Б) Критика аристотелевских воззрений на природу

1.Аристотель утверждал, чтоскорость падения тел пропорциональна их весу.Также Стагирит учил, что различным телам присуще различное «свойство легкости», отчего одни тела падают быстрее других, что понятие покоя абсолютно, что для того, чтобы тело двигалось, его постоянно должен подталкивать воздух, а следовательно, движение тел свидетельствует об отсутствии пустоты. На основе наблюдений Галилей опроверг воззрения Аристотеля, установивзакон падения тел.Он гласит, что, когда тело падает свободно, его ускорение постоянно, если не учитывать сопротивления, которое может оказать воздух; далее, ускорение одинаково для всех тел, тяжелых или легких, больших или малых. Но доказать этот закон исчерпывающим образом было невозможно до тех пор, пока не изобрели воздушный насос, что произошло около 1654года. После этого стало возможным наблюдать падение тел в условиях, которые практически можно было считать условиями, близкими к вакууму, и было установлено, что перья падают с такой же скоростью, как и свинец. Таким образом, Галилей доказал, что нет заметного различия между большим и маленьким кусками одного и того же вещества. До него предполагали, что большой кусок свинца упадет быстрее, чем маленький, но Галилей экспери­ментально доказал, что это не так. Измерение в его время не было таким точным, каким оно стало впоследствии; но, несмотря на это, он пришел к правильной формулировке закона падения тел. Если тело свободно падает в вакууме, его скорость увеличивается на постоянную величину. В конце первой секунды его скорость равна 9,8м /сек, в конце второй – 19,6м /сек, в конце третьей – 29,4м /сек и т. д. Ускорение, то есть величина, на которую увеличивается скорость, всегда постоянно: каждую секунду скорость увеличивается приблизи­тельно на 9,8м /сек.

2.Галилей первым открыл значениеускорения в динамике. „Уско­рение" означает изменение скорости либо по величине, либо по направлению; таким образом, тело, равномерно двигаясь по кругу, в каждый момент времени имеет ускорение, направленное к центру круга. Согласно Аристотелю, для небесных тел „естественно" двигаться по кругу, а для земных –по прямой; но считалось, что движущиеся земные тела постепенно пе­рестали бы двигаться, если бы они были предоставлены самим себе. Вопреки этому взгляду, Галилей считал, что всякое тело, если оно будет предоставлено самому себе, будет продолжать двигаться по прямой линии с постоянной скоростью; всякие изменения либо в скорости, либо в направлении движения объясняются действием ка­кой-либо „силы". Этот принцип был провозглашен Ньютоном как „первый закон движения". Его называют такжезаконом инерции.Закон инерции объяснил ту загадку, которую до Галилея система Коперника была неспособна объяснить, что давало весомые аргументы ее противникам. Так, если вы бросите камень с вершины башни, он упадет к ее подножию, а не где-то к западу от нее; однако, если Земля вращается, она должна была за время падения камня пройти некоторое расстояние. Причина, по которой камень, не отклоняется, заключается в том, что камень сохраняет скорость вращения, которая у него одинакова со всеми остальными телами на земной поверхности.

3.Решительно отказавшись от представлений Аристотеля обабсолютности движения, Галилей пришел к выводу, что движение (имеются в виду только механические процессы)относительно, то есть нельзя говорить о движении, не уточнив, по отношению к какому «телу отсчета» оно происходит; законы же движения безотносительны, и поэтому, находясь в закрытой кабине (он образно писал «в закрытом помещении под палубой корабля»), нельзя никакими опытами установить, покоится ли эта кабина или же движется равномерно и прямолинейно («без толчков», по выражению Галилея).

4. Используя усовершенствованную подзорную трубу (примерно с 30-кратным увеличением) Галилейопроверг космологические представления Аристотеля, доказав тем самым правоту гелеоцентрической модели Коперника. 7 января 1610 произошло знаменательное событие: направив телескоп на небо, Галилей заметил возле планеты Юпитер три светлые точки; это были спутники Юпитера (позже Галилей обнаружил и четвертый). Повторяя наблюдения через определенные интервалы времени, он убедился, что спутники обращаются вокруг Юпитера. Это послужилонаглядной моделью кеплеровской системы, убежденным сторонником которой сделали Галилея размышления и опыт. Были и другие важные открытия, которые еще больше подрывали доверие к официальной (аристотелевской) космогонии с ее догмой о неизменности мироздания: появилась новая звезда; изобретение телескопа позволило обнаружить фазы Венеры и убедиться, что Млечный Путь состоит из огромного числа звезд. Открыв солнечные пятна и наблюдая их перемещение, Галилей совершенно правильно объяснил это вращением Солнца. Изучение поверхности Луны показало, что она покрыта горами и изрыта кратерами. Благодаря этим открытиям, Галилей стя­жал всеевропейскую славу«Колумба неба».Астрономические от­крытия Галилея, в первую очередь спутников Юпитера, стали на­глядным доказательством истинности гелиоцентрической теории Коперника, а явления, наблюдаемые на Луне, представлявшейся планетой, вполне аналогичной Земле, и пятна на Солнце подтвер­ждали идею Бруно о физической однородности Земли и неба. От­крытие же звездного состава Млечного Пути явилось косвенным доказательством бесчисленности миров во Вселенной.

****

VI. Исаак Ньютон. Научная революция завершилась творчеством Ньютона (1643–1727), научное наследие ко­торого чрезвычайно глубоко и разнообразно, уже хотя бы потому, что, как сказал он сам, «Я стоял на плечах гигантов». Главный труд Ньютона -«Математические начала натуральной философии»(1687) – это, по выражению Дж. Бернала, «библия новой науки», «источник дальней­шего расширения изложенных в ней методов». В этой и других своих работах Ньютон сформулировал понятия и законы классической механики, дал математическую фор­мулировку закона всемирного тяготения, теоретически обосновал законы Кеплера (создав тем самым небесную механику), и с единой точки зрения объяснил большой объем опытных данных (неравенства движения Земли, Луны и планет, морские приливы и др.). Кроме того, Ньютон – независимо от Лейбница – со­здал дифференциальное и интегральное исчисление как адекватный язык математического описания физической ре­альности. Он был автором многих новых физических пред­ставлений – о сочетании корпускулярных и волновых пред­ставлений о природе света, об иерархически атомизированной структуре материи, о механической причинности и др.

Научный метод Ньютона имел целью четкое противо­поставление достоверного естественнонаучного знания вымыслам и умозрительным схемам натурфилософии. Знаменитое его высказывание «гипотез не измышляю»было лозунгом этого противопоставления. Содержание научного метода Ньютоне (метода принципов) сводится к следующим основным «ходам мысли»:

1)провести опыты, наблюдения, эксперименты;

2)посредством индукции вычленить в чистом виде от­дельные стороны естественного процесса и сделать их объективно наблюдаемыми;

3)понять управляющие этими процессами фундамен­тальные закономерности, принципы, основные понятия;

4)осуществить математическое выражение этих прин­ципов, т. е. математически сформулировать взаимосвязи естественных процессов;

5)построить целостную теоретическую систему путем дедуктивного развертывания фундаментальных принципов, т, е. «прийти к законам, имеющим неограниченную силу во всем космосе» (В. Гейзенберг);

6)«использовать силы природы и подчинить их нашим целям в технике» (В. Гейзенберг).

С помощью этого метода были сделаны многие важные открытия в науках. На основе метода Ньютона в рассмат­риваемый период был разработан и использовался огром­ный «арсенал» самых различных методов. Это прежде все­го наблюдение, эксперимент, индукция, дедукция, ана­лиз, синтез, математические методы, идеализация и дру­гие.

Сам Ньютон с помощью своего метода решил три кар­динальных задачи.

Во-первых, четко отделил науку от умозрительной натурфилософии и дал критику последней («Физика, берегись метафизики!»). Под натурфилософией Ньютон понимал «точную науку о природе», теоретико-математическое (а не физическое) учение о ней.

Во-вторых, разработал клас­сическую механику как целостную систему знаний о ме­ханическом движении тел. Его механика стала классичес­ким образцом научной теории дедуктивного типа и этало­ном научной теории вообще, сохранив свое значение до настоящего времени.

В-третьих, Ньютон завершил пост­роение новой революционной для того времени картины природы, сформулировав основные идеи, понятия, прин­ципы, составившие механическую картину мира. При этом Ньютон считал, что «было бы желательно вывести из на­чал механики и остальные явления природы».