теорий и  их проверку экспериментальным путем. Со времен Галилея и Ньютона идеалом  научности становятся объективное, истинное знание о законах природы, идея расширения знания и вера в  окончательное раскрытие всех тайн природы. «Знание - сила» – провозгласил идеал научности Ф.Бэкон. Сложилось представление о фундаментальном характере открытых законов, их абсолютной достоверности и неопровержимости.

15. Механика И. Ньютона и ее  вклад в развитие естествознания.

Вершиной  научного творчества И. Ньютона является его бессмертный труд “Математические  начала натуральной философии”, впервые  опубликованный в 1687 году. В нем он обобщил результаты, полученные его предшественниками и свои собственные исследования и создал впервые единую стройную систему земной и небесной механики, которая легла в основу всей классической физики. Здесь Ньютон дал определения исходных понятий – количества материи, эквивалентного массе, плотности; количества движения, эквивалентного импульсу, и различных видов силы. Формулируя понятие количества материи, он исходил из представления о том, что атомы состоят из некой единой первичной материи; плотность понимал как степень заполнения единицы объема тела первичной материей. На основе учение Ньютона о всемирном тяготении он разработал теорию движения планет, спутников и комет, образующих солнечную систему. Опираясь на этот закон, он объяснил явление приливов и сжатие Юпитера.