Становление классического естествознания реферат

Обновлено: 05.07.2024

В XVI-XVII вв. европейская наука вышла на новые рубежи. Передовые мыслители, исследовав Вселенную с помощью научных приборов, нарисовали совершенно новую картину мироздания и места человечества в нем.

Научная революция стала возможной благодаря динамичному развитию общества, уже достигшего значительного технологического прогресса. Огнестрельное оружие, порох и корабли, способные пересекать океаны, позволили европейцам открыть, исследовать и нанести на карту значительную часть мира; а изобретение книгопечатания означало, что любая задокументированная информация быстро становилась доступной ученым всего континента. Начиная с XVI века, взаимосвязь между обществом, наукой и техникой становилась все более тесной, поскольку прогресс в одной из областей знания подталкивал к развитию других.

За исключением нескольких блестящих открытий, в период позднего средневековья научная мысль уступала в развитии технологическим изобретениям. Техника занималась практическими вещами, которые либо работали, либо нет. Наука же изучала природу и законы Вселенной. Передовые идеи часто наталкивались на ожесточенное сопротивление. В частности, новые теории вошли в противоречие с религиозными догмами в объяснении природных явлений, подвергать сомнению которые считалось недопустимым.

До XVI века, считающегося началом современной эры, преобладал взгляд на Вселенную, основанный на теориях древнегреческого философа Аристотеля (384- 322 до н. э.) и развившего их греческого астронома Птолемея (II век н. э.). Учения греков и римлян пользовались большим авторитетом в западном мире, особенно если они были приемлемы для Церкви.

Церковью было принято описание Птолемеем небесного свода. Согласно Птолемею, Солнце, Луна и планеты вращаются вокруг неподвижной Земли. Когда же, производя астрономические наблюдения, ученые обнаружили противоречия в системе Птолемея, орбиты планет были вычерчены по-другому и приобрели весьма замысловатый вид исключительно для того, чтобы соответствовать данной теории. Понятно, что объектом исправлений была сама Земля, а за Луной, как верили, хрустальная планетарная сфера и звездный небесный свод, управляемые ангелами, были неизменными и нетленными в своем совершенстве. Где-то за ними находился рай и сам Бог.

Не все ученые разделяли точку зрения Птолемея, однако в течение всего периода средневековья ее никто не оспаривал. Первая тщательно разработанная альтернативная теория была представлена польским ученым Николаем Коперником (1473-1543).

1. НАУЧНАЯ РЕВОЛЮЦИЯ КОПЕРНИКА

Важнейшим моментом в подготовке научной революции XVI – XVII вв., приведшей к рождению нового естествознания, было переосмысление вопроса о месте Земли во Вселенной. Еще в Древней Греции Аристарх Самосский выдвинул идею об обращении Земли вокруг Солнца. Однако эта идея не стала общепринятой, и в течение многих столетий господствовала церковная система Птолемея. Это мешало не только развитию астрономии, но и развитию всего естествознания, препятствую осмыслению общности явлений природы. Поэтому выдвижение гелиоцентрической системы Н. Коперника рассматривается как крупнейшее событие в истории естествознания в целом.

1.1 Краткая биография

Николай Коперник родился в Торуни на Висле 19 февраля 1473 г. в семье крупного купца, принадлежавшего местной знати. Рано потеряв отца, он воспитывался у дяди, занимавшего высокие государственные посты в Вармийской епархии.

Коперник получил прекрасное образование. Три года он учился в крупнейшем в то время Ягеллонском университете в Кракове, затем ы течение десяти лет совершенствовал свое образование в университетах Болоньи и Падуи. Он увлеченно занимался медициной, астрономией, математикой, философией, юридическими науками. К 1503 г. он получил диплом доктора права, обеспечивший ему место каноника Вармийской епархии. В 1505 г. Коперник вернулся на родину и с тех пор безвыездно жил и работал в Вармии до своей кончины (24 мая 1543 г.)

1.2 Об обращениях небесных тел

Коперник первым расположил планеты в правильном порядке по степени их удаленности от Солнца – Меркурий как самую ближнюю, Сатурн как самую дальнюю (Уран, Нептун и Плутон еще не были открыты). За Сатурном, по мнению ученого, находится наивысшая сфера неподвижных звезд (см. Приложение 1).

Коперник утверждал, что Земля имеет всего три движения:

обращение вокруг своей оси с запада на восток, соответствующее смене дня и ночи;

годовое движение, описывающее зодиакальный круг вокруг Солнца в направлении последовательности знаков;

тоже годовое движение, но против последовательности знаков;

Последние два обращения почти равные и противоположные друг другу вместе делают экваториальный круг, как будто бы они оставались все время не подвижными. Таким образом, Коперник заменил круговое поступательное движение, которое в современности соответствует обращению Земли вокруг Солнца, двумя вращениями.

Новая теория Коперника в основном была правильной, но в ней имелись и слабые места. В частности эта система была почти такой же сложной, как и птолемеевская, главным образом потому, что ученый ошибочно считал орбиты планет окружностями. Она имела огромное стимулирующее значение, поставила перед наукой ряд важных проблем. Во-первых, было необходимо проверить соответствие новой теории фактам. Во-вторых, теория нуждалась в физическом обосновании кинетической схемы. Нужна была новая механика, механика движения – динамика, для развития которой необходима новая динамичная математика. Так из великого открытия Коперника возникла научная программа, осуществление которой привело к возникновению экспериментального и математического естествознания.

2. Иоганн Кеплер: открытие тайны планетных орбит

2.1 Биографический очерк

Иоганн Кеплер родился в городе Вейль-дер-Штадт на юге Германии в бедной протестантской семье. После обучения в монастырской школе в 1596 г. поступил в духовную семинарию при Тюбингенской академии. В эти годы он познакомился с гелиоцентрической системой Н. Коперника. По окончании Академии в 1593 г. Кеплер, обвиненный в свободомыслии, не был допущен к богословской карьере и получил должность школьного учителя математики. В 1600 г. он приехал в Прагу к знаменитому астроному Т. Браге, после смерти которого получил материалы его многчисленных наблюдений.

2.2 Законы Кеплера

Кеплер уже был знаком с гелиоцентрической системой Коперника и знал, что Земля вращается вокруг Солнца. Но как именно вращается Земля и другие планеты? Представим проблему следующим образом: мы находитесь на планете, которая, во-первых, вращается вокруг своей оси, а во-вторых, вращается вокруг Солнца по неизвестной нам орбите. Глядя в небо, мы видим другие планеты, которые также движутся по неизвестным нам орбитам. Наша задача — определить по данным наблюдений, сделанных на нашем вращающемся вокруг своей оси вокруг Солнца земном шаре, геометрию орбит и скорости движения других планет. Именно это, в конечном итоге, удалось сделать Кеплеру, после чего, на основе полученных результатов, он и вывел три своих закона!

Первый закон (закон эллипсов) описывает геометрию траекторий планетарных орбит. Он утверждает, что орбиты планет представляют собой эллипсы, в одном из фокусов которых расположено Солнце. Эксцентриситеты (степень вытянутости) орбит и их удаления от Солнца в перигелии (ближайшей к Солнцу точке) и апогелии (самой удаленной точке) у всех планет разные, но все эллиптические орбиты роднит одно — Солнце расположено в одном из двух фокусов эллипса. Проанализировав данные наблюдений Тихо Браге, Кеплер сделал вывод, что планетарные орбиты представляют собой набор вложенных эллипсов. До него это просто не приходило в голову никому из астрономов.

Историческое значение первого закона Кеплера трудно переоценить. До него астрономы считали, что планеты движутся исключительно по круговым орбитам, а если это не укладывалось в рамки наблюдений — главное круговое движение дополнялось малыми кругами, которые планеты описывали вокруг точек основной круговой орбиты. Это было, прежде всего, философской позицией, фактом, не подлежащим сомнению и проверке. Философы утверждали, что небесное устройство, в отличие от земного, совершенно по своей гармонии, а поскольку совершеннейшими из геометрических фигур являются окружность и сфера, значит, планеты движутся по окружности. Главное, что, получив доступ к обширным данным наблюдений Тихо Браге, Иоганн Кеплер сумел перешагнуть через этот философский предрассудок, увидев, что он не соответствует фактам — подобно тому как Коперник осмелился убрать Землю из центра мироздания, столкнувшись с противоречащими стойким геоцентрическим представлениям аргументами.

Второй закон Кеплера (закон площадей) гласит: каждая планета движется в плоскости, проходящей через центр Солнца, причём за равные времена радиус-вектор, соединяющий Солнце и планету, описывает равные площади (см. Рис. 2).

Таким образом, из этого закона следует, что планета движется вокруг Солнца неравномерно, имея в перигелии большую линейную скорость, чем в афелии. Каждый год в начале января Земля, проходя через перигелий, движется быстрее, поэтому видимое перемещение Солнца по эклиптике 1 к востоку также происходит быстрее, чем в среднем за год. В начале июля Земля, проходя апогелий, движется медленнее, поэтому и перемещение Солнца по эклиптике замедляется. Закон площадей указывает, что сила, управляющая орбитальным движением планет, направлена к Солнцу.

Похожие страницы:

Концепции современного естествознания. Учебно-методическое пособие

Контрольные работа по Естествознанию

. Основные изменения: - Классическое естествознание заговорило языком математики . с именами: Коперника, Галилея, Кеплера, Ньютона. Коперник (1473 - . и биохимических изменений. Работа живого вещества в . 1. ноосфера в стадии становления, развивающаяся стихийно с .

Естествознание (6)

. Естествознание в средние века и эпоху возрождения. Становление классической науки . знаменитого труда Н. Коперника, заменившего эту . дела Галилея по со­зданию классической механики. Ньютон . с помощью механической работы, используя магнитоэлектричество ( .

Философия и методология науки

. философии). Из натурфилосо­фии выделились естествознание, особенно начиная с работ Г. Гали­лея и И. Ньютона, а также и философия . си­стемой Коперника, становлением классической научной картины мира - физикой Галилея-Ньютона, революцией в естествознании на .

Коцепции физики

Читайте также: