Логика построения развитых теорий в классической физике

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение          3

1. Эмбриональное состояние науки      5

2. Научная революция от Коперника до Ньютона.

Рождение причинно-силового принципа      9

3. Расцвет классической физики

и становление структурно-целевого принципа классической науки 22

Заключение          33

Список использованной литературы     35

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Физика – это наука, составляющая часть философии, имеющая  своим предметом природу вообще и всех естественных тел, их свойств, явлений и взаимного друг на друга действия.

Физические закономерности пронизывают всю нашу жизнь. Мы живем в огромном мире, подчиняющемся определенным законам. Эти законы существуют помимо человека – они были, есть и будут независимо от того, знаем мы о них или нет. Человечество же, в силу своей неуемной жажды к познанию, всегда будет стремиться познать законы природы, с тем, чтобы в дальнейшем применить их. На этом пути человека ждет много трудностей и преград, но несмотря ни на что, пытливый человеческий разум все равно стремиться приподнять занавесу непознанного.

Значение физики как  науки в современном обществе практически невозможно переоценить. С одной стороны, достижения в области физических наук, получившие воплощение в разнообразных бытовых приборах, облегчают жизнь миллиардам людей. С другой – уровень развития этих наук определяет статус государства на мировой политической арене.

Законам, изучением которых  занимается физика, подчиняется вся  наша жизнь. Благодаря силам тяготения и трения, люди способны мыслить благодаря тому, что по нашим нейронам передаются электрические импульсы, наслаждаемся красотой окружающего нас мира, не задумываясь о том, что это происходит вследствие попадания потока фотонов на сетчатку глаза. Словом, любое, даже самое простейшее, действие подчиняется тому ил иному физическому закону.

Долгое время физика являлась составной частью философии  и не рассматривалась как отдельная наука. Выделение физики из философии началось в средние века, а окончательное превращение ее в самостоятельную науку обычно связывается с именем Галилео Галилея. Именно он считается родоначальником экспериментальной физики. Достижения Галилея и его современников подготовили почву для работ Исаака Ньютона, ставшего основателем теоретической физики. Именно его исследования положили начало так называемому «классическому» периоду в развитии физической науки.

Целью написания данного  реферата является изучение логики построения развитых теорий в классической физике. Для раскрытия поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- охарактеризовать эмбриональное состояние науки;

- рассмотреть научную революцию от Коперника до Ньютона;

- обосновать рождение причинно-силового принципа;

- изучить расцвет классической физики и становление структурно-целевого принципа классической науки.

В ходе исследований были использованы труды отечественных ученых, таких как: Ю.В. Гавриченков, В.П. Кохановский, Д.М. Трошин, С.А. Лебедева, В.Ф. Шаповалов, Э.Г. Юдин и др.

 

1. Эмбриональное  состояние науки

 

Для изучения классической физики имеет смысл вернуться к истокам древнего знания, которое, по-видимому, начинается в мифологии и изначально было направлено на постижение окружавшей древнего человека действительности, или бытия. Обращая особое внимание на период разложения мифологии на философию и религию, необходимо отметить, что многие из работ ранних греческих философов назывались «О природе», что означает по-гречески «физика» [1]. Таким образом, уже ранние греческие философы пытались заниматься тем, чем занимаются современные ученые, а именно: наукой, которую они совершенно справедливо связали с экспериментом.

Древнегреческий эксперимент  ввиду технической неоснащенности и отсутствия надежной теоретической  базы неизбежно оставался в области чувственного восприятия, что никак не могло устроить уже Парменида, утверждавшего, что чувства способны породить всего лишь мнения, которые тем не менее необходимо знать. Поэтому Парменид разделил свою философскую поэму на две части, в первой из которых излагалось достоверное учение истины, а во второй – недостоверное учение мнения о природе физических процессов и явлений [2].

Противопоставив недостоверные  и колеблющиеся мнения смертных, вытекающие из экспериментальных показаний  чувств, достоверной и незыблемой истине, достигаемой умом посредством теоретических умозрений, Парменид фактически противопоставил абсолютную истину относительной истине, связав зарождающуюся науку с недостоверным мнением и допустив незыблемую истину только в лоно философии. И впоследствии практически все древнегреческие философы, за исключением, быть может, лишь Сократа, занимались исследованием природы, т. е. физикой, но достигали истины лишь в своих исследованиях по «метафизике», т. е. того, что следовало за физикой, оставляя свою физику в объятии мнений.

Фактически древнегреческие философы остановились на качественном изучении физических явлений, так и не сумев довести процедуру диалектического анализа в физических исследованиях до логического завершения, позволявшего приступить к диалектическому синтезу. Используя скромные достижения современной им математики, древнегреческие мыслители так и не смогли постичь природу числом, останавливаясь лишь на фрагментарных численных описаниях, во многих случаях остававшихся далекими от экспериментальной проверки. Те единичные примеры, на которых останавливается Платон в своем определении «диалектики», сводившиеся к изложению грамматики и музыки, являлись, скорее, исключением из правила, нежели подтверждением общей тенденции. Созерцательность и умозрительность древнегреческой философии, опосредовались фактической описательностью древнегреческой физики, ставшей зародышем современной науки. И если умозрительность философии превратилась в несомненное достоинство греческой цивилизации, то описательность древнегреческой физической науки не позволила ей подняться до уровня современного научного знания [5].

Безусловно, в истории  современной науки навсегда останутся  имена Пифагора, Евклида и Архимеда. Но тот факт, что мы сегодня используем достижения этих мыслителей в научных  построениях, еще вовсе не означает, что им была известна и структура современной науки. Но самое главное, что отличает науку Древних Греков от современной Науки, так это тот фундаментальный факт, что развитые Древними Греками научные методы не позволяли описывать и соответственно предсказывать процессы движения и ограничивались лишь решением статических задач [2].

Характерна в этом смысле система мира Аристотеля–Птолемея, явившаяся венцом древнегреческой науки и претендовавшая на объяснение и, следовательно, предсказание положения небесных тел. Трудность решения поставленной системой Аристотеля–Птолемея проблемы состояла в непрерывном движении небесных тел по отношению к Земле, что требовало адекватного математического аппарата, описывающего процесс движения. Однако такой математический аппарат в Древней Греции отсутствовал и появился значительно позднее благодаря усилиям И. Ньютона и Г. В. Лейбница [3].

Максимум, на что была способна древнегреческая наука, так  это на рассмотрение и изучение стационарных движений по наиболее совершенной, как  полагали греки, кривой – окружности. Но такое движение в изолированно-кинематическом рассмотрении, а на большее греки и не могли претендовать, является предметом изучения кинематики, но никак не динамики. Само наименование «стационарное движение» указывает на тот факт, что мы здесь имеем дело со «статическим» движением или «неизменным» движением, которое может быть описано подобно задачам статики. Лишь в начале XIX века Ж. Б. Ж. Фурье – представитель современной науки – строго докажет, что реальные, наблюдаемые в природе движения могут быть представлены в виде суммы бесконечного количества стационарных движений по окружности, математически оформив такое представление в виде всем сегодня известных рядов Фурье [2].

Когда греки совершали  предельный переход от правильного  многоугольника к окружности, устремляя количество сторон в бесконечность, они и не подозревали, что теперь предстоит проделать предельный переход уже суммы этих окружностей (а окружности, как известно, бывают разные), саму сумму устремляя в бесконечность, чтобы получить возможность описывать реальные движения в природе, каковыми, в частности, и являются движения небесных тел.

С другой стороны, свою роль, безусловно, сыграли и уже упомянутый принцип описательности древнегреческой науки и связанное с ним непреодолимое желание поместить начало отсчета в место пребывания наблюдателя. И действительно, для решения задачи описания наиболее естественным и простым с точки зрения наблюдателя будет способ описания, связанный с самим наблюдателем. В частности, при описании положения небесных тел «удобно» описывать положение последних относительно положения наблюдателя. Экспериментальные данные древних греков не были достаточно точными, а первый опыт, позволивший с достаточной степенью точности описывать наблюдаемое положение небесных тел и, следовательно, делать необходимые предсказания, удовлетворял с одной стороны запросы практики, а с другой стороны, соответствовал господствовавшей религиозно-идеологической доктрине.

Перечисленное позволило  античным ученым ограничиться несколькими первыми членами ряда Фурье при описании положения небесных тел и на том успокоиться. И потребовалось немало времени, прежде чем все накапливаемые и накапливаемые экспериментальные данные потребовали привлечения новых эпициклов, развертывая ряд Фурье и используя его последующие члены. Увы, но подобный прием столь характерен и для современной, особенно прикладной, науки. Тем не менее и современной науке этот прием носит в основном вспомогательный характер, не мешающий, впрочем, чрезмерному увеличению числа остепененных докторов наук, в то время как в античной науке это был основной прием, характеризующий высшие ее достижения [2].

И вот происходит научная  революция, равной которой так и  не будет вплоть до сегодняшнего дня. А именно: можно утверждать, что  рождение современной науки опосредуется в первую очередь качественным скачком в самом научном мышлении, открывшим эру развития науки невиданными доселе темпами, с одной стороны, и переходом науки из области мнений в область истины, которая до этого принадлежала одной лишь философии, с другой стороны. Но подобное движение научного познания требовало освоения Наукой всех тех достижений философской онтологии Древних Греков.

 

2. Научная  революция от Коперника до  Ньютона. Рождение причинно-силового принципа

 

Зарю наступающей научной революции, продолжавшейся немного-немало два века, возвестил миру Николай Коперник, обративший внимание на то, что уже Аристарх Самосский и поздние пифагорейцы: Гикетас, Филолай, Энфант и Гераклит Понтийский – утверждали подвижность Земли. Но уже из опытов на Земле легко понять, как усложняется наблюдаемое движение по отношению к наблюдателю, если сам наблюдатель движется. Чрезвычайная сложность системы Аристотеля-Птолемея, разросшейся ко времени жизни Н. Коперника, согласно непреодолимой логике развертывания ряда Фурье по мере уточнения опытных данных, до весьма внушительных размеров, стала служить косвенным подтверждением взглядов древних о подвижности Земли и соответственно связанного с ней наблюдателя. Поэтому для того, чтобы упростить расчеты, задаваемые системой Аристотеля-Птолемея, Н. Коперник был вынужден искать другое местоположение наблюдателя, и он его нашел вблизи Солнца, назвав его центром Мира [2].

Это был первый шаг  и первейший методологический прием  качественно новой Науки. И хотя прежний абсолютный наблюдатель на поверхности Земли был заменен новым абсолютным наблюдателем вблизи Солнца, шаг был сделан, и абсолютный наблюдатель Земли превратился в относительного наблюдателя Земли. Принцип относительности наблюдателя Н. Коперник выразил уже в своем первом положении (аксиоме): «Не существует общего центра для всех кругов, т. е. небесных сфер» [7].

Это первый шаг на пути от мнения к истине, и этот шаг  будет присутствовать во всех дальнейших истинно научных построениях. Проблема положения наблюдателя в научном исследовании – фундаментальная проблема, пронизывающая все области научного знания. При этом под положением наблюдателя уже следует понимать обобщенное положение, включающее в себя не только пространственное, но также и временное, социальное, экономическое, историческое, политическое и т. д. положения наблюдателя. Н. Коперник открыл нам глаза на необходимость в любом научном исследовании обращать первейшее внимание на положение наблюдателя при построении и оценке научной теории. Так, например, политическую экономию Карла Маркса в ее полном объеме можно оценить и развивать, лишь предварительно правильно оценив политико-экономико-историческое положение наблюдателя. Впрочем, этот же подход остается справедливым для любой иной теории. Подробное же изложение намеченного подхода имеет смысл оставить для части, посвященной общей теории науки [9].

Свою систему Мира Н. Коперник изложил в семи положениях, из которых важнейшими являются уже упомянутое первое, а также третье положение (аксиома): «Все пути планет окружают со всех сторон Солнце, вблизи которого находится центр Мира»; Четвертое положение (аксиома): «Отношение расстояния Солнца от Земли к удаленности небосвода меньше, чем отношение радиуса Земли к расстоянию от Солнца, так что отношение это к бездне небес оказывается ничтожным»; и наконец, пятое положение (аксиома): «Все, что мы видим движущимся на небосводе, объясняется вовсе не его собственным движением, а вызвано движением самой Земли...» [2].

Что касается четвертой  аксиомы, то в ней Н. Коперник провозглашает Солнечную систему, а именно: систему конкретных небесных тел, включая Землю, выделенную и замкнутую в себе на фоне «бесчисленного» (несосчитанного) количества звезд, настолько далеко удаленных от Солнечной системы, что фактически не влияющих на взаимное движение составляющих Солнечную систему небесных тел. Это важнейшее открытие Н. Коперника также характеризует современную науку и необходимо присутствует во всех истинно научных исследованиях. А именно: Н. Коперник указал, что при исследовании какого-либо явления необходимо прежде всего приступить к вычленению существенного для данного явления из общего универсума [2].

Таким образом, любое  явление должно быть представлено в  виде некоторой замкнутой системы, взаимодействием которой с окружающим ее миром для целей проводимого исследования можно пренебречь. И в этом будет состоять применение в научном исследовании диалектического анализа и синтеза, впервые предложенного Платоном в определении пути Сократа. Н. Коперник блестяще применил в своем исследовании Солнечной системы диалектику «Единого» и «Многого», что и явилось залогом его успеха, а также его научным завещанием всем последующим поколениям истинных ученых.