Этап, называемый «научной революцией».

Периодом «научной революции» иногда называют время между 1543 и 1687 гг.

Первая дата соответствует публикации Н. Коперником работы «Об обращениях небесных сфер»; вторая — И. Ньютоном «Математические начала натуральной философии».

Все началось с астрономической революции Коперника, Тихо Браге, Кеплера, Галилея, которая разрушила космологию Аристотеля — Птолемея, просуществовавшую около полутора тысяч лет.

· Коперник поместил в центр мира не Землю, а Солнце;

· Тихо Браге — идейный противник Коперника — движущей силой, приводящей планеты в движение, считал магнетическую силу Солнца, идею материального круга (сферы) заменил современной идеей орбиты, ввел в практику наблюдение планет во время их движения по небу;

· Кеплер, ученик Браге, осуществил наиболее полную обработку результатов наблюдений своего учителя: вместо круговых орбит ввел эллиптические он количественно описал характер движения планет по этим орбитам;

· Галилей показал ошибочность различения физики земной и физики небесной, доказывая, что Луна имеет ту же природу, что и Земля, и формируя принцип инерции. Обосновал автономию научного мышления и две новые отрасли науки: статику и динамику. Он «подвел фундамент» под выдающиеся обобщения Ньютона, которые мы рассмотрим далее.

· Данный ряд ученых завершает Ньютон, который в своей теории гравитации объединил физику Галилея и физику Кеплера.

В течение этого периода изменился не только образ мира. Изменились и представления о человеке, о науке, об ученом, о научном поиске и научных институтах, об отношениях между наукой и обществом, между наукой и философией, между научным знанием и религиозной верой. Выделим во всем этом следующие основные моменты.

1. Земля, по Копернику, — не центр Вселенной, созданной Богом, а небесное тело, как и другие. Но если Земля — обычное небесное тело, то не может ли быть так, что люди обитают и на других планетах?

2. Наука становится не привилегией отдельного мага или просвещенного астролога, не комментарием к мыслям авторитета (Аристотеля), который все сказал. Теперь наука — исследование и раскрытие мира природы, ее основу теперь составляет эксперимент. Появилась необходимость в специальном строгом языке.

3. Наиболее характерная черта возникшей науки — ее метод. Он допускает общественный контроль, и именно поэтому наука становится социальной.

4. Начиная с Галилея наука намерена исследовать не что, а как, не субстанцию, а функцию¹.

Научная революция порождает современного ученого-экспериментатора, сила которого — в эксперименте, становящемся все более и более точным, строгим благодаря новым измерительным приборам. Новое знание опирается на союз теории и практики, который часто получает развитие в кооперации ученых, с одной стороны, и техников и мастеров высшего разряда (инженеров, художников, гидравликов, архитекторов и т.д.) — с другой.

Возникновение нового метода исследования – научного эксперимента оказало огромное влияние на дальнейшее развитие науки.

№5.

ЭПОХА ВОЗРОЖДЕНИЯ

Пришедшая на смену средневековью эпоха Ренессанса (Возрождения) принципиально отличалась от него. Это время краха феодализма и становления капиталистического общества; время жестоких религиозных войн и жестких социальных конфликтов, время сложения абсолютистских монархий и становления буржуазного индивидуализма, приходящего на смену феодальной сословной иерархии; время зарождения книгопечатания и возрождения античной культуры на новом витке диалектической спирали развития. В наступившем времени был преодолен средневековый дуализм сознания и восприятия мира, мир Дольний и мир Горний представлялись уже близкими и даже взаимопроникающими: все связано со всем, а значит все, а не только божественное, достойно быть предметом познания. Не божество, а человек – мерило всего сущего. Такой вектор мышления породил множество гениальных умов. Титанами мысли ренессанса на базе бескорыстного, объективного познания мира, была подготовлена основа классического естествознания, испытавшего невиданный взлет в XVIII – XIX вв.

Множество достижений было связано с областями биологии и химии, освобождавшейся от пут герметизма. Велась огромная работа по описанию многообразия животного и растительного мира. Развивались морфология и анатомия, расширявшая сведения о внутреннем строении различных организмов. Большое внимание стали уделять человеку и способам исцеления его от недугов. Не перечислить всех имен известных и великих натуралистов и медиков эпохи ренессанса, среди них – погибший при кораблекрушении первый анатом Андреас Везалий (1514-1564), создатель микроскопической анатомии (первооткрыватель капилляров), врач Марчелло Мальпиги (1628-1694), размышлявший о природе света и тяготения и открывший клеточное строение живых тканей Роберт Гук(1635-1703), врач и ботаник-систематик Андреа Цезальпини (1519-1603).

Парацельс(1493-1541) он же – Филипп Ауреол Теофраст Бомбаст фон Гоненгейм – родился в Швейцарии и изучал медицину и химию, путешествуя по Франции, Италии и Германии. Он исходил из того, что медицина покоится на четырех столпах: философии, астрологии, химии и добродетели. Парацельс (что значит «превосходящий Цельса» – римского ученого-медика) основал натрохимию, приписывая определенным соединениям способность устранять нарушения равновесия в организме. Он верил, что коль тело человека состоит из веществ, то происходящие в них изменения и вызывают болезни, которые можно излечить, лишь применяя лекарства, восстанавливающие химическое равновесие. До Парацельса в качестве лекарств использовались в основном растительные препараты, он же полагался лишь на эффективность минеральных лекарств. В химических изысканиях Парацельс заимствовал из алхимии учение о триаде ртуть-сера-соль, отражающей основные свойства материи: летучесть-горючесть-твердость. Эта триада составляет основу макрокосма (Вселенной), но относится и к микрокосму (человеку), состоящему из духа, души и тела. Парацельс утверждал, что лихорадка и чума происходят от избытка в организме серы, параличи от избытка ртути, а избыток соли может вызвать расстройства желудка и водянку. Следует сказать, что Парацельс активно боролся с догматической наукой, и иногда не совсем привычными методами: публично сжег в Иванов день учебник медицины, основанный на устаревших античных представлениях, преподавал медицину в университете Базеля на немецком, а не на традиционной латыни. Натрохимия оказала химии большую услугу, освободив ее от влияния замешанной на магии алхимии и расширив знания о жизненно важных соединениях (тем самым благотворно повлияв и на фармацию).

Антони ван Левенгук (1632-1723) – нидерландский натуралист – изобрел микроскоп. Это была настоящая революция в биологии – прорыв в совершенно доселе неведомый микромир. Конструкция микроскопа Левенгука была гениально проста – несмотря на использование всего одной линзы, он позволял получать увеличения в сотни раз! С помощью нового инструмента были открыты микроорганизмы, сперматозоиды и недоступные ранее глазу тонкости строения обыденных, казалось бы предметов – волоса, ножки пчелы и многое другое. Микроскоп был еще и выдающимся инженерным изобретением. Лишь в 1980-х гг. российским инженерам удалось доподлинно выяснить как без длительной и утомительной шлифовки хитроумный голландец с помощью пламени изготавливал из стеклянных нитей сотни линз для своих микроскопов с уникальными для того времени препаратами. Оказалось, что простая технология, созданная Левенгуком 350 лет назад, вполне современна и весьма практична, а изготовить такой микроскоп под силу даже аккуратному и усидчивому школьнику.

Леонардо да Винчи (1452-1519) – гениальный ученый-энциклопедист, достигший больших познаний в области геологии, ботаники, анатомии, механики, оптики. Известно свыше 7000 листов с его записями научного и философского характера. Поскольку он считал основой познания опыт, то уделял много внимания практическому применению науки. Среди его изобретений, к примеру, такие опередившие время на века машины, как танк, парашют и вертолет. В биологии он изучал связь нервной системы и мускулатуры, открыл щитовидную железу. Знание анатомии и пропорций было необходимо да Винчи и для правильного изображения человеческого тела. Он досконально изучил связь эмоционального состояния и поведения, отражения эмоций в жизни тела, в мимике. Его учение о пропорциях стало основой современной антропометрии. Великого Леонардо навсегда прославили его художественные полотна, фрески, скульптуры – «Мона Лиза», «Тайная вечеря», «Поклонение волхвов» и многие другие.

Френсис Бэкон (1561-1626) – был не только ученым-естествоиспытателем и философом, но и ярким политиком, и удачливым придворным: он стал членом Тайного совета, хранителем королевской печати, а затем лорд-канцлером при дворе короля Якова I и пользовался таким доверием монарха, что временами правил Англией вместо него. В трактате «Новый Органон» он провозгласил целью науки подчинение природы интересам человека. При этом философ писал: «Природу легче подчинить, повинуясь ей». Иными словами, для управления природой необходимо хорошее знание ее законов. В познании, основанном на индукции, главным методом Бэкон считал эксперимент: “Природа, если ее раздражить и потревожить с помощью искусства, раскрывается яснее, чем когда ее предоставляют самой себе».

Но главная научная революция состоялась не в области медицины или биологии, а в космогонии. Это полная драматизма история приключений человеческого разума и незаурядных личностей. Неудовлетворенность страдавшей отсутствием целостности и простоты геоцентрической системой Птолемея с ее заумными эпициклами, проявлялась давно. Так король Кастилии и Леона – Альфонсо Х Мудрый (1221-1284) заметил, что если бы он был вправе давать Богу советы при сотворении мира, то рекомендовал бы устроить его попроще. Космогония по Птолемею давала сбои в юлианском календаре – например дата равноденствия – точка отсчета Пасхи (важного религиозного празднества) сместилась за 1400 лет на 10 дней. Лютеранский собор 1512-1517 гг. призвал астрономов решить календарную проблему. Среди взявшихся за это был польский ученый Коперник, уже усомнившийся в неподвижности Земли и изучавший труды античных философов (в том числе Аристарха Самосского) на эту тему.

Николай Коперник (1473-1543) – сын краковского купца и каноник Вармийской епархии – еще в 1505 году изложил принципиальные основы новой, гелиоцентрической системы в «Малом комментарии». В центре мира он поместил Солнце, вокруг которого движутся планеты, включая Землю с ее спутником – Луной. Всю замкнутую Вселенную окружала сфера неподвижных звезд. Планеты, по мнению Коперника, совершали свои движения по совершенным круговым орбитам. Свою итоговую книгу «Об обращении небесных сфер» Коперник увидел лишь на смертном одре. Мартин Лютер осмеял великую книгу, церковь и хотела бы наказать еретика, да было уже некого. Труд был запрещен в 1616 году и католическим «Индексом запрещенных книг», как богопротивный, вплоть до 1828 года. При этом уже в 1582 году на основе системы Коперника был введен новый григорианский календарь, а основные особенности перемещения планет по небосклону (петли, прямое и попятное движение) легко находили свое объяснение. Наконец, именно Коперник впервые в истории познания доказал, что сущность явления можно понять лишь после его тщательного изучения, а не в результате схоластического размышления (справедливости ради следует вспомнить, что Коперник был еще и прекрасным врачом, некоторые выписанные им рецепты сохранились до сих пор). Наступало время новых свершений в науке.

Джордано Бруно (1548-1600) – бывший монах неаполитанского монастыря Святого Доминика, философ, поэт, политический деятель – предложил новую теорию. Коперник уничтожил восприятие Земли, как центра мироздания. Бруно проделал то же самое с Солнцем. Он оставил его в центре лишь одной звездной системы, применив идеи философа Николая Кузанского, утверждавшего, что ни одно тело не может быть центром вселенной ввиду ее бесконечности. Когда говорят, что Бруно просто развил модель Коперника, это не вполне адекватно. Если мир Коперника был заключен в «хрустальную сферу» неподвижных звезд, то мир Бруно – принципиально иной. Границы Вселенной раздвинуты до бесконечности, вместо «сферы» - многочисленные солнца, и, более того – многочисленные обитаемые миры. Эти обитаемые и необитаемые миры и звезды объединяла общность элементов. Не подлежала сомнению для Бруно и изменяемость небесных тел, вопреки церковному мнению о постоянстве совершенных небес. Это доказывало и появление комет, и взрыв сверхновой звезды в 1572 году. Яркие выступления Бруно на диспутах, преподавание в университетах Франции, Чехии, Швейцарии, Германии, Англии, критика нравов стяжательства, процветавших в клерикальных кругах, привели ученого в лапы инквизиции. Он, после жестоких восьмилетних пыток, был сожжен невеждами на площади Цветов в Риме. Бруно говорил: «Невежество – лучшая в мире наука, она дается без труда и не печалит душу». В конце XIX века на месте его трагической гибели был возведен памятник с эпитафией: «От века, который он предвидел…»

В те же годы, что и мятежный ноланец Бруно, жил и заносчивый датский дворянин, дуэлянт и выдающийся астроном, который превзошел средневекового Улугбека по точности своих наблюдений.

Тихо Браге (1546-1601) в 26 лет тоже стал свидетелем уникального явления – вспышки Новой звезды в созвездии Кассиопеи. Это побудило его всерьез заняться астрономией. Король Фредерик II обратил внимание на труды Браге и дал ему во владение остров Вен близ Копенгагена, где была построена обсерватория Ураниборг. Из-за ссор с придворными и помощниками Браге был вынужден в конце концов переехать в Прагу, где у него в 1600 году появился новый молодой ученик и помощник – испытавший в детстве нищету и нужду безгранично преданный науке немец Иоганн Кеплер, уже издавший математическую трактовку совершенного геометрического строения небесных сфер. В наследство ученику остались оскорбления со стороны учителя, его завещание с просьбой опровергнуть Коперника и сундук с бесценными записями наблюдений.

Иоганн Кеплер (1571-1630) долгое время зарабатывал на жизнь составлением гороскопов, живя впроголодь и продолжая астрономические наблюдения. Однако в 1609 году вышла в свет его «Новая астрономия», а через десять лет «Гармония мира». Десять лет между изданием двух книг были страшными: смерть жены и сына от эпидемии оспы, скитания, спасение матери от костра инквизиции, религиозные преследования во время Тридцатилетней войны… Но именно в этих трудах ученый сформулировал три гениальных положения, названных ныне законами Кеплера:

- каждая планета движется по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце;

- планеты движутся по своим орбитам с переменной скоростью таким образом, что площади, описываемые радиус-вектором от центра Солнца до планеты за равные промежутки времени, оказываются равными;

- квадраты периодов обращения планет пропорциональны кубам больших полуосей их орбит.

Так родилась небесная механика. Осенью 1630 г. Кеплер, проехав 400 км верхом и пытаясь добиться выплаты десятилетнего долга по жалованию, умер от простуды. Все рукописи Кеплера после трехсотлетних злоключений оказались в Петербурге и бережно хранятся в архиве Российской Академии наук. Революция в космогонии объясняла физическую суть новых явлений, и потому закономерно переросла в возникновение классической механики.

Галилео Галилей (1564-1637) – родился в семье бедного дворянина и композитора из Пизы – Винченцо Галилея. В Пизе и в Падуе он стал преподавать математику, астрономию и механику и с интересом решать разнообразные прикладные задачи – строить машины и механизмы, заниматься фортификацией. Главным критерием истинности Галилей считал опыт (классическим примером стали его опыты по свободному падению тел, проводившиеся на знаменитой Пизанской башне). Благодаря такой установке ему удалось сформулировать:

- понятие ускорения (скорости изменения скорости), как результата действия силы на тело, разграничить равномерное, неравномерное и ускоренное движения;

- принцип инерции и понятие инерциальных систем (т.е. движущихся прямолинейно и равномерно друг относительно друга);

- принцип относительности (на ускорения тел, явившиеся следствием их силового взаимодействия, относительное движение систем отсчета никакого влияния не оказывает, и никакими механическими опытами невозможно установить, какая из систем движется);

- закон независимости действия сил (принцип суперпозиции).

7 января 1610 года Галилей, изготовивший «перспективу» - первый в истории телескоп – взглянул на небо вооруженным глазом. Были открыты тайна Млечного пути, состоящего из мириадов звезд, спутники Юпитера, горы на Луне, пятна на Солнце, фазы Венеры, странный вид Сатурна (малое разрешение не позволило опознать кольцо, Галилей принял его за тройную планету). Более того, он за 233 года до открытия, смог наблюдать Нептун, правда, не опознав в нем новую планету. Трудно сказать, что более известно и важно – открытия Галилея в области механики или же в области астрономии. Однако, инквизиция судила 70-летнего старика именно за то, что он поддержал космогонию Коперника. Сломленный церковными палачами ученый, прочитав с веревкой на шее текст отречения от движения Земли, по преданию, тихо произнес, поднявшись с колен: «И все-таки она вертится! » Несмотря на двух, приставленных к нему монахов и домашний арест, почти ослепнув, он последние 7 лет жизни продолжал заниматься наукой. Через 337 лет католическая церковь, наконец, с неохотой признала свою неправоту в позорном судилище.

Рене Декарт (1596-1650) – французский философ и естествоиспытатель, чаще называвший себя по-латыни Картезиусом, дабы не обращали внимания на его дворянское происхождение, достиг многого в математике (создатель аналитической геометрии), физике (принцип инерции, закон сохранения количества движения, объяснение природы радуги) и даже физиологии (именно он ввел понятие рефлекса). Он был одним из основателей рационализма – учения о разуме, как основе познания и поведения людей. «Мыслю, следовательно, существую» - говорил Картезиус, и отталкиваясь от факта существования собственного «Я», доказывал существование мира. Мир по Декарту – протяженная материя, не имеющее границ однородное пространство. Оно, как утверждал философ, создано Богом, но упорядочено без его участия законами природы, иными словами, современный мир – результат эволюции материи. Предложенная им теория вихрей объясняла вращение Земли и других планет и их орбитальное движение. Однако, объяснить законы Кеплера и ряд других особенностей космогонии Декарт не смог. Впоследствии Ньютон заявил: «Если я вижу теперь дальше Декарта, то это потому, что стою на плечах гиганта».

Исаак Ньютон (1643-1721), родившийся в фермерской семье, в английской деревушке Вульсторн, с детства склонный к размышлениям в одиночестве, окончил Кембриджский университет. Практически все свои самые великие открытия он сделал в молодости, спасаясь от чумы в родной деревне. Здесь чудаковатый и рассеянный гений физики Ньютон завершил создание фундамента классического естествознания. Его кредо звучало так: «Гипотез не измышляю». Он последовательно описал механические процессы движения и взаимодействия тел на основе созданного им математического языка бесконечно малых. Понадобилось почти семьдесят лет, чтобы этот подход, привычный уже для современных школьников, окончательно утвердился в умах ученых. Определив понятия скорости, ускорения, массы и силы, Ньютон сформулировал законы динамики в виде связей между этими величинами, а проанализировав законы движения небесных тел, обнаруженные Кеплером, установил закон всемирного тяготения, введя в науку меру гравитационного взаимодействия тел в нашей Вселенной: сила тяжести обратно пропорционально квадрату расстояния между телами и пропорциональна массе тела, независимо от его формы и иных свойств. 28 апреля 1686 года он представил результаты своих изысканий Лондонскому королевскому обществу. В результате удалось научиться предсказывать солнечные затмения, понять природу морских приливов, объяснить экваториальное сжатие планет, рассчитывать орбиты комет (чем вскоре воспользовался английский астроном Эдмунд Хэйли (1656-1742), более известный под неправильной транскрипцией «Галлей», благодаря предсказанной им комете. Как сам сэр Ньютон вспоминал в старости, на мысль о тяготении его навело падающее в саду яблоко, ставшее впоследствии известнейшей научной притчей.

Другой стороной необъятного научного наследия Ньютона (достижения в области физики, химии, металлургии, математики, геометрии и т.д.) была оптика. После открытия сложного состава белого света, он приступил к исследованию законов преломления монохромных лучей, оказавшихся различными для каждого цвета. Это объяснило дефект линз – хроматическую аберрацию. Чтобы избежать этих искажений, Ньютон построил зеркальный телескоп собственной конструкции – рефлектор. Все крупнейшие телескопы современности несут в своей основе именно конструкцию Ньютона. В 1672 году ученый доложил Лондонскому королевскому обществу корпускулярную концепцию света (свет состоит из частичек-корпускул). Чуть позже, в 1676 году датчанин Оле Ремер (1644-1719), на основании наблюдения затмений спутника Юпитера установил, что скорость света конечна и равна 300000 км/сек.

Идеи Ньютона неосторожно и неоправданно упрощались его последователями. Так, утвердился принцип дальнодействия – мгновенной передачи действия тяготения через пустоту, хотя, сам Ньютон считал, что для этого необходим некий, пусть и нематериальный агент. Простые законы геометрической оптики с прямолинейными лучами, разработанные Ньютоном, так же требовали дополнительного объяснения. В большинстве случаев его можно было дать, считая свет потоком корпускул. Но в таком случае неясно: как частицы решают, кому отражаться, а кому преломляться, проходя в прозрачное тело? Кроме того, два пересекающихся потока-луча никак не воздействовали друг на друга. Как объяснить разложение белого света в радугу, таинство, так и не объясненное Ньютоном? Может быть свет все-таки волна, распространяющаяся в очень разреженном и упругом эфире? Голландец Христиан Гюйгенс (1629-1695) предложил в 1690 году иную теорию света – волновую (свет есть волна, распространяющаяся в мировом эфире), на которую Ньютон так же обратил внимание, но в итоге посчитал несостоятельной.

С 1702 года до самой смерти сэр Исаак Ньютон возглавлял Лондонское королевское общество, а с 1705 был пожалован дворянским титулом указом британской королевы. Ньютон словно соединил своей скромной, без подвигов, путешествий и приключений, и вместе с тем великой биографией две эпохи – ренессанс и «золотой век просвещения».

⇐ Предыдущая 3 4 5 6 7 8 9 10 1112