Особенность научного осмысления мира

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Картины мира мыслителей древности

Самые первые, донаучные, представления древних об устройстве мира кажутся нам сейчас порой нелепыми и наивными (см., например, рис.5.27.1). «Черепаха и слоны», на которых покоится мир, а также «три кита» до сих считаются нами, хотя и в переносном смысле, очень надежным и устойчивым основанием для чего-либо.

Но не это главное. Важным является то, что с самого зарождения науки ученые стремились к единому и точному знанию, пытаясь свести многообразие явлений окружающего мира к нескольким простым исходным принципам.

В античных космогонических мифах неизменно присутствуют идеи о генетическом единстве мира, родившегося в результате упорядочения первобытного хаоса.

Рис. 1. Первые представления древних об устройстве мира кажутся нам сейчас нелепыми и наивными

Кто же они - люди, заговорившие строгим языком науки об устройстве мира? Многих имен мы не знаем, сведение я многих ученых можно найти лишь в специальной исторической литературе. Но наиболее известные имена мы сейчас назовем.

Фалес Милетский (ок. 625 - ок. 547 до н. э.), древнегреческий мыслитель, родоначальник античной философии и науки, основатель милетской школы, возводил всё многообразие явлений и вещей к единой первостихии - воде.

Анаксимандр (ок. 610 - после 547 до н. э.), древнегреческий философ, представитель милетской школы, автор первого философского сочинения на греческом языке «О природе», ученик Фалеса, первоначалом всего считал «апейрон», некую неопределённую и бесконечную субстанцию. Он создал геоцентрическую модель космоса, первую географическую карту, высказал идею о происхождении человека «от животного другого вида» (рыб).

Анаксимен (6 в. до н. э.), древнегреческий философ, представитель милетской школы, ученик Анаксимандра, первоначалом всего считал воздух, из сгущения и разрежения которого возникают все вещи.

Гераклит Эфесский (конец 6 - начало 5 вв. до н. э.), древнегреческий философ, представитель ионийской школы, считал первоначалом всего сущего -- мировой огонь, который есть также душа и разум (логос); путем сгущения из огня возникают все вещи, путем разрежения в него возвращаются. Он высказал также великую идею непрерывного изменения, становления (все течёт, всё изменяется, в одну реку нельзя войти дважды, на входящего каждый раз набегают новые воды). Противоположности пребывают в вечной борьбе, но не исключают друг друга, образуя вместе гармонию мира.

Однако позднее религиозно-мифические идеи начинают утрачивать свое значение, а рассуждения об устройстве мира приобретают более рациональную интерпретацию. Фундаментом науки античности является принцип единства природы и человека, но всеобщая связь явлений в ней не доказывается в подробностях, эта всеобщая связь является результатом непосредственного наблюдения.

На одно из первых мест ставится задача научного осмысления мира, раскрытие сущности природных явлений, изменчивости и единства. Зарождение науки здесь связывается с переходом от мифологического мышления к логико-теоретическому стилю мышления.

Постепенно в рамках единства философского, религиозного и научно-теоретического мышления сформировались различные научные направления:

атомистическое (Левкипп, Демокрит, Эпикур);

математическое (Платон и Пифагор);

континуалистическое (Анаксагор, Аристотель).

Во всех направлениях, несмотря на их различия, мир понимался и рассматривался как целое, а глубокое единство природы и природных явлений определяло единые пути познания.

Попыткой объяснить на основе представлений о дискретном строении сущего все явления и процессы природы был атомизм Левкиппа-Демокрита. Концепция атомизма, между тем, на протяжении многих веков в различных вариантах служила ориентиром в исследовании строения материи. В бесконечном разнообразии мира античными атомистами было вычленено удивительным образом в конкретной форме его фундаментальное единство.

Левкипп (5 в. до н. э.), древнегреческий философ, один из создателей античной атомистики, был учителем Демокрита. Демокрит (ок. 470 или 460 до н. э. - умер в глубокой старости) из Абдер (Фракия) утверждал, что существуют только атомы и пустота. Атомы - неделимые материальные элементы (геометрические тела, «фигуры»), вечные, неразрушимые, непроницаемые, они различаются формой, положением в пустоте, величиной, движутся в различных направлениях, из их «вихря» образуются как отдельные тела, так и все бесчисленные миры, они невидимы для человека, истечения из них, действуя на органы чувств, вызывают ощущения.

Эпикур (341-270 до н. э., древнегреческий философ, с 306 жил в Афинах, основатель философской школы) делил философию на физику (учение о природе), канонику (учение о познании) и этику. В физике Эпикур следовал атомистике Демокрита и пропагандировал его. Тит Лукреций Кар (Titus Lucretius Carus, римский поэт и философ I века до н. э.) в дидактической поэме «О природе вещей», единственном полностью сохранившемся систематическом изложении материалистической философии древности, популяризирует учение Эпикура.

Становлению математических концепций в научных исследованиях способствовало логико-теоретическое развитие Платоном (428 или 427 до н. э. - 348 или 347, древнегреческий философ, ученик Сократа, около 387 г. основал в Афинах школу - Платоновскую Академию) учения пифагорейцев о том, что «все есть число», а мир объясняется едиными законами чисел. И здесь единство природы находило свое отражение в единстве знаний о ней.

Пифагор Самосский (6 в. до н. э.), древнегреческий философ, религиозный и политический деятель, основатель пифагореизма, математик, которому приписывается изучение свойств целых чисел и пропорций, доказательство теоремы Пифагора и др., основал целую школу, пифагореизм, религиозно-философское учение, исходившее из представления о числе как основе всего существующего. Числовые соотношения, учит он, источник гармонии космоса, структура которого мыслится как природно-математическое единство. Пифагореизм внес значительный вклад в развитие математики, астрономии (утверждение о шарообразности Земли) и акустики.

В построениях Аристотеля (384-322 до н. э., древнегреческий философ учился у Платона в Афинах; в 335 основал Ликей, или перипатетическую школу, был воспитателем Александра Македонского), логически обосновавшего соотношение физики, метафизики, математики и логики, нашло отражение зарождающееся дисциплинарное строение науки в близком к его современному пониманию. Сочинения Аристотеля охватывают все отрасли знания.

В период античности научная картина мира не разрабатывалась в деталях, и общественно-историческая практика не предъявляла таких требований. В этом многие и видят причины кризиса поздней античной науки. Истоки перехода от первоначальной стадии развития научного познания, от единой науки к периоду анализа, расчленения, следует искать в этот период.

Но, несмотря на многие наивные представления (см., например, рис.5.27.2) и явные заблуждения, мы полны уважения и гордости за наших великих предков. А в моменты кризиса и встречи с непонятным, непознанным, вновь перелистываем и перечитываем их труды, дошедшие до наших дней, и не устаём удивляться мудрости древних, их терпению и великому труду, в котором столь блистательно проявился человеческий гений. мыслитель единство античный мироздание

2. Механическая картина мира

Формирование механической картины мира (МКМ) происходило в течение нескольких столетий до середины девятнадцатого века под сильным влиянием взглядов выдающихся мыслителей древности: Демокрита, Эпикура, Аристотеля, Лукреция и др. Она явилась необходимым и очень важным шагом на пути познания природы.

Имена учёных, внесших основной вклад в создание МКМ: Н.Коперник, Г.Галилей, Р.Декарт, И.Ньютон, П.Лаплас и др.

Рис. 2. Гелиоцентрическая система

Николай Коперник был первым человеком, сумевшим нанести сокрушительный удар по геоцентрическим системам мира. В мае 1543 года увидела свет его книга «О вращениях небесных сфер». Учение Коперника противоречило церковным воззрениям на устройство мира и сыграло огромную роль в истории мировой науки.

Основоположником механической картины мира по праву считается Галилео Галилей (Galilei) (1564-1642), итальянский ученый, один из основателей точного естествознания. Всеми своими силами он боролся против схоластики, считая единственно верной основой познания опыт. Деятельность Галилея не нравилась церкви, он был подвергнут суду инквизиции (1633), вынудившей его отречься от своего учения. До конца жизни Галилей был принужден жить под домашним арестом на своей вилле Арчетри близ Флоренции. И только в 1992 году папа Иоанн Павел II реабилитировал Галилея и объявил решение суда инквизиции ошибочным. В годы детства и юности Галилея в науке господствовали представления об окружающем мире, сохранившиеся со времён античности. И Галилей был одним из первых, кто отважился выступить против них. Механическая картина мира возникла, когда главным критерием истины был признан опыт, а для описания явлений природы стали активно применять математику. Многие ставшие догмой утверждения Аристотеля не выдерживали проверки опытом. Аристотель, например, утверждал, что скорость падения тел пропорциональна их весу. Галилей в присутствии многочисленных свидетелей проводил наблюдения за падением с Пизанской башни тел различной массы (например, мушкетной пули и пушечного ядра). Оказалось, что скорость падения тел не зависит от их массы. Важнейшим достижением Галилея было открытие принципа относительности. Галилей сконструировал первый в мире термоскоп, который явился прообразом термометра. Направив подзорную трубу в небо, он сделал несколько выдающихся астрономических открытий: спутники Юпитера, фазы Венеры, строение Млечного Пути, солнечные пятна, кратеры и горы на Луне. Наблюдения за движением небесных тел сделали его убеждённым сторонником гелиоцентрической системы (рис.5.28.1). Открытия Галилея подрывали доверие к официальным взглядам на строение мира, пропитанным религиозными догмами.

Рене Декарт (Descartes, или Cartesius, 1596-1650), французский философ, математик, физик и физиолог, заложивший основы аналитической геометрии, определивший понятия переменной величины и функции, предположил существование закона сохранения количества движения, положил в основу своих построений принцип несотворимости и неуничтожимости движения. При этом все формы движения он сводил к механическому перемещению тел.

Исаак Ньютон (Newton) (1643-1727), английский математик, механик, астроном и физик, разработал (независимо от Г. Лейбница) дифференциальное и интегральное исчисления. Он построил первый в мире зеркальный телескоп, чётко сформулировал основные законы классической механики, открыл закон всемирного тяготения, сформулировал теорию движения небесных тел, создав основы небесной механики. Пространство и время в механике Ньютона являются абсолютными. Следует сказать, что работы Ньютона в механике, оптике и математике намного опередили его время, а многие его работы актуальны и сейчас. На языке Ньютона говорит вся современная наука.

Лаплас (Laplace) Пьер Симон (1749-1827), французский астроном, математик, физик был автором классических трудов по теории вероятностей и небесной механике. Лапласом и Кантом была предложена гипотеза происхождения Солнечной системы из газопылевого облака, развитая современными астрономами.

Коротко перечислим основные черты механической картины мира.

Все материальные тела состоят из молекул, находящихся в непрерывном и хаотическом механическом движении. Материя - вещество, состоящее из неделимых частиц.

Взаимодействие тел осуществляется согласно принципа дальнодействия, мгновенно на любые расстояния (закон всемирного тяготения, закон Кулона), или при непосредственном контакте (силы упругости, силы трения).

Пространство - пустое вместилище тел. Всё пространство заполняет невидимая невесомая «жидкость» - эфир. Время - простая длительность процессов. Время абсолютно.

Всё движение происходит на основе законов механики Ньютона, все наблюдаемые явления и превращения сводятся к механическим перемещениям и столкновениям атомов и молекул. Мир выглядит как колоссальная машина с множеством деталей, рычагов, колёсиков.

Точно так же представляются и процессы, протекающие в живой природе.

Механика описывает все процессы, происходящие в микромире и макромире. В механической картине мира господствует лапласовский детерминизм - учение о всеобщей закономерной связи и причинной обусловленности всех явлений в природе.

Механика и оптика составляли основное содержание физики до начала XIX века. Картина мира строилась на достаточно очевидных и простых механических аналогиях. И в повседневной практической деятельности людей основные выводы классической механики не приводили к противоречиям с опытными данными.

Однако позже, с развитием средств измерения, стало известно, что при изучении многих явлений, например, небесной механики необходимо учитывать сложные эффекты, связанные с движением частиц со скоростями, близкими к световым.

Появились уравнения специальной теории относительности, с трудом вмещающиеся в рамки механических представлений. Изучая свойства микрочастиц, ученые выяснили, что в явлениях микромира частицы могут обладать свойствами волны.

Возникли трудности при описании электромагнитных явлений (испускание, распространение и поглощение света, электромагнитной волны), которые не могли быть разрешены классической ньютоновской механикой.

Однако с развитием науки механическая картина мира не была отброшена, а лишь был вскрыт её относительный характер. Механическая картина мира используется и сейчас во многих случаях, когда, например, в рассматриваемых нами явлениях материальные объекты движутся с небольшими скоростями, и мы имеем дело с небольшими энергиями взаимодействия. Механический взгляд на мир по-прежнему остается актуальным, когда мы сооружаем здания, строим дороги и мосты, проектируем плотины и прокладываем каналы, рассчитываем крыло самолета или решаем другие многочисленные задачи, возникающие в нашей повседневной человеческой жизни. (гелиоцентрическая система это представление о том, что Солнце является центральным небесным телом, вокруг которого обращается Земля и другие планеты.)

3. Принципы причинности и соответствия

Из соотношения неопределенностей иногда делают идеалистический вывод о неприменимости принципа причинности к явлениям, происходящим в микромире. При этом основываются на следующих соображениях. В классической механике, согласно принципу причинности - принципу классического детерминизма - по известному состоянию системы в некоторый момент времени (полностью определяемому значениями координат и импульсов всех частиц системы) и силам, приложенным к ней, можно абсолютно точно описать ее состояние в любой последующий момент. Следовательно, классическая физика основывается на следующем понимании причинности: состояние механической системы в начальный момент времени с известным законом взаимодействия частиц есть причина, а ее состояние в последующий момент - следствие.

С другой стороны, микрообъекты не могут иметь одновременно и определенную координату, и определенную соответствующую проекцию импульса, поэтому делается вывод о том, что в начальный момент времени состояние системы точно не определяется. Если же состояние системы точно не определено в начальный момент времени, то не могут быть предсказаны и последующие состояния, т. е. нарушается принцип причинности. Однако никакого нарушения принципа причинности применительно к микрообъектам не наблюдается, поскольку в квантовой механике понятие состояния микрообъекта приобретает совершенно иной смысл, чем в классической механике. В квантовой механике состояние микрообъекта полностью определяется волновой функцией. Задание волновой функции для данного момента времени определяет ее значение в последующие моменты. Таким образом, состояние системы микрочастиц, определенное в квантовой механике, однозначно вытекает из предшествующего состояния, как того требует принцип причинности.

В становлении квантовомеханических представлений важную роль сыграл выдвинутый Н. Бором в 1923 г. принцип соответствия: всякая новая, более общая теория, являющаяся развитием классической, не отвергает ее полностью, а включает в себя классическую теорию, указывая границы ее применения, причем в определенных предельных случаях новая теория переходит в старую.

Так, формулы кинематики и динамики релятивистской механики переходят при скоростях, много меньших скорости света, в формулы механики Ньютона. Например, хотя гипотеза де Бройля приписывает волновые свойства всем телам, но волновыми свойствами макроскопических тел можно пренебречь и для них можно применять классическую механику Ньютона.

Размещено на Allbest.ru