X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

Естествозна́ние – совокупность знаний о природных объектах, явлениях и процессах. Естествознание возникло до образования отдельных естественных наук. Оно активно развивалось в XVII–XIX веках. Учёных, занимавшихся естествознанием или накоплением первичных знаний о природе, называли естествоиспытателями.

В историческом контексте объединение понятий естествознание и естественные науки недопустимо, так как в период развития естествознания естественные науки ещё не сформировались.

С точки зрения современной науки, естествознание – область науки, включающая совокупность естественных наук, взятых как целое.

К естественным наукам относят разделы науки, отвечающие за изучение природных (естественных – от «естество», природа) явлений, в отличие от гуманитарных и социальных наук, изучающих человеческое общество.

История естествознания

Будучи составной частью науки и культуры, естествознание имеет такую же длительную и сложную историю. Естествознание нельзя понять, не проследив историю его развития в целом. Согласно мнению историков науки, развитие естествознания прошло три стадии и в конце XX в. вступило в четвертую. Этими стадиями являются древнегреческая натурфилософия, средневековое естествознание, классическое естествознание Нового и Новейшего времени и современное естествознание XX в.

Развитие естествознания подчиняется данной периодизации. На первой стадии происходило накопление прикладной информации о природе и способах использования её сил и тел. Это так называемый натурфилософский этап развития науки, характеризующийся непосредственным созерцанием природы как нерасчленённого целого. При этом идёт верный охват общей картины природы при пренебрежении частностями, что характерно для греческой натурфилософии.

Позднее к процессу накопления знаний добавляется теоретическое осмысление причин, способов и особенностей изменений в природе, появляются первые концепции рационального объяснения изменений природы. Наступает так называемый аналитический этап в развитии науки, когда идут анализ природы, выделение и изучение отдельных вещей и явлений, поиски отдельных причин и следствий. Такой подход характерен для начального этапа развития любой науки, а в плане исторического развития науки – для позднего Средневековья и Нового времени. В это время методики и теории объединяются в естествознание как целостную науку о природе, происходит череда научных революций, каждый раз кардинально меняющих практику общественного развития.

Итогом развития науки становится синтетическая стадия, когда ученые воссоздают целостную картину мира на основе уже познанных частностей.

Историю развития естествознания можно проследить с VI в. до н.э. Начиная с эпохи Коперника история естествознания рассматривается в свете научных революций, связанных с выявлением фундаментальных принципов природы.

Этапов выделяют иногда три-четыре, иногда более десяти. Переходы от этапа к этапу и от одной научной революции к другой не похожи на триумфальное шествие человеческой мысли. Основные направления её развития возникали в результате перебора многих «окольных путей», отступлений, «периодов топтания на месте».

Античные школы естествознания [1].

Первой формой, претендующей на осмысление природы, ее явлений, было религиозно-мифологическим созерцание, сложившееся у различных племен, населявших ареал Эгейского моря в середине – конце 2-го тысячелетия до н.э.

В период формирования рабовладельческих общественных отношений возникла античная натурфилософия (от лат. natura – природа), или философия природы. Ее считают первой в истории человечества формой существования естествознания. Античная натурфилософия характеризовалась чисто умозрительным истолкованием природного мира, рассматриваемого в его целостности. Считалось, что философии в её натурфилософской форме отведена роль «науки наук», ибо она является вместилищем всех человеческих знаний (так полагали приверженцы натурфилософии).

Для истолкования непонятных явлений натурфилософы обычно придумывали какую-нибудь силу (например, жизненную силу) или какое-нибудь мифическое вещество (флогистон, эфир).

В Древней Греции возникали первые научные сообщества (милетская школа, платоновская академия, пифагорийцы и др.). При этом древнегреческие мыслители были, как правило, одновременно и философами, и учеными-естествоиспытателями.

В V–IV в. до н.э. греческие мыслители, Аристотель, Фалес, Гераклит и др., создают своё учение о природе. Важной характеристикой древнегреческой натурфилософии был космоцентризм. Древнегреческой концепции понятия космоса был характерен налёт прежних мифологических представлений о мире.

Вместе с тем уже в V в. до н.э. появляется понимание космоса как Вселенной, как окружающего человека мира.

Представления о «стихиях» как основных, простейших элементах, из которых слагается космос, возникло уже на первом этапе становления античной натурфилософии. К таким простейшим элементам или «стихиям» чаще всего относили огонь, воду, воздух и землю.

Итак, древнегреческая натурфилософия прошла в своем развитии несколько этапов.

Первый этап называют ионийским.

В VI в. до н.э. древнегреческая цивилизация обрела господство в обширном регионе, охватывающем юго-восточное Средиземноморье, Малую Азию и часть черноморского побережья. К этому времени завершилось формирование городов-государств. Среди них выделялся Милет – главный город Ионийской колонии в Малой Азии на побережье Эгейского моря. Там сформировалась Милетская школа натурфилософии, которая оставила глубокий след в истории античной культуры. Основатель милетской школы Фалес Милесский (625–547 г. до н.э.) полагал, что началом всего существующего является вода. Нашу землю он сравнивал с островом, плавающим в океане воды. Фалес был одним из первых учёных античности, оставившим определённый след в истории астрономии и математики (предсказал солнечные затмения, определил солнцестояния и равноденствия, открыл, что луна светит отражённым светом. Им была указана Полярная звезда и ряд созвездий, что послужило руководством для мореплавателей. Он ввёл календарь, определив продолжительность года в 360 дней и разделив его на 12 тридцатидневных месяцев) [10].

Ученик Фалеса Анаксимандр(610–546 г. до н.э.) первоосновой мировоззрения считал мифическое вещество, которому дал наименование «апейрон» (беспредельное, неопределённое). Анаксимандру принадлежала первая в Европейской науке попытка дать общекосмическую картину мира. В этой картине Земля – центр Вселенной. В отличие от Фалеса Анаксимандр утверждал, что Земля пребывает в мировом пространстве, ни на что не опираясь. Итак, постепенно происходил переход от созерцательного мировосприятия – наблюдения за природой – к появлению и расширению научных знаний.

Среди первых объектов, вовлеченных благодаря практике в сферу человеческих интересов, были Солнце, планеты, звёздное небо, знание о которых имело большое значение в развитии мореплавания и земледелия.

Составление натурфилософской картины мира завершается переходом к математическим моделям космоса в учениях древних пифагорийцев. Начинается осознанное размежевание материалистического и идеалистического мировоззрения.

Пифагор (582–500 г. до н.э.) занимал особое место в науке Древней Греции. Он внёс немалый для своей эпохи вклад в развитие математики и астрономии. Пифагору (через 60 лет после Фалеса) приписывают доказательство знаменитой теоремы. Пифагор пытался с помощью чисел объяснить различные свойства материи.

Имеются упоминания о том, что Пифагор придерживался мнения о шарообразности Земли и её вращении вокруг собственной оси. Вместе с тем Пифагор был геоцентристом, т.е. считал Землю центром Вселенной.

Другой грек – Евклид(330 г. до н.э.) – заложил основы преподавания классической геометрии, используемые и поныне.

Архимед(287 г. до н.э.) очень остроумно использовал математику для практических целей. Он открыл закон, гласящий, что если тело погружено в жидкость, то кажущаяся потеря его веса равна весу вытесненной им жидкости. Архимеду, по преданию, принадлежит изобретение винта для подъёма воды. При помощи системы рычагов он осуществил спуск на воду большого судна.

Евдокс(около 408 г. до н.э.) заложил научные основы астрономии. Он попытался объяснить движения Солнца и планет, центры которых расположены вблизи центра Земли.

Древнегреческий философ – материалист Демокрит Абдерский – создал первую атомистическую теорию [3].

Возникновение атомистики знаменует второй этап развития древнегреческой натурфилософии (афинский), охватывающий V–IV в. до н.э. В этот период завершается господство концепции «стихий» и возникает новое направление – атомистика.

Основные принципы атомистической теории Демокрита сводятся обычно к следующим положениям.

Материя не возникает и не уничтожается. Всякое изменение есть только соединение и разъединение некоторых частей, из которых она состоит.

Ничто не происходит случайно, но всегда по причине и необходимости.

Ничего не существует, кроме атомов и пустоты; представления обо всём прочем есть только мнение. Атомы представляют собой абсолютно плотные, неделимые, обладающие весом, формой и величиной частицы. Число атомов и число их бесконечных форм бесконечно.

Учение Демокрита об атомном строении тел, о бесконечности Вселенной и множественности миров, о вечности, неуничтожимости движения настолько опережало время, что впоследствии многие поколения учёных разрабатывали его идеи. Теория Демокрита играла существенную роль вплоть до великих естественнонаучных открытий конца XIX в.

В формировании натурфилософской картины мира большая роль принадлежит Аристотелю, имя которого связывают с первой научной революцией. Как первый и крупнейший историк античной мысли Аристотель дал анализ почти всех предшествующих ему философских и естественнонаучных концепций и на основе критического осмысления предпринял попытку синтеза различных направлений в единую натурфилософскую систему. Однако его стремление связать космологическое, биологическое и физическое направления в систему привело к чрезвычайно абстрактному и противоречивому толкованию основных понятий («материя», «форма», «причина» и др.), к сведению исследований многих проблем лишь к лексическому анализу терминов.

Аристотель выделяет три основные «философские науки»: математику, учение о природе и учение о божественном.

Центральную роль в аристотелевской картине мира играет космологическое учение (трактат «О небе», «Физика», «Метафизика», «О возникновении и уничтожении»). Предметом этого учения является по Аристотелю мир в целом, ограниченный сферой неподвижных звезд, и небесные тела, которые совершают круговые обращения относительно Земли. В противоположность почти всем предшествующим учениям о природе аристотелевская концепция начисто отвергает идею эволюции космоса и его возникновения во времени.

Эта созданная Аристотелем модель вечной и неизменной Вселенной оставалась в течение многих веков (до Коперника, Декарта и Канта) самой авторитетной теорией.

Третий (эллинистский) этап в древнегреческой натурфилософии характеризуется развитием математики и механики (предположительно с 330 по 30 г. до н.э.). Крупнейшим учёным-математиком этого периода был Евклид(III в. до н.э.).

Идеи атомистики Демокрита в этот период получили развитие в учении Эпикура. Самое главное учение Эпикура – попытка найти какие-то внутренние источники жизни атомов, их движения.

Первоклассным математиком и механиком этого периода был Архимед.

Естествознание эпохи средневековья

При римлянах наука в Европе пришла в упадок. В средневековье происходит переориентация с изучения природного мира на познание своего внутреннего мира, как отношения к богу. Насаждаются теология, богословие. Развитие естествознания замедляется. Пока Европейская христианская наука переживала длительный период упадка (вплоть до ХII–ХIII в.), на Востоке, наоборот, наблюдался прогресс науки.

Нужно отметить, что арабы в Северной Африке сохранили накопленные их предшественниками знания. Арабы были завоевателями и путешественниками и заимствовали математические знания у сирийцев, греков, индусов, но внесли и свой вклад в развитие математики, астрономии, фармакологии.

Выдающимися учеными-энциклопедистами средневекового Востока были философ и врач Ибн Сина(890–1077 г.) и знаменитый арабский математик Аль-Хорезми(заложил основы алгебры). Через арабов Европа познакомилась с китайскими открытиями и изобретениями: порохом, магнитным компасом, книгопечатанием. Арабы оказали цивилизации неоценимую услугу, познакомив западный мир с научными идеями Индии и Китая. Но ни арабы, ни Индия, ни Китай не стали основателями современной науки. Она зародилась в Европе.

Несмотря на негативное влияние церкви, развитие естествознания в средневековой Европе продолжалось. Важная роль в развитии науки принадлежит Леонардо Пизанскому (1180—1240 г.). Он ввёл арабские цифры в Европе.

Одним из наиболее известных средневековых учёных был англичанин Роджер Бэкон (1214–1292 г.). Он занимался оптикой, телескопами, изобрел очки. Его основная заслуга в том, что он подчеркивал роль эксперимента в науке и по праву считается одним из предшественников современной науки, сочетающей в себе теорию и эксперимент [2]. Его продолжателем в этом смысле стал позже Галилей.

Большую роль в подъёме западной христианской науки сыграли университеты (Парижский, Болонский, Оксфордский, Кембриджский и др.), которые стали образовываться, начиная с XII в. И хотя эти университеты первоначально предназначались для подготовки духовенства, но в них уже тогда начинали изучаться предметы математического и естественного направления (например, в Парижском университете группа во главе с Иорданом Неморарием развивала античное учение о равновесии простых механических устройств; в Оксфорде Томас Брадвардин (1290—1344 г.) написал трактат «О пропорциях»).

Естествознание эпохи Возрождения [8].

В эпоху Возрождения в Европе вновь ожил дух открытий. Для этой эпохи была характерна прочная связь культуры, искусства и науки. Наиболее ярким представителем эпохи итальянского Возрождения, сочетавшим в себе таланты художника, скульптора, архитектора, инженера, был Леонардо да Винчи.

Эпоха Возрождения отличалась существенным прогрессом науки и радикальным изменением миропонимания, которое явилось следствием появления гелиоцентрического учения великого польского астронома Николая Коперника (1473—1543 г.), изложенного в труде «Об обращении небесных сфер» (1543 г.).

Коперник совершил переворот в естествознании, отказавшись от принятого в течение многих веков учения о центральном положении Земли (от геоцентрической системы мира).

Новое миропонимание исходило из того, что Земля одна из планет, движущихся вокруг Солнца по круговым орбитам.

Учение Коперника явилось первой в истории человечества научной революцией. Католическая церковь объявила учение Коперника ересью. Сам Коперник избежал преследования ввиду своей смерти, случившейся в том же году, в котором был опубликован его главный труд «Об обращении небесных тел» (1543 г.). Этот труд был запрещён католической церковью на протяжении двух столетий с 1616 по 1828 г.

Защитники учения Коперника были объявлены еретиками и подвергнуты гонениям.

Одним из активных сторонников учения Коперника был знаменитый итальянский мыслитель Джордано Бруно (1548–1600 г.). Но он пошёл дальше Коперника, отрицая наличие центра Вселенной вообще и отстаивая тезис о бесконечности Вселенной. Бруно говорил о существовании во Вселенной множества тел, подобных Солнцу и окружавшим его планетам. В 1600 г. Дж. Бруно был сожжен на костре.

Классическое естествознание

Вслед за эпохой Возрождения в истории Естествознания начинается так называемая эпоха Нового времени, которая охватывает, три столетия: XVII, XVIII и XIX в. В этом периоде особую роль сыграл XVII век – век создания классической механики и экспериментального естествознания, у истоков которого стояли такие выдающиеся ученые, как Галилей, Кеплер, Ньютон [4].

В учении Галилео Галилея (1564—1642 гг.) были заложены основы нового механистического естествознания. Галилей сформулировал принцип инерции (тело либо находиться в состоянии покоя, либо движется, не изменяя направления и скорости своего движения, если на него не производится какого-либо внешнего воздействия), открыл закон свободного падения тел.

Астрономические исследования Галилея обосновывали и утверждали гелиоцентрическую систему Коперника (Галилей установил, что Солнце вращается вокруг своей оси, а на его поверхности имеются пятна, обнаружил 4 спутника Юпитера и др.).

Одним из крупных математиков и астрономов конца XVI – начала XVII в. был Иоганн Кеплер, открывший законы движения планет:

каждая планета Солнечной системы движется по эллипсу;

скорость движения увеличивается с приближением планеты к Солнцу.

Важные открытия были сделаны в XVII в. и в других науках, например английский врач Уильям Гарвеи (1578–1657 г.) открыл закон кровообращения. Он по праву считается основоположником современной физиологии и эмбриологии.

Химия как наука возникла несколько позже других на основе древней алхимии. В конце XVIII в. благодаря работам Антуана Лавуазье и Джозефа Пристли в ней наметился существенный прогресс, проложивший путь атомистической гипотезе Джона Дальтона [11].

Закрепление самостоятельного статуса науки произошло в XVI–XVII в. и было связано с деятельностью целой плеяды великих учёных. Именно к этому времени математика становится универсальным языком науки, базисом аналитических исследований (Р. Декарт), а центральное место начинают занимать методологии, основанные на опытном установлении отношений между фактами и дальнейшем их обобщении индуктивными методами (Ф. Бэкон). Принцип относительности Галилея, преобразования Галилея, принцип инерции и другие понятия непосредственно вошли в механику Ньютона, с которой и началось классическое естествознание. Наконец, нельзя не отметить важность создания огромного объёма экспериментальной информации, накопленной к XVII веку, особенно в области астрономии, а также предварительной эмпирической обработки этой информации (Тихо Браге, И. Кеплер).

Эта эпоха характеризуется определёнными особенностями. Может показаться, что история естествознания достаточно монотонна, один период сменяет другой. Но это свойственно только первым этапам, когда происходило накопление знаний. Процесс, когда вновь полученные знания как бы приклеиваются к старым, был характерен для натурфилософии античности и преднауки средневековья. С эпохой Возрождения происходит перелом в науке. Теперь движение прогресса происходит скачками, основой которых являются новые идеи и теории, радикально меняющие взглядов на мир.

Особенности неклассического естествознания

В конце 19 – начале 20 века на арену выходят новые общественные отношения и экономические теории, колоссально развивается техника. В это время начинается новый неклассический период в естествознании. Наука проникает вглубь материи. Супруги Пьер и Мария Кюри открывают явление радиоактивности, Эрнест Резерфорд строит планетарную модель атома – но эта модель не состыковывается с положениями электромагнитной теории Максвелла и поэтому на смену ей пришла квантовая модель атома Нильса Бора: в атоме существует несколько орбит по которым движутся электроны, при переходе электрона с одной орбиты на другую происходит выделение или поглощение энергии.

Подрыву классических представлений в естествознании способствовали некоторые идеи, которые зародились ещё в середине XIX века, когда классическая наука находилась в зените славы. Среди этих первых неклассических идей, в первую очередь, следует отметить эволюционную теорию Ч. Дарвина. Как известно, в соответствии с этой теорией биологические процессы в природе протекают сложным, необратимым, зигзагообразным путем, который на индивидуальном уровне совершенно непредсказуем. Явно не вписывались в рамки классического детерминизма и первые попытки Дж. Максвелла и Л. Больцмана применить вероятностно-статистические методы к исследованию тепловых явлений. Г. Лоренц, А. Пуанкаре и Г. Минковский еще в конце XIX века начали развивать идеи релятивизма, подвергая критике устоявшиеся представления об абсолютном характере пространства и времени. Эти и другие революционные с точки зрения классической науки идеи привели в самом начале XX века к кризису естествознания, коренной переоценке ценностей, доставшихся от классического наследия.

Переход к неклассическому этапу в истории естествознания, в первую очередь, связана с именами двух великих учёных XX века – М. Планком и А. Эйнштейном. Первый ввёл в науку представление о квантах электромагнитного поля, второй навсегда останется в истории человечества как автор специальной и общей теорий относительности. Буквально в течение первой четверти века был полностью перестроен весь фундамент естествознания, который в целом остается достаточно прочным и в настоящее время.

Следует иметь в виду, что решающие шаги в становлении новых представлений были сделаны в области атомной и субатомной физики, где человек попал в совершенно новую познавательную ситуацию. Те понятия (положение в пространстве, скорость, сила, траектория движения и т.п.), которые с успехом работали при объяснении поведения макроскопических природных тел, оказались неадекватными и, следовательно, непригодными для отображения явлений микромира.

В теоретический аппарат естествознания были введены понятия, которые не являются наблюдаемыми в эксперименте величинами, а лишь позволяют определить вероятность того, что соответствующие наблюдаемые величины будут иметь те или иные значения в тех или иных ситуациях. Более того, эти ненаблюдаемые теоретические объекты (например, Ψ-функция Шредингера в квантовой механике или кварки в современной теории адронов) становятся ядром естественнонаучных представлений, именно для них записываются базовые соотношения теории.

Ещё одной особенностью неклассического естествознания является преобладание же упомянутого вероятностно-статистического подхода к природным явлениям и объектам, что фактически означает отказ от концепции детерминизма. Переход к статистическому описанию движения индивидуальных микрообъектов было, наверное, самым драматичным моментом в истории науки, ибо даже основоположники новой физики так и не смогли смириться с онтологической природой такого описания («Бог не играет в кости», – говорил А. Эйнштейн), считая его лишь временным, промежуточным этапом естествознания.

Далеко за рамки естествознания вышла сформулированная Н. Бором и ставшая основой в неклассической физике идеядополнительности. В соответствии с этим принципом, получение экспериментальной информации об одних физических величинах, описывающих микрообъект, неизбежно связано с потерей информации о некоторых других величинах, дополнительных к первым. Такими взаимно дополнительными величинами являются, например, координаты и импульсы, кинетическая и потенциальная энергия, напряжённость электромагнитного поля и число фотонов и т.п.

Таким образом, с точки зрения неклассического естествознания невозможно не только однозначное, но и всеобъемлющее предсказание поведения всех физических параметров, характеризующих динамику микрообъектов.

Для неклассического естествознания характерно объединение противоположных классических понятий и категорий. Например, в современной науке идеи непрерывности и дискретности уже не являются взаимоисключающими, а могут быть применены к одному и тому же объекту, в частности, к физическому полю или к микрочастице (корпускулярно-волновой дуализм). Другим примером может служить относительность одновременности: события, одновременные в одной системе отсчёта, оказываются неодновременными в другой системе отсчёта, движущейся относительно первой.

Произошла в неклассической науке и переоценка роли опыта и теоретического мышления в движении к новым результатам. Прежде всего, была зафиксирована и осознана парадоксальность новых решений с точки зрения «здравого смысла». В классической науке такого резкого расхождения науки со здравым смыслом не было. Основным средством движения к новому знанию стало не его построение снизу, отталкиваясь от фактической, эмпирической стороны дела, а сверху. Явное предпочтение методу математической гипотезы, усложнение математической символики всё чаще стали выступать средствами создания новых теоретических конструкций, связь которых с опытом оказывается не прямой и не тривиальной.

Данный период характеризуется появлением огромного количества открытий, некоторые из которых просто не укладывались в головах обычных людей. Ярким примером такой сенсационной теории стала теория относительности Альберта Эйнштейна, в которой он показал взаимосвязь пространства и времени. Ранее эти понятия были разобщены. Кроме всего прочего, еще одним крупным событием явилась теория о волновых свойствах материи. Так было показано, что объекты микромира ведут себя по другому в отличие от больших тел. Например – свет это и волна и частица одновременно.

Научные картины мира и научные революции [6. 9. 11].

Под научной картиной мира классики естествознания понимают систематизированные, исторически полные образы и модели природы и общества. Чтобы подчеркнуть фундаментальный характер важнейших знаний о природе, ввели понятие «естественнонаучная картина мира». Под естественнонаучной картиной мира понимают систему важнейших принципов и законов, лежащих в основе объяснения мира.

Наука в целом развивается непрерывно, в определённые периоды выдвигаются науки, которые являются лидерами, они и определяют картину мира. Совокупность теоретико-методологических установок принятых за образец исследования, получила название парадигмы.

В истории естествознания можно выделить следующие картины мира.

1. Натурфилософская картина мира (V в. до н.э. – ХV в. н.э). Основные представители: Демокрит, Аристотель, Птоломей и др.

Основные характеристики:

- все теоретическое знание о мире обозначалось термином «философия», философы пишут трактаты о природе;

- для объяснения явлений природы придумывались априорные, не связанные с опытом, чисто умозрительные схемы;

- деление мира на совершенный небесный космос и несовершенный земной мир;

- геоцентризм – в центр мироздания поставлена Земля, вокруг не` по совершенным орбитам окружностям обращаются планеты и Солнце, далее по сфере расположены звезды.

Гениальные догадки древних:

- атомистическая гипотеза строения вещества (Демокрит, Левкипп, Эпикур);

- идея эволюции (Эмпедокл – ок. 430 г. до н.э.).

2. Механистическая картина мира (ХVII–ХIХ в). Основные представители: Галилей, Кеплер, Ньютон.

Основные характеристики:

- гелиоцентрическая система мира – в центр мироздания поставлено Солнце, вокруг него по вытянутым орбитам – эллипсам обращаются планеты, Земля на третьем месте;

- мысль о движении как естественном свойстве небесных и земных объектов, подчиненным некоторым общим закономерностям единой механики (разрушено представление о перводвигателе, приводящем Землю в движение с точки зрения Аристотеля);

- показана ограниченность чувственного познания, неспособного отличить то, что нам представляется от того что в действительности имеет силу, доказывается необходимость критического разума;

- подрыв доверия к религиозной картине мира. Коперник умер в год выхода гл. труда «Об обращении небесных сфер»

Тихо Браге (1546–1601) – датский астроном сумел рассчитать орбиту кометы, проходящей вблизи планеты Земля, показав, что нет твердой ограниченной сферы Вселенной (как полагал Коперник).

Дж.Бруно (1548–1600) – отрицал наличие центра Вселенной;

- тезис о бесконечности Вселенной;

- о бесконечном количестве миров.

17 февраля 1600 г. сожжён на костре на площади цветов, в Риме. Однако это не смогло остановить прогресса познания человеком мира. Формируется новая механистическая картина мира (Галилей, Кеплер, Ньютон).

Основные характеристики механистической картины мира:

- все состояния механического движения тел по отношению ко времени считаются в принципе одинаковыми, т.е. время считается обратимым;

- абсолютизируется механическая форма движения: законами механики пытаются объяснить и другие формы изменений материи;

- принцип жесткого лапласовского детерминизма: признание возможности точного и однозначного определения состояния механической системы ее предыдущим состоянием;

- пространство и время считаются абсолютными, никак не связанными с движением тел;

- сведение закономерностей более высоких форм движения материи к законам простейшей его формы движения материи – механическому движению;

- связь механицизма с принципом дальнодействия, согласно которому действия и сигналы могут передаваться в пустоте с какой угодно большой скоростью.

3. Электромагнитная картина мира (ХIХ в): Эрстед, Максвелл, Герц.

Механическая картина мира знала только один вид материи – вещество, состоящее из частиц, имеющих массу. В электромагнитной картине мира открывается новый вид материи – поле.

В Х1Х веке к числу свойств частиц прибавляется электрический заряд. Обладание электрическим зарядом было признано таким же фундаментальным, важнейшим свойством, как и масса.

Установлена взаимосвязь электрических и магнитных явлений датским физиком Эрстедом (цепь, магнитная стрелка).

Майкл Фарадей, англ.физик, вращая в магнитном поле замкнутый контур, открыл в нем эл. ток.

Английский физик Максвелл создает электромагнитную теорию, математическое описание опытов Фарадея.

Герц, немецкий физик, проверил теоретические выводы Максвелла, также указал на принципиальную тождественность полученных им электромагнитных полей и световых волн.

Любые попытки распространить механический принцип на электрические и магнитные явления оказались несостоятельными. Отказ от особой универсальной роли механики.

4.Квантово-механическая картина мира, её основные принципы.

Принцип корпускулярно-волнового дуализма микрообъектов: микрочастицы, такие как электрон, протон, нейтрон и др. обладают двойственными свойствами. Все микрообъекты обладают как корпускулярными, так и волновыми свойствами. Это явление назвали дуализмом волны и частицы.

Принцип дополнительности Н.Бора: корпускулярная картина описания микрообъекта должна быть дополнена волновым альтернативным описанием. Объединение в одном микрообъекте одновременно волновых и корпускулярных свойств, представляет собой фундаментальную характеристику микромира.

Принцип неопределенности Гейзенберга: если мы стремимся определить значение одной из сопряженных величин в квантово-механическом описании, например, координаты «х», то значение другой величины, а именно скорости или импульса, нельзя определить с такой же точностью. Иначе, чем точнее определяется одна из сопряженных величин, тем меньше точной оказывается другая величина.

Из принципа неопределенностей следует: невозможно с одинаковой точностью определить и положение, и импульс микрочастицы. Произведение их неточностей не должно превышать постоянной Планка. Отличие квантовой механики от классической механики в том, что ее предсказания всегда имеют вероятностный характер.

Выводы квантовой механики, повлиявшие на мировоззрение в целом:

- в принципиальной неопределённости результатов измерений;

- невозможность точного предвидения будущего;

- влияние приборов на объект исследования;

- мир заговорил о «свободе воли» электрона, тем самым привлечено внимание к проблеме свободы вообще.

Наука ХХ века принесла немало сенсационных открытий.

В 1905 году Альберт Эйнштейн (1879–1955) опубликовал специальную теорию относительности. Главный вывод: пространство и время не абсолютны, они неразрывно связаны с материей и между собой.

Из общей теории относительности следует, что пространственно-временная организация мира зависит от гравитационного поля, поле тяготения определяет геометрию пространства-времени.

Лебедев и Де Бройль создали корпускулярно-волновую теорию света.

Формируется квантово-релятивистская картина мира.

В последней трети ХХ века господствующей становится синергетическая парадигма. Синергетика – междисциплинарное направление, исследующее процессы самоорганизации, протекающие в сложных, сильнонеравновесных открытых системах.

Коренные изменения во взглядах на мир называются научными революциями.

В процессе познания мира происходят естественнонаучные революции, во время которых идеи, господствующие в науке, сменяются другими идеями

Первая научная революция происходит на рубеже ХV–ХVI в. Формируется совершенно новое видение мира, новые представления о его структуре и функционировании, новые способы, методы познания мира. Н.Коперник, Дж.Бруно. В результате формируется механистическая картина мира ХVII–ХIХ в.) – Галилей, Кеплер, Ньютон.

Основные характеристики:

- гелиоцентрическая система мира – в центр мироздания поставлено Солнце, вокруг него по вытянутым орбитам – эллипсам обращаются планеты, Земля на третьем месте;

- мысль о движении как естественном свойстве небесных и земных объектов, подчиненным некоторым общим закономерностям единой механики (разрушено представление о перводвигателе, приводящем Землю в движение с точки зрения Аристотеля);

- показана ограниченность чувственного познания, неспособного отличить то, что нам представляется от того что в действительности имеет силу, доказывается необходимость критического разума;

- подрыв доверия к религиозной картине мира. Коперник умер в год выхода гл. труда «Об обращении небесных сфер»

Тихо Браге (1546–1601) – датский астроном сумел рассчитать орбиту кометы, проходящей вблизи планеты Земля, показав, что нет твердой ограниченной сферы Вселенной (как полагал Коперник).

Дж.Бруно (1548–1600) – отрицал наличие центра Вселенной.

Вторая научная революция завершилась творчеством Исаака Ньютона (1643–1727 г.) [5]. Его научное наследие чрезвычайно разнообразно. В него входит и созданное параллельно с Лейбницем, но независимо от него дифференциальное и интегральное исчисление, которое стало основой математического анализа и математической базой всего современного естествознания. Ньютон сформировал три основных закона движения, которые легли в основу механики как науки:

1) закон инерции;

2) ускорение прямо пропорционально действию силы и обратно пропорционально массе тела;

3) закон равенства действия и противодействия.

И, наконец, Ньютон открыл закон всемирного тяготения.

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

В истории изучения человеком природы сложились два прямо противоположных метода, которые приобрели 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, как бы в застывшем, неизменном состоянии.

Диалектический подход, наоборот предполагает изучение объектов, явлений в их взаимосвязи, с учетом реальных процессов их изменения, развития.

Третья научная революция связана с диалектизацией естествознания – проникновением в естествознание идеи развития и всеобщей взаимосвязи [12].

И. Кант (1724–1804) – попытка исторически объяснить происхождение Солнечной системы.

Лаплас – гипотеза образования планет из газовой массы вокруг Солнца.

Две концепции развития: путем катастроф (Кювье) и путем эволюции (Ламарк – видел в окружающей среде движущую силу эволюции органического мира). Изменения в окружающей среде вели к изменениям в потребностях животных, следствием чего были изменения их жизнедеятельности.

Чарльз Лайель показал, что все изменения, которые произошли в течение геологической истории, происходят под влиянием тех же факторов, которые действуют и в настоящее время. Это сокрушительный удар по концепции катастроф. Не надо для объяснений гипотезы катастроф, надо допустить лишь длительный срок существования Земли.

Совершенствовалась идея эволюции в трудах Ч.Дарвина (1809 – 1882 гг.).

Наличие всеобщих связей в природе подтвердили такие естественнонаучные открытия:

- создание клеточной теории (Шлейден – ботаник – все растения состоят из клеток, биолог Шванн – распространил этот вывод на мир животных). Так было доказано единство строения органического мира;

- превращение одной формы энергии в другую. Немецкий врач Майер установил, что венозная кровь больных в тропиках краснее, чем в Европе. Объяснил тем, что при высоких температурах в организме сгорает меньше пищи, поскольку тело требует меньше тепла, в венозной крови больше остается кислорода. Английский физик Джоуль на основе экспериментальных исследований сделал вывод: теплоту можно создавать при помощи механической работы.

Таким образом, принцип развития и принцип всеобщей взаимосвязи, основополагающие принципы диалектики, получили естественнонаучное обоснование.

В настоящее время мы имеем предпосылки для рождения четвертой научной революции. Это так называемые загадки, от развития которых будет зависеть по какому пути пойдёт развитие современного естествознания.

Четвертая научная революция связана с исследованием материи вглубь, с исследованием явлений микромира. Выводы физики коренным образом изменили взгляд на мир.

Основные открытия:

В 1896 г. французский физик Беккерель открыл явление самопроизвольного излучения урановой соли (явление естественной радиоактивности).

Пьер Кюри и Мария Склодовская Кюри (исследовали полоний, радий) это свойство назвали радиоактивностью.

Английский физик Томсон открыл первую элементарную частицу, названную электроном. Открыта зависимость массы электрона от скорости движения.

В 1903 году предложена первая электромагнитная модель атома (кекс с положительными частицами внутри).

В 1911 году Резерфорд предложил планетарную модель атома (вокруг положительного ядра движутся отрицательно заряженные электроны).

Н.Бор: - в любом атоме существуют стационарные орбиты, по которым электрон двигается не излучая;

- при переходе с одной стационарной орбиты на другую происходит либо излучение, либо поглощение энергии. При переходе на более удаленную орбиту энергия атома увеличивается, ближе к ядру – уменьшается.

Создание квантовой теории М. Планком, новых представлений испускания и поглощения излучения, только дискретно, порциями, квантами.

Установлена возможность превращения одного химического элемена в другой (искусственная радиоактивность).

Заключение

Вопрос о возникновении науки и её периодизации до сих пор вызывает много споров, демонстрируя широкий диапазон в понимании сущности науки, ее конституирующих параметров [7].

Результатом этого являются различные, часто противоречащие друг другу выводы. Например, ряд ученых начало науки связывает с традиционными культурами Вавилона, Египта. При этом наука отождествляется со знанием вообще и с существовавшим в то время достаточно высоким уровнем технической деятельности. В соответствии с другим распространённым подходом рождение науки относят к античности, а критерием этого считают переход к рациональному знанию в отличие от рецептурных знаний догреческих цивилизаций. Многие историки датируют возникновение науки поздним европейским средневековьем (XIII–XIV в.), когда складывалась экспериментальная традиция в естествознании.

Может показаться, что на этом история развития естествознания остановилась, но это не так. В настоящее время мы имеем предпосылки для рождения четвертой научной революции. Это так называемые загадки, от развития которых, будет зависеть по какому пути пойдет развитие современного естествознания.

Список использованных источников

1. Античный период развития естествознания [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://helpiks.org/1-33419.html.

2. Бэкон, Роджер // Википедия [Интернет-ресурс]. Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%91%D1%8D%D0%BA%D0%BE%D0%BD,_%D0%A0%D0%BE%D0%B4%D0%B6%D0%B5%D1%80.

3. Демокрит // Википедия [Интернет-ресурс]. Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B5%D0%BC%D0%BE%D0%BA%D1%80%D0%B8%D1%82.

4. Дягилев Ф.М. Из истории физики и жизни её творцов. – М.: Просвещение, 1986. – 256 с.

5. Кобзарев И.Ю. Ньютон и его время. – М.: «Знание», 1978 («Новое в жизни, науке и технике, сер. Физика», № 5, 1978).

6. Кун Т. Структура научных революций : Монография. – М.: Прогресс, 1977. – 300 с.

7. Лапицкий В.В. Наука в системе культуры. – Псков, Изд-во ПОИПКРО, 1994. – 133 с.

8. Натурфилософия // Википедия [Интернет-ресурс]. Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9D%D0%B0%D1%82%D1%83%D1%80%D1%84%D0%B8%D0%BB%D0%BE%D1%81%D0%BE%D1%84%D0%B8%D1%8F#Эпоха_Возрождения.

9. Революция в науке // Википедия [Интернет-ресурс]. Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0%B5%D0%B2%D0%BE%D0%BB%D1%8E%D1%86%D0%B8%D1%8F_%D0%B2_%D0%BD%D0%B0%D1%83%D0%BA%D0%B5.

10. Фалес Милетский // Википедия [Интернет-ресурс]. Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D0%B0%D0%BB%D0%B5%D1%81_%D0%9C%D0%B8%D0%BB%D0%B5%D1%82%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9.

11. Френкель, Е.Н. Концепции современного естествознания : физические, химические и биологические концепции : учеб. пособие / Е.Н. Френкель. – Ростов н/Д : Феникс, 2014. – 246 с.

12. Энгельс Ф. Диалектика природы. – М.: Политиздат, 1975. – 359 с.

Код для цитирования: Скопировать