3. Основные этапы развития естествознания

Подавляющее большинство времени жизни человечества (более миллиона лет) оно считало, что Земля плоская, расположена на трёх китах, черепахах, слонах, и т.д. Они, в свою очередь, находились в мировом океане. Над Землёй была закреплена небесная полусфера, на которой располагались небесные светила.

И только совсем недавно, чуть более двух тысяч лет назад, трудами Аристотеля (3-4 век до нашей эры) и других античных учёных его единомышленников была предложена более правильная Геоцентрическая картина мира (от греческого Геос – Земля).

Первая естественнонаучная революция.

В центре Геоцентрической картины мира располагалась не плоская, а шарообразная Земля. Вокруг Земли располагалась небесная сфера. На ней закреплены звёзды. Между ними блуждали планеты (в переводе с греческого планета - означает блуждающая).

Позже, во втором веке нашей эры, Птолемей в своём труде «Альмагест» подробно описал Геоцентрическую картину мира, предложенную Аристотелем, и показал схему движения планет вокруг шарообразной Земли.

По ней можно было предсказать местоположение планет, но нельзя было объяснить их движение.

Считается, что Аристотелево-Птолемеевская Геоцентрическая картина мира определила первую естественнонаучную революцию.

Аристотель даже рассчитал длину окружности Земли. У него получилось, примерно, 80 тысяч километров (современные данные – примерно, 40 тысяч километров). Это высокая точность для того уровня науки.

Но гений Аристотеля не столько в этом, сколько в том, что он сумел преодолеть в себе, а позже и в других стереотип мышления о плоской Земле, который до него существовал более миллиона лет.

Первое достоверное экспериментальное подтверждение шарообразности Земли было осуществлено только в двадцатом веке, когда 4 октября 1957 года в Советском Союзе (СССР) под руководством С.П. Королёва был запущен первый в мире искусственный спутник Земли.

Все расчёты его полёта основывались на теории Э.К. Циолковского о межпланетных сообщениях и делались в предположении шарообразности Земли, которая своей гравитацией удерживала обращающийся вокруг неё спутник.

До того даже «кругосветное» плавание Магеллана нельзя было считать достоверным. Он мог осуществить «кругосветное» плавание и по плоской Земле, систематически ошибаясь в измерениях. Так, например, ходят по кругу заблудившиеся грибники.

Геоцентрическая картина мира продержалась более тысячи лет до эпохи возрождения.

Вторая естественнонаучная революция.

В 1542 году в своём труде «Об обращении небесных сфер» Коперник изложил основы новой картины мира, над которой в тайне от христианской религии работал почти всю жизнь.

Она стала называться Гелиоцентрическая картина мира, потому, что в центре вселенной помещалось Солнце (от греческого Гелиос - Солнце).

Вокруг Солнца обращались планеты, одной из которых была Земля. Коперник «удалил» Землю из центра вселенной и поставил её в число рядовых планет. Этим он навлёк на себя гнев христианской религии.

Копернику повезло. Он умер за несколько дней до выхода своей книги, которую христианская религия сожгла как еретическую. Конечно, если бы Коперник был жив, то он горел бы на костре вместе с нею.

Считается, что Коперник совершил вторую естественнонаучную революцию.

Гелиоцентрическая картина мира дополнялась и развивалась другими учёными. Например, Кеплер, на основе этой картины мира сформулировал три закона движения планет вокруг Солнца:

1. Орбита планет эллиптична, в одном из фокусов

эллипса находится Солнце;

2. Площади, описываемые радиус-вектором планеты за равные промежутки времени, равны между собой;

3. Среднее расстояние планеты от Солнца возве дённое в куб равно времени обращения планеты вокруг Солнца возведённое в квадрат.

Джордано Бруно на основании гелиоцентрической картины мира предположил существование других миров подобных земному.

В современной терминологии он первым озвучил мечту человечества о внеземных цивилизациях. По существу за это он после восьми лет пыток в застенках христианской инквизиции был сожжён на костре.

Галилей пользуясь гелиоцентрической картиной мира объяснил смену дня и ночи вращением Земли вокруг своей оси.

Христианская инквизиция девятилетними пытками в своих подвалах заставила его публично отказаться от этого. Но знаменитая фраза при освобождении под домашний арест «А всё-таки она вертится!» показывает убеждённость учёного в своей правоте. Но после перенесённых пыток он вскоре умер.

Считается, что завершил обоснование гелиоцентрической картины мира Ньютон. Он объяснил движение планет открытыми им законом всемирного тяготения и законами динамики.

Третья естественнонаучная революция.

Гелиоцентрическая картина мира продержалась более двухсот лет.

К началу двадцатого века накопилось много экспериментальных данных, не укладывающихся в гелиоцентрическую картину мира. Необходимо было либо корректировать её, либо строить новую картину мира.

Считается, что начало новой, современной картине мира было положено трудами советского учёного А.А. Фридмана (1922 г.), германского учёного А.Эйнштейна (1931 г.) и учёного США Э.П. Хаббла (1929 г.) [1-3, 6, 11, 13]. Они совершили третью естественнонаучную революцию.

В отличие от предыдущих представлений о вселенной - картин мира: геоцентрической, гелиоцентрической, современная концепция вселенной – современная картина мира, не может быть изображена на плоскости. Но основные её характеристики можно описать. Они следующие:

1. Современная картина мира бесцентровая.

Вселенная не имеет центра. Потому, что в бесконечной вселенной каждая точка может претендовать на центр, поскольку от любой точки бесконечной вселенной во все стороны простирается бесконечность. Именно поэтому ни какая из них не может быть единственным центром вселенной.

А это значит, что вопрос о центре в бесконечной вселенной не имеет смысла, не корректен (А.А. Фридман, А. Эйнштейн);

2. Вселенная однородна.

Произвольно выделенные в ней объёмы имеют примерно одинаковую плотность - отношение количества галактик к единице объёма.

Считается, что выделяемые объёмы значительно больше межгалактических расстояний (А.А. Фридман, А. Эйнштейн);

3. Вселенная изотропна.

Для наблюдателя, помещаемого в произвольную точку вселенной, любое направление наблюдения даст примерно одну и ту же картину.

Считается, что наблюдатель находится в межгалактическом пространстве (А.А. Фридман, А. Эйнштейн);

4. Наблюдаемая метагалактика расширяется.

В нашей метагалактике галактики удаляются друг

от друга. Это теоретически предсказано А.А. Фридманом в его труде «О пульсирующих вселенных» (1922 г.) и экспериментально обнаружено Э.П. Хабблом (1929 г.).

Функциональный элемент: Вселенная вечна и бесконечна, не имеет центра, однородна и изотропна. Метагалактика – часть вселенной, наблюдаемая человечеством, расширяется.

Следует отметить, что в труде А.А.Фридмана «О пульсирующих вселенных» под понятием «вселенная» понималась «метагалактика». Такое смешение понятий в литературе, к сожалению, встречается до сих пор.

Четвёртая естественнонаучная революция.

В отличие от предыдущих парадигм человечества, когда считалось, что сформулированная картина мира установлена навсегда, в настоящее время есть понимание того, что существующая картина мира это только очередной этап в познании естества.

Современная концепция естествознания состоит в том, что мы познаём изменяющийся мир, и на смену существующей картине мира неотвратимо придёт новая, более точная картина мира, но никогда окончательная.

Принято считать смены картин мира естественнонаучными революциями.

В настоящее время назревает переход к очередной четвёртой естественнонаучной революции.

Предполагается, что она совершится, когда будет найден единый прототип фундаментальных взаимодействий материи. Их известно четыре:

1. Гравитационное;

2. Электромагнитное;

3. Слабое;

4. Сильное.

Два последних видов взаимодействия относятся к

ядерным взаимодействиям.

Ещё в первой половине двадцатого века считалось, что это независимые друг от друга взаимодействия. Их изучали в разных разделах физики, разными методами, с использованием разных математических аппаратов.

С открытием квантовой теории вообще и физики, в частности (механики, электродинамики, оптики и т.д.) появилась надежда на то, что возможен единый подход к изучению названых видов взаимодействия.

Возможность найти единый прототип этих видов взаимодействия породило многочисленные квантовые теории, разработка которых сейчас ведётся.

Считается, что, как только будет найден такой прототип, то откроются новые свойства материи и возникнет необходимость корректировки существующей картины мира или построение новой. Это будет четвёртая естественнонаучная революция.

Предсказать точную дату наступления её нельзя. Но приближённо оценить период времени, в котором она наступит можно.

Для этого следует вспомнить время наступления предыдущих естественнонаучных революций (смотри предыдущее изложение).

Первая наступила через миллион лет от начала существования человечества (в античном периоде), вторая – через полторы тысячи лет от неё (в эпоху возрождения), а третья – двести лет спустя, в начале двадцатого века.

Анализируя эту зависимость, можно предположить, что четвёртая естественнонаучная революция наступит примерно в середине двадцать первого века.

Функциональный элемент: Естествознание, построение картины мира никогда не будет завершено, потому что предмет познания – естество, вселенная вечны и бесконечны.