16) Натурфилософия и ее место в истории естествознания. Возникновение античной науки.

Первой в истории человечества формой существования естествознания была так называемая натурфилософия (от лат-natura — природа), или философия природы. Последняя характеризовалась чисто умозрительным истолкованием природного мира, рассматриваемого в его целостности. Считалось, что философии — в ее натурфилософской форме — отведена роль «науки наук», «царицы наук», ибо она является вместилищем всех человеческих знаний об окружающем мире, а естественные науки являются лишь ее составными частями.

Натурфилософское понимание природы содержало много вымышленного, фантастического, далекого от действительного понимания мира. Появление натурфилософии в интеллектуальной истории человечества и очень длительное ее существование объясняется рядом неизбежных обстоятельств.

Когда естественнонаучного знания (в его нынешнем понимании) еще практически не существовало, попытки целостного охвата, объяснения окружающей действительности были единственным и оправданным способом человеческого познания мира.

Вплоть до XIX столетия естествознание было слабо дифференцировано, отсутствовали многие его отрасли. Еще в XVIII веке в качестве сформировавшихся, самостоятельных наук существовали лишь механика, математика, астрономия и физика. Химия, биология, геология находились лишь в процессе становления. В такой ситуации натурфилософия, строя общую картину природы, стремилась заменить собой отсутствующие естественные науки.

3. Отрывочному знанию об объектах, явлениях природы, которое давало тогдашнее естествознание, натурфилософия противопоставляла свои умозрительные представления о мире. В этих представлениях не известные еще науке причины и действительные (но пока непознанные) связи явлений заменялись вымышленными, фантастическими причинами и связями. Для истолкования непонятных явлений натурфилософы обычно придумывали какую-нибудь силу (например, жизненную силу) или какое-нибудь мифическое вещество (флогистон, электрическая жидкость, эфир и т. п.). Разумеется, действительные пробелы в естественнонаучном знании восполнялись при этом лишь в воображении. Это было вынужденное положение, которое, однако, не могло продолжаться бесконечно.

Когда в XIX веке естествознание достигло достаточно высокого уровня развития и был накоплен и систематизирован большой фактический материал, т. е. когда были познаны действительные причины явлений, раскрыты их реальные связи между собой, существование натурфилософии потеряло всякое историческое оправдание. А в связи с этим понимание философии как «науки наук» также прекратило свое существование. Вместе с уходом с исторической арены старой натурфилософии сама философия, также как и различные отрасли естествознания, наконец-то обрела свой предмет. Однако тесная двусторонняя связь между философией и естествознанием сохраняется по сей день.

17) Математическая программа Пифагора – Платона

Первой научной программой античности стала математическая программа, представленная Пифагором и позднее развитая Платоном.

Картина мира, представленная пифагорейцами, поражала своей гармонией – протяженный мир тел, подчиненный законам геометрии, движение небесных тел по математическим законам, закон прекрасно устроенного человеческого тела.

Свое завершение математическая программа получила в философии Платона, который нарисовал грандиозную картину истинного мира – мира идей, представляющего собой иерархически упорядоченную структуру. Мир вещей, в котором мы живем, возникает, подражая миру идей, из мертвой, косной материи. Творцом всего является Бог-демиург (творец, создатель). При этом создание им мира идет на основе математических закономерностей, которые Платон и пытался вычленить, тем самым математизируя физику.

Пифагор (ок. 570 – ок. 500 до н.э.)

Самым ярким воплощением математической программы стала геометрия Евклида, знаменитая книга которого «Начала» появилась около 300 г. до н. э. Евклид пошел дальше и создал теорию геометрии не просто как чисто математическую, но и как физическую теорию. Его геометрия изучала величины, фигуры и их границы, их отношения, а также относительные положения и движения. При этом все эти тела находились не в пространстве, а в шаре, потому что основу космологических представлений античности составляла геометрия шара. Шар и круг считались самыми совершенными фигурами, которые находились в надлунном мире.

18)

20) Но́вое вре́мя, но́вая исто́рия — понятие, обобщающее культуры, цивилизации и события, ориентированные во времени примерно с 1492 по 1789 года новой эры.

Понятие «новая история» появилось в европейской историко-философской мысли в эпоху Возрождения как элемент предложенного гуманистами трехчленного деления истории на древнюю, среднюю и новую. Критерием определения «нового времени», его «новизны» по сравнению с предшествующей эпохой был, с точки зрения гуманистов, расцвет в период Ренессанса светской науки и культуры, то есть не социально-экономический, а духовно-культурный фактор. Однако этот период довольно противоречив по своему содержанию: Высокое Возрождение, Реформация и гуманизм соседствовали с массовым всплеском иррационализма, развитием демонологии, явлением, получившим в литературе наименование «охота на ведьм».

Понятие «новое время» было воспринято историками и утвердилось в научном обиходе, но смысл его во многом остается условным — не все народы вступили в этот период одновременно. Несомненно одно: в данный отрезок времени происходит возникновение новой цивилизации, новой системы отношений, «европейского мира», «европейского чуда» и экспансия европейской цивилизации в другие районы мира.

Гелиоцентрическая система мира — представление о том, что Солнце является центральным небесным телом, вокруг которого обращается Земля и другие планеты. Противоположность геоцентрической системе мира. Возникло в античности, но получило широкое распространение с конца эпохи Возрождения.

В этой системе Земля предполагается обращающейся вокруг Солнца за один звёздный год и вокруг своей оси за одни звёздные сутки. Следствием второго движения является видимое вращение небесной сферы, первого — перемещение Солнца среди звёзд по эклиптике. Солнце считается неподвижным относительно звёзд.

О понятиях

Часто даже профессиональные астрономы путают два понятия: гелиоцентрическая система мира и гелиоцентрическая система отсчета.

Гелиоцентрическая система отсчета — это просто система отсчета, где начало координат размещено в Солнце. Гелиоцентрическая система мира — это представление об устройстве мироздания. В узком смысле этого слова, оно заключается в том, что Вселенная ограниченна, Солнце расположено в её центре, а Земля совершает два вида движения: поступательное вокруг Солнца и вращательное вокруг оси; звезды неподвижны относительно Солнца. Термин «гелиоцентрическая система мира» часто используется в более широком смысле слова, когда Вселенная считается неограниченной и не имеющей центра. Тогда смысл этого термина заключается в том, что звезды в среднем неподвижны относительно Солнца, т.е. Солнце хотя бы с кинематической точки зрения является одной из звезд. Гелиоцентрическую систему мира можно рассматривать в какой угодно системе отсчета, в том числе геоцентрической, в которой Земля выбирается в качестве начала координат. В этой системе отсчета Земля неподвижна и Солнце вращается вокруг Земли, но система мира все равно остается гелиоцентрической, поскольку взаимная конфигурация Солнца и звезд остается неизменной. Наоборот, даже если рассматривать геоцентрическую систему мира в гелиоцентрической системе отсчета, она по прежнему будет геоцентрической системой мира, поскольку звезды будут совершать в ней движение с периодом в один год.

Множественность миров и проблема их обитаемости. Исторический аспект

Идея множественности обитаемых миров возникла в глубокой древности и за многовековую историю существенно трансформировалась, приобретая новые формы по мере развития философских и научных знаний, по мере изменении общей картины мира. Как подчеркивается в [1], идея множественности миров первоначально заключала в себе гораздо более широкий смысл, чем-то, что мы вкладываем в нее теперь в связи с понятием внеземной жизни. В первую очередь это был вопрос об устройстве Космоса и уж затем о его обитаемости. Вопрос о множественности миров был, по существу, вопросом о множественности вселенных.

После коперниковской революции идея множественности миров видоизменилась: под иными мирами стали понимать вначале околосолнечные планеты, а затем (по мере развития астрономической картины мира) планетные системы других звезд [2, с. 16]. В последние годы в рамках космологических представлений наметился поворот к концепции множественности вселенных [3-5]. Основанием для него, послужило исследование топологических свойств пространства [3], концепция квазизамкнутых миров - «фридмонов» [6] и антропный принцип. Таким образом, мы являемся свидетелями возрождения концепции множественности миров-вселенных на новом, более высоком витке спирали познания.

Идея множественности миров на всех этапах была тесно связана с проблемой их обитаемости. Представления об обитаемости миров были распространены в глубокой древности. Насколько далеко заходили древние мыслители в своих взглядах на эту проблему, можно судить, например, по высказыванию, приписываемому Анаксагору, который учил, что в каждой частице, как бы мала она ни была, «есть города, населенные людьми, обработанные поля, и светят солнце, луна и другие звезды, как у нас» [7]. С этим положением перекликается и учение средневекового китайского мыслителя Фа Цзана (643-712), согласно которому, мир един, «нет принципиальной разницы между большим и малым, далеким и близким. Малое включает в себя большое, одно - многое, многое - одно. В одной крупинке может поместиться вся вселенная, точно так же, как эта крупинка может поместиться в другой» [8]. Трудно сказать, являются ли эти высказывания лишь образным выражением или гениальным прозрением, предвосхищающим современные представления о структуре материального мира (имеются в виду «фридмоны» и ту концепцию квазизамкнутых миров, которую развивал Г.М. Идлис).

В своих догадках о множественности обитаемых миров древние мыслители исходили из общих умозрительных представлений о беспредельности пространства, а также из идей гилозоизма и пантеизма. В этом плане характерно учение средневекового философа Тэнг Му (XIII век): «Небо и земля велики, однако во всем космосе они лишь как маленькие зерна риса. Как же неразумно было бы предполагать, что кроме неба и земли, которые мы видим, нет никаких других небес и земель» (цит. по [3]).

В противоположность этим взглядам христианская теология, опираясь на взгляды Аристотеля и геоцентрическую систему мира Птоломея. канонизировала идею об исключительности человеческого рода. Джордано Бруно противопоставил этой доктрине концепцию множественности обитаемых миров. Именно в этой форме, как концепция обитаемых миров, она стала ареной острой идеологической борьбы с церковью. Естественно, что церковь прежде всего стремилась опереться на «Священное писание». Но это не могло убедить ее оппонентов. Известно, что Галилей составил даже специальную записку, в которой он (как он сам пишет), «опираясь на авторитет большинства отцов церкви, старался доказать, насколько недопустимо ссылаться на авторитет Священного писания при решении научных вопросов, для которых один опытный путь наблюдения имеет решающее значение. Я требовал, - пишет Галилей - чтобы в подобных случаях в будущем Священное писание оставлялось в покое» [9]. Следует иметь в виду, что сама по себе концепция исключительности Земли не вытекает из существа религиозной доктрины. Не случайно многие богословы критиковали ее с теологических позиций [10]. Таким образом, идея уникальности человеческого рода в известной мере нейтральна по отношению к научному или религиозному мировоззрению. Но поскольку церковь канонизировала эту идею опираясь на геоцентрическую систему мира, становление новой гелиоцентрической системы проходило в острой борьбе с доктриной уникальности и потребовало ее преодоления. Вот почему торжество гелиоцентрической системы явилось одновременно и торжеством концепции множественности обитаемых миров. В дальнейшем противоборство двух доктрин перестало играть роль водораздела между научным и религиозным мировоззрением. Теперь уже в рамках самой науки стали возникать аргументы в пользу уникальности нашей земной цивилизации [1,2].

С развитием астрономии аргументация в пользу множественности обитаемых миров приобрела более конкретный характер, опираясь на научно обоснованную астрономическую картину мира. Не существует какого-либо параметра, который позволил бы выделить Солнце, среди множества других звезд в наблюдаемой области Вселенной. Трудно ожидать, чтобы при таких обстоятельствах жизнь реализовалась бы только в Солнечной системе.

Основные аргументы в пользу существования внеземного разума согласно [3] сводятся к следующему:

1) по современным космогоническим концепциям возникновение звезд сопровождается возникновением планетных систем;

2) в Галактике существуют сотни миллиардов звезд, из них около 10% подобны Солнцу. Таким образом, имеются десятки миллиардов звезд, которые являются подходящими кандидатами на наличие у них планетных систем. Возможно, что на некоторых из этих планет могут быть подходящие условия для возникновения жизни;

3.) если заданы благоприятные условия и имеется достаточно времени, то на планете должны возникнуть простейшие формы жизни;

4) за время порядка нескольких миллиардов лет жизнь, вероятно, станет более сложной и в некоторых случаях подойдет к развитию разума, культуры, цивилизации.

Аргументы такого рода, несмотря на свою убедительность, не имеют полной доказательной силы. Поэтому вопрос о существовании жизни и разума за пределами земного шара остается пока открытым.

22) Механи́ческим движе́нием тела называется изменение его положения в пространстве относительно других тел с течением времени. При этом тела взаимодействуют по законам механики.

Раздел механики, описывающий геометрические свойства движения без учёта причин, его вызывающих, называется кинематикой

В более общем значении движением называется любое пространственное или временное изменение состояния физической системы. Например, можно говорить о движении волны в среде.

Виды механического движения

Механическое движение можно рассматривать для разных механических объектов:

• Движение материальной точки полностью определяется изменением её координат во времени (например, двух на плоскости). Изучением этого занимается кинематика точки. В частности, важными характеристиками движения являются траектория материальной точки, перемещение, скорость и ускорение.

Прямолинейное движение точки (когда она всегда находится на прямой, скорость параллельна этой прямой)

Криволинейное движение это движение точки по траектории, не представляющей собою прямую, с произвольным ускорением и произвольной скоростью в любой момент времени (например, движение по окружности).

• Движение твёрдого тела складывается из движения какой-либо его точки (например, центра масс) и вращательного движения вокруг этой точки. Изучается кинематикой твёрдого тела.

Если вращение отсутствует, то движение называется поступательным и полностью определяется движением выбранной точки. Заметим, что при этом оно не обязательно является прямолинейным.

Для описания вращательного движения — движения тела относительно выбранной точки, например закреплённого в точке, используют Углы Эйлера. Их количество в случае трёхмерного пространства равно трём.

Также для твёрдого тела выделяют плоское движение — движение, при котором траектории всех точек лежат в параллельных плоскостях, при этом оно полностью определяется одним из сечений тела, а сечение тела положением любых двух точек.

• Движение сплошной среды. Здесь предполагается, что движение отдельных частиц среды довольно независимо друг от друга (обычно ограничено лишь условиями непрерывности полей скорости), поэтому число определяющих координат бесконечно (неизвестными становятся функции).

Кинематические характеристики движений

Известно, что каждое тело или система тел имеют определенное число степеней свободы движений, то есть количество возможных независимых перемещений. Подсчитано, что число степеней свободы тела человека превышает 100. Управляющим воздействием мышц человек может закрепить отдельные звенья между собой и тем самым уменьшить число степеней свободы.

Говоря в общем, проявление принципа минимизации здесь сводится к уменьшению числа степеней свободы тела до минимума, обеспечивающего выполнение только действительно необходимых движений.

Главный смысл уменьшения числа степеней свободы тела фигуриста заключается в том, что благодаря умению точно определить группы зафиксированных звеньев можно создать оптимальные условия для взаимных движений этих групп. Например, при зафиксированных верхней и нижней частях тела легче выполнять встречное вращение плечевого пояса и рук относительно таза при подготовке и разрешении поворотов.

У начинающих фигуристов и спортсменов с несовершенной техникой часто можно видеть незафиксированное положение туловища, рук и свободной ноги. Это создает дополнительные трудности исполнения, резко осложняет условия для сохранения гладкости следа.

Одним из проявлений принципа минимизации является уменьшение длины траекторий движений отдельных точек тела при выполнении фигур. В первую очередь это относится к движению свободной ноги и головы. С целью совершенствования качества скольжения необходимо стремиться к приближению реальной линии движения к идеальной — по окружности. Практически это должно выражаться в постоянном контроле положения головы, уничтожении значительных наклонов головы и сгибаний туловища.

Весьма важна также амплитуда движения свободной ноги при скольжении в перетяжках и поворотах. На практике встречаются варианты техники с весьма выраженными маховыми движениями. В настоящее время такие движения встречаются все реже, спортсмены при выполнении поворотов постепенно переходят к более сдержанным движениям. Говоря кратко — главным недостатком широких маховых движений свободной ногой является появление значительных реакций в точках соприкосновения конька со льдом и внутри тела фигуриста, управление которыми затруднено.

23) Си́ла — векторная физическая величина, являющаяся мерой интенсивности воздействия на данное тело других тел, а также полей. Приложенная к массивному телу сила является причиной изменения его скорости или возникновения в нём деформаций.[1]

Сила как векторная величина характеризуется модулем, направлением и «точкой» приложения силы. Так же используется понятие линия действия силы, обозначающее проходящую через точку приложения силы прямую, вдоль которой направлена сила.

Второй закон Ньютона гласит, что в инерциальных системах отсчета ускорение материальной точки по направлению совпадает с приложенной силой, а по модулю прямо пропорционально модулю силы и обратно пропорционально массе материальной точки. Или, что эквивалентно, в инерциальных системах отсчета скорость изменения импульса материальной точки равна приложенной силе.

Одно из простейших определений силы: влияние одного тела (или поля) на другое, вызывающее ускорение, это сила.

Однако спор вокруг определения силы не закончен до сих пор. Это обусловлено трудностью объединения в одном определении сил, различных по своей природе и характеру проявления. В настоящее время различают четыре типа сил или взаимодействий:

• гравитационные;

• электромагнитные;

• сильные (ответственные за связь частиц в ядрах);

• слабые (ответственные за распад частиц).

Гравитационные и электромагнитные силы нельзя свести к другим, более простым силам, поэтому их называют фундаментальными.

24) Зако́ны Ньюто́на — законы классической механики, позволяющие записать уравнения движения для любой механической системы.

Первый закон Ньютона

Первый закон Ньютона постулирует наличие такого явления, как Инерция тел, то есть свойство тел сопротивляться изменению их текущего состояния. Поэтому он также известен как Закон инерции.

Современная формулировка

Существуют такие системы отсчёта, относительно которых материальная точка, при отсутствии внешних воздействий, сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения.

Второй закон Ньютона

Второй закон Ньютона — дифференциальный закон движения, описывающий взаимосвязь между приложенной к материальной точке силой и получающимся от этого ускорением этой точки. Фактически, второй закон Ньютона вводит массу как меру проявления инертности материальной точки в выбранной инерциальной системе отсчёта (ИСО).

Современная формулировка второго закона Ньютона:

В инерциальной системе отсчета ускорение, которое получает материальная точка, прямо пропорционально равнодействующей всех приложенных к ней сил и обратно пропорционально её массе.

Третий закон Ньютона

Этот закон объясняет, что происходит с двумя взаимодействующими телами. Возьмём для примера замкнутую систему, состоящую из двух тел. Первое тело может действовать на второе с некоторой силой , а второе — на первое с силой . Как соотносятся силы? Третий закон Ньютона утверждает: сила действия равна по модулю и противоположна по направлению силе противодействия. Подчеркнём, что эти силы приложены к разным телам, а потому вовсе не компенсируются.

[править]

Современная формулировка

Материальные точки попарно действуют друг на друга с силами, имеющими одинаковую природу, направленными вдоль прямой, соединяющей эти точки, равными по модулю и противоположными по направлению: