Классическое европейское естествознание

МОСКОВСКИЙ ГОРОДСКОЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИСТОРИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ Реферат по предмету «Концепция современного естествознания» на тему: «Развитие классического европейского естествознания и его кризис». Руководитель докт. хим. наук проф. Каменев А.С Выполнила студ. II курса д/о 21 гр. Дороганич Ольга Москва 2003 год. Содержание: 1. Введение 2. Механика Ньютона 3. Механический детерминизм. Развитие и кризис. 4. Границы неприменимости ньютоновской механики. 5. Учение Дарвина. 6. Заключение. Введение.

Вплоть до начала нынешнего столетия в науке гос¬подствовала возникшая в Новое время ньютоновская парадигма - система мышления, основанная на идеях И. Ньютона и Р. Декарта. Учения Декарта и Ньютона отбросили один очень важный момент - фигуру Бога. Рационально-меха¬нистический образ мира, сформировавшийся в трудах по¬следователей, демонстрирует нам мир как единый и единст¬венный: мир твердой материи, подчиненный жестким зако¬нам. Сам по себе он лишен духа, свободы, благодати, он безмолвен и слеп. Понятая действитель¬ность - гигантские космические просторы, в которых дви¬жутся по четким траекториям массы материи - не несет в себе никакой необходимости появления человека и созна¬ния. Человек в этом мире - ошибка, описка, курьезный слу¬чай. Он - побочный продукт звездной эволю¬ции. Лишенная Бога и сознания Вселенная, не живет, а су¬ществует без смысла и цели, более того, всякий смысл для нее - ненужная роскошь, разрушающаяся под влиянием закона энтропии.

Механистическая Вселенная Ньютона состоит из атомов - маленьких неделимых частиц, обладающих постоян¬ной формой и массой и связанных таинственным законом тяготения.

Она организована в трехмерное пространство классической эвклидовой геометрии. Это пространство аб¬солютно, постоянно и всегда находится в покое. Оно пред¬ставляет собой большое вместилище тел, само по себе ни¬сколько от них не завися, и лишь предоставляя им возмож¬ность перемещения под воздействием силы притяжения. Точно так же время являет собой чистую длительность, оно абсолютно, автономно и независимо от материального мира. Однородным и неизменным потоком течет оно из прошлого через настоящее в будущее.

В целом Вселенная предстает как огромный, полностью детерминированный часовой меха¬низм, в котором действует непрерывная цепь взаимосвязан¬ных причин и следствий. Если бы можно было получить точную информацию о каждом звене этой цепи, то стало бы вполне возможным совершенно точно реконструировать лю¬бую ситуацию прошлого и предсказывать события будущего без всяких погрешностей.

Вселенная, представленная виде комплекса механиче¬ских систем, развивается без участия какого бы то ни было сознания и разума. Вся ее история, начиная от «большого взрыва’’ до сегодняшнего дня - результат слепого и стихий¬ного движения материальных масс. Жизнь зарождается в первозданном океане случайно, как результат беспорядочных химических реакций, и пойди процесс чуть по-другому, со¬знание никогда не проявилось бы в бытие.

С физикалистской точки зрения появление жизни и сознания - не только загад¬ка, но и явление достаточно странное, абсурдное, так как оно противоречит второму началу термодинамики, утверждающе¬му, что всякая сложная система неуклонно стремится стать простой, но не наоборот. Полагая человека случайностью, механистическая наука не интересуется его судьбой, его целями и ценностями, ко¬торые выглядят смешными нелепостями, мгновенной вспышкой сознания в грандиозной машине бессмысленной Вселенной.

Субъективное перемалывается жерновами объективного. Мир выглядит как нечеловекоразмерный, бесстрастно уничтожающий все человеческое, да и просто не замечающий его. Механика Ньютона. В своем фундаментальном труде, содержащем в русском переводе 700 страниц, Ньютон изложил систему законов механики, закон всемирного тяготения, дал общий подход к исследованию различных явлений на основе «метода принципов», т.е. работа имела не только большое научное, но и большое методологическое значение.

Для Ньютона было очень важно наследие его предшественников: «Если я видел дальше других, то потому, что стоял на плечах гигантов.». Среди этих гигантов в первую очередь следует назвать Галилея и Кеплера. В своих работах по оптике Ньютон поставил очень важный и сложный вопрос: «Не являются ли лучи света очень мелкими частицами, испускаемыми светящимися телами?» И гипотеза истечения, а затем и корпускулярная теория, признанная безоговорочно его последователями и подкрепленная авторитетом Ньютона, господствующей в оптике XVIII в. С этой теорией многие не соглашались, т.к. на ее основе невозможно было объяснить интерференцию и дифракцию света.

В теории света Ньютон хотел объединить корпускулярные и волновые представления. По этому поводу у Ньютона было две интересные мысли: 1.О возможном превращении тел в свет и обратно. В 1933-1934гг. были впервые открыты факты превращения электрона и позитрона в гамма-кванты (фотоны) и рождение электрона и позитрона при взаимодействии фотона с заряженными частицами.

Это фундаментальное открытие современной физики элементарных частиц. 2.О влиянии тел на распространение света. Вершиной научного творения Ньютона являются «Начала ». Примерно два с половиной года напряженной работы стоило Ньютону подготовка первого издания «Начал ». Книга состояла из трех частей: в первых двух излагались законы движения тел, третья часть была посвящена системе Мира. К первому изданию Ньютон написал собственное предисловие, где он говорит о тенденции современного ему естествознания «подчинить явления природы законам математики». Далее Ньютон формулирует назначение работы и задачи физики: «Сочинение это нами предлагается как математические основания физики.

Вся трудность физики состоит в том, чтобы по явлениям движения распознать силы природы, а затем, по этим силам объяснить все остальные явления», с этой трудной задачей ему удалось справиться.

В качестве первого закона механики Ньютон взял открытый Галилеем закон инерции, сформулировав его более строго. Ядром механики является второй закон, который связывает изменение импульса тела с действующей на него силой т.е. изменение импульса тела в единицу времени равно действующей на него силе и происходит в направлении ее действия. В третьем законе механики было отражено, что действие тел всегда носит характер взаимодействия и что силы действия и противодействия равны по величине и противоположны по направлению.

Если кинематика изучает движение геометрического тела, которое не обладает никакими свойствами материального тела, кроме свойства занимать определенное место в пространстве и изменять это положение с течением времени, то динамика изучает движение реальных тел под действием приложенных к ним сил. Установленные Ньютоном три закона механики лежат в основе динамики и составляют основной раздел классической механики.

Непосредственно их можно применять к простейшему случаю движения, когда движущееся тело рассматривается как материальная точка, т.е. когда размер и форма тела не учитывается и когда движение тела рассматривается как движение точки, обладающей массой. В кипятке для описания движения точки можно выбрать любую систему координат, относительно которой определяются характеризующие это движение величины. За тело отсчета может быть принято любое тело, движущееся относительно других тел. В динамике имеют дело с инерциальными системами координат, характеризуемыми тем, что относительно них свободная материальная точка движется с постоянной скоростью. Четвертым законом был закон всемирного тяготения.

Стержнем динамики Ньютона считается понятие силы, а основная задача динамики заключается в установлении закона из данного движения и, наоборот, в определении закона движения тел по данной силе. Из законов Кеплера Ньютон вывел существование силы, направленной к Солнцу, которая была обратно пропорциональна квадрату расстояния планет от Солнца.

Обобщив идеи, высказанные Кеплером, Гюйгенсом, Декартом, Борелли, Гуком, Ньютон придал им точную форму математического закона, в соответствии с которым утверждалось существование в природе силы всемирного тяготения, обусловливающей притяжение тел. Сила тяготения прямо пропорциональна произведению масс тяготеющих тел и обратно пропорционально квадрату расстояния между ними или математически: Fт= G m1m2R2 , где G – гравитационная постоянная.

Данный закон описывает взаимодействие любых тел – важно лишь то, чтобы расстояние между телами было достаточно велико по сравнению с их размерами, это позволяет принимать тела за материальные точки. В ньютоновской теории тяготения принимается, что сила тяготения передается от одного тяготеющего тела к другому мгновенно, при чем без посредства каких бы то ни было сред. Закон всемирного тяготения вызвал продолжительные и яростные дискуссии. Это не было случайно, поскольку этот закон имел важное философское значение.

Суть заключалась в том, что до Ньютона целью создания физических теорий было выявление и представление механизма физических явлений во всех его деталях. В тех случаях, когда это сделать не удавалось, выдвигался аргумент о так называемых "скрытых качествах", которые не поддаются детальной интерпретации. Бэкон и Декарт ссылки на "скрытые качества" объявили ненаучными. Декарт считал, что понять суть явления природы можно лишь в том случае, если его наглядно представить себе. Так, явления тяготения он представлял с помощью эфирных вихрей.

В условиях широкого распространения подобных представлений закон всемирного тяготения Ньютона, несмотря на то, что демонстрировал соответствие произведенных на его основе астрономическим наблюдениям с небывалой ранее точностью, подвергался сомнению на том основании, что взаимное притяжение тел очень напоминало перипатетическое учение о "скрытых качествах". И хотя Ньютон установил факт его существования на основе математического анализа и экспериментальных данных, математический анализ еще не вошел прочно в сознание исследователей в качестве достаточно надежного метода.

Но стремление ограничивать физическое исследование фактами, не претендующими на абсолютную истину, позволило Ньютону завершить формирование физики как самостоятельной науки и отделить ее от натурфилософии с ее претензиями на абсолютное знание. В законе всемирного тяготения наука получила образец закона природы как абсолютно точного, повсюду применимого правила, без исключений, с точно определенными следствиями.

Этот закон был включен Кантом в его философию, где природа представлялась царством необходимости в противоположность морали - царству свободы. Физическая концепция Ньютона была своеобразным венцом физики XVII века. Статический подход к Вселенной был заменен динамическим. Эксперементально-математический метод исследования, позволив решить многие проблемы физики XVII века, оказался пригодным для решения физических проблем еще в течение двух веков.

В третьей части книги ученый изложил общую систему Мира и небесную механику, теорию сжатия Земли у полюсов, теорию приливов и отливов, движение комет, возмущения в движении планет и т.д основываясь на законе всемирного тяготения. Теория тяготения вызывала философские дискуссии и нуждалась в дальнейшем доказательстве. Первым стал вопрос о форме Земли. По теории Ньютона Земля была сжата у полюсов, по теории Декарта – вытянута. Споры были разрешены в результате измерения дуги земного меридиана в экваториальной зоне (Перу) и на севере (Лапландия) двумя экспедициями Парижской Академией наук. Верной оказалась теория Ньютона.

Результатом развития классической механики явилось создание единой механической картины мира, в рамках которой все качественное многообразие мира объяснялось различиями в движении тел, подчиняющемся законам ньютоновской механики. Согласно механической картине мира, если физическое явление мира можно было объяснить на основе законов механики, то такое объяснение признавалось научным.

Механика Ньютона, таким образом, стала основой механической картины мира, господствовавшей вплоть до научной революции на рубеже XIX и XX столетий. Механика Ньютона, в отличие от предшествующих механических концепций, давало возможность решать задачу о любой стадии движения, как предшествующей, так и последующей, и в любой точке пространства при известных фактах, обусловливающих это движение, а также обратную задачу определения величины и направления действия этих факторов в любой точке при известных основных элементах движения.

Благодаря этому механика Ньютона могла использоваться в качестве метода количественного анализа механического движения. Любые физические явления могли изучаться как, независимо от вызывающих их факторов. Например, можно вычислить скорость спутника Земли: Для простоты найдем скорость спутника υсп с орбитой, равной радиусу Земли. С достаточной точностью можно приравнять ускорение спутника ускорению свободного падения на поверхности Земли: αсп = g0 = γM3R3. С другой стороны центростремительное ускорение спутника αсп = υ2спR3. Поэтому υ2спR3 = g0, откуда υсп = . – Эта скорость называется первой космической скоростью. Тело любой массы, которому будет сообщена такая скорость, станет спутником Земли. Законы ньютоновской механики связывали силу не с движением, а с изменением движения.

Это позволило отказаться от традиционных представлений о том, что для поддержания движения нужна сила, и отвести трению, которое делало силу необходимой в действующих механизмах для поддержания движения, второстепенную роль. Установив динамический взгляд на мир вместо традиционного статического, Ньютон свою динамику сделал основой теоретической физики.

Хотя Ньютон проявлял осторожность в механических истолкованиях природных явлений, все равно считал желательным выведение из начал механики остальных явлений природы.

Дальнейшее развитие физики стало осуществляться в направлении дальнейшей разработки аппарата механики применительно к решению конкретных задач, по мере решения которых механическая картина мира укреплялась. В работах Ньютона раскрывается его методология и мировоззрение исследований. Он был убежден в существовании материи, пространства и времени, в существовании объективных законов мира, доступных человеческому познанию. Своим стремлением свести все к механики Ньютон поддерживал механистический материализм (механицизм). Несмотря на свои огромные достижения в области естествознания, он глубоко верил в Бога, очень серьезно относился к религии.

Он считал, что «мудрость Господня открывается одинаково в строении природы и в священных книгах. Изучать то и другое – дело благородное». Ньютон был автором «Толкования на книгу пророка Даниила», «Апокалипсиса», «Хронологии». Из этого можно сделать вывод, что для Ньютона не было конфликта между наукой и религией, в его мировоззрении уживалось и то и другое. Свой метод познания сам Ньютон характеризует следующим образом: «Вывести два или три общих принципа движения из явлений и после этого изложить, каким образом свойства и действия всех телесных вещей вытекают из этих явных принципов, было бы очень важным шагом в философии, хотя бы причины этих принципов и не были еще открыты». Под принципами Ньютон подразумевает наиболее общие законы, лежащие в основе физики.

Этот метод после был назван методом принципов, требования к исследованию Ньютон изложил в виде 4-х правил: 1. Не должно принимать в природе иных причин сверх тех, которые истинны и достаточны для объяснения явлений. 2. Одинаковым явлениям необходимо приписывать одинаковые причины. 3. Независимые и неизменные при экспериментах свойства тел, подвергнутых исследованию, надо принимать за общие свойства материальных тел. 4. Законы, индуктивно найденные из опыта, нужно считать верными, пока им не противоречат другие наблюдения.

Механический детерминизм. Развитие и кризис

Пространственные отношения описываются в МКМ геометрией Евклида. Движение любого тела объяснялось на основе трех законов Ньютона. 2.В тепловом движении, например, скорость, кинетическая энергия, импул... Для масштабов микромира и второй закон Ньютона оказался несостоятельны... Созданной новой реальности места в механической картине мира не было.

Заключение.

С развитием науки, все полнее раскрывающей физические процессы, происходящие в окружающем нас мире, большинство ученых постепенно перешло к материалистическим представлениям о бесконечности Вселенной. Здесь огромное значение имело открытие И. Ньютоном (1643 – 1727) закона всемирного тяготения, опубликованного в 1687 г. Одним из важных следствий этого закона явилось утверждение, что в конечной Вселенной все ее вещество за ограниченный промежуток времени должно стянуться в единую тесную систему, тогда как в бесконечной Вселенной вещество под действием тяготения собирается в некоторых ограниченных объемах (по тогдашним представлениям – в звездах), равномерно заполняющих Вселенную.

Список используемой литературы. 1. Большая Советская Энциклопедия в 30 томах.

Под ред. ПрохороваА.М 3 издание, М Советская энциклопедия, 1970. 2. Гейзенберг В. Физика и философия. Часть и целое. М 1989. 3. Гурский И.П. Элементарная физика. М.: Наука, 1984. 4. ДорфманЯ. Г. Всемирная история физики с начала XIX до середины XX вв. М 1979. 5. Карпенков С.Х. Основные концепции естествознания. М.: ЮНИТИ, 1998. 6. Кохановский В.П. «Философия» – Р.: Феникс, 1996 7. «Материалистическая диалектика и пути развития естествознания» / Под ред. А.М. Мостапенко – Л.: Издательство ленинградского университета, 1987 8. Ньютон и философские проблемы физики XX века. Коллектив авторов под ред. М.Д. Ахундова, С.В. Илларионова.

М.: Наука, 1991. 9. Полянский Ю.И Браун А.Д. Общая биология 10-11 класс. М.: Просвещение, 1991.