Философия науки и техники / Kulagina - Etapi razvitiya estestvoznaniya 2015

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПРАВОСУДИЯ

Приволжский филиал

КАФЕДРА ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ ДИСЦИПЛИН

ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ

ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ ЧАСТЬ 2

Учебно-методические материалы для студентов очной формы обучения факультета непрерывного образования

Специальность 030912 Право и организация социального обеспечения

Кулагина Т.Д.

Нижний Новгород 2015

1

В истории общества развитие естествознания не являлось монотонным процессом. Развитие естествознания можно представить в виде дерева, которое произрастает из красоты, гармонии и таинства вселенной. Познание мира человеком циклично. Имелись переломные моменты в развитии научных знаний, которые стали называться научными революциями.

Научная революция приводит к формированию нового видения мира, вызывающего новое представление о его структуре. Функционирование этого видения влечёт за собой новые способы и методы познания.

Каждому этапу развития естествознания предшествовала своя научная революция, которая получила название по имени учёного, сыгравшего основную роль в формировании новых научных представлений.

Выделяют пять основных этапов развития естествознания:

1.Натурфилософия (VI – IV вв. до н.э. по XXIII - XV вв. н.э.)

На этом этапе сформировались общие представления об окружающем мире, как о чём-то целом. Отличительной чертой этого этапа явилось господство наблюдений, а не экспериментов. Из познания природы появилась мысль о том, что все предметы окружающего мира состоят из простейших начал (стихий), к которым относятся огонь, вода, земля, воздух.

Для этого периода характерно возникновение геоцентрической системы мира (Птолемей, Платон, Демокрит, Аристотель). Теория Птолемея просуществовала 1375 лет. Аристотель (384 – 322 до н.э.) – величайший древнегреческий учёный и философ античности. Учился у Платона в Афинах. Воспитатель Александра Македонского. Его сочинения охватывают все отрасли тогдашнего знания. Считается, что первую целостную физическую картину мира создал Аристотель. Её основой было учение о центральном положении тяжёлой неподвижной сферической Земли, которую составляли три элемента: земля, вода, воздух и огонь (невольно напрашивается аналогия с четырьмя агрегатными состояниями вещества: твёрдым, жидким, газообразным и плазмой). Звёзды, планеты и Солнце

2

состояли из идеального вещества - эфира. Он - основоположник научной революции, в результате которой появились многие естественные науки, его объяснениями и законами пользуются до сих пор. Считается, что наука зародилась в Древней Греции на основе работ Аристотеля. Поэтому первая научная революция получила название по имени Аристотеля.

Эпоха феодального средневековья качественно отличается от античной. Значительные изменения произошли в сферах деятельности, общения людей, в системе духовной культуры.

Деятельность стала более сложной, опосредованной, многозвенной, многоступенчатой; усложнилась система ее целей, средств и результатов. Технически средневековье более оснащено, чем античность. Средневековое сознание не ориентировано на выявление объективных закономерностей природы. Его главная функция – сохранение ценностного равновесия человека и мира, субъекта и объекта.

XI век. Огромный вклад в науку внесли арабские учёные. Переоткрытие арабами свойств ориентации магнитной иглы (стрелки), появление компаса (свойство магнитной иглы ориентироваться в определенном направлении было известно китайцам еще в 2700 г. до н. э.). В Европе компас появился в ХII веке Аль-Бируни разработал с помощью отливного сосуда способ определения объемов тел неправильной формы, который применял для нахождения удельного веса чистых металлов, некоторых сплавов и драгоценных камней. Омар Хайям усовершенствовал способы взвешивания и определения удельного веса. В 1121 году Альгацини написал трактат «Книга о весах мудрости» – своеобразный курс средневековой физики. Он содержал таблицы удельных весов твердых и жидких тел (для 50 веществ). В нем указывалось также, что закон Архимеда применим и для воздуха, что удельный вес воды зависит от температуры, вес тела пропорционален количеству вещества, содержащегося в нем, скорость измеряется отношением пройденного пути ко времени, описано применение ареометра,

3

приводятся описания четырех конструкций применявшихся в то время весов,

снабженные схематическими чертежами.

Кконцу ХII - началу ХIII веков наметился «исторический рывок» средневековой Западной Европы, в основе которого лежало развитие производительных сил (как в сельском хозяйстве, так и в ремесле). Происходит целая «технологическая революция» в агротехнике. Появляются тяжелый колесный плуг, боронование, совершенствуется упряжь тягловых животных, что позволяет в 3-4 раза увеличить нагрузки, появляется трехпольная система земледелия, совершенствуется земельно-хозяйственная кооперация, осваиваются новые источники энергии - сила воды и ветра, распространяются водяные и ветряные мельницы. Изобретение кривошипа и маховика механизирует многие ручные операции. Рационализируется организация хозяйственной деятельности (особенно в монастырях). Избыточное производство сельскохозяйственной продукции стимулирует развитие торговли, ремесленного производства. Нарастает тенденция урбанизации. Складываются центры мировой торговли (Венеция, Генуя), «миры-экономики». Формируется дух уважительного отношения к физическому труду, к деятельности изобретателей, инженеров: дух изобретательности и предприимчивости все в большей степени пронизывает культурную атмосферу общества. Превращение физического труда в ценность, в достойное занятие открывает путь к его рационализации. Тяжесть физического труда осознается как нечто нежелательное; формируется представление о необходимости поисков путей его облегчения

ивысвобождения свободного времени.

Кконцу VI века относится первое упоминание о механических часах. Изобретение их приписывают Пацификусу из Вероны. Достоверно известно, что простейшие механические часы (башенные) построены в 1335 в Милане.

XI век: Исследования Альхазена по физиологической оптике. На смену теории зрительных лучей древнегреческих мыслителей приходит теория

4

зрения Альхазена, согласно которой зрительные изображения тел создаются лучами, исходящими от видимых тел. Кроме того, Альхазен выдвинул идею разложения скорости брошенного тела на две составляющие – параллельную и перпендикулярную плоскости.

1271 год - появление в рукописи трактата по оптике Эразма Вителлия. В нем наряду с изложением того, что сделали Евклид и Альхазен, содержится закон обратимости световых лучей при преломлении, доказывается факт, что параболические зеркала имеют один фокус, подробно исследуется радуга.

К XIII веку относится измерение Р. Бэконом фокусного расстояния сферического зеркала, главный фокус вогнутого зеркала, он выдвигает идею зрительной трубы, один из первых рассматривает линзы как научные приборы, основу познания усматривает в опыте. Является предвестником экспериментального метода. В 1310 году Т. Теотоникус дает объяснение радуги, не объясняя, порядка цветов. Первое правильное объяснение радуги приписывают Аль-Фаризи в 1280году.

В начале XIV века Гейтсбери вводит понятия мгновенной скорости и ускорения, вопросы об ускорении и замедлении движения и о пути, пройденном при равномерно ускоренном движении. Также к XIV веку относятся исследования относительного перемещения. А. Саксонский ввел деление движений на поступательное и вращательное, равномерное и переменное, им же была выведена угловая скорость. Н. Орем дал графическое изображение движения, введя метод двумерных координат, и установил закон равномерно-переменного движения, связывающий путь, пройденный телом, со временем. С этого времени в научных трудах появляются графики скорости движения, и кинематические доказательства приобретают геометрический характер.

В период позднего средневековья (ХIV-ХV в.в.) постепенно осуществляется пересмотр основных представлений античной естественнонаучной картины мира и складываются предпосылки для

5

создания нового естествознания, новой физики, новой астрономии, возникновения научной биологии. Такой пересмотр базируется, с одной стороны, на усилении критического отношения к идеям Аристотеля

(Аристотелизму), а, с другой стороны, на трудностях в разрешении тех противоречий, с которыми столкнулась схоластика в логической, рациональной интерпретации основных религиозных положений и догматов.

Одно из главных противоречий, попытки разрешения, которого толкали средневековую схоластическую мысль на «разрушение» старой естественнонаучной картины мира, состояло в следующем: как совместить аристотелевскую идею замкнутого космоса с христианской идеей бесконечности божественного всемогущества? Ссылки на всемогущество бога служили у средневековых схоластов основанием для отказа от ряда ключевых аристотелевских представлений и выработки качественно новых образов и представлений, которые впоследствии способствовали формированию предпосылок новой механистической картины мира.

2.Классическое естествознание (аналитическое).

Начало естествознания как точной науки относят к (XV - XVIII вв). Тогда исследования природы вступили во вторую стадию, называемую

аналитической или классическим естествознанием. Характерной чертой являлось глубокое исследование отдельных явлений, активное использование экспериментов. Возникла огромная армия исследователей: путешественники, астрономы, алхимики. Они положили начало изучению природы. На этой стадии произошло выделение (дифференциация) отдельных точных наук: физики, химии, биологии, географии, геологии. Природа рассматривалась вне эволюции – неизменной.

3.Синтетическая стадия (XVIII - XIX вв.).

У истоков современной науки стояли классики естествознания:

Н. Коперник, Г. Галилей, де Карт, Кеплер, И. Ньютон. К этому этапу относят вторую научную революцию, переход от геоцентрической модели

6

мира к гелиоцентрической. Доминирующей наукой этого периода стала практическая механика, утвердившая механическую картину мира.

Исаак Ньютон (1643 – 1727) – выдающийся английский физик и математик, сформулировал три основных закона механики, которые легли в основу механики как науки и были дополнены законом всемирного тяготения, которому подчиняется всё, большое и малое, земное и небесное.

В своём труде «Математические начала натуральной философии» учёный создал единую систему земной и небесной механики, которая легла в основу всей классической физики. Здесь учёный дал определения исходных понятий физики, его научная универсальность взглядов оказала огромное влияние на дальнейшее развитие физики. Законы Ньютона и его идея опирались на математику (язык, которым говорит физика), физику и эксперимент. Они определили направление развития естествознания на многие столетия вперёд.

Поэтому вторая научная революция получила название «Ньютоновской».

Для синтетической стадии характерно, что природа рассматривается с точки зрения её эволюции. Создаются универсальные теории: периодический закон и система химических элементов Д.И.Менделеева (1869), теория строения органических веществ Бутлерова (1861), открытие законов термодинамики, становление к развитию химической кинетики.

4.Интегративно-дифференциальная стадия (конец XIX – сер XX

вв.).

Характерной чертой этого периода является взаимное проникновение идей и методов различных наук, появление синтетических наук, создание универсальных теорий: Эйнштейн – теория относительности (1905), квантовая теория Гейзенберга (1927). Была сделана целая серия блестящих открытий: Теория о строении атома, явление радиоактивности, радиомагнитное излучение.

7

Альберт Эйнштейн (1879 – 1955) – выдающийся физик, кроме теория относительности, он, один из создателей квантовой теории и статистической физики. Современная космология основана целиком на его общей теории относительности.

На рубеже (IX – XX вв.) произошла третья научная революция – «Эйнштейновская». Эта научная революция сформировала новую научную картину мира, выдвинула новые проблемы в развитии естествознания.

5.Информационная стадия (1960 – 70 гг. до настоящего времени).

Информатизация предполагает развитие научных исследований, повышение грамотности, вступление в новую, социально – экономическую стадию жизни.

Объём знаний, накопленных человеком с античных времён, удвоился. Возникли новые направления во многих науках, например, генная инженерия. Наша планета рассматривается как единая система, включающая биосферу и социосферу. Человечество вступило в век сплошной информатизации. Были созданы электронно-вычислительные машины, персональные компьютеры, лазерная техника, спутниковая связь. Все поколения электронных вычислительных машин (на вакуумных лампах, полупроводниках и интегральных схемах), созданные до наших дней, родились в современных лабораториях.

Физика вносит решающий вклад в создание современной вычислительной техники, представляющей собой материальную основу информатики. Современная физика открывает новые перспективы для дальнейшей миниатюризации, увеличения быстродействия и надежности вычислительных машин. Применение лазеров и развивающейся на их основе голографии таит в себе огромные резервы для совершенствования вычислительной техники.

Достижения физики второй половины XX - го века глубоко проникли и в другие отрасли научных знаний. Если ранее в области естественных наук

8

происходил процесс обособления, дифференциации отдельных наук (биологии, геологии, химии и прочие), то теперь в результате расцвета физических знаний и методов исследований вновь началось их сближение, и появились интегративные науки, такие как биофизика, геофизика, физическая химия, химическая физика, агрофизика, астрофизика, радиоастрономия.

Во всем мире наблюдаются глубокие качественные перемены в основных отраслях техники. Революция в энергетике связана с переходом от тепловых электростанций, работающих на органическом топливе, к атомным электростанциям. Создание индустрии искусственных материалов с необычными, но очень важными для практики свойствами произвело революцию в промышленности и сельском хозяйстве. Транспорт, строительство, связь становятся принципиально новыми, значительно более производительными и совершенными отраслями современной техники.

Комплексное изучение физических процессов, происходящих в атмосфере, гидросфере и земной коре, разными науками позволяет оптимально и целенаправленно решать экологические проблемы, связанные с работой промышленности и транспорта. Величайшими достижениями в овладении космическим пространством человечество также обязано исследованиям ученых физиков.

В настоящее время происходит величайшая научно-техническая революция, которая началась более четверти века назад.

Её хотят назвать по имени польского учёного - Пригожина.

Пригожин Илья Романович родился в Москве, а затем с родителями уехал заграницу в 1921 году, четырёх с половиной лет. Это был великий учёный и мыслитель, один из основоположников термодинамики, которого называют последним из титанов естествознания XX - го столетия. Он из тех, кто своими фундаментальными построениями сумел изменить философское восприятие человечеством окружающего мира, в 1977 году получил

9

Нобелевскую премию. Его называли «вторым Эйнштейном». Эта научнотехническая революция произвела глубокие качественные изменения во многих областях науки и техники. Одна из древнейших - астрономия переживает революцию, связанную с выходом человека в космическое пространство. Рождение кибернетики и электронных вычислительных машин революционно изменило облик математики, проложило путь к новой области человеческой деятельности, получившей название информатики. Возникновение молекулярной биологии и генетики вызвало революцию в биологии, а создание так называемой большой химии стало возможным благодаря революции в химической науке. Аналогичные процессы происходят также в геологии, метеорологии, океанологии и многих других современных науках.

В современном естествознании, физика является одной из лидирующих наук. Она оказывает огромное влияние на различные отрасли науки, техники, производства. Рассмотрим на нескольких примерах, как физика влияет на другие области современной науки.

Тесная связь физики с другими отраслями естествознания привела, по словам С. И. Вавилова, к тому, что физика глубочайшими корнями вросла в астрономию, геологию, химию, биологию и другие естественные науки. Образовался ряд пограничных дисциплин: астрофизика, геофизика, биофизика, физическая химия и другие. Физические методы исследования получили решающее значение для всех естественных наук. Электронный микроскоп на несколько порядков повысил возможности различия деталей объектов, позволив наблюдать отдельные молекулы. С помощью рентгеноструктурного анализа изучаются не только кристаллы, но и сложнейшие биологические структуры. Подлинным его триумфом явилось установление структуры молекул ДНК, входящих в состав хромосом клеточных ядер всех живых организмов и являющихся носителями

10