Галилеевский образ науки традиции и современность реферат

Обновлено: 02.07.2024

Философия как наука занимается изучением сущности современного научного знания. Название современной носит наука, которая возникла после научной революции XVI-XVII вв. и включает себя труды таких величайших учёных и мыслителей как Галилей и Кеплер, Бэкон и Декарт, Гюйгенс и Ньютон. В своей работе я хочу кратко рассмотреть основные черты данной эпохи и провести сравнительный анализ так называемых "Аристотелевской" и "Галилеевской" наук.

Большие запасы учений и знаний в таких отраслях как математика, астрономия, биология и медицина были накоплены ещё в Древней цивилизации Египта и Месопотамии. В те времена, задолго до появления первых научных дисциплин обычные люди занимались наблюдениями за небесными явлениями и явлениями природы, приручением животных, лечением болезней и изучением свойств земли и растений. Эти знания использовались на практике в определённых областях и не имели обязательный характер. Каждое поколение или семья использовала накопленные знания для ведения хозяйства, лечения болезней или написание календарей посевов, которые достались им по наследству. Тем самым они перенимали опыт из поколения в поколение.

Само понятие науки появилось в европейской культуре на рубеже времён, около двух с половиной тысяч лет назад. Первыми античными мыслителями, которые создавали учения о природе, такие как Фалес, Пифагор, Анаксимандр и другие, брали за основу труды из Древнего Египта и Востока. Но их учения принесли много нового. Первым признаком новизны являлось то, что они полученные ранее разрозненные наблюдения и рецепты подвергли логическому построению и начали формировать согласованные системы знаний - теории. Вторым признаком явилось то, что их теории не являлись узкопрактическими. Основным мотивом для мыслителей не применение их знаний на практике, а желание понять исходные начала и принципы мироздания. "Теория" в переводе с древнегреческого означает "созерцание". Аристотель говорил, что "теория" - такое знание, которое ищут ради него самого, а не ради каких-то практических целей. Третьим отличительным признаком появившегося научного знания является то, что данным теориями не придавали статус секретности и при желании обучали всех желающих и людей, способных к науке.

Результатами этого стало то, что за короткий по историческим меркам период ученый Древней Греции смогли создать математические теории, построить космологические системы и заложить основы ряда наук, таких как физика, биология, социология, психология, медицина и другие. Новое научное знание приобрело вид научных Дисциплин, в пределах которых велись исследования и которым обучались новые поколения.

2. "Аристотелевская" наука

Первым философом науки можно без преувеличений считать именно Аристотеля. Результатами его деятельности являются создание формальной логики, анализ и классификация различных видов знания. Таким образом появились философия, метафизика, наука о природе и теоретическое знание о человеке. Данные науки он отделил от практических знаний, таких как мастерство и техническое знание, практический здравый смысл.

Среди выдающихся естествоиспытателей и деятелей техники прошлого Галилео Галилей благодаря своему большому вкладу в физику и астрономию занимает одно из самых значительных мест. Его имя стало легендарным благодаря проведенному против него процессу инквизиции. Хотя в 1600 году Джордано Бруно был даже сожжен заживо за свои убеждения, имя Галилея все же прочнее запечатлелось в памяти потомков. Дело наверняка в том, что он широко подтверждал свои утверждения экспериментом и приобрел всеобщее профессиональное признание, которое очень помогло ему в идеологическом конфликте между пробивающей себе путь на свободу истиной и основанной на догмах схоластики властью.

Такой компетентный математик и физик как Жозеф Луи Лагранж так отозвался о важнейшем вкладе Галилея в учение о движении:

Метод расширения познания в физике с помощью эксперимента и математики, продемонстрированный на примере движения свободно падающего тела, и его главные труды, а именно Dialogoи Discorsiсоздали Галилею славу творца и проповедника физического метода нового времени. Галилей с сенсационным успехом ввел в астрономию зрительную трубу как наблюдательный инструмент. Его теоретические идеи указали технике пути развития учения о прочности. Он, наконец, владел столь мастерски своим родным языком, что многие из его публикаций даже занимают видное место в национальной литературе Италии.

Богатое научное наследие, оставленное Галилеем, и его сложный характер как человека вместе с процессом инквизиции привели к появлению почти необозримой литературы о Галилее, в которой часто встречаются прямо противоположные оценки.

Появление данного тома мы можем оправдать лишь тем, что мы попытались оценить вклад Галилея в науку с современных нам позиций и проследить его эволюцию через Ньютона и до Альберта Эйнштейна, т. е. до физики наших дней. Конфликт Галилея с укоренившимися догмами его времени, если рассмотреть его, по сути, отражает не что иное, как ставшее именно в нашем столетии необходимым понимание ответственности ученого за то научное знание, которое он создает.

Вторая научная революция. Механистическая картина мира

Трагическая гибель Джордано Бруно произошла на рубеже двух эпох: эпохи Возрождения и эпохи Нового времени. Последняя охватывает три столетия—XVII, XVIII, XIX вв. В этом трехсотлетнем периоде особую роль сыграл XVII век, ознаменовавшийся рождением современной науки, у истоков которой стояли такие выдающиеся ученые, как Галилей, Кеплер, Ньютон.

До Галилея общепринятым в науке считалось понимание движения, выработанное Аристотелем и сводившееся к следующему принципу: тело движется только при наличии внешнего на него воздействия, и если это воздействие прекращается, тело останавливается. Галилей показал, что этот принцип Аристотеля (хотя и согласуется с нашим повседневным опытом) является ошибочным. Вместо него Галилей сформулировал совершенно иной принцип, получивший впоследствии наименование принципа инерции: тело либо находится в состоянии покоя, либо движется, не изменяя направления и скорости своего движения, если на него не производится какого-либо внешнего воздействия.

Большое значение для становления механики как науки имело исследование Галилеем свободного падения тел. Он установил, что скорость свободного падения тел не зависит от их массы (как думал Аристотель), а пройденный падающим телом путь пропорционален квадрату времени падения. Галилей открыл, что траектория брошенного тела, движущегося под воздействием начального толчка и земного притяжения, является параболой. Галилею принадлежит экспериментальное обнаружение весомости воздуха, открытие законов колебания маятника, немалый вклад в разработку учения о сопротивлении материалов.

Галилей выработал условия дальнейшего прогресса естествознания, начавшегося в эпоху Нового времени. Он понимал, что слепая вера в авторитет Аристотеля сильно тормозит развитие науки. Истинное знание, считал Галилей, достижимо исключительно на пути изучения природы при помощи наблюдения, опыта (эксперимента) и вооруженного математическим знанием разума, а не путем изучения и сличения текстов в рукописях античных мыслителей.

Росту научного авторитета Галилея способствовали его астрономические исследования, обосновывавшие и утверждавшие гелиоцентрическую систему Коперника. Используя построенные им телескопы (в начале это был скромный оптический прибор с трехкратным увеличением, а впоследствии был создан телескоп и с 32-кратным увеличением), Галилей сделал целый ряд интересных наблюдений и открытий. Он установил, что Солнце вращается вокруг своей оси, а на его поверхности имеются пятна. У самой большой планеты Солнечной системы Юпитера — Галилей обнаружил 4 спутника (из 13 известных в настоящее время). Наблюдения за Луной показали, что ее поверхность гористого строения и что этот спутник Земли имеет либрацию, т. е. видимые периодические колебания маятникового характера вокруг центра. Галилей убедился, что кажущийся туманностью Млечный Путь состоит из множества отдельных звезд.

Взгляд на ньютоновскую и эйнштейновскую физику

Читая Discorsi, глубоко проникаешься удивлением, сколь обширен вклад Галилея в науку, сделанный им в глубокой старости и несмотря на перенесенное им осуждение со всеми его последствиями. В корне ложен образ Галилея, когда представляют, будто после своего отречения он преисполнился покорности или даже занимался самообвинениями как изменивший делу науки. Если учесть все обстоятельства, действовавшие в тогдашнем обществе и в полной мере влиявшие также на Галилея, то можно единственно утверждать, что Галилей знал, на что он идет. Его жизнь была жизнью создавшего целую эпоху исследователя и вместе с тем жизнью борца против догматической псевдо науки, и эта жизнь была преисполнена последовательности в проведении его научной ЛИНИИ:

Даже слепота не парализовала постоянной активности Галилея. Свое письмо самому верному другу Миканцио от 30 января 1638 г. он заканчивал словами:

Рассматривая как Dialogo, так и Discorsi, мы снова и снова обнаруживали, что ставившаяся Галилеем проблематика в идейном отношении непосредственно ведет к ньютоновской и эйнштейновской физике. Поэтому не хотелось бы завершать это изложение, хотя бы просто не указав на те фундаментальные вопросы физики, с которыми имеется такая взаимосвязь.

«Абсолютное пространство по самой своей сущности, безотносительно к чему-либо внешнему, остается всегда одинаковым и неподвижным.

Содержание ньютоновской физики состоит из трех аксиом механики Ньютона:

1. Закон инерции. Каждое тело, когда на него не действуют никакие силы, сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения. (О физическом авторстве Галилея в формулировке этого закона мы уже подробно говорили).

2. Закон движения.

3. Закон действия и противодействия. Действию всегда есть равное и противоположное противодействие.

Кроме того, сюда входит еще закон всемирного тяготения Ньютона.

Уже в ньютоновской физике исследователи обратили внимание на два принципиально разных типа систем отсчета, причем под системой отсчета следует понимать совокупность материальных объектов, к которым физики относят свои измерения:

1. Инерциальные системы, которые находятся в состоянии покоя или равномерного движения относительно системы неподвижных звезд.

2. Неинерциальные системы, находящиеся относительно системы неподвижных звезд в состоянии ускоренного движения (такова, например, вращающаяся карусель).

Установлено, что ньютоновский закон движения форм-инвариантен (ковариантен) относительно преобразований Галилея. Этот факт констатируется в названном также в честь Галилея принципе относительности Галилея:

Значит, никакая инерциальная система ничем не выделяется из других инерциальных систем. В уравнения движения не входит скорость относительно какой-либо инерциальной системы отсчета, которую можно было бы рассматривать как абсолютно покоящуюся относительно пространства и тем самым привилегированную.

В этом состоит самая характерная черта ньютоновской физики, достигшей огромных успехов за более чем двести лет своего существования как в земных, так и в космических приложениях.

К концу XIX столетия техника эксперимента в области электромагнитных явлений, и особенно в оптике, достигла такого высокого уровня развития, что физики были поставлены перед лицом удивительного факта, вытекавшего из результатов знаменитого опыта Майкельсона и анализа распространения света от двойных звезд, с определенностью указывавших на постоянство скорости света. Этот факт состоял в том, что уравнения Максвелла — основные уравнения при описании всех электромагнитных явлений — оказались не форм-инвариантными относительно преобразований Галилея в противоположность уравнениям движения ньютоновской механики, инвариантность которых была установлена выше.

В результате попыток устранить это противоречие между механикой и электродинамикой в 1905 году Альбертом Эйнштейном была создана специальная теория относительности; его предшественниками были Фойгт, Лоренц, Пуанкаре, Хазенэрль и др., которые, однако, по большей части не смогли освободиться от господствовавшей тогда концепции мирового эфира.

Если сравнить эту формулировку с выражением принципа относительности Галилея, обнаруживается то существенное различие, что принцип относительности Галилея относится только к механике, тогда как эйнштейновский принцип охватывает всю физику (исключая лишь гравитацию).

Зададимся вопросом, какие эпистемологические предположения должен был привлечь Эйнштейн для того, чтобы непротиворечиво реализовать свой принцип относительности. Об этом и пойдет теперь речь.

Эйнштейн подверг основательной критике ньютоновские концепции абсолютного пространства и абсолютного времени и пришел к выводу, что сами по себе пространство и время суть относительные категории, собственно же предметом и основой физического исследования является четырехмерный пространственно-временной континуум. Тем самым был сделан переход от 3-мерного к 4-мерному мышлению. Пассивной ареной, на которой протекают физические явления, стало пространство-время. При этом его геометрия постулировалась как псевдоевклидова, т.е. плоская, и пространство-время рассматривалось как предельно лишенное структуры и бесконечно протяженное. Пока что принципиально новым моментом по сравнению с ньютоновским пространством был переход от трехмерности к четырехмерности. В теории Ньютона абсолютное время играло роль абсолютного стандарта для всего мира, что находило свое отражение в уравнениях физики в том, что время было самостоятельным параметром. Напротив, эйнштейновская релятивизация времени и его объединение с пространством привели к равноправию пространства и времени. В дальнейшем оба понятия должны были фигурировать в законах природы симметричным образом.

Эта фундаментальная идея должна была математически выражаться в том, что каждой системе отсчета следовало приписать свое собственное относительное время. Тем самым был получен ответ и на вопрос о противоречии, возникшем в результате опыта Майкельсона.

Когда относительная скорость систем отсчета мала, (и/с) 2 «1, преобразования Лоренца принимают вид

х' = х — ut, y' = y,z '= z, t' = t,

а это и есть преобразования Галилея, записанные через свои компоненты. Тем самым была обеспечена необходимая преемственность между физикой Эйнштейна и физикой Ньютона, причем в случае больших скоростей и высоких энергий последняя вырождается в слишком грубое приближение действительности.

Этот схематический набросок специальной теории относительности приводит нас и к кругу основных идей общей теории относительности [7]. Специальный принцип относительности Эйнштейна, подобно принципу относительности Галилея, ограничивается использованием инерциальных систем отсчета, т. е. систем, находящихся в состоянии равномерного движения. В течение почти 10 лет Эйнштейн работал над тем, чтобы снять это ограничение. В результате в 1915 году ему удалось создать свою общую теорию относительности, справедливую при любых типах движения систем отсчета. Ее сущность формулируется в общем принципе относительности Эйнштейна:

Так Эйнштейн освободился от понятия инерциальной системы отсчета.

Математическим аппаратом, позволяющим конкретно выразить эту всеобъемлющую теорию, является тензорное и спинорное исчисление.

Применение общего принципа относительности к механике и теории электромагнетизма не принесло Эйнштейну особых неожиданностей. Однако обобщение ньютоновской теории тяготения привело к открытию совершенно новых фактов о структуре пространства и времени.

Эйнштейн пришел индуктивным путем к заключению, что реальное пространство-время может быть не псевдоевклидовым, т. е. плоским, но искривленным в соответствии с законами римановой геометрии. Он исходил из тех соображений, что пассивная роль пространства-времени в специальной теории относительности не может давать полного выражения сущности пространства-времени как атрибута материи, но что структура пространства-времени должна быть сама следствием состояния движения материи, и обратно, состояние движения материи должно обусловливаться структурой пространства-времени. Эту обоюдную взаимосвязь он сумел математически выразить в своих знаменитых уравнениях гравитационного поля.

Для слабо искривленного пространства-времени, существующего в наших земных условиях, уравнения поля Эйнштейна переходит в указанное выше уравнение поля Ньютона. Тем самым преемственность сменяющих друг друга физических теорий обеспечивается и в этой области.

Теория относительности лежит в основе всех разделов физики, так как их основные постулаты должны быть, в конечном счете, согласованы между собой. Большой успех был достигнут и в квантовой теории, когда Дирак сумел дать ее релятивистскую формулировку.

Особой областью приложения эйнштейновской теории является релятивистская космология, из которой мы черпаем сведения о структуре Вселенной как целого.

Галилео Галилей сделал много изумительно ценного для физики и тем самым для всего естествознания, когда оно вырвалось из лабиринта схоластических заблуждений духа; он проложил путь научному методу органической связи эксперимента и – хотя еще органической – теории. И что бы ни говорили о дурных сторонах характера Галилея или еще могли бы сказать о них, он все равно остается удивительной личностью.

Бросая сегодня ретроспективный взгляд на физику, мы видим, что современность связывает с эпохой Средних веков цепь идей, в которой сверкают поистине бриллианты. Благодаря гению Галилея, Ньютона, Эйнштейна и многих других наука стала плодом цивилизации, находящимся на службе всего человечества.

Список использованной литературы

1. Воронов В.К., Гречнева М.В., Сагдеев Р.З. Основы современного естествознания: Учебное пособие для ВУЗов. – М.: Высшая школа, 1999. – 247 с.

2. Горелов А.А Концепчии современного естествознания. – М.: Центр, 1997. 360 с.

3. Концепции современного естествознания: Учебное пособие для ВУЗов. – Ростов н/Д: Феникс, 2000. – 576 с.

4. Кузнецов Б.Г. От Галилея до Эйнштейна. – М.: Наука, 1965. -185 с.

5. Найдыш В.М. Концепции современного естествознания: Учебное пособие. М.: Гардарики, 2003. – 476 с.

6. Солопов Е.Ф. Концепции современного естествознания: Учебник для ВУЗов. – М.: Владос. 2001. – 232 с.

7. Шмутцер Э. Теория относительности – современное представление. Путь к единству физики. – М.: Мир, 1981. – 159 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 3
1. МЕХАНИЧЕСКАЯ КАРТИНА МИРА 4
2. ГАЛИЛЕЙ И ЕГО РОЛЬ В ВОЗНИКНОВЕНИИ
СОВРЕМЕННОЙ НАУКИ 8
3. ОСНОВНЫЕ АСПЕКТЫ НАУЧНОЙ РЕВОЛЮЦИИ 12
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 15
ВВЕДЕНИЕ
В основе естествознания лежит физика и ее законы. И не удивительно - ведь физика изучает простейшие и вместе с тем наиболее общие свойства материального мира. Физика как наука берет свое начало от Галилео Галилея (15.2.1564 г. - 8.1.1642г.), выдающегося итальянского ученого (прежде всего - физика и астронома), одного из основателей точного естествознания. В 1581 г. поступил в Пиэанский университет, где изучал медицину. Но, увлекшись геометрией и механикой, в частности, сочинениями Архимеда и Евклида, оставил университет с его схоластическими лекциями и вернулся во Флоренцию, где четыре года самостоятельно изучал математику. С 1589 г. - профессор Пизанского университета, в 1592-1610 гг. - Падуанского, в дальнейшем - придворный философ герцога Медичи. Галилео Галилей оказал значительное, влияние на развитие научной мысли. Галилею человечество обязано двумя принципами механики, сыгравшими большую роль в развитии не только механики, но и всей физики. Это известный галилеевский принцип относительности для прямолинейного и равномерного движения и принцип постоянства ускорения силы тяжести. Исходя из галилеевского принципа относительности, Исаак Ньютон пришел к понятию инерциальной системы отсчета, а второй принцип, связанный со свободным падением тел, привел Ньютона к понятию инертной и гравитационной (тяжелой) массы. Альберт Эйнштейн распространил механический принцип относительности Галилея на все физические процессы, в частности, на свет. Из этого принципа он вывел следствия о природе пространства и времени (при этом преобразования Галилея заменяются преобразованиями Лоренца). Объединение же второго галилеевского принципа, который Эйнштейн толковал как принцип эквивалентности сил инерции силам тяготения, с принципом относительности привело его к общей теории относительности.
Галилей установил закон инерции (1609 ), законы свободного падения, движения тел по наклонной плоскости (1604-1609 ) и тела, брошенного под углом к горизонту; открыл закон сложения движений и закон постоянства периода колебаний маятника (явление изохронизма колебаний, 1583). От Галилея ведет свое начало динамика.
Галилей считается изобретателем первого телескопа (1609). Его астрономические открытия сыграли огромную роль в развитии научного мировоззрения. Они со всей очевидностью убеждали в правильности учения Коперника, ошибочности системы Аристотеля и Птолемея, способствовали победе и утверждению гелиоцентрической системы мира. В 1632 г. вышел известный "Диалог о двух главнейших системах мира", в котором Галилей отстаивал гелиоцентрическую систему Коперника. Выход книги разъярил церковников, инквизиция обвинила Галилея в ереси и, устроив процесс, заставила публично отказаться от коперниковского учения, а на "Диалог" наложила запрет.
1. МЕХАНИЧЕСКАЯ КАРТИНА МИРА
Становление механистической картины мира справедливо связывают с именем Галилео Галилея, который установил законы движения свободно падающих тел и сформулировал механический принцип относительности. Но главная заслуга Галилея в том, что он впервые применил для исследования природы экспериментальный метод вместе с измерениями исследуемых величин и математической обработкой результатов измерений. Если эксперименты спорадически ставились и раньше, то математический стал применять именно он.
Подход Галилея к изучению природы принципиально отличался от ранее существовавшего натурфилософского способа, при котором для объяснения явлений природы придумывались априорные, не связанные с опытом и наблюдениями, чисто умозрительные схемы.
Натурфилософия, что следует из се названия, представляет собой попытку использовать общие философские принципы для объяснения природы. Такие попытки предпринимались еще с античной эпохи, когда недостаток конкретных данных философы стремились компенсировать общими философскими рассуждениями. Иногда при этом высказывались гениальные догадки, которые на многие столетия опережали результаты конкретных исследований. Достаточно напомнить хотя бы об атомистической гипотезе строения вещества, которая была выдвинута древнегреческим философом Левкиппом (V до н.э.) и более детально обоснована его учеником Демокритом (ок. 460 до н.э. - г. смерти неизв.), а также об идее эволюции, высказанной Эмпедоклом (ок. 490 - ок. 430 до н.э.) и его последователями. Однако после того как постепенно возникали конкретные науки и они отделялись от нерасчленненого философского знания, натурфилософские объяснения стали тормозом для развития науки.
В этом можно убедиться, сравняв взгляды на движение Аристотеля и Галилея. Исходя из априорной натурфилософской идеи, Аристотель считал "совершенным" движение по кругу, а Галилей, опираясь на наблюдения и эксперимент, ввел понятие инерциального движения. По его мнению, тело, не подверженное воздействию каких-либо внешних сил, будет двигаться не по кругу, а равномерно по прямой траектории или оставаться в покое. Такое представление, конечно, - абстракция и идеализация, поскольку в действительности нельзя наблюдать такую ситуацию, чтобы на тело не действовали какие-либо силы. Однако эта абстракция является плодотворной, ибо она мысленно продолжает тот эксперимент, который приближенно можно осуществить в действительности, когда, изолируясь от действия целого ряда внешних сил, можно установить, что тело будет продолжать свое движение по мере уменьшения воздействия на него посторонних сил.
Переход к экспериментальному изучению природы и математическая обработка результатов экспериментов позволили Галилею открыть законы движения свободно падающих тел. Принципиальное отличие нового метода исследования природы от натурфилософского состояло, следовательно, в том, что в нем гипотезы систематически проверялись опытом. Эксперимент можно рассматривать как вопрос, обращенный к природе. Чтобы получить на него определенный ответ, необходимо так сформулировать вопрос, чтобы получить на него вполне однозначный и определенный ответ. Для этого следует гак построить эксперимент, чтобы по возможности максимально изолироваться от воздействия посторонних факторов, которые мешают наблюдению изучаемого явления в "чистом виде". В свою очередь гипотеза, представляющая собой вопрос к природе, должна допускать эмпирическую проверку выводимых из нее некоторых следствий. В этих целях, начиная с Галилея, стали широко использовать математику для количественной оценки результатов экспериментов.
Таким образом, новое экспериментальное естествознание в отличие от натурфилософских догадок и умозрений прошлого стало развиваться в тесном взаимодействии теории и опыта, когда каждая гипотеза или теоретическое предположение систематически проверяются опытом и измерениями. Именно благодаря этому Галилею удалось опровергнуть прежнее предположение, высказанное еще Аристотелем, что путь падающего тела пропорционален его скорости. Предприняв эксперименты с падением тяжелых тел (пушечных ядер), Галилеи убедился, что этот путь пропорционален их ускорению, равному 9,81 м/с2. Из астрономических достижений Галилея следует отметить открытие спутников Юпитера, а также обнаружение пятен на Солнце и гор на Луне, что подрывало прежнюю веру в совершенство небесного космоса.
Новый крупный шаг в развитии естествознания ознаменовался открытием законов движения планет. Если Галилей имел дело с изучением движения земных тел, то немецкий астроном Иоганн Кеплер (1571-1630) осмелился исследовать движения небесных тел, вторгся в область, которая раньше считалась запретной для науки. Кроме того, для своего исследования он не мог обратиться к эксперименту и поэтому вынужден был воспользоваться многолетними систематическим наблюдениями движения планеты Марс, сделанными датским астрономом Тихо Браге (1546-1601). Перепробовав множество вариантов, Кеплер остановился на гипотезе, что траекторией Марса, как и других планет, является не окружность, а эллипс. Результаты наблюдений Тихо Браге соответствовали этой гипотезе и тем самым подтверждали се.
Открытие законов движения планет Кеплером имело неоценимое значение для развития естествознания. Оно свидетельствовало, во-первых, о том, что между движениями земных и небесных тел не существует непреодолимой пропасти, поскольку вес они подчиняются определенным естественным законам, во-вторых, сам путь открытия законов движения небесных тел в принципе не отличается от открытия законов земных тел. Правда, из-за невозможности осуществления экспериментов с небесными телами для исследования законов их движения пришлось обратиться к наблюдениям. Тем не менее, и здесь исследование осуществлялось в тесном взаимодействии теории и наблюдения, тщательной проверке выдвигаемых гипотез измерениями движений небесных тел.
Формирование классической механики и основанной на ней механистической картины мира происходило по двум направлениям:
1) обобщение полученных ранее результатов и, прежде всего, законов движения свободно падающих тел, открытых Галилеем, а также законом движения планет, сформулированных Кеплером;
2) создание методов для количественного анализа механического движения в целом.
Известно, что Ньютон создал свой вариант дифференциального и интегрального исчисления непосредственно для решения основных проблем механики: определения деления мгновенной скорости как производной от пути по времени движения и ускорения как производной от скорости по времени или второй производной от пути по времени. Благодаря этому ему удалось точно сформулировать основные законы динамики и закон всемирного тяготения. Теперь количественный подход к описанию движения кажется чем-то само собой разумеющимся, но в XVIII в. это было крупнейшим завоеванием научной мысли. Для сравнения достаточно отметить, что китайская наука, несмотря на ее несомненные достижения в эмпирических областях (изобретение пороха, бумаги, компаса и другие открытия), так и не смогла подняться до установления количественных закономерностей движения. Решающую же роль в становлении механики сыграл, как уже отмечалось, экспериментальный метод, который обеспечил возможность проверять все догадки, предположения и гипотезы с помощью тщательно продуманных опытов.
Ньютон, как и его предшественники, придавал большое значение наблюдениям и эксперименту, видя в них важнейший критерий для отделения ложных гипотез от истинных. Поэтому он резко выступал против допущения так называемых скрытых качеств, с помощью которых последователи Аристотеля пытались объяснить многие явления и процессы природы.
Эти начала движения и представляют собой основные законы механики, которые Ньютон точно формулирует в своем главном труде "Математические начала натуральной философии", опубликованном в 1687 г.
Первый закон, который часто называют законом инерции, утверждает:
Всякое тело продолжает удерживаться в своем состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения, пока и поскольку оно не понуждается приложенными силами изменить это состояние.
Этот закон был открыт еще Галилеем, который отказался от прежних наивных представлений, что движение существует лишь тогда, когда на тело действуют силы. Путем мысленных экспериментов он сумел показать, что по мере уменьшения воздействия внешних сил тело будет продолжать свое движение, так что при отсутствии всех внешних сил оно. Должно оставаться либо в покое, либо в равномерном и прямолинейном движении. Конечно, в реальных движениях никогда нельзя полностью освободиться от воздействия сил трения, сопротивления воздуха и других внешних сил, и поэтому закон инерции представляет собой идеализацию, в которой отвлекаются от действительно сложной картины движения и воображают себе картину идеальную, которую можно получить путем предельного перехода, т.е. посредством непрерывного уменьшения действия на тело внешних сил и перехода к такому состоянию, когда это воздействие станет равным нулю.

Работа на этой странице представлена для Вашего ознакомления в текстовом (сокращенном) виде. Для того, чтобы получить полностью оформленную работу в формате Word, со всеми сносками, таблицами, рисунками, графиками, приложениями и т.д., достаточно просто её СКАЧАТЬ.

2. "Аристотелевская" наука

Научная программа Галилео Галилея (1564-1642) была по сути своей рационалистичной. В ее основе лежит стремление Галилея формулировать обобщенные теоретические идеи, которые следует экспериментально проверять. Иными словами, Галилей ставил перед собой задачу возвести науку на теоретический уровень познания, придавая ей тем самым чисто дедуктивный характер. А это значит, что он фактически формулирует новый тип рациональности, основными требованиями которого были: 1) требование логической (и математической) самосогласованности, системной целостности всех утверждений, основывающейся на гармонии мироздания;

Известно, что конструирование как принцип построения математических объектов использовалось уже в Античности и Средние века. Галилей пытается расширить его область применения, распространив и на физический объект. Эта, принципиально новая по сути, методологическая парадигма послужила побудительной причиной для создания историками науки образа Галилея-ученого, полностью пересмотревшего все традиционные представления о науке и ставшего строить на совершенно пустом месте новое здание науки. И хотя Галилей своими научными идеями больше всех способствовал разрушению предшествующей ему науки, всё же это не означает, что, создавая новую науку, он не опирался на определенную традицию. Сам Галилей называет в качестве своих предшественников, традиции которых он продолжал, имена Платона, Архимеда, Ж, Буридана, Н. Орема, Н. Коперника, Дж. Бруно, Н. Кузанского.

На формирование новой, по сути математической, физики огромное влияние оказала гелиоцентрическая система Н. Коперника. Именно обоснование гелиоцентризма, создание новой физики, которая бы согласовывалась с этой системой, были делом всей жизни Галилея. В становлении стиля научного мышления великого пизанского ученого огромную роль сыграли философские и научные штудии Н. Кузанского и Дж. Бруно, от I которых он перенял принцип совпадения противоположностей, научные изыскания средневековых физиков Ж. Буридана и Н. Орема, в частности их теория импетуса, явившаяся прообразом будущего закона инерции.

Становление новой науки, а именно классической механики историки _u науки обычно связывают с тем переворотом, который совершил Г. Галилей! в понимании движения. На место физики Аристотеля, построенной на ос- ; нове принципов разума, Галилей ставит механику, которая была чем-то вроде геометрии физического мира. Построенная на базе геометрии механика Галилея должна оставаться в мире явлений, ее реальным предметом и оказывается установление законов природы. Галилей сближает математический объект с объектом физическим, преобразованным с помощью экс- _н перимента и настаивает на необходимости иметь дело с идеализированными объектами, а не объектами эмпирического мира. Этим он снимает L различие между физикой, объясняющей причины движения, и математи- 1 кой как наукой, позволяющей формулировать законы движения. Условием у для этого служит у него эксперимент, который представляет собой идеализированный опыт, или материализацию математической конструкции.

Вся эта революция в принципах покоится на допущении, что сущ- _н ность физического мира — математическая, а потому правомерна математизация природной реальности.

Основополагающий методологический принцип механики Галилея состоит в том, что он предложил приписывать вещи только то, что необходимо следует из вложенного в нее нами самими. Именно в отождествлении реальности с умственной конструкцией состоит суть механики Галилея.

Итак, галилеевский идеал науки — это образ аксиоматическо-дедуктивной науки, точнее, гипотетико-дедуктивной науки, выводные положения которой должны проверяться опытным, а именно экспериментальным путем[560]. В рамках такого понимания сущности науки процесс научного исследования схематично представляется таким образом.. На основе наблюдений строится гипотеза, а затем она проверяется хорошо запланированным экспериментом. Если опыт не дает ожидаемого результата, то гипотеза отвергается. Но даже если мы получили ожидаемый результат, гипотеза еще не доказана — необходимо спросить себя: можно ли объяснить этот результат как-нибудь иначе? Если мы находим другое объяснение и новая гипотеза отлична от первой, то необходимо провести еще один эксперимент, чтобы решить, какая же из двух гипотез верна. Если результат второго эксперимента соответствует первой гипотезе и противоречит второй, последняя должна быть отброшена или, по крайней мере, изменена.

Но даже если множество согласующихся экспериментов убеждает нас в правильности нашей гипотезы, всё же абсолютной уверенности в ее истинности у нас нет, так как нет решающего доказательства. Поскольку физическая гипотеза о природе никогда не может быть доказана так, как математическая теорема, т. е. она не может быть доказана формальным путем, то Галилей предложил выводить заключения из такого рода гипотезы о наблюдаемых событиях и подтвердить их. Но вывод заключений из гипотезы осуществляется методами математики, поэтому гипотезу следует использовать как аксиому, а выводы из нее должны доказываться с математической точностью. Этим Галилей объясняет одну из причин необходимости математики при исследовании природы. Но имеется и другая более глубокая причина: основные законы природы выражаются исключительно в математической форме.

Одной из характерных черт галилеевского образа науки является ши- - рокое применение мысленных экспериментов для иллюстрации истинности тех или иных теоретических положений. Галилей прибегал к серии " мысленных экспериментов, демонстрирующих механическую природу явлений природы, возможность объяснить ее явления наглядной кинема- " тической схемой движущихся тел. Этой возможностью и пронизан образ науки, рисуемый Галилеем.

В целом можно сказать, что начиная с Галилея, природа стала пред- , ставляться людям как бесконечное поле для исследования, пользующегося рациональными методами. Эти методы заключаются в объяснении всех явлений природы законами механики. Механика дает универсальное объяснение природе.

Читайте также: