Понятие научной картины мира. Онтологический статус физической картины мира

XVIII в.- век промышленного переворота  в Англии и буржуазной революции  во Франции, начало расцвета  капитализма. Развитие техники  ставит вопрос о мощных источниках  энергии, стимулирует их поиски. В связи с этим появляются  новые отрасли знания - учение  о теплоте, электричестве, магнетизме. Выяснение природы соответствующих  явлений приводит к появлению  гипотез о различных «невесомых»  материях: теплороде, флогистоне, электрических  и магнитных жидкостях. Подготавливается  почва для возникновения представлений  об электромагнитном поле, которые  прийдут в науку с открытием Фарадея. С его именем связан последующий переломный этап классической физики. Открытие электромагнитного поля изменило взгляд на мир - механическая картина мира,, согласно которой мир представлялся состоящим из пустоты и неизменных, не имеющих внутренних различий (бескачественных) частиц, пребывающих в бесконечном механическом движении, сменяется электродинамической картиной мира. Согласно этой картине в мире нет пустоты, он заполнен электромагнитным полем, все явления объясняются взаимодействием электрических зарядов.

С 1910 г. в науку начинают входить квантовые  представления, представления о  корпускулярно-волновом дуализме элементарных частиц и наступает время новой, современной картины мира.

Первые  картины мира, дошедшие до нас из глубины веков, созданы в период от 600-х до 500-х гг. до н. э. Древние  мыслители каждый по-своему искали единое в многообразии явлений окружающего  мира.

Родоначальник греческой науки Фалес, основатель философской школы в Милете, полагая началом всего воду, считал, что Вселенная в процессе зарождения возникла из воды. Диоген Лаэртский, историк древности, писал о Фалесе: «Началом всего он полагал воду, а мир считал одушевленным и полным божеств». Действующие в мире силы Фалес отождествлял с «душами», а также с богами. Например, по его мнению, магнит имеет душу, потому что он притягивает железо. Фалес учил, что все знания надо сводить к единой основе: «Многословие вовсе не является показателем разумного мнения».

Другой  мыслитель древности - Анаксимандр  первоначалом всего сущего считал «апейрон» - некое бесконечное и неопределенное начало. Все состоит из алейрона и из него возникает. Части изменяются, целое же остается неизменным. Апейрон все из себя производит сам. Находясь во вращательном движении, апейрон выделяет противоположности - влажное и сухое, холодное и теплое. Парные комбинации этих главных свойств образуют землю, воду, воздух и огонь. Земля оказывается в центре как самое тяжелое, она окружена водной, воздушной и огненной сферами. Под действием небесного огня часть воды испаряется и из Мирового океана выступает часть суши. Вокруг Земли расположены три кольца, как ободы колеса. В нижнем ободе множество отверстий, сквозь которые просматривается заключенный в нем огонь,- это звезды. В среднем ободе одно отверстие - это Луна. В верхнем также одно - Солнце. Ободы вращаются вокруг Земли, с ними вращаются и отверстия - так объяснялось движение Солнца, Луны и звезд. Отверстия способны частично или полностью закрываться - таким образом объясняли солнечные и лунные затмения.

Живое зародилось на границе моря и суши из ила под воздействием небесного  огня. Первые существа жили в море, затем  некоторые из них вышли на сушу, сбросили чешую и стали сухопутными  животными. Человек зародился в  громадной морской рыбе и уже  взрослым вышел на сушу, потому что  без родителей он бы не выжил. Такой  была картина мира Анаксимандра. Нам  она кажется абсурдной, в ней  не сходятся концы с концами, но это  была первая попытка научного объяснения мира: ведь богам в этой картине  нет места и сферы деятельности.

Анаксимен, ученик и последователь Анаксимандра, все формы природы сводил к  воздуху. Он считал, что все тела возникают из воздуха через его  разрежение и сгущение и превращаются снова в воздух; что небесные тела движутся не над Землей, а вокруг нее; что Солнце - это Земля, которая  раскалилась от своего быстрого движения.

Анаксагор - слушатель Анаксимена, как пишет  о нем Диоген Лаэртский. В центре внимания Анаксагора проблема качественного превращения тел («Каким образом из не-волоса мог возникнуть волос и из не-мяса-мясо?»), у него можно найти в зародыше идеи строения мира из элементов («Кости состоят из маленьких косточек, внутренние органы - из таких же маленьких органов; кровь - из бесчисленного множества капелек крови; золото - из кусочков золота; земля - из мелких земель, огонь - из огней, влага-из влаг, подобным же образом и все остальное»). Анаксагор считал, что вначале мир был в состоянии хаоса, все «семена» в нем были перемешаны (под «семенами» он понимал первичные, самые мелкие частицы), затем они разделились и из них образовались вещи. Анаксагор учил, что Луна, Солнце, планеты и звезды являются раскаленными камнями, что «ветры возникают оттого, что солнце разрежает воздух, молнии есть трение туч». Так думал человек, который жил более 2000 лет тому назад.

В системе  мира Гераклита роль единой субстанции играет огонь, вечно движущийся, вечно  развивающийся. Источником движения Гераклит считал борьбу противоположностей. Мир - это непрерывное развитие, непрерывное  изменение, обновление существующего. В этом непрерывном изменении  огонь становится водой, вода - землей, и обратно: земля - водой, вода - огнем. Оба противоположных процесса существуют вместе: «путь вверх и вниз - один и тот же».

Другой  мыслитель древности Эмпедокл в  качестве первоначала мироздания принимал четыре стихии - землю, воду, воздух и  огонь, которые считал пассивными, а  все процессы в мироздании объяснял борьбой двух антагонистических  начал - любви (сила притяжения) и ненависти (сила отталкивания). Он считал, что  любовь и ненависть попеременно  одерживают верх, вследствие чего мироздание проходит последовательно четыре фазы космического цикла. Эмпедокл четко  высказывает идею сохранения тождественной  себе субстанции.

Послушайте, как убедительно звучат его слова: «Сумасшедшие считают, что может  возникнуть что-то, чего никогда не было, или исчезнуть без следа  что-то существующее. Я постараюсь открыть  вам истину. В природе нет возникновения  того, что может умереть; нет полного  уничтожения; ничего, кроме смешивания и разделения соединенного. Только неучи называют это рождением  и смертью».

Основатель  античной атомистики Демокрит полагал, что «начала Вселенной суть атомы и пустота». Атомы Демокрит представлял как неделимые, плотные, непроницаемые, не содержащие в себе никакой пустоты частицы, они могут иметь самую разнообразную форму (шарообразную, угловатую, вогнутую, выпуклую и т.д.). В этом он видел объяснение разнообразия явлений и их противоположностей друг другу. Атомы «вихрем несутся во Вселенной и порождают все сложное-огонь, воду, воздух, землю,- ибо все они суть соединения каких-то атомов, которые не подвержены воздействиям и неизменны в силу своей твердости». Демокрит и другие греческие атомисты считали, что движение - вечное свойство вечных атомов. Атомы бескачественны, т. е. лишены цвета, запаха, вкуса и т. д. Все эти качества возникают в субъекте в результате взаимодействия атомов с органами чувств. Атомисты первыми стали учить о субъективности чувственных ощущений.

Мир в целом для атомистов - беспредельная  пустота, наполненная многими мирами, число которых бесконечно, потому что они образованы бесчисленным множеством атомов самых различных  форм. Земля одинаково удалена  от всех точек области космоса, а  поэтому неподвижна; вокруг нее движутся звезды.

В вопросе  о происхождении жизни Демокрит придерживался материалистических взглядов Анаксимандра и Эмпедокла. Живое возникло из неживого вследствие действия законов природы, без всякого творца. Согласно Демокриту, после образования Земли поверхность ее вздулась, образовав покрытые тонкой кожицей гнилостные пузыри, внутри которых были живые плоды. После того как пузыри увеличились и лопнули, из плодов образовались люди и животные. Демокрит пытался объяснить, почему в его время не рождаются живые существа из пузырей Земли: Земля уже не та, и небо не то; только иногда можно заметить, как в гниющей земле зарождаются живые существа. Это ошибочное мнение о самозарождении червей, гусениц, насекомых долго бытовало в науке. Так, у Овидия можно прочитать: «Из павших кон^й боевых черно-желтые шершни родятся».

Говоря  о картинах мира, созданных древними мыслителями, более подробно следует  остановиться на картине мира, которую  создал Аристотель. Эта картина мира продержалась в науке почти два  тысячелетия.

Аристотель - древнегреческий философ и ученый. Всеобъемлющий ум, мудрость и авторитет  Аристотеля содействовали тому, что  его учение так долго господствовало в науке. Его труды насчитывают  много томов, их можно считать  энциклопедией научных знаний того времени: в них встречаются рассуждения, относящиеся к физике, космогонии, биологии, метеорологии, математике, политике, этике, риторике и др.

Обратимся к физическим воззрениям Аристотеля и постараемся понять, почему его  космогония и физика оказались чрезвычайно  удобными для церкви.

Мир Аристотеля состоит из пяти стихий - земли, воды, воздуха, огня и эфира. Материя в его понимании - это  то, «из чего вещь состоит», и то, «из чего вещь возникает». Материя  у Аристотеля делима до бесконечности, он не признает пустоты. Все многообразие веществ на земле Аристотель конструирует из таких активных качеств, как холодное и теплое, и таких пассивных, как  сухое и влажное. Земля - сочетание  холодного с сухим, огонь - теплого  с сухим, воздух - теплого с влажным, вода - холодного с влажным. Эти четыре элемента существуют в мире, где все бесконечно меняется, где наблюдаются различные виды движения: возникновение, уничтожение, перемещение в пространстве пре-рывное и непрерывное, равномерное и неравномерное.

В небесном мире все тела состоят из некоего  вещества - эфира, который заполняет  все пространство над землей, водой, воздухом и огнем. Эфир вечен, он не меняется и не превращается в другие элементы. Небесные тела движутся, совершая непрерывные круговые движения.

Вселенная Аристотеля конечна, ее ничто не объемлет, вне ее находится только перводвигатель - бог. Бог Аристотеля безличный. Под его жизнью Аристотель понимает деятельность его разума, сам бог и есть чистый деятельный разум. Представления Аристотеля о боге весьма не конкретны. Но Аристотель не мог обойтись без бога, так как без него он не мог объяснить движение звезд, планет, Луны и Солнца. Согласно Аристотелю, все небесные тела прикреплены к сферам, движутся не сами тела, а эти эфирные сферы.* Первую сферу, на которой находятся звезды, движет бог, движение первой сферы передается другим сферам, все ниже и ниже, вплоть до Земли, где вследствие несовершенства подлунных элементов совершенное круговое движение распадается на множество несовершенных. Космос Аристотеля вечен во времени и вечно его движение, но вечность движения - результат вечной деятельности бога.

Одна  из центральных проблем, которая  занимала Аристотеля,- проблема механического  движения. Основным положением его  механики является утверждение: «Движущееся  тело останавливается, если сила, его  толкающая, прекращает свое действие...»**. Очевидно? Конечно. Прекратите двигать  книгу, и она будет спокойно лежать на столе. Перестаньте тянуть санки, и они остановятся. Но очевидность  не всегда доказательство истины. Вчитайтесь еще раз в тезис Аристотеля: утверждение, заключающееся в нем, совершенно не учитывает проявления инерции. Нам понятно, что для  движения тела, которое находится  вне действия других тел, не надо никакой  движущей силы, оно будет двигаться  равномерно и прямолинейно сколь  угодно долго уже потому, что существует и обладает массой. Но Аристотель не увидел проявления инерции в окружающем мире, он заставил бога денно и нощно  вращать небосвод. В объяснении, например, движения стрелы, выпущенной из лука, Аристотель исходил из утверждения, что природа «боится пустоты»: стрела выталкивает воздух и воздушные  массы, устремляясь в пустоту, образовавшуюся за стрелой, толкают ее.

Натурфилософские  взгляды древних греческих мыслителей кажутся нам наивными. Но именно греческими учеными были поставлены все основные проблемы, касающиеся развития естествознания, строенияяматерии и материального мира, проблема движения, проблемы жизни и эволюции и др.

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.