Классический этап развития естествознания.

Классический этап естествознания. Этот этап развития естествознания начался приблизительно с XVI – XVII веков и закончился на рубеже XIX – XX веков.

Так называемый классический период естествознания можно разделить на 2 периода: а) период механического естествознания (до 30-х годов XIX века); б) период появления и формирования в естествознании эволюционных идей (с 30-х годов XIX века до начала XX века).

а) Механическое естествознание.

Развитие механического естествознания, зародившегося в ХVI-XVII веках и связанное с революцией, произведенной двумя глобальными науками, которые заложили начало познания новым способом согласно мировым принципам, можно разделить на 2 ступени:

а) ступень развития механического естествознания до Ньютона;

б) ступень механического естествознания в период жизни Ньютона.

Ступень механического естествознания до ньютона и соответствующая ему первая научная революция происходили в эпоху Возрождения. По своему основному содержанию определяемая гелиоцентрической системой Н.Коперника (1473-1543) общая панорама этой революции так описывалась в труде Коперника «О вращении небесной сферы»: «Солнце словно сидит на троне владыки, управляет миром звезд, вращающихся вокруг него». Подобный взгляд положил конец гелиоцентрической системе Птолемея, которая была основана на многих астрономических наблюдениях и расчетах и была отвергнута Коперником. По своей сути эта идея была первой научной революцией, которая впервые в истории науки разрушила мировую религиозную картину. Хотя Коперник отвергал идеи о Земле как центре мирового устройства и вращении Солнца вокруг Земли, он утверждал о том, что Земное устройство имеет свой предел: Вселенная заканчивается, по его мнению, твердой сферой, поддерживаемой неподвижными звездами.

Датский астроном Тихо Браге и особенно Дж. Бруно, отвергая идею о существовании центра Вселенной, развивали тезис о том, что она бесконечна и в ней существует множество миров как в солнечной системе.

Вторая в истории науки глобальная революция произошла в XVII веке. Эту революцию обычно связывают с именами И.Ньютона, который заложил основу следующей ступени развития механического естествознания (после Ньютона) и который завершил эту революцию, а также с именами Галилея, Кеплера.

В основе научных интересов Г.Галилея (1564-1642), который заложил довольно прочную основу механического естествознания в учении о физике, находилась проблема движения. Заложив основы классической динамики, Галилей, основоположник современного экспериментально-теоретического естествознания, сформулировал принцип относительности движения, идею инерции, закон свободного падения тел. Его открытия в борьбе со схоластическими аристотелевско-птолемейскими традициями обосновывали гелиоцентрическую систему Коперника.

Согласно Галилею в точке выхода познания находится чувственная практика, которая не дает верных знаний об объекте познания. Человеческое чувство может достичь познания посредством мысленного эксперимента, который опирается либо на реальное, либо на математическое описание.

Галилей выдвигал 2 основных метода экспериментального исследования природы:

1. Аналитический метод, который дает возможность спрогнозировать чувственную практику посредством математических способов, абстракций, идеализаций. Посредством этого метода отбираются элементы, которые не поддаются напрямую чувственному восприятию (например, мгновенная скорость), а также трудно описываемые явления.

2. Синтетически-дедуктивный метод, который дает возможность дать интерпретацию явлений на основе количественных отношений и создать схемы теоретического применения, которые подготавливаются в момент их объяснения.

Согласно Галилею достоверные знания о реальности реализуются в форме единства синтетического и аналитического, чувственного и рационального в рамках пояснительной теоретической схемы. Таким образом, отличительная особенность метода Галилея, создание научной эмпирии, резко отличающейся от обыкновенной практики.

Видный физик нашего времени В.Хейзенберг, высоко оценивая методологические принципы Галилея, особо отмечал две характерные особенности его нового метода:

а) выраженное стремление реализовывать точный эксперимент, который каждый раз завершается созданием идеализированных феноменов (объектов);

б) сравнение полученных идеальных феноменов с математическими структурами, принимаемыми как законы природы. На новаторский характер методологических поисков Галилея обратил внимание и Пол Фейерабенд. Он, отмечая наличие так называемого неисчерпаемого материала для методологических соображений в творчестве Галилея, говорил о наличии замены эмпирической практики практикой, которая полна концептуальных элементов. П.Фейерабенд писал по этому поводу следующее: «Галилей нарушил важные правила узаконенного метода логических позитивистов (Карпара, Поппера и др), который был открыт Аристотелем. Галилей только поэтому достиг успеха, что он не следовал этим правилам».

Способ мышления Галилея отталкивался от мысли о том, что без прямого участия ума только посредством познавательных чувств невозможно достигнуть истинного познания природы; для познания природы необходимы ум и сопровождаемые интеллектом чувства. Намного позже, принимая во внимание принцип относительности, А.Энштейн и Л.Инфельд писали: «Открытия Галилея и применяемый им метод научного наблюдения был одним из самых больших достижений в истории человеческой мысли, которое заложило начало физики. Эти открытия учат нас тому, что нельзя все время полагаться только на интуитивные результаты, основанные на наблюдениях; другими словами иногда несут на себе след неправды».

Другой представитель механического естествознания, Иохан Кеплер (1571-1630) открыл три закона движения планет вокруг Солнца:

Первый закон: каждая планета вращается по эллипсу Солнца, который находится в одном их фокусе (по Копернику планета вращается по кругу).

Второй закон: Проведенный от Солнца к планете радиус-вектор за равные промежутки времени очерчивает равные области: с приближением планеты к Солнцу увеличивается скорость ее движения.

Третий закон: Соотношение квадратов периодов вращения планет вокруг Солнца равно соотношению кубов их расстояния до Солнца.

Кроме этих законов Кеплер предложил теорию затмения Солнца и Луны, разработал способы предсказывания этих явлений заранее, установил точное расстояние между Землей и Солнцем. Вместе со всем этим Кеплер не смог объяснить причину вращения планет вокруг солнца, таким образом динамика – физическое учение о силах и о их взаимном влиянии – была создана позднее Ньютоном. Возникновение Теоретического наследия второй научной революции в области классического естествознания стало возможным благодаря очень богатому и разнообразному творчеству И.Ньютона (1643-1727). Намекая на плодотворность своего научного творчества Ньютон писал: «Я стою на плечах гигантов».

Главный труд Ньютона – книга «Математические основы натурфилософии» (1684). За отображение образа Джона Бернали эту книгу назвали «библией новой науки», «источником последующего развития методов, изложенных в Библии». Ньютон в этой книге и в других своих произведениях сформулировал понятие и законы классической механики, открыл формулу закона всемирного тяготения; основываясь на теоретическую сторону законов Кеплера, создал небесную механику и с единой токи зрения объяснил большой объем практических фактов (неравномерность движения Земли, Луны, планет; морские приливы и отливы и др.) Кроме этого Ньютон независимо от немецкого ученого Лейбница создал дифференциальный и интегральный расчеты как адекватный язык математического описания физической реальности. Он также был автором описаний многих физических представлений, в том числе корпускулярных представлений о природе света, атомарной структуры материи, принципа механической причинности и т.д. Как отмечал Эйнштейн, в произведениях Ньютона сделана попытка создать теоретические основы физики и других наук. По свидетельству Эйнштейна, заложенный ньютоном фундамент был очень плодотворным и сумел сохранить ее до конца XIX века.

Научный метод Ньютона ставил цель противопоставить достоверные природно-научные знания вымыслам натурфилософии и безосновательным умственным комбинациям. Его знаменитое заключение в физике «гипотезу не придумываю» стало главным лозунгом в этом противопоставлении.

Ньютоновские так называемые «принципы», под которыми понимается содержательная идея научного метода, переносятся на следующие процессы:

7.осуществление практики, наблюдения, экспериментов,

8.отделение в чистом виде посредством индукции разных сторон природных процессор и превращение их в объект наблюдения;

9.познание сущности фундаментальных закономерностей, принципов, основных понятий, которые управляют процессами;

10.реализация математического выражения принципов, другими словами выражение взаимосвязи природных процессов посредством математических формул;

11.создание целой теоретической системы на основе дедуктивного способа раскрытия содержания фундаментальных принципов;

12.использование сил природы и применение их в технике.

На основе «метода принципов» Ньютона были сделаны существенные открытия, были разработаны новые методы.

Ньютон с помощью своего метода решил три координальные проблемы. Прежде всего, четко отделив научные умственные комбинации от натурфилософии, Ньютон дал обоснованную критику последней. Выражение Ньютона «Берегите физику от метафизики!» может подтвердить нашу мысль. Под натурфилософией Ньютон понимал «тонкую науку о природе», теоретико-математическое учение о природе.

Во-вторых, Ньютон разработал классическую механику как систему знаний о механических движениях тел. Его теория как классический пример и эталон научных теорий дедуктивного типа не потеряла своего значения вплоть до современного периода.

В-третьих, Ньютон, сформулировав основные идеи, понятия, принципы, формирующих картину механического мира, завершил начавшуюся вторую в истории науки глобальную революцию.

Основное содержание созданной Ньютоном механической картины мира характеризуется следующими особенностями:

1. От атома до человека весь мир, вся Вселенная понимается как совокупность частичек, движущихся в относительном пространстве и времени, движущихся с бесконечной скоростью и мгновенно распространяющихся в бесконечном количестве размножающихся и не изменяющихся.

2. Отражение в механической картине мира сформировалось из вещества, состоящего из мировых элементарных объектов-атомов, а тела из неделящихся корпускулляров-атомов. Основными понятиями, использующимися в описании механических процессов, стали «тело» и «корпускулы».

3. Движение атомов и молекул описывалось как изменение их траектории в абсолютном времени и абсолютном пространстве. В этой концепции пространство понималось как неизменное поле для особенностей, для действий составляющих тел; время как продолжительность, не зависящая от механических движений и взаимных влияний между телами.

4. В механической панораме мира природа понималась как простая машина, прочно связывающая разные части.

5. Одну из существенных особенностей механической картины мира также составляет перенос на основе редукционизма различных процессов и явлений на механические процессы.

Не смотря на ограниченный уровень развития естествознания в XVII веке, механическая картина мира играла положительную роль в развитии науки и философии, освободила многие события от мифологического и схоластического изложения и дала им природно-научное изложение, направляла познание природы исходя из нее самой, природных причин и законов природных явлений. Но материалистическое направление механической картины Ньютона освободило его от целого ряда недостатков и ограничений. Один из недостатков состоит в том, что «эта картина не имела научного содержания ни о жизни, ни о человеке. Но она предоставила возможность с большой точностью рассмотреть то, на что наука до этого времени не обращала существенного внимания – предсказать заранее события, предвидеть их существование».

Не смотря на все свои недостатки, механическая картина мира оказывала долгое время значительное влияние на развитие всех других областей науки. В тот период развитие целого ряда областей научного познания определялось прежде всего влиянием на них механической картины мира. Например, в период возмущения алхимией в Европе английский ученый Р.Бойл применял в химии целый ряд принципов и объяснительных примеров механики.

Механическая картина мира наложила отпечаток и на развитие биологии. Так, рассматривая природные причины развития организмов, Ламарк опирался на принцип «невесомости» механической картины. Он предполагал, что только «невесомость» формирует источник движения и развития живых организмов.

Механическая картина мира оказала также значительное влияние и на знания о человеке и обществе.

Однако механическая картина мира, совершая экспансию во все новые области науки, сталкиваясь с необходимостью принимать во внимание особенности которые требовали новых, не механических описаний этих областей. Собранные факты осложняли их соотношение с принципами механической картины мира. Механическая картина мира постепенно теряла свой универсальный характер и распадалась на целый ряд специальных – научных картин. Расшатывались основы механической картины мира. В середине XIX века эта картина полностью утратила свой общенаучный статус.

б) Эволюционный период классического естествознания.

Классический период развития естествознания начался в конце XIX века и закончился в начале XX века.

Уже в конце XVIII века в естествознании, в том числе физике и биологии собралось большое количество эмпирического материала, который не вмещался в узкие рамки механической картины мира и который не мог быть разъяснен посредством этой картины. В это период разрушение механической картины мира происходило с двух сторон: в первую очередь со стороны физики, с другой стороны – биологией и геологией.

Первое направление в разрушении механической картины мира было связано с усилением научных исследований в областях физики – электричество и магнетизм. В этих исследованиях особая заслуга принадлежит английским ученым М.Фарадею (1791-1867) и Д.Максвеллу (1831-1879).

Обнаружив связь между электрическим и магнитным полями, Фарадей привнес понятия электрического магнитного поля в физику и выдвинул идею о существовании электромагнитного поля. Максвелл же разработал теорию электромагнитной области, теоретически предположил существование электромагнитных волн, выдвинул идею об электромагнитной природе света. На основе всех этих открытий стало известно, что материя присутствует в механической картине мира не только как вещество, но и как электромагнитное поле. А.Эйнштейн так оценивал область теории Максвелла: «Электромагнитная теория Максвелла была первым ударом по теории движения Ньютона, которая бралась как программа для теории физики … Приближаясь к ее материальной стороне и движению, на арене появилась новая реальная «область» физики».

Достижения электродинамики, которые толковались на основе тождественных законов электрических и магнитных явлений (закон Ампера, закон Био-Савар-Лапласа и т.д.), стали причиной создания электромагнитной картины мира, дававшей более широкое толкование явлений.

В связи с тем, что электромагнитные процессы редуцировались на механические процессы, у многих физиков сформировалась мысль о том, что основу мирового устройства составляют не законы механики, а законы электродинамики. Механический подход к таким явлениям, как свет, электрический магнетизм не дал никаких результатов, и механика постепенно стала заменяться электродинамикой.

Таким образом, проводимые по электромагнетизму исследования постепенно расшатывали основы механической картины мира и в конечном счете привели к ее развалу.

Второе направление в «разрушении» механической картины мира связано с именами английского геолога Ч.Лайелина (1797-1875) и французских биологов Ж.Б.Ламарка (1744-1829) и Ж.Кювьена (1769-1832).

Ч.Лайель в своей трехтомной книге «Основы геологии» разработал учение о систематическом и непрерывном изменении поверхности Земли под воздействием постоянных геологических факторов. Он, применяя нормативные принципы биологии к геологии, разработал теоретическую концепцию, которая оказала значительное влияние на последующее развитие биологии. Другими словами, Лайель редуцировал предусматриваемый для высших форм принцип в принцип, предусматриваемый для познания низших форм. Он так же был одним из основоположников метода актуализации в естествознании, на основе этого метода он заложил начало способности предсказывать прошлое объекта, зная его нынешнее состояние. Мысль о том, что «настоящее – ключ к прошлому» стала исследовательским принципом Лайеля. Однако согласно Лайелю Земля развивается не в определенном направлении, а в результате случайностей и в бессвязной форме. Изменения, происходящие на Земле, постепенно становятся количественными, лишены всяких скачков, постепенных разрывов, качественных изменений. Таким образом, отношение Лайеля к развитию было метафизическим, «плоско-эволюционным» подходом.

Ж.Б.Ламарк разработал первую полную концепцию эволюции живой природы. По его мнению, существующие виды растений и животных постоянно меняются и в этом процессе их формирование осложняется стремлением организмов к усовершенствованию и постоянным влиянием внешней среды. Несмотря на то, что Ламарк объявил принцип эволюции живой природы самым общим законом, по определенным причинам он не смог обнаружить истинные причины развития эволюции. Он думал, что изменения, происходящие в живом организме под воздействием внешней среды, являются главными причинами зарождения новых видов.

Однако Ламарк не смог объяснить причины приобретенных изменений, непередающихся по наследству. Поэтому самым большим достижением Ламарка в истории науки было создание учения о системной эволюции. Ламарк представлял себе, что изменения, происходящие во внешней среде, приводят к возникновению новых особенностей у организма, которые передаются по наследству. Таким образом, Ламарк выступал против теории «катастроф» Кювьена и метафизической концепции о постоянстве видов и выдвинул сопровождающую его идею эволюции мысль о том, что живое создается из неживого посредством особого вещества, называемого «флюидами» и в результате этого сначала формируются простые, затем более сложные формы. Вместе с тем Ламарк предполагал, что материя сама не способна к движению и развитие природы направляется «божественной целью».

В отличие от Ламарка Кювье не принимал идею изменчивости видов и изменения внутри видов животных, которые он наблюдал в ходе раскопок, объяснял их «теорией катастроф», которая категорически отвергала идею эволюции органического мира. Кювье оспаривал тат факт, что каждый период в истории Земли заканчивался мировыми бедствиями – поднятием и опусканием материков, наводнениями, расслоением пластов. В результате этих бедствий вымирают виды животных и растений и в новых условиях появляются новые виды. Кювье не объяснял причины катастроф. По выражению Ф.Энгельса, «Теорию Кювье с точки зрения революционных изменений, которым подвергалась Земля, на словах можно назвать революционной, на самом же деле она оказалась реакционной теорией».

Таким образом, уже в первой четверти XIX века была заложена основа для отказа от господствующего метафизического способа мышления. Особенно три великих открытия, которые были сделаны в естествознании во второй половине XIX века: клеточная теория, закон сохранения энергии и теория эволюции Дарвина; нанесли смертельный удар по метафизическому способу мышления, они заложили, таким образом, основу проникновения в природу диалектических принципов.

Клеточная теория была разработана в 1838-1839 годах немецкими учеными М.Шлейденом и Т Шванном. Эта теория утверждала единое происхождение растений и животных, единство их строения и развития.

Открытый в 40-х гг. XIX века закон сохранения превращения энергии (Майер, Джоуль, Ленц и др.) показал, что ранее изолировавшиеся друг от друга «силы» - тепло, свет, электричество, магнетизм и т.д. в действительности взаимосвязаны друг с другом, в определенных условиях они могут переходить один в другого, и в конечном счете это разные формы одного движения в природе. Как общее количественное измерение разных форм движения, энергия не возникает из ничего и не исчезает, только переходит из одной формы в другую.

Теория эволюции Ч.Дарвина была изложена в его книге «Происхождение видов путем естественного отбора» (1859). Эта теория показала, что растительные и животные организмы, в том числе и органический мир человека – результат долгого развития природы. Живой мир берет свое начало от простейших существ, которые в свою очередь зародились из неживой природы.