Механическая картина мира

ВВЕДЕНИЕ

Научную картину мира следует  понимать как широкую панораму современных  знаний о природе, включающую в себя наиболее важные факты, гипотезы, теории. Функциональное значение такого рода суммарного знания видится в обеспечении  синтеза знания, связи различных  разделов естествознания. При этом есть расхождения понимания того, для чего необходим синтез:

Одни считают, что он нужен  в плане методологическом, обеспечивая  интеграцию научного знания.

Другие – что он нужен  скорее в плане психологическом, помогая преодолевать узкую специализацию  современных исследований.

Это различие в понимании  функций картины мира в свою очередь  ведет к расхождению в самом  подходе к её анализу:

В первом случае для понимания  смысла и роли картины мира в научном  познании необходимо рассматривать  методологию современной науки, структуру научного знания;

Во втором – исследовать  специальную обусловленность научного познания, социально – психологические  и социокультурные факторы деятельности учёных.

В противовес точке зрения авторов, выдвигающих на первый план идею синтеза, объединения разнообразных  естественнонаучных знаний, ряд исследователей считает, что научная картина  мира необходима при построении каждой отдельной теории как составная часть её фундамента. (В.С. Степин)

В.С. Степин считает, что научная (например, механическая) картина является необходимым компонентом каждой отдельной теории. Будучи по происхождению результатом синтеза научных знаний, частнонаучные картины мира дают, по его мнению, видение основных систематических характеристик предмета исследования соответствующей науки.  «Такое видение. Изменяясь по мере исторического развития научных знаний, выражается по средствам представлений:

1. Об элементарных объектах, из которых предполагаются построены  все другие объекты, исследуемые  в соответствующей науке

2. О типологии исследуемых  объектов

3. О характеристике взаимодействия  объектов (об особенности причинности  и закономерности)

4. О пространстве –  временных характеристик изучаемой  реальности».

1. ВТОРАЯ МЕХАНИЧЕСКАЯ РЕВОЛЮЦИЯ. ВОЗДЕЙСТВИЕ МЕХАНИЧЕСКОЙ КАРТИНЫ МИРА

Первый сокрушительный удар по системе мира Аристотеля нанес  выдающийся польский ученый Николай  Коперник. В мае 1543 г. увидело свет его сочинение «О вращениях небесных сфер». В обращении к читателю, напечатанном на титульном листе, автор  указывал, что в книге рассмотрены  движения звезд и планет, «представленные  на основании как древних, так  и современных наблюдений; развитые на новых и удивительных теориях». Обращение заканчивалось словами: «Поэтому, усердный читатель, покупай, читай и извлекай пользу. Да не входит никто, не знающий математики». С  выходом этой книги в науке  началось формирование представлений  о гелиоцентрической системе  мира.

В системе мира Коперника  Земля вращается вокруг своей  оси и вместе с другими планетами  вокруг Солнца. Сфере звезд Коперник приписал покой. Так Земля перестала  быть центром мироздания, стала обычной  планетой Солнечной системы. Эти  взгляды противоречили вековым, установившимся представлениям о мире, поддерживаемым не только наукой, но и  церковью. К отрицанию системы  мира, созданной Аристотелем, Коперника  привели размышления над этой системой: диаметр сферы, на которой  укреплены звезды, огромен, поэтому  она должна иметь невероятно большую  скорость, чтобы успеть обернуться вокруг Земли за сутки. Почему природа  именно так устроила мир? Не проще  ли было Земле вращаться вокруг своей  оси, ведь эффект был бы тот же... И  Коперник приходит к выводу, что  вращается Земля.

«Почему не признать, - пишет  он, - что небу принадлежит только видимость суточного обращения, действительность же его - самой Земле, так что здесь происходит то, о  чем сказано в «Энеиде» Вергилия: «От гавани мы отплываем, а земли  и села от нас убегают. Ибо когда  корабль движется спокойно, то все, что находится вне его, представляется морякам таким, как если бы все  это двигалось по подобию корабля: самих себя и все, что при них, они считали покоящимися». Так  в науке вместе с гелиоцентрической  картиной мира появляется идея относительности  механического движения.

Сам Коперник мало успел  сделать, чтобы утвердить свое учение, он боялся церкви и не спешил обнародовать свои идеи. Однако великое творение Коперника сыграло огромную роль не только в истории естествознания, но и в истории мировой науки. Ф. Энгельс так характеризует  его значение: «Революционным актом, которым исследование природы заявило  о своей независимости... было издание  бессмертного творения, в котором  Коперник бросил - хотя и робко и, так сказать, лишь на смертном одре - вызов церковному авторитету в  вопросах природы». Отсюда начинает свое летосчисление освобождение естествознания от теологии.

Тяготы и гонения выпали на долю других ученых, добровольно  взявших на себя защиту и утверждение  в науке учения Коперника. Одним  из таких мучеников науки был Джордано Бруно. Он не только пропагандировал учение Коперника, которое низвергло Землю с центра Вселенной, он учил, что центра Вселенной нет вообще. Наш мир - один из бесчисленных миров, которых во Вселенной множество, среди них есть миры, населенные живыми существами, человек - лишь мелкое звено в ряду творений... Этого не могла стерпеть церковь. Более семи лет томился Бруно в застенках инквизиции, подвергаясь пыткам и истязаниям. 17 февраляя1600 г. он был сожжен на площади Цветов в Риме. Ныне на этом месте стоит памятник Бруно.

Следующий решающий шаг в  борьбе за систему Коперника был  сделан Галилео Галилеем. В 1610 г. вышел  «Звездный вестник», в котором  Галилей оповещал о своих открытиях, сделанных с помощью изобретенной в 1609 г. подзорной трубы: на Луне существуют горы и глубокие кратеры, вокруг Юпитера  движутся спутники точно так же, как Луна вокруг Земли, Млечный Путь - это группы звезд и отдельные  звезды, Венера имеет фазы, как и  Луна. И это все можно увидеть! Всем желающим Галилей позволял увидеть  при помощи подзорной трубы движущиеся вокруг Юпитера четыре «луны».

Законы, по которым движутся планеты, были открыты Иоганом Кеплером. Все расчеты, приведшие к открытию этих законов, были изложены в двух книгах «Новая астрономия» (1609) и «Гармония  мира» (1619). Это открытие обессмертило его имя.

От законов Кеплера  и законов, установленных Галилеем (законы равноускоренного движения принцип  относительности механического  движения), началось развитие науки  механики, законы которой стали основой  объяснения явлений окружающего  мира,- началось создание механической картины мира. Среди ее создателей нельзя не вспомнить Декарта.

Рене Декарт - философ, математик, физик, анатом - национальная гордость Франции. Он первый после Аристотеля взялся за создание единой картины  мира, способной охватить все его  частности. В опубликованных им в 1644 г. «Началах философии» планетная система  изображалась как огромное скопление  материальных вихрей, вращающихся вокруг Солнца и движущих при этом планеты. Согласно Декарту, мир первоначально  представлял бесформенную, лишенную всяких качеств, обладающую некоторым  количеством движения материю, образующую вихри. Солнечная система представляла собой огромный вихрь, в центре которого находилось Солнце. Центрами других вихрей, вращающихся вокруг Солнца, являлись планеты, вокруг которых в подчиненных  им вихрях кружились луны.

Декарт развил представление  о движении как форме существования  материальных тел. Отождествляя тело и  занятое им в пространстве место, Декарт считал, что для отделения  тела от среды необходимо, чтобы  существовала разница скоростей  движения тела и среды, которая его  окружает. Граница тела с пространством  становится реальной, когда тело движется, движение определяет размеры и форму  тела!

В мире Декарта нет ничего, кроме движущихся бескачественных  частиц. Многокрасочный мир он заменяет бесцветной схемой, все процессы сводит к механическому перемещению  частиц. Согласно его теории, между  живым организмом и механизмом, построенным  человеком, нет разницы; живой организм может образоваться из неорганического  вещества: движущиеся частицы при  этом давят на окружающую среду и  уплотняют ее, образуя стенки сердца. Кровь, также уплотняя при движении окружающую среду, образует кровеносные  сосуды, затем образуются различные  органы, они связаны множеством рычагов, питей и т. д. Так Декарт объяснял появление живых существ без  вмешательства бога, противоречия его  при этом не смущали. Он считал, что  задача ученого состоит в том, чтобы из ненадежных гипотез выводить правильные и полезные следствия.

Противоположного мнения на этот счет придерживался другой создатель механической картины  мира - Исаак Ньютон. Материал для  теоретических обобщений он черпал из опыта. Его основной тезис: «Гипотез не измышляю!»

23 апреля 1686 г. Ньютон передал  в Королевское общество свой  труд «Математиччские начала  натуральной философии», в котором,  как указывается в протоколе  общества, «дается математическое  доказательство гипотезы Коперника  в том виде, как она была  предложена Кеплером, и все небесные  движения объясняютсяяна основании  единственного тяготения к центру  Солнца, обратно пропорционального  квадрату расстояний». Этот труд  состоит из трех книг, в которых  представлена картина мира, основанная  на законах механики,-доказано  всемирное тяготение как следствие  из применений механики к движениям  небесных тел. В книгах сформулированы  три закона движения (законы Ньютона), даны четкие определения физических  величин, изложены основы кинематики  и динамики материальной точки,  твердого тела, механика жидкостей  и газов. Венцом труда можно  считать третью книгу - «О системах  мира», в которой изложен закон  всемирного тяготения а также  «Правила философских умозаключений», на которых было воспитано  не одно поколение ученых. Вот  они:

1. Не принимать иных  причин явлений, кроме тех,  которые достаточны для их  объяснения.

2. Аналогичные явления  относить к одной и той же  причине.

3. Считать свойством тел  такие свойства, которые присущи  всем телам, над которыми мы  можем экспериментировать.

Именно следование этим правилам и помогло Ньютону открыть  закон всемирного тяготения, закон, на основе которого и была построена  им картина мира.

Понимание действия закона пришло к Ньютону в процессе систематизации разнородных фактов: яблоко притягивается  к Земле, воды океанов - к Луне, планеты - к Солнцу, значит, все тела притягиваются  друг к другу вследствие наличия  у них массы. Метод Ньютона - метод  индукции - как форма умозаключения, обеспечивающая возможность перехода от единичных фактов к общим положениям, стал широко применяться во всем естествознании. В науке этот период известен под названием «ньютоно-линнеевская» школа, так как первым среди последователей Ньютона можно назвать Карла Линнея.

Для природоведения XVIII в. работы Линнея были тем же, чем периодическая  система элементов для химии XIX в. Линней классифицировал и систематизировал знания о природе. Всю природу  он разделил на минералы, растения и  животных; растения в свою очередь  были разделены на 24 класса, а мир  животных - на 3 класса: млекопитающих, рыб и птиц. Как вы знаете, не все  в этой классификации соответствовало  действительности, но биология получила основу для дальнейшего исследования природы.

Картина мира, которая господствовала в XVIII в., была картиной неизменной, однажды  созданной природы, и Ньютон также  не мог вырваться из рамок господствовавшего  тогда мировоззрения. Его теория тяготения позволила объяснить  существование такой системы  мира, понять, на чем «держится» мир. Эта загадка не давала покоя многим поколениям ученых. Еще Леонардо да Винчи задавал вопрос, на который  не мог найти ответа: «Луна, плотная  и тяжелая Луна, на чем она держится, эта Луна?» Благодаря Ньютону  стало ясно, что Луна, и Солнце, и планеты, и множество звезд  во Вселенной удерживаются всемирным  тяготением.

Вселенная Ньютона состоит  из движущихся тел и пустоты. Пространство в ней только вместилище тел., а  время -длительность процессов. Пространство и время Ньютона не связаны  между собой и с движением  материальных объектов. По Ньютону, Вселенная  бесконечна в пространстве и времени  и неизменна со дня сотворения и на веки веков. Как она образовалась? На этот вопрос Ньютон не отвечает. А  чтобы привести ее в движение, Ньютону  понадобился «первый толчок»  какого-то таинственного божества. Как видите, сфера «деятельности» бога сужается. Если у Аристотеля бог  призван был денно и нощно  крутить небосвод, то здесь ему  надо было привести в движение Вселенную  только в первый момент, а дальше все уже происходило в согласии с законами природы. Чем больше человечество познавало мир, тем меньше в нем  оставалось места необъяснимому - сверхъестественной силе.

Известный французский ученый Ж. Лагранж сказал о Ньютоне: «Он  самый счастливый человек - систему  мира можно создать только один раз». Уже это высказывание характеризует  Лагранжа как сторонника механистического мировоззрения, для которого природа  представлялась неизменной в своем  вечном повторении, следовании вечным законам, как некий механизм, однажды  отрегулированный и запущенный на вечные времена, подобно заведенным и пущенным в ход часам или музыкальной  шкатулке. Все предопределено этими  законами, и отступление от них  невозможно. Вот как об этом писал II. Лаплас: «Мы можем рассматривать  настоящее состояние Вселенной как следствие ее прежних состояний и как причину для будущих. Разумное существо, которое могло бы знать в какой-то момент времени все действующие в природе силы, а также соответствующие положения всех составных частей природы, смогло бы, при наличии достаточных аналитических способностей для оценки этих данных, охватить движение небесных тел и мельчайших атомов с помощью одной формулы. Ничто не укрылось бы от существа; прошедшее и будущее, в равной степени открытые, легли бы перед ним». Вот как рассуждал один из выдающихся ученых того времени. Зная законы движения, скорости и координаты всех частиц во Вселенной, мифическое существо могло бы предсказать судьбу не только миров, но и государств, и отдельных людей. Расположением частиц в незапамятные времена были предопределены чья-то внезапная смерть сегодня или чье-то рождение завтра. Для нас это абсурд, но для людей того поколения это было научное объяснение явлений природы: ведь не по велению бога человек умирал или рождался - эти процессы определялись объективными законами природы. Согласно механистическому мировоззрению на основе законов механики можно было объяснить самые различные явления природы, начиная от космических и кончая явлениями живой природы. Принцип однообразия природы, однотипные законы, объясняющие явления природы, единство сил и единство происхождения всего сущего в живой и неживой природе стали методом подхода к объяснению окружающего мира. Такое объяснение превращало многокрасочный мир в бесцветную схему, согласно которой в нем нет ничего, кроме движущихся неизменных бсскачественных частиц, различающихся только своим положением в пространстве и скоростями. Конечно, эта схема не отражала с достаточной степенью точности мир, но она соответствовала данному этапу развития науки и мировоззрению эпохи. Анализируя принципы понимания природы на этом этапе развития представлений о ней, Энгельс* указывал, что для него особенно характерна «выработка своеобразного общего мировоззрения, центром которого вляется представление об абсолютной неизменяемости природы». Согласно этому взгляду природа, каким бы путем она сама ни возникла, оставалась всегда неизменной. Планеты и их спутники, однажды приведенные в движение таинственным «первым толчком», продолжали кружиться по предначертанным им эллипсам во веки веков. Звезды покоились неподвижно на своих местах, удерживая друг друга в этом положении посредством «всеобщего тяготения». Земля оставалась неизменно одинаковой. Ее материки существовали всегда, имели всегда те же самые горы, долины и реки, тот же климат, ту же флору и фауну, если не говорить о том, что изменено или перемещено рукой человека. Виды растений и животных были установлены раз и навсегда при своем возникновении, одинаковое всегда порождало одинаковое...