Из истории научных представлений

Первобытное знание

Первобытная культура синкретичная – нерасчлененная. В ней тесно переплетаются познавательная, эстетическая, предметно-практическая и другие виды деятельности. Интересна следующая история. В одной центральноавстралийской пустыне заблудилась группа путешественников-европейцев. Ситуация в тех условиях трагическая. Проводник, абориген, успокоил путешественников: «В этой местности я раньше никогда не был, но знаю ее… песню». Следуя словам песни, он вывел путешественников к источнику. Этот пример ярко иллюстрирует единство науки, искусства и повседневного обыденного опыта.

Мифология

В первобытную эпоху отдельные стороны, аспекты мира обобщались не в понятиях, а в чувственно-конкретных, наглядных образах. Совокупность связанных между собой подобных наглядных образов и представляла собой мифологическую картину мира.

Миф есть способ обобщения мира в форме наглядных образов.

Миф несет в себе не только определенное обобщение и понимание мира, но и переживание мира, некоторое мироощущение.

Первобытный миф не только рассказывался, но и воспроизводился ритуальными действиями: плясками, обрядами, жертвоприношениями. Совершая ритуальные действия, человек поддерживал связь с теми силами (существами), которые сотворили мир.

Мифологическое сознание постепенно преобразовывалось рациональными формами. Переход к научному познанию мира требовал появления качественно новых, по сравнению с мифологическими, представлений о мире. В таком немифологическом мире существуют не антропоморфные, а независимые от людей и Богов процессы.

Милетская школа

Естествознание начинается тогда, когда формулируется вопрос: существует ли за многообразием вещей некое единое начало. Возникновение европейской науки принято связывать с Милетской школой. Ее историческая заслуга состояла в постановке первой и важнейшей естественно-научной проблемы – проблемы первоначала. Представители Милетской школы – Фалес, Анаксимандр, Анаксимен – были одновременно и первыми учеными-естествоиспытателями, и первыми философами.

Фалес Милетский вошел в историю науки и как философ, и как математик, который выдвинул идею математического доказательства. Идея математического доказательства – величайшее достижение древнегреческих мыслителей.

Платон

Платон предположил существование двух реальностей, двух миров. Первый мир – это мир множества единичных, изменяющихся, подвижных вещей, материальный мир, который отражается чувствами человека. Второй мир – это мир вечных, общих и неизменных сущностей, мир общих идей, который постигается разумом.

Идея – это то, что видно разумом в вещи. Это некое конструктивное начало, порождающая модель. Это старые мифологические Боги, переведенные на философский язык. Идея – это некоторое общее понятие, некоторое обобщение.

Никто из Богов и героев не пребывал в мире идей. Мир идей первичен по отношению к миру чувственных вещей. Материальный мир производен от идеального.

Аристотель

Главное возражение Аристотеля направлено против платоновского отрыва идеи вещи от самой вещи. Идеи и чувственные вещи не могут существовать отдельно, в разных мирах. Мир един. Он не распадается на два мира – чувственный и идеальный. Идея существует не где-то в далеких космических далях, а в самих чувственных вещах.

Мир изменчивых природных вещей, как и мир идей, может быть предметом достоверного познания. Все достойно быть предметом познания: и движение светил, и строение живых тел, и устройство полиса. Основу естественно-научных воззрений Аристотеля составляет его учение о материи и форме.

Мир состоит из вещей, каждая отдельная вещь является соединением материи и формы. Материя сама по себе – бесформенное, пассивное начало. Это материал – то, из чего возникает вещь, это субстрат вещи. Чтобы стать вещью, материя должна принять форму – идеальное, конструирующее начало, которое придает вещам конкретность. Как материя, так и форма вечны. Итак, каждая вещь – соединение материи и формы.

Каждый первоэлемент имеет свое место. В центре мира находится элемент Земли. Земля неподвижна и имеет сферическую форму. Вокруг Земли распределена вода, затем воздух, затем огонь. Огонь простирается до орбиты Луны. Выше Луны – надлунный, Божественный мир, в котором царят другие законы. В этом мире все тела состоят из эфира.

В Божественном мире существует лишь один вид движения – равномерное непрерывное круговое движение небесных тел. Небесные тела вращаются вокруг Земли по круговым орбитам. Они прикреплены к сферам, сделанным из эфира. Существуют сферы Луны, Меркурия, Венеры, Солнца, Марса, Юпитера, Сатурна и сфера неподвижных звезд. За ней находится перводвигатель – Бог, который и придает движение сферам. Космос конечен и вечен.

В разных точках пространства и в разных направлениях действуют свои законы. Современная физика строится на принципиально иной основе – на идее однородности и изотропности пространства и времени.

Все механическое движение можно разделить на две большие группы: движение небесных тел в надлунном мире и движение тел в подлунном, земном мире. Движение небесных тел – совершенное движение. Оно представляет собой вращательное равномерное круговое движение или движение, сложенное из подобных движений. У него нет ни начала, ни конца, оно не имеет материальной причины.

Все земные движения несовершенны. Они подвержены изменению, имеют начало и конец. Движение земных тел можно разделить на насильственное и естественное. Естественное движение – это движение тела к своему месту, тяжелого вниз, а легкого вверх. Естественное движение происходит само собой, не требует приложения силы. Насильственное движение требует приложения силы. Любое насильственное движение, даже равномерное и прямолинейное, происходит под действием силы. Закона инерции Аристотель не знал.

Понимание пространства и времени в классической физике

Вплоть до начала XX века в науке господствовали представления о том, что пространство и время ‒ самостоятельные сущности, не зависимые ни от материи, ни друг от друга. В классической механике Ньютона считалось, что пространство – пустой ящик, в который опускаются все вещи, время – единый мировой маятник, колебания которого идут в независимости от положения вещей. Эйнштейн так характеризовал представления Ньютона о пространстве: если убрать все деревья, то лес останется.

Представления о пространстве и времени как о пустых вместилищах вещей и событий имели под собой определенные эмпирические основания. В области обычного опыта и малых скоростей, в макромире, не наблюдается прямой связи между пространством, временем и движущимся предметом. Объект может быть удален из определенного места, но от этого пространство не изменится и не исчезнет. Аналогичным образом воспринимается и время: оно безразлично к объектам.

Представления о пространстве, времени и движении были кардинальным образом пересмотрены в XX в. Такая научная революция связана с двумя величайшими теориями современности – теорией относительности и квантовой механикой.

СПЕЦИАЛЬНАЯ ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ

Инерциальные системы отсчета

Движение тел можно определить только по отношению к другим телам. Для этого в физике вводится понятие системы отсчета.

Система отсчета – это тело, которое условно считается неподвижным и по отношению к которому рассматривается движение других тел, а также связанные с этим телом система координат и часы.

Важнейшим положением физики является принцип инерции, который еще называется первым законом Ньютона.

Принцип инерции. Существуют системы отсчета, относительно которых все тела, не взаимодействующие с другими телами, движутся равномерно и прямолинейно.

Системы отсчета, которые удовлетворяют принципу инерции, называются инерциальными.