3. Становление естествознания (XVI–XVIII вв.) астрономия

Когда Н. Коперник опубликовал свой основной труд?

– Н. Коперник (Польша) опубликовал свой основной труд «Об обращении небесных сфер» в 1543 году.

Что такое геоцентрическая система мира?

– Геоцентрическая система мира – это представление о мире, сложившееся в Древней Греции на основе прежде всего разработок Платона, Евдокса, Аристотеля и Птолемея, согласно которому в центре мироздания находится Земля, весь мир делится на подлунный и надлунный; в первом всё преходяще временно, все движения вынужденны и вызываются действующими силами; во втором все вечно, всё движения осуществляются без всяких сил осуществляются по совершенным круговым траекториям.

Что такое гелиоцентрическая система мира?

– Гелиоцентрическая система мира – это представление о мире, выдвинутое еще в Древней Греции Аристархом Самосским и обоснованное и развитое Н. Коперником в его работе «Об обращении небесных сфер» (1543), согласно которому в центре мироздания находится Солнце, а все планеты, в том числе и Земля, вращаются вокруг него. Видимое движение небосвода обосновывалось Н. Коперником суточным вращением Земли вокруг своей оси. Важно иметь в виду, что это была не модель Солнечной системы, а представление о мироздании, в котором, с современной точки зрения, Солнце ни в каком смысле центром не является. Кроме того, согласно Копернику, планеты вращаются вокруг Солнца по круговым орбитам, в то время как в действительности они двигаются по эллипсам.

В чем сущность коперниканской революции в естествознании?

– На памятнике Н. Копернику в Варшаве написано, что он сдвинул с места Землю и остановил Солнце. Коперник показал, что планеты Солнечной системы, включая Землю, движутся вокруг Солнца, а видимое движение небосвода обусловлено вращением Земли вокруг своей оси. Эти астрономические открытия привели к разрушению господствовавшей прежде в течение многих столетий геоцентрической системы мироздания, которая к тому времени представляла собой единство аристотелевско-птолемеевских и христианских представлений о мире. Весь мир, в центре которого находилась Земля, делился на подлунный, в котором все преходяще, а все движения вынужденны действующими силами, и надлунный, в котором никаких изменений не происходит, а движения вечно осуществляются по идеальным (круговым) траекториям и не нуждаются в действии сил. Всё мироздание антропоцентрично. Человек – высшее создание Бога – в этом, сотворенном Богом мире, помещен в центр мироздания. Создав гелиоцентрическую систему мира, Н. Коперник убрал человека из центра мира, сделал бессмысленным деление на подлунный и надлунный мир.

Тем самым он разрушил самые основы традиционных представлений о мире и открыл новые, невиданные прежде возможности для развития не только астрономии, но и всего естествознания. Теперь стало ясно, что главным авторитетом в познании мира являются не древние книги, а реальное познание природы.

Какие представления о Вселенной развивал Джордано Бруно?

– Итальянский монах и философ Дж. Бруно (1548–1600) развивал идеи о бесконечности Вселенной и множественности миров, считая что жизнь существует не только на Земле. Он защищал теорию Н. Коперника. От своих взглядов не отрекся перед угрозой потерять жизнь. Дж. Бруно был сожжен святой инквизицией в Риме.

Когда был определен радиус Земли?

– Радиус Земли был определен в III в. до н. э. греческим ученым Эратосфеном с погрешностью всего в 1,3%.

Когда было определено расстояние до Луны?

– Расстояние до Луны было определено еще во II в. до н. э. греческим астрономом Гиппархом.

Когда было определено расстояние до Солнца?

– Расстояние от Земли до Солнца было определено в 1671–1673 гг. астрономом итальянского происхождения, директором Парижской абсерватории Д. Кассини.

Когда была измерена скорость света?

– Первым пытался измерить скорость света, предполагая, что она конечная, Г. Галилей. Измерение скорости света было осуществлено в 1675 г. О. Рёмером (Дания) по наблюдениям затмений спутников Юпитера.

Когда начала развиваться звёздная астрономия?

– Звёздная астрономия родилась в конце XVIII века в результате исследований, осуществленных английским астрономом У. Гершелем. Им были проведены первые статистические исследования звездного неба, построена первая модель Галактики.

Когда стали фиксироваться туманности?

– Туманности стали фиксироваться в начале XVII в. Одной из первых была открыта туманность Андромеды (1612, С. Мариус, Германия), которая, как будет установлено в ХХ веке, окажется самой близкой к нам большой галактикой.

ФИЗИКА

Какие мыслители первыми стали активно обосновывать необходимость использования эксперимента и математики в познании природы?

– Одними из первых обоснование необходимости применения эксперимента и математики в познании природы стали осуществлять Роджер Бэкон (ок. 1210 – ок.1294, Англия), Леонардо да Винчи (1452–1519, Италия), Френсис Бэкон (1561–1626, Англия), Галилео Галилей (1564–1642, Италия).

Когда и где в науке стал широко использоваться эксперимент?

– Начиная с XVII в., в Италии, Великобритании, Франции стали широко использоваться экспериментальные исследования. Первыми экспериментаторами были физики: В. Гильберт (1544–1603, Великобритания), Г. Галилей (1564–1642, Италия), Э. Торричелли (1577–1644, Италия), О. Герике (1602–1682, Германия).

Какова роль Г. Галилея в развитии естествознания?

– Г. Галилей является одним из великих основателей современного естествознания. Он был активным борцом против схоластики. Считал, что ученый должен изучать книгу Природы, написанную языком математики, выявляя причины явлений и их закономерности. Только наблюдения и опыт могут быть подлинными источниками знаний. Г. Галилей заложил основы механики. Им был сформулирован принцип относительности и закон инерции, на основе которых И. Ньютон построил классическую механику. Им были найдены законы свободного падения тел, движения по наклонной плоскости, движения тела, брошенного под углом к горизонту, колебания маятника. Он первый стал использовать построенный им самим телескоп для астрономических наблюдений, открыв спутники Юпитера, фазы у Венеры, горы на Луне, обосновал вращение Солнца вокруг своей оси. Велика роль Г. Галилея в обосновании и пропаганде учения Н. Коперника.

Когда была опубликована работа Г. Галилея «Диалог о двух главнейших системах мира»?

– Книга Г. Галилея «Диалог о двух главнейших системах мира» вышла в свет в 1632 г. В ней автор блестяще обосновал правильность представлений Н. Коперника об обращении Земли вокруг Солнца. Она была опубликована в условиях запрета католической церковью учения Н. Коперника (1616). В 1633 г. святая инквизиция привлекла Г. Галилея за поддержку идей Н. Коперника к ответственности. Под давлением суда Г. Галилей вынужден был публично отречься от своей поддержки взглядов Н. Коперника. Г. Галилей был реабилитирован католической церковью только в начале 90-х гг. ХХ века.

Каково содержание принципа относительности в классической физике?

– Принцип относительности в классической физике, впервые сформулированный Г. Галилеем, утверждает, что явления протекают одинаково в системах, движущихся равномерно и прямолинейно друг относительно друга. Г. Галилей формулировал этот принцип по отношению к механическим процессам, в дальнейшем он будет применяться к любым явлениям природы.

Когда была опубликована основная работа И. Ньютона «Математические начала натуральной философии», в которой он изложил основы механики?

– Работа И. Ньютона «Математические начала натуральной философии» была опубликована в 1687 году.

Каково значение механики И. Ньютона для развития науки?

– Механика была первой фундаментальной научной теорией, описывающей явления природы. Она явилась основой формирования научного стиля мышления классического естествознания и картины мира, сложившейся в конце XIX века. Механика Ньютона утвердила в классическом естествознании представления о причинной обусловленности любых изменений, о необходимом характере действия законов, о пространстве и времени как необходимых характеристиках реальности, об абсолютности длины тела, временного интервала, величины массы.

Когда и кем был открыт закон всемирного тяготения?

– Закон всемирного тяготения был открыт И. Ньютоном в 1685 г.

Когда началось экспериментальное изучение электрических и магнитных явлений?

– Экспериментальное изучение электрических и магнитных явлений началось в конце XVI в. Пионером здесь был английский физик У. Гильберт (1544–1603). Он установил, что многие тела, подобно янтарю, способны после их натирания притягивать лёгкие предметы. Эти свойства им были названы электрическими (по-гречески «янтарь» – электрон). У. Гильберт впервые различил магнитные и электрические явления (1600). Он открыл магнитное поле Земли, установив, что магнитные полюса Земли совпадают с географическими.

Когда была выдвинута идея, согласно которой тепло тела представляет хаотическое движение составляющих его частиц?

– Эта идея стала разрабатываться в начале XVII в. Она отстаивалась Ф. Бэконом, Р. Декартом. Но наиболее последовательно и чётко её развивал Р. Бойль.

Что такое теплород?

– Вплоть до начала XIX в. многие учёные пытались объяснять тепловые процессы присутствием в телах особой невесомой жидкости, которую называли теплородом. Эта концепция была опровергнута опытами американского физика Б. Румфорда (1798) и английского физика и химика Г. Дэви (1799), показавшими, что нагрев тел может быть достигнут за счет механической работы. В результате было понято, что тепловые явления обусловлены хаотическим движением атомов и молекул.

Когда начались систематические исследование тепловых процессов?

– Систематические исследования тепловых процессов стали осуществляться с начала XVIII в.

Что такое дифракция света, когда и кем она была открыта?

– Дифракцией называется явление огибания волнами (в том числе и светом) препятствий. Благодаря дифракции мы можем слышать голос человека, разговаривающего за углом дома. Явление дифракции – важнейшее свойство волн, впервые было обнаружено у света. Итальянский физик Ф. Гримальди описал его в книге «Физико-математический трактат о свете, цветах и радуге» (1665).

Что такое дисперсия света, когда и кем она была установлена?

– Дисперсия света проявляется в явлении разложения в спектр пучка белого света при его прохождении через призму. Систематическое его изучение, осуществленное И. Ньютоном, привело к открытию в 1672 г. дисперсии света, т. е. зависимости показателя преломления вещества, через который проходит свет, от длины волны света (чему соответствует распределение цветов в спектре).

В какой области науки XVIII в. была наиболее успешно применена механика Ньютона?

– Наиболее успешно механика применялась в это время в объяснении небесных явлений. Ньютону удалось построить на базе механики и закона всемирного тяготения основы небесной механики, в которой получали объяснение известные ранее характеристики небесных явлений и прежде всего законы Кеплера. Затем Ж. Д’Аламбер, А. Клеро, Ж. Лагранж, П. Лаплас развили её настолько, что небесная механика на долгие годы стала образцом научной теории.

Когда впервые в науке стали использоваться идеи эволюционизма?

– Впервые идеи эволюционизма стали использоваться в астрономии для объяснения происхождения Солнечной системы И. Кантом (1755) и П. Лапласом (1796).

ХИМИЯ

Когда было введено понятие «химический элемент»?

– Понятие химического элемента как простого, химически неразложимого вещества было введено в 1661 г. Р. Бойлем (Англия).

Какие элементы были известны еще до возникновения химии?

– До возникновения химии люди знали 13 химических элементов. Еще в глубокой древности были известны 11 элементов: железо, золото, медь, олово, платина, ртуть, свинец, сера, серебро, сурьма, углерод. В средние века стали известными еще мышьяк и цинк.

– Программа аналитической химии, выдвинутая Р. Бойлем, заключалась в выявлении химических элементов (химически неразложимых частей различных веществ), изучении их свойств, а также изучении способов соединения этих элементов с образованием различных веществ. Реализация её ознаменовала начало истории химии как науки. Эта программа будет основной в химии вплоть до середины XIX века.

Каков вклад А. Лавуазье в развитие химии?

– Французский химик А. Лавуазье (1743–1794) сыграл выдающуюся роль в развитии химии. Его работы завершили процесс становления химии как науки, начатый Р. Бойлем, процесс превращения химии в точную науку, основанную на опыте и количественных измерениях. Он опроверг теорию флогистона, разработанную немецким химиком Г. Шталем (1697). Согласно этой теории все горючие тела включают в себя флогистон, который выделяется при горении или обжиге. Лавуазье раскрыл природу процессов горения, обжигания, дыхания (1772–1777). В 1783 г. Лавуазье и Ж. Менье установили, что вода состоит из кислорода и водорода, а затем в 1785 г. осуществили синтез воды из кислорода и водорода. Лавуазье экспериментально обосновал важнейший химический закон – закон сохранения вещества в химических реакциях (1789). Большое значение для развития химии имело введение в 1786–1787 гг. химической номенклатуры, разработанной Лавуазье совместно с французским химиком К. Бертолле и др.

Во время Великой французской революции Лавуазье был сторонником монархии. Он ведал сбором налогов. По приговору революционного трибунала Лавуазье был казнен.

Как изменялось в истории количество известных человеку химических элементов?

В конце XVII в. было известно 14 элементов

В конце XVIII в. было известно 32 элемента

Менделеев систематизировал 63 элемента

В конце XIX в. был известен 81 элемент

В конце XX в. было известно 114 элементов