Основные этапы исторического развития естествознания. Вклад И. Ньютона в развитие науки

     В эллинистический период начали составляться труды, объединявшие все знания в какой-либо области. Так, например, одному из крупнейших математиков того периода Евклиду принадлежит знаменитый труд «Начала» (15 томов), где собраны все достижения математической мысли. Опираясь на аристотелевскую логику, он создал метод аксиом, на основе которого построил всю геометрию.

     Выдающимся  ученым эллинистического периода был  математик-теоретик Архимед (287—212 гг. до н.э.). Он был автором многих инженерных изобретений. Его баллистические орудия и зажигательные стекла использовались при обороне Сиракуз. Архимед заложил основы статики и гидростатики.

     Систематизатором  географических знаний был Эрастофен. Исторической заслугой Эрастофена явилось применение математики к географии для составления первой карты с меридианами и параллелями.

     Следует отметить, что в рассматриваемый  период завершили свое формирование основополагающие элементы наиболее древних  наук - математики (прежде всего геометрии), астрономии и медицины. Кроме того, началось формирование отдельных естественных наук, методами которых могут считаться наблюдение и измерение. Все эти науки создавались жрецами Египта, волхвами и магами Междуречья, мудрецами Древней Индии и Древнего Китая. Все науки того времени были тесно вплетены в философско-религиозную мысль и по существу считались знанием элиты (религиозной или философской) древнего общества.

1.3. Римский этап.

     В 30-х гг. до н.э. новым научным центром  становится Рим со своими интересами и своим духовным климатом, ориентированным  на практичность и результативность. Закончился период расцвета великой эллинистической науки. Новая эпоха может быть представлена работами Птолемея в астрономии и Галена в медицине.

     Птолемей жил примерно в 100-170 гг. до н.э. Особое место среди его работ занимает труд «Великое построение», который является итогом всех астрономических знаний того времени. Эта работа посвящена математическому описанию картины мира (полученной от Аристотеля), в которой Солнце, Луна и 5 планет, известных к тому времени, вращаются вокруг Земли. Из всех наук Птолемей отдает предпочтение математике ввиду ее строгости и доказательности. Мастерское владение математическими расчетами в области астрономии совмещалось у Птолемея с убеждением, что звезды влияют на жизнь человека. Геоцентрическая картина мира, обоснованная им математически, служила основой мировоззрения ученых вплоть до опубликования труда Н.Коперника «Об обращении небесных сфер».

     Наука античного мира обязана Галену (130-200 гг. до н.э.) тем, что этот ученый систематизировал знания в области медицины. Он обобщил анатомические исследования, полученные медиками александрийского Музея; осмыслил элементы зоологии и биологии, воспринятые от Аристотеля; теорию элементов, качеств и жидкостей системы Гиппократа. Также к этому можно добавить и его телеологическую концепцию.  

      1.4. Естествознание в  Средние века. 

     В эпоху Средних веков возросло влияние Арабского мира на движение научной мысли Древнего Мира и античности. Ф. Шиллер писал, что «арабы как губка впитали в себя мудрость античности, а затем передали его Европе, перешедшей из эпохи варварства в эпоху Возрождения».

     Ислам, объединив всех арабов, позволил им в течение двух-трех поколений  создать огромную империю, в которую помимо Аравийского полуострова вошли многие страны Ближнего Востока, Средней Азии, Северной Африки, половина Пиренейского полуострова. Развитие исламской государственности в VIII—XII вв. оказало благотворное влияние на общемировую культуру. К Х веку сформировались наиболее крупные культурные центры Арабского мира: Багдад и Кордова. В этих городах было много общественных библиотек, книжных магазинов, а также и личных библиотек.

     Арабский  мир дал человечеству много выдающихся ученых и организаторов науки. Так, например, Мухаммед или аль-Хорезми (первая половина IX в.) был выдающимся астрономом и одним из создателей алгебры. Он в значительной мере улучшил таблицы движения планет и усовершенствовал прибор для определения положения небесных светил (астролябию). Бируни (973-1048), выдающийся астроном, историк, географ, со всей решительностью утверждал, что Земля имеет шарообразную форму, а также он уточнил длину ее окружности. Бируни допускал вращение Земли вокруг Солнца.   Омар Хайям (1201- 1274), философ и ученый, более известный как поэт,  утверждал, что Вселенная существует вечно, а Земля и другие небесные тела движутся в бесконечном пространстве.

      Далее нужно отметить, что в эпоху Средних веков значительно возросло влияние церкви на все сферы жизни общества. Европейская наука переживала кризис вплоть до XII-XIII веков.

     Однако  естествознание развивалось и в  средневековой Европе, причем его  развитие шло по самым разным путям. Особо следует сказать о  поисках  алхимиков и влиянии университетов, которые начали появляться с XIII века. Самыми первыми были университеты в Болонье и Париже. Благодаря университетам возникло сословие ученых и преподавателей христианской религии, которое можно считать фундаментом сословия интеллектуалов.

       Однако огромное число открытий в алхимии было сделано косвенно. Недостижимая цель (философский камень, человеческое бессмертие) требовала конкретных шагов, и, благодаря глубоким знаниям и тщательности в исследованиях, алхимики открыли новые законы, вещества, химические элементы.

     1.5. Этап « 1-ой научной революции».

     Этапом  «1-ой научной революции» в развитии естествознания называют период с1543 по1687 гг. (эпоха Возрождения).

     Первая  дата соответствует публикации Н. Коперником работы «Об обращениях небесных сфер»; вторая же - публикации И. Ньютоном труда «Математические начала натуральной философии».

     Началом «научной революции» послужила астрономическая революция Коперника, Тихо Браге, Кеплера, Галилея, которая разрушила космологию Аристотеля и Птолемея, просуществовавшую около полутора тысяч лет.

     Итак, суть астрономической революции заключалась в следующем:  

• Н. Коперник согласно своим убеждениям поместил в центр мира не Землю, а Солнце;
• Тихо Браге, являвшийся идейным противником Коперника, считал, что сила, приводящая планеты в движение, есть магнетическая сила Солнца.  Идею же материального круга (сферы) заменил современной идеей орбиты, ввел в практику наблюдение планет во время их движения по небу;
• Кеплер, ученик Браге, осуществил наиболее полную обработку результатов наблюдений своего учителя: вместо круговых орбит ввел эллиптические, а также количественно описал характер движения планет по этим орбитам;
• Галилей показал ошибочность различения физики земной и физики небесной, доказывая, что Луна имеет ту же природу, что и Земля, и формируя принцип инерции. Обосновал автономию научного мышления и две новые отрасли науки: статику и динамику. Он «подвел фундамент» под выдающиеся обобщения Ньютона.
• И. Ньютон, который в своей теории гравитации объединил физику Галилея и физику Кеплера.

     В течение периода «научной революции» изменился не только образ мира, изменились и представления о человеке, о науке, о научном поиске и научных институтах, об отношениях между наукой и обществом, между наукой и философией, между научным знанием и религиозной верой. Выделим во всем этом следующие основные положения.

     1. Земля, по Копернику, не центр  Вселенной, созданной Богом, а  небесное тело, как и другие. Но если Земля – это обычное небесное тело, то не может ли быть так, что люди обитают и на других планетах?

     2. Наука становится не привилегией  отдельного просвещенного астролога, не комментарием к мыслям авторитета (Аристотеля), который все сказал. Теперь наука есть исследование и раскрытие мира природы, а ее основу составляет эксперимент. Следовательно,  появилась необходимость в специальном строгом языке.

     3. Наиболее характерная черта возникшей науки - это ее метод, который допускает общественный контроль, и именно поэтому наука становится социальной.

     4. Начиная с Галилея, наука намерена исследовать не что, а как, не субстанцию, а функцию.

     Научная революция порождает современного ученого-экспериментатора, сила которого заключается в эксперименте, становящемся все более и более точным благодаря новым измерительным приборам. Новое знание опирается на союз теории и практики, который часто получает развитие в кооперации ученых, с одной стороны, и техников и мастеров высшего разряда, с другой.

     Возникновение такого нового метода исследования, как научного эксперимента, оказало огромное влияние на дальнейшее развитие науки.  

1.6. Этап «2-ой научной  революции». 

    Этап  «2-ой научной революции», получивший название периода диалектизации естествознания, длился со второй половины 18 века  до первой половине 19 века.

    Нужно отметить, что в труде Эммануила Канта “Всеобщая естественная история и теория неба” в 1755 году была сделана попытка исторического объяснения происхождения Солнечной системы. То есть вначале была некая туманная масса, которая равномерно заполняла пространство. Под действием сил притяжения образовывались отдельные скопления, становившиеся центрами притяжения. В этих центрах произошла концентрация вещества, и образовались все тела. Это, без сомнения, явилось развивающейся моделью, которую нельзя было объяснить только законами механики.

     Независимо от Канта, французский математик Пьер Лаплас разработал и дополнил кантовскую теорию. Эта идея была потом объединена в единую космогоническую гипотезу Канта-Лапласа.

    Также в это время происходит острая борьба двух концепций - катастрофизма и эволюционизма. Они по-разному объясняют историю нашей планеты. Жорж Кювье говорил, что каждый период в истории Земли завершается мировой катастрофой. В результате гибнут растения, животные и в новых условиях появляются новые виды. Причины катастроф он не объяснял. Жан Ламарк предположил, что изменения условий окружающей Среды есть движущая сила эволюции органического мира. Организмы изменяются, а не остаются постоянными - как говорил Линней. В 30-е годы 19 века труд англичанина Чарльза Лайеля нанес сокрушительный удар по теории катастроф, он показал, что факторы, изменяющие лик Земли, одинаковы и сегодня, и в прошлом, нужно только допустить, что Земля существует долго.

    В 1859 году был опубликован самый, пожалуй, нашумевший труд в области биологии ”Происхождение видов”. Он изменил биологическую картину мира. Дарвин показал, что развитие есть непременное условие существования и приспособленности вида. Дарвин и Лайель показали, что мир не статичен, он изменяется и находится в постоянном развитии.

    В рассматриваемый период происходит развитие капиталистических отношений, бурно развивается техника. Все это «подхлестывает» развитие экспериментальной науки, появление массы новых открытий в самых разных отраслях знания. Матиас Шлейден и Теодор Шванн открыли, что все организмы состоят из клеток; создав свою клеточную теорию. Этим открытием было показано единство всего органического мира. Австрийский монах Грегор Мендель, в 1866 году показал, что в основе всего живого лежат наследственные единицы или гены, в последствие. Д.И.Менделеев делает прорыв в химии, открывая периодическую систему химических элементов. Это открытие позволяет предвидеть свойства новых, еще неизвестных элементов.

    До  этого мир представлялся как  механическая система, которая функционирует  по законам классической механики. В подобной механистической картине  мира место было только для одного вида материи,  а именно для вещества, состоящего из частиц. Исследования Майкла Фарадея показали наличие электромагнитных полей. Значит, в природе кроме вещества существует еще и поле. Джеймс Максвелл продолжил эту идею и разработал математическую модель для теории Фарадея. Две этих работы Фарадея и Максвелла положили начало крушения механистической картины мира. 

1.7. Этап «3-й научной революции». 

     В конце 19 - начале 20 века на арену выходят  новые общественные отношения и  экономические теории, колоссально развивается техника и технологии. В это время начинается этап «3-й научной революции», а именно новый неклассический период в естествознании.

      Наука проникает вглубь материи. Супруги  Пьер и Мария Кюри открывают явление радиоактивности. Эрнест Резерфорд строит планетарную модель атома, но эта модель не сходится с положениями электромагнитной теории Максвелла.  И поэтому на смену ей пришла квантовая модель атома Нильса Бора, суть которой заключается в том, что в атоме существует несколько орбит, по которым движутся электроны, при переходе электрона с одной орбиты на другую происходит выделение или поглощение энергии.