Валерий Савченко - Начала современного естествознания: концепции и принципы

• Название: Начала современного естествознания: концепции и принципы
• Автор: Валерий Савченко
• Издательство: «Феникс»
• Жанр: Философия
• Год: 2006
• ISBN: 5-222-09157-0

В данном пособии самым подробным образом рассмотрены основные естественноисторические этапы становления и развития науки, вопросы философии науки и естествознания, фундаментальные концепции, принципы и положения классического механистического и термодинамического, неклассического полевого и квантово-полевого и постнеклассического эволюционно-синергетического и диссипативно-структурного естествознания. Рассмотрены вопросы связи математики и отражаемой ей естественнонаучной реальности мира. В конце каждой главы и некоторых наиболее сложных параграфов даны резюме, предложены вопросы для обсуждения. Дано около 400 тем рефератов и свыше 400 тестовых вопросов для контроля усвоения и аттестации теоретического материала пособия.

Предназначено для студентов очной и заочной форм обучения гуманитарных и социально-экономических специальностей вузов, а также для обучающихся по дистанционным технологиям. Пособие может быть полезно преподавателям данной учебной дисциплины и широкому кругу лиц других специальностей и профессий, в том числе, студентам естественнонаучных и инженерно-технических специальностей, всем, интересующимся вопросами истории, становления и развития классического, неклассического и постнеклассическтого естествознания, а также проблемами естествознания новейшего времени и его ролью в развитии науки и культуры.

---

Аристотель впервые рассмотрел вопрос о форме Земли и небесных тел на основании данных наблюдений. Так как во время лунных затмений тень, отбрасываемая Землей на лунный диск, имеет всегда круглую форму, он пришел к заключению, что Земля и, по аналогии, другие небесные тела имеют шарообразную форму. Вместе с тем Аристотель признавал Землю как небесное тело, безусловно, центром Вселенной. Солнце и Луна в системе мира Аристотеля являются ближайшими к Земле небесными телами, планеты располагаются на больших (дальше) расстояниях. Вселенная ограничена сферой звезд, отстоящей от Земли в девять раз дальше, чем Солнце. При этом Вселенная представляется конечной, и все тела, расположенные внутри нее, неизбежно должны были тяготеть к Земле как к центральному телу.

В пользу утверждения о неподвижности Земли и центральном ее положении во Вселенной Аристотель, в частности, приводил следующее соображение. Если бы Земля перемещалась в пространстве, то наблюдатель, движущийся вместе с Землей, должен бы был наблюдать изменения положения звезд на небесной сфере. Однако такие смещения никто не наблюдал, следовательно, Земля неподвижна (видимые перемещения звезд (параллакс), обусловленные движением Земли вокруг Солнца, были обнаружены лишь в 18 веке). Этот довод не только во времена Аристотеля, но и позднее, в продолжение почти 2000 лет, был серьезнейшим аргументом в пользу неподвижности Земли, так же как видимое суточное движение звезд оставалось решающим доводом в пользу центрального положения Земли во Вселенной. Кстати, также ошибочно Аристотель утверждал, что скорость падения тел зависит от их веса и что движение тел возможно только под действием сил. Оба эти утверждения были опровергнуты только в начале Нового Времени Галилеем и Ньютоном.

Ошибочно Аристотель утверждал также отсутствие пустоты, мотивируя это тем, что в ней (пустоте) движение тел продолжалось бы без изменений и вечно; тем самым Аристотель, сформулировав правильно тезис (мысль) о движении, прошел мимо одного из величайших открытий в области естествознания — мимо вывода принципа инерции или принципа относительности движения, открытие которого принадлежит Галилею, первоначальная формулировка — Ньютону, а еще позднее — Пуанкаре и Эйнштейну.

Нельзя не упомянуть о заслугах Аристотеля в области биологии, центральным местом в которой было учение о биологической целесообразности, основанное на наблюдениях над целесообразным строением живых организмов. Образцы этой целесообразности Аристотель видел в таких фактах, как развитие органических структур из семени, различные проявления целесообразно действующего инстинкта животных, взаимная приспособленность их органов и т. д. В биологических работах Аристотеля, служивших долгое время основным источником сведений по зоологии, впервые в истории науки были даны классификация и описание многочисленных видов животных, которую он развил, группируя виды не только по сходству, но и по родству.

Вся аристотелева «лестница существ» (этот термин ввел в употребление в XVIII веке швейцарский натуралист Бонне) существует одновременно, все формы живой природы, считал Аристотель, вечны и неизменны. Они могут исчезать вследствие катастроф и появляться вновь в других местах. Учению Аристотеля Дарвин придавал такое непреходящее значение, что говорил: «Линней и Кювье были моими богами, но все они только дети по сравнению со стариной Аристотелем».

Материей жизни, по Аристотелю, является тело живых организмов, формой — душа, которую он назвал «энтелехией». Соответственно, различая три рода живых существ — растения, животных и человека, Аристотель определил три вида души или три части души: растительную, животную (ощущающую) и разумную.

Естествознание эллинистической культуры. «Начала» Эвклида. Этап в истории стран Восточного Средиземноморья — со времен походов Александра Македонского (334–323 гг. до н. э.) до завоевания этих стран Римом, завершившегося в 30 гг. до н. э. подчинением Египта, — получил название эллинизма. Этот же этап в культуре мировой цивилизации, характеризующийся взаимовлиянием греческой и местных, преимущественно восточных, культур, получил наименование этапа эллинистической культуры.

Крупнейшим научным центром эллинистического мира (а простирался он от современных восточных границ Китая и Индии до Египта) была Александрия, столица эллинистического Египта, с Александрийской библиотекой, музеем и обсерваторией при ней. Значительного развития в этот период достигло в Александрии изготовление книг, чему способствовала монополия Египта на папирус. Большинство ученых в Александрии, Пергаме, Антиохии, на острове Родос были греками, так что греческий язык стал первым международным научным языком той эпохи.

Выдающихся успехов в эту эпоху достигли астрономия, физика, математика, механика, благодаря Евклиду (Ш век до н. э.), Эпикуру (324–270 гг. до н. э.), Архимеду (287–212 гг. до н. э.), Эратосфену (около 275–195 гг. до я. э.), Аполлонию Пергскому (262-(?) гг. до н. э.), Аристарху Самосскому (III век до н. э.) и Гиппарху (около 180-190-125 гг. до н. э.).

«Начала» Евклида, пожалуй, самое распространенное научное сочинение в мире, состоящее из 13 книг, позднее дополненное еще двумя книгами, из которых последняя, 15-я, появилась в VI в. нашей эры. Возможно, что в «Началах» нет ничего нового, что не было бы известно предшественникам Евклида. К Евклиду можно смело отнести слова французского математика, физика и философа Бле-за Паскаля: «Пусть не говорят, что я не дал ничего нового; расположение предмета у меня новое». И то правда. Новое расположение содержания в «Началах» до сегодняшнего дня поражает ученых своей целесообразностью. В своем произведении Евклид дал образец дедуктивного метода, правила и теоремы которого, если не учитывать мелких погрешностей, доказаны путем чисто логических умозаключений при помощи системы определений, постулатов и аксиом. О самом авторе «Начал» почти не сохранилось никаких сведений, даже дат рождения и смерти, разве только то, что он жил в эпоху царей Египта Птолемеев I и II (IV–III вв. до н. э.). Прокл (410–485 гг.), античный философ, приводит не очень достоверное, но весьма существенное для характеристики того времени сообщение, будто бы Евклид на вопрос Птолемея I, нет ли проще пути к изучению геометрии, чем «Начала», гордо ответил, что «в геометрии нет отдельной дороги для царей».

Важным достижением эллинистического естествознания было определение размеров земного шара, выполненное Эратосфеном. По крайней мере, в историю науки Эратосфен вошел как ученый, впервые обосновавший правильный метод определения размеров Земли. Его суть такова. Эратосфен измерил в Александрии расстояние Солнца от зенита, оказавшееся в момент измерения равным 7°52′ (т. е. примерно 1/50 окружности), а его помощник провел наблюдение положения Солнца в другом городе — Сиене — расположенном на том же меридиане, что и Александрия. В Сиене Солнце оказалось почти в зените. Приняв расстояние от Александрии до Сиены равным 5000 стадий, Эратосфен определил длину окружности Земного шара в 250000 стадий. Этот результат очень близок к современному, учитывая, что длина греческой стадии нам известна в широких пределах — от 155 до 180 м.

В эту эпоху Аполлоний Пергский разрабатывает теорию равномерного кругового движения небесных тел вокруг неподвижной Земли, которая заменила систему вращающихся сфер Евдокса, усложненную Аристотелем.

К III в. до н. э. относится деятельность Аристарха Самосского — основоположника идеи движения Земли вокруг Солнца. В результате выполненных им определении расстояния от Земли до Солнца, в единицах расстояния до Луны, он установил, что диаметр Солнца в 6–7 раз превосходит диаметр Земли, а объем, следовательно, в 200–250 раз. Так Аристарх Самосский установил, что крупнейшим телом во Вселенной является Солнце, а потому Солнце расположено в центре Вселенной. Аристарх также высказал мнение, что расстояния от Земли до звезд чрезвычайно велики в сравнении с расстоянием от Земли до Солнца. Это стало известно благодаря упоминанию о нем в труде «Исчисление песчинок» («Псаммит») великого математика и механика древности Архимеда.

Архимед (ок. 287–212 гг. до н. э.) широко известен как автор ряда необыкновенно глубоких и оригинальных работ по математике. Его работы состоят из расчетов площадей фигур, ограниченных кривыми, и объемов тел, ограниченных произвольными поверхностями, поэтому Архимеда можно по справедливости считать отцом интегрального исчисления, возникшего на 2000 лет позже. Говорят, будто важнейшим своим открытием Архимед считал доказательство, что объемы шара и описанного вокруг него цилиндра относятся между собой как 2:3. Архимед просил своих друзей поместить это доказательство на его могильной плите (спустя сто лет Цицерон нашел могилу Архимеда по шару, вписанному в цилиндр, изображенному на могильной плите). Архимед указал границы для числа р, указав, что оно меньше 3 и 1/7, но больше 3 и 10/71 и многое другое. Особо известны его закон плавучести тел, а также выражение: «Дайте мне точку опоры, и я сдвину Землю». Первый перевод трудов Архимеда был сделан в 1543 г. — в год выхода основополагающего труда Николая Коперника «Об обращении небесных сфер», совершившего революционный переворот в миропонимании.