Научная революция 16-17 веков

Отправной точкой научной революции, в результате которой появилась классическая наука и современное естествознание, стал выход книги Николая Коперника “О вращении небесных сфер” в 1543 году. Эта книга спорила с воззрениями древнегреческого ученого Птолемея, исповедовавшего геоцентрическую модель Вселенной. Система Птолемея строилась на учении Аристотеля о том, что якобы существует центр Вселенной, что тяжесть есть стремление тел к этому центру, что в нем находится Земля, с которой именно поэтому Птолемей связывал свою систему.

Но гелиоцентрические идеи, высказанные в книге Коперника, были всего лишь гипотезой, нуждавшейся в доказательстве.

Основы нового типа мировоззрения, новой науки были заложены Галилеем. Он начал создавать её как математическое и опытное естест-вознание. Исходной посылкой было выдвижение Галилеем аргумента, что для формулирования чётких суждений относительно природы учёным надлежит учитывать только объективные, поддающиеся точному измерению свойства (размер, форма, количество, вес, движение), тогда как свойства, просто доступные восприятию (цвет, звук, вкус, осязание), следует оставить без внимания как субъективные и эфемерные. Именно он произнес зажигательную фразу и дал новое направление исследованиям: «Нужно измерять, что мо­жет быть измеренным, и сделать доступным для изме­рения то, что пока неизмеримо».

Время Галилея также было отмечено обилием пора­зительных открытий. В Северном море обнаружили Шпицберген и остров Медвежий, Испания завладела Калифорнией, стали известны огромные просторы Ка­нады. Был уже заселен остров Манхэттен, где позднее поднимется Нью-Йорк. При исчислении денег, размеров и весов переходят на метрическую систему. Галилей усовершенствовал и изобрёл множество технических приборов - линзу, телескоп, микроскоп, магнит, воздушный термометр, барометр и другие.

Как известно, не он изобрел подзорную трубу, но он впервые , 21 августа 1609 года, использовал ее для наблюдения неба, на котором он увидел горы и долины на Луне, 4 спутника вокруг Юпитера и большое количество новых звезд. Главной заслугой Галилея – подтверждение правильности картины мироздания, построенной Коперником: Земля вращается вокруг Солнца.

Но заслуга Галилея не только в этом. Он первый разгадал загадки движения

Рассматривая движение, ученые замечали, что чем сильнее действие, ока­зываемое на тело, тем больше будет его скорость.

Может быть,, главным основанием продолжительной веры в эту интуи­тивную идею повсюду в Европе был великий авторитет Аристотеля. В «.Механике», в продолжение двух тысяч лет приписываемой ему, мы читаем:

«Движущееся тело останавливается, если сила, его толкающая, прекра-щает своё действие».

То есть, интуитивная идея такова: чем больше воз­действие, тем больше скорость. Новый же путь, указанный Галилеем, таков: если на тело не действуют никакие силы, оно покоится или движется прямолинейно и равномерно, то есть всегда с одинаковой скоростью, по прямой. Правильный вывод Галилея был сформулирован спустя поколение Ньютоном в виде закона инерции.

Всякое тело сохраняет состояние покоя или равно­мерного прямолиней-ного движения, если только оно не вынуждено изменять его под влиянием действующих. сил. ^!

Вклад Галилея в науку состоял в разрушении интуитивного воззрения и в замене его но­вым. В этом — значение открытия Галилея.

Но если не скорость является показателем силы, действующей на тело, то что же тогда? Ответ на этот фун­даментальный вопрос был найден Ньютоном :

не сама ско­рость, а её изменение есть следствие толчка или тяги, Сила либо увеличивает, либо уменьшает скорость, со­ответственно тому, действует ли она в направлении дви­жения или в противоположном направлении

Основой клас­сической механики, как она сформулирована Ньютоном, является связь между силой и изменением скорости, а не между силой и самой скоростью.

А что такое сила? Интуитивно мы чувствуем, что именно обозначается этим термином. Это понятие возникает из усилия, которое мы производим при толчке, броске или тяге, из того мускульного ощущения, которое сопрово­ждает все эти действия. Ньютон писал в своих «Принципах»:

«Воздействующая сила есть действие, оказываемое на тело, чтобы изменить его состояние покоя или равномерного пря­молинейного движения

Эта сила проявляется только в действии, она не сохра­няется в теле, когда действие прекращается, ибо тело сохра­няет всякое новое состояние, которое оно приобретает, ис­ключительно благодаря его инерции.

Завершить коперниковскую революцию выпало Исааку Ньютону. Он доказал существование тяготения как универсальной силы - силы, которая одновременно заставляла камни падать на Землю и была причиной замкнутых орбит, по которым планеты вращались сокруг Солнца. Заслуга Ньютона была в том, что он соединил механистическую философию Декарта, законы Кеплера о движении планет и законы Галилея о земном движении, сведя их в единую всеобъемлющую теорию. После целого ряда математических открытий Ньютон установил: для того чтобы планеты удерживались на устойчивых орбитах с соответственными скоростями и на соответствующих расстояниях, определяющихся третьим законом Кеплера, их должна притягивать к Солнцу некая сила, обратно пропорциональная квадрату расстояния до Солнца; этому же закону подчиняются и тела, падающие на Землю (это касалось не только камней, на и Луны - как земных, так и небесных явлений). Кроме того, Ньютон математическим путём вывел на основании этого закона эллиптическую форму планетных орбит и перемену их скоростей, следуя определениям первого и второго закона Кеплера. Так, наконец, был получен ответ на важнейшие космологические вопросы, стоящие перед сторонниками Коперника, - что побуждает планеты к движению, как им удаётся удерживаться в пределах своих орбит, почему тяжёлые предметы падают на Землю? - и разрешён спор об устройстве Вселенной и о соотношении небесного и земного. Коперниковская гипотеза породила потребность в новой, всеобъемлющей и самостоятельной космологии и отныне её обрела.

Представляя собой образцовое сочетание эмпирической обоснованности и дедуктивной строгости, Ньютон сформулировал те крайне немногочислен-ные, но возвышающиеся над всем остальным законы, которые, как оказалось, управляют целым Космосом. С помощью трёх законов движения, (закон инерции, закон ускорения и закон равного противодействия) и закона всемирного тяготения Ньютон не только подвёл научный фундамент под законы Кеплера, но и объяснил морские приливы, орбиты движения комет, траекторию движения пушечных ядер и прочих метательных снарядов. Все известные явления небесной и земной механики были теперь сведены “под одну крышу”, то есть под единый свод физических законов. Каждая частица материи во Вселенной притягивает каждую другую частицу с силой, прямо пропорциональной произведению их масс и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними. Ньютон бился над разгадкой великого замысла Вселенной и явно в этом преуспел.

Особое значение имели революции, связанные с тремя великими от-крытиями второй трети XIX века - клеточной теории Шлейденом и Шванном, закона сохранения и превращения энергии Майером и Джоулем, создание Дарвином эволюционного учения. Затем последовали открытия, продемонстрировавшие диалектику природы полнее: создание теории химического строения органических соединений (А.М. Бутлеров, 1861), периодической системы элементов (Д.И. Менделеев, 1869), химической термодинамики (Я.Х. Вант-Гофф, Дж. Гиббс), основ научной физиологии (И.М. Сеченов, 1863), электромагнитной теории света (Дж.К. Макс-велл, 1873).

В результате этих научных открытий естествознание поднимается на качественно новую ступень и становится дисциплинарно организованной наукой. Если в XVIII веке оно было преимущественно наукой, собирающей факты, наукой о законченных предметах, то в XIX веке оно стало систематизирующей наукой, то есть наукой о предметах и процессах, их происхождении и развитии.

Однако новые открытия и, прежде всего, открытия в области электричества и света (Фарадей, Максвелл, Герц) породили большие трудности в применении и понимании механистической теории Ньютона. Магнитные поле движущегося электрического заряда действуют на магнитную иглу не вдоль линии, соединяющей иглу и заряд, а перпендикулярно этой линии. В оптике предпочтительна волновая теория света перед корпускулярной. Неясно было, что это за среда, в которой распространяется свет, каковы ее механические свойства. Благодаря теории Максвелла был сделан вывод, что электромагнитная волна распространяется в пустом пространстве. Было показано, что скорость электромагнитных волн равна скорости света.

В этих условиях мы неожиданно обнаруживаем оборотную сторону науки и научных революций, которая стала намечаться ещё со времён коперниковской революции. Каждое новое научное открытие порождало крайне противоречивые следствия. Освободившись от геоцентрических заблуждений, в которых пребывали все предшествующие поколения, человек растерялся, безвозвратно утратив прежнюю уверенность в своей особой роли в Космосе. Он перестал чувствовать себя средоточием Вселенной, его положение в ней стало неопределённым и относительным. И каждый следующий шаг, сделанный в процессе развития науки, добавляя новые штрихи к новой картине мира, побуждал человека осознать свои новые возможности, но одновременно углублял беспорядок в его мыслях и вызывал беспокойство.

Создание Дарвином эволюционной теории только усугубило положение дел. Утратив ореол божественного творения, лишившись божественной души, человек потерял свой венец повелителя природы. Если, согласно христианской теологии, естественная природа существует для человека как его дом и Среда для раскрытия его духовных возможностей, то теория эволюции отвергала такие притязания как антропоцентристские заблуждения. Всё течёт, всё изменяется. Человек не абсолют, и все его ценности не имеют объективного значения. Так, Дарвин, освободив человека от ига Бога, принизил его до уровня животного. Теперь человек мог осознать себя как высшее достижение эволюции - грандиозного хода развития природы, но при этом он становился не более чем высшим достижением животного мира. Современная наука оперировала теперь гигантскими масштабами, неимоверно огромными периодами времени, но на фоне этих процессов ощущение случайности жизни ещё более усугублялось.

Этот пессимистический взгляд ещё более подтверждался благодаря открытию второго начала термодинамики, согласно которому Вселенная стихийно и неотвратимо движется от порядка к беспорядку, чтобы в конце концов достичь состояния наивысшей энтропии, или “тепловой смерти”.