Контрольная работа по «Концепциям современного естествознания»

Следует отметить, что учение Гиппократовского корпуса в литературе неотделимо от имени Гиппократа. При этом достоверно, что не все, а только некоторые  трактаты Корпуса принадлежат непосредственно  Гиппократу. В связи с невозможностью вычленить непосредственный вклад  «отца медицины» и противоречиями исследователей об авторстве того или  иного трактата, в большинстве  современной медицинской литературы всё наследие Корпуса приписывается  Гиппократу.

Гиппократ является одним из первых, кто учил, что заболевания возникают  вследствие природных причин, отвергая существовавшие суеверия о вмешательстве  богов. Он выделил медицину в отдельную  науку, отделив её от религии, за что и вошёл в историю как «отец медицины». В произведениях Корпуса присутствуют одни из первых прообразов «историй болезни» — описаний течения заболеваний.

Учение Гиппократа состояло в том, что заболевание является не наказанием богов, а последствием природных  факторов, нарушения питания, привычек и характера жизни человека. В  сборнике Гиппократа нет ни одного упоминания о мистическом характере  в происхождении болезней. В то же время учение Гиппократа во многих случаях основывалось на неверных предпосылках, ошибочных анатомических и физиологических  данных, учении о жизненных соках.

В Древней Греции времён Гиппократа существовал запрет на вскрытие человеческого тела. В связи с этим врачи имели весьма поверхностные знание об анатомии и физиологии человека. Также в то время существовали две соперничающие между собой медицинские школы — косская и книдская. Книдская школа фокусировала своё внимание на вычленении того или иного симптома, в зависимости от чего и назначалось лечение. Косская школа, к которой принадлежал Гиппократ, пыталась найти причину заболевания. Лечение состояло в наблюдении за больным, созданием такого режима, при котором организм сам бы справился с болезнью. Отсюда и один из основополагающих принципов учения «Не навреди».[5.1]

 

2. Вклад Роджера Бэкона  и Френсиса Бэкона в систематизацию  естественнонаучных знаний

Одним из первых ученых внесший значительный вклад в историю естествознания был Роджер Бэкон. Он ставил химические опыты, собственноручно изготавливал линзы из которых пытался сконструировать телескоп и микроскоп.

Научное наследие Бэкона носит энциклопедический  характер. Его трактаты посвящены  физике, математике, астрономии, анатомии и другим естественным наукам. Он занимался оптикой. В трудах ученого приводится несколько оригинальных конструкций приборов для измерения диаметров Солнца и Луны. Будучи хорошим химиком, Бэкон занимался взрывчатыми веществами, оптимизируя их состав.

Ученый мечтал создать энциклопедию естествознания, в которую он хотел включить уже имеющиеся знания по математике, физике, химии, астрономии, географии, биологии ботанике и зоологии, но увы этому не суждено было сбыться, его заключили в темницу. Но только за подготовительный период работ он изложил свои взгляды в сочинениях «Большой труд», «Маленький труд» и «Третий труд».[2.82]

В истории естествознания был еще  один Бэкон – Френсис. Он был вундеркиндом. Его величайший вклад в историю  естествознания – классификация  наук. На рисунке 4, указана классификация человеческих знаний, так же  создал классификацию естественных наук(рис.5), естественные науки он делил на теоретические и практические, подчеркивая этим неразрывность теории и эксперимента.[2.83]

Рисунок 4. Человеческие знания по Френсису Бэкону

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 5. Классификация естественных наук

 

3. Работы Ньютона в области  оптики. Представления Ньютона о  свете и цвете

Ньютону принадлежат  фундаментальные открытия в древней  науке оптике. Он построил первый зеркальный телескоп (рефлектор), в котором, в отличие от чисто линзовых телескопов, отсутствовала хроматическая аберрация. Он также детально исследовал дисперсию света, показал, что белый свет раскладывается на цвета радуги вследствие различного преломления лучей разных цветов при прохождении через призму, и заложил основы правильной теории цветов. Ньютон создал математическую теорию открытых Гуком интерференционных колец, которые с тех пор получили название «кольца Ньютона». В письме к Флемстиду он изложил подробную теорию астрономической рефракции^. Но его главное достижение — создание основ физической (не только геометрической) оптики как науки и разработка её математической базы, превращение теории света из бессистемного набора фактов в науку с богатым качественным и количественным содержанием, экспериментально хорошо обоснованным^[. Оптические опыты Ньютона на десятилетия стали образцом глубокого физического исследования.

В этот период было множество спекулятивных теорий света и цветности; в основном боролись точка зрения Аристотеля («разные цвета есть смешение света и тьмы в разных пропорциях») и Декарта («разные цвета создаются при вращении световых частиц с разной скоростью»). Гук в своей «Микрографии» (1665) предлагал вариант аристотелевских взглядов. Многие полагали, что цвет есть атрибут не света, а освещённого предмета^[102]. Всеобщий разлад усугубил каскад открытий XVII века: дифракция (1665, Гримальди), интерференция (1665, Гук), двойное лучепреломление (1670, Эразм Бартолин, изучено Гюйгенсом), оценка скорости света (1675,Рёмер). Теории света, совместимой со всеми этими фактами, не существовало.

Рисунок 2.  Дисперсия  света 
(опыт Ньютона)

В своём выступлении  перед Королевским обществом  Ньютон опроверг как Аристотеля, так  и Декарта, и убедительно доказал, что белый свет не первичен, а  состоит из цветных компонентов  с разными углами преломления. Эти-то составляющие и первичны — никакими ухищрениями Ньютон не смог изменить их цвет. Тем самым субъективное ощущение цвета получало прочную объективную базу — показатель преломления.

Рисунок 3. Титульный лист «Оптики» Ньютона

В 1689 году Ньютон прекратил публикации в области оптики (хотя продолжал исследования) — по распространённой легенде, поклялся ничего не печатать в этой области при жизни Гука. Во всяком случае, в 1704 году, на следующий год после смерти Гука, выходит в свет (на английском языке) монография «Оптика». В предисловии к ней содержится явный намёк на конфликт с Гуком: «Не желая быть втянутым в диспуты по разным вопросам, я оттягивал это издание и задержал бы его и далее, если бы не настойчивость моих друзей»^[ . При жизни автора «Оптика», как и «Начала», выдержала три издания (1704, 1717, 1721) и множество переводов, в том числе три на латинском языке.

• Книга первая: принципы геометрической оптики, учение о дисперсии света и составе белого цвета с различными приложениями, включая теорию радуги.
• Книга вторая: интерференция света в тонких пластинках.
• Книга третья: дифракция и поляризация света.

Историки выделяют две группы тогдашних гипотез  о природе света.

• Эмиссионная (корпускулярная): свет состоит из мелких частиц (корпускул), излучаемых светящимся телом. В пользу этого мнения говорила прямолинейность распространения света, на которой основана геометрическая оптика, однако дифракция и интерференция плохо укладывались в эту теорию.
• Волновая: свет представляет собой волну в невидимом мировом эфире. Оппонентов Ньютона (Гука, Гюйгенса) нередко называют сторонниками волновой теории, однако надо иметь в виду, что под волной они понимали не периодическое колебание, как в современной теории, а одиночный импульс; по этой причине их объяснения световых явлений были мало правдоподобны и не могли составить конкуренцию ньютоновским (Гюйгенс даже пытался опровергнуть дифракцию). Развитая волновая оптика появилась только в начале XIX века.

Ньютона часто считают  сторонником корпускулярной теории света; на самом деле он, по своему обыкновению, «гипотез не измышлял» и охотно допускал, что свет может быть связан и с волнами в эфире. В трактате, представленном в Королевское общество в 1675 году, он пишет, что свет не может быть просто колебаниями эфира, так как тогда он, например, мог бы распространяться по изогнутой трубе, как это делает звук. Но, с другой стороны, он предлагает считать, что распространение света возбуждает колебания в эфире, что и порождает дифракцию и другие волновые эффекты. По существу, Ньютон, ясно сознавая достоинства и недостатки обоих подходов, выдвигает компромиссную, корпускулярно-волновую теорию света. В своих работах Ньютон детально описал математическую модель световых явлений, оставляя в стороне вопрос о физическом носителе света: «Учение моё о преломлении света и цветах состоит единственно в установлении некоторых свойств света без всяких гипотез о его происхождении»^[108]. Волновая оптика, когда она появилась, не отвергла модели Ньютона, а вобрала их в себя и расширила на новой основе.

Несмотря на свою нелюбовь к гипотезам, Ньютон поместил в конце «Оптики» список нерешённых проблем и возможных ответов  на них. Впрочем, в эти годы он уже  мог себе такое позволить -  авторитет  Ньютона после «Начал» стал непререкаемым, и докучать ему возражениями уже  мало кто решался. Ряд гипотез  оказались пророческими. В частности, Ньютон предсказал:

• отклонение света в поле тяготения;
• явление поляризации света;
• взаимопревращение света и вещества.[6.1]

 

4. Основные положения электродинамики Максвелла, Герца, Хэвисайда

Джеймс Клерк  Максвелл — британский физик и математик. Шотландец по происхождению. Член Лондонского королевского общества. Максвелл заложил основы современной классической электродинамики (уравнения Максвелла), ввёл в физику понятия тока смещения и электромагнитного поля, получил ряд следствий из своей теории (предсказание электромагнитных волн, электромагнитная природа света, давление света и другие). Он является одним из основателей кинетической теории газов, установил распределение молекул газа по скоростям (распределение Максвелла). Максвелл одним из первых ввёл в физику статистические представления, показал статистическую природу второго начала термодинамики («демон Максвелла»), получил ряд важных результатов в молекулярной физике и термодинамике (термодинамические соотношения Максвелла, правило Максвелла для фазового перехода жидкость — газ и другие). Он является пионером количественной теории цветов, автором принципа цветной фотографии. Среди других работ Максвелла — исследования по устойчивости колец Сатурна, теории упругости и механике (фотоупругость, теорема Максвелла), оптике, математике. Он подготовил к публикации рукописи работ Генри Кавендиша, много внимания уделял популяризации науки, сконструировал ряд научных приборов.[8.1]

Генрих Рудольф Герц  — немецкий физик. Окончил Берлинский университет, где его учителями были Герман фон Гельмгольц и Густав Кирхгоф. С 1885 по 1889 гг. был профессором физики Университета в Карлсруэ. С 1889 года — профессор физики университета в Бонне.

 

Рисунок 6. Экспериментальный  аппарат Герца 1887г.

Основное достижение — экспериментальное подтверждение электромагнитной теории света Джеймса Максвелла. Герц доказал существование электромагнитных волн. Он подробноследовал отражение, интерференцию, дифракцию и поляризацию электромагнитных волн, доказал что скорость их распространения совпадает со скоростью распространения света, и что свет представляет собой не что иное как разновидность электромагнитных волн. Он построил электродинамику движущихся тел, исходя из гипотезы о том, что эфир увлекается движущимися телами. Однако его электродинамика оказалась в противоречии с опытом и позднее уступила место электронной теории Хендрика Лоренца. Результаты, полученные Герцем, легли в основу развития радио.

В 1886—87 гг. Герц впервые наблюдал и  дал описание внешнего фотоэффекта. Герц разрабатывал теорию резонансного контура, изучал свойства катодных лучей, исследовал влияние ультрафиолетовых лучей на электрический разряд. В ряде работ по механике дал теорию удара упругих шаров, рассчитал время соударения и т. д. В книге «Принципы механики» (1894) дал вывод общих теорем механики и её математического аппарата, исходя из единого принципа (принцип Герца).

Именем Герца с 1933 года называется единица измерения частоты Герц, которая входит в международную метрическую систему единиц СИ.[7.1]

Оливер Хэвисайд  — английский учёный-самоучка, инженер, математик и физик. Впервые применил комплексные числа для изучения электрических цепей, разработал технику применения преобразования Лапласа для решения дифференциальных уравнений, переформулировал уравнения Максвелла в терминах трехмерных векторов, напряженностей электрического и магнитного полей и электрической и магнитной индукций, и, независимо от других математиков, создал векторный анализ. Несмотря на то, что Хэвисайд большую часть жизни был не в ладах с научным сообществом, его работы изменили облик математики и физики.[9.1]

 

5. Волны на поверхности жидкости. Типы волн в морях и океанах

 Волнами, вообще, называются процессы распространения  в пространстве любых изменений  состояния материи в форме  вещества или поля, не связанных  с переносом среды.