Особенности классической естественнонаучной картины мира.

Основы: все процессы в мире протекают в абсолютном пространстве и времени, следовательно, масса, время, длина - абсолютны, они ни от чего не зависят. Все в мире причинно обусловлено.

Основы механистической картины мира. Пространство и время в механике Ньютона являются абсолютными. Все материальные тела состоят из молекул, находящихся в непрерывном и хаотическом механическом движении. Материя – вещество, состоящее из неделимых частиц. Взаимодействие тел осуществляется согласно принципу дальнодействия, мгновенно на любые расстояния, или при непосредственном контакте. Пространство – пустое вместилище тел. Всё пространство заполняет невидимая невесомая «жидкость» - эфир. Время – простая длительность процессов. Время абсолютно. Всё движение происходит на основе законов механики Ньютона, все наблюдаемые явления и превращения сводятся к механическим перемещениям и столкновениям атомов и молекул. Мир выглядит как колоссальная машина, точно так же представляются и процессы, протекающие в живой природе. Механика описывает все процессы, происходящие в микромире и макромире. В механической картине мира господствует лапласовский детерминизм.

Классическая картины мира сложится в конце 19 века, и в нее впишется не только физика, но и астрономия, география, геология и даже гуманитарные науки, основания, которые зафиксировал Ньютон, будут считать, что они само собой разумеющиеся, они характеризуют не только определенную область реальности, но все мироздание и они никогда не могут быть изменены.

Можно сказать ли, что классическая физика завершилась в 19 веке и ее основанием является механика Ньютона? Реально завершение классической картины мира будет осуществлено на базе теории относительности, причем как частной, так и общей. Теория относительности относится к классической картине мира, а вовсе не к новой, она является ее завершением.

Как развивалась классическая физика, после механики Ньютона:

Открытие закона сохранения и превращения энергии, 1843-1848 г. – Майером и Гельмгольцем.

В 50-е годы появилась термодинамика. Томсон, Клаузиус, Джоуль, Карно. Термодинамика строится по образцу эвклидовой геометрии, строится система первичных понятий, дальше формулируется ряд утверждений, дальше уже выводятся следствия. Два начала термодинамики - закон сохранения энергии применим к тепловым процессам, в изолированной системе тепло передается от более нагретого тела к менее нагретому. Из этих начал выводится колоссальное содержание. Эта теория феноменологическая, т.е. описывает то, что непосредственно наблюдается, не имея дело со скрытыми процессами. В 19 веке считалось, что по такому образцу надо строить теории, позитивизм того времени, который говорил о том, что задача науки экономно описывать наблюдаемые явления, и убирать из науки все то, что нельзя обнаружить в эксперименте.

Клаузиус ввел понятие энтропии – степень беспорядка. Второе начало в терминах энтропии. Если Вселенная существовала бы бесконечное время, то давно бы прекратились все процессы, значит, Вселенная возникла относительно недавно.

Молекулярно-кинетическая теория газов. Люди не знали о существовании статистических закономерностях, узнали, что законы массовых процессов существуют всюду. И эта идеология была положена в основу молекулярно-кинетической теории газов – Керниг, Клаузиус, Максвелл, Больцман. Больцман дал статистическую трактовку второго начала термодинамики. В среднем термодинамика работает, но возможны флуктуации. Эта была первая фундаментальная теория, базирующаяся на вероятности. Подлинная реальность описывается законами механики, а мы описываем только статистические эффекты. В этом смысле молекулярно-кинетическая теория не полная теория. Молекулярно кинетическая теория газов построена на основе классической механики, и никакое влияние на мировоззрение она не оказала. В рамках классической науке будет обобщение этой теории – Гиббсовая статистическая механика. Также эта теория в явном виде впервые стала использовать в физике понятие атома. Появилась оппозиция. Часть физиков считала, что физика должна опираться только на эксперимент, и метафизика (типа атома) должна изгоняться из физики. Начались походы против атомов.

Физика в 19 веке в основном держалась за то, что все контролируемо экспериментом, и восприятием человека. В физике 20 века все будет по-другому. Эйнштейн был типичным представителем физики 19 века, и поэтому он принял не копенгагенское истолкование квантовой механики, т.е. не принял, что в основе физики может лежать вероятность.

Электродинамика. В начале 19 века будет много экспериментов и будет установлена взаимосвязь электрических и магнитных процессов, главная роль принадлежит Фарадею + Эрстед, Френель, Юм. Обобщением этих открытий была электродинамика в 60 годы, которую построил Максвелл. Электродинамика – первая теория поля, поле это особый род реальности, раньше все состояло из частиц. С этим новым типом реальности было полно проблем. Максвелл объединил электричество и магнетизм. Дал обоснование того, что свет является электромагнитными колебаниями. Вне среды представить себе колебание было невозможным. Придумали эфир.

В электродинамике была проблема. Механика Ньютона опиралась на принцип относительности, а электродинамика создавалась таким образом, что не фиксировалось внимание к этому вопросу, и трактовка всех колебаний была в среде, которая не соблюдала принцип относительности. Эфир он пронизывает все пространство и ни от чего не зависит, неподвижен, тогда, следовательно, будет эфирный ветер разный на Земле и на самолете. Вроде бы законы электродинамики позволяют нам установить равномерное и прямолинейное движение объекта, в котором мы находимся, это противоречит принципу относительности механики. Эйнштейн, опираясь на принцип относительности, сделает так, что и электродинамика будет подчиняться принципу относительности, и тогда не годятся представления механики, и придется переделывать механику.

Фактически Эйнштейн в частной теории относительности доводит до логического конца классический стиль мышления. Он не вырывается за пределы классической физики. Он просто ликвидирует противоречия классической физики. Общая теория относительности утверждала, что должен быть общий принцип относительности, что можно построить законы, инвариантные по отношению к любым системам отсчета, в том числе движущимся с ускорением, а не только по отношению к равномерно и прямолинейно движущимся системам. Чтобы воплотить ее в жизнь, надо было простроить новую теории тяготения, в теории Ньютона тяготение передавалась с мгновенной скоростью, на любые расстояния. После открытия электродинамики, следующий классический шаг был рассматривать и тяготение, как передающееся со скоростью света, скорость. И таким образом и общая теория относительности, несмотря на всю ее революционность становиться частью классической физики.

Физика вплоть до 20 века базировалась на идеях, которые фактически еще лежали в основе механики Ньютона, и в эту картину вписалось большое многообразие других идей, которых конечно никак не могли представить себе не только Ньютон, но и все люди в то время. Появилась молекулярно-кинетическая теория газов, которая была, по сути дела, статистической теорией, это было совсем новое мышление, но, тем не менее, она укладывалась в основные идеи механистической картины мира. Дальше появляется вторая уникальная доктрина – электромагнетизм, возникло поле - совершенно новая реальность, но, тем не менее, и поле трактовалось с позиции механистической картины, т.к. считалось, что поле – это некоторая напряженность в эфире, а эфир – среда, которая вполне укладывается в мех. картину мира.

Две самые мощные идеи, которые были не традиционны, тем не менее, уложились в эту картину мира. Ощущение ученых того времени – понимали, что это новые идеи, но рассматривали их как часть, определенное развитие тех представлений о мире, которые заложил Ньютон, не противоречие, а просто расширение картины мира. Аналогичный пример в биологии. Совсем другие задачи, но они все равно рассматривались с позиций механистического мировоззрения. Пример - теория эволюции Дарвина. Обычно фиксируют внимание на том, что теория эволюции Дарвина – эволюционистская доктрина, очень важный шаг в развитии науки. Дарвин дает механическое объяснение целесообразности. Никакой цели нет, а есть только борьба случайностей. Т.е. по сути дела идея Дарвина – идея, четко укладывающаяся в механистическое мировоззрение, и утверждающее его. В конце 19 века все, что люди знали о реальности, все укладывалось в механистическую картину мира.