Классификация научного знания и формы ее организации

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 14Следующая ⇒

Научные знания могут классифицироваться на разных основаниях, выделим классификацию по отнесению к формам мышления – разделение знаний на эмпирические и теоретические [1].

Эмпирические знание – это установленные факты науки и сформулированные на основе их обобщения эмпирические закономерности и законы. Эмпирическое является материалом знания, а не его итогом. В процедурном отношении эмпирический уровень знания состоит из наблюдения и описания фактов, а также из систематизации их и вывода эмпирических зависимостей. Соответственно, эмпирическое исследование направлено непосредственно на объект и опирается на опытные данные. Эмпирические знание, будучи совершенно необходимой ступенью познания (т.к. все наши знания возникают, в конечном счете, из опыта), все же недостаточно для познания глубоких внутренних закономерностей возникновения и развития познаваемого объекта.

Теоретическое же знание, опираясь на эмпирическое, объясняет предметный мир, на изучение которого и направлена данная наука. Объяснение, в свою очередь, является научной основой его преобразования.

Теоретическое знание – это сформулированные общие для данной предметной области закономерности, позволяющие объяснить ранее открытые факты и эмпирические закономерности, а также предсказать и предвидеть будущие события и факты.Именно теоретические знание трансформирует результаты – полученные на стадии эмпирического познания, в более глубокие обобщения, вскрывая сущности явлений, закономерности возникновения, развития и изменения изучаемого объекта.

Оба вида исследований – эмпирические и теоретические – органически взаимосвязаны и обуславливают развитие друг друга в целостной структуре научного познания. Эмпирические исследования, выявляя новые факты науки, стимулируют развитие теоретических исследований, ставят перед ними новые задачи. С другой стороны, теоретические исследования, развивая и конкретизируя новые перспективы объяснения и предвидения фактов, ориентируют и направляют эмпирические исследования.

Результат эмпирического и теоретического научного познания, имеет свое выражение в формах организации научного знания:

Факт (синоним: событие, результат). К научному факту относятся лишь те события, явления, их свойства, связи и отношения, которые определенным образом зафиксированы, зарегистрированы. Факты составляют фундамент науки, без их совокупности невозможно построить эффективную научную теорию: «Факты – это воздух ученого» (акад. И.П. Павлов).

Положение – научное утверждение, сформулированная мысль.

Понятие – мысль, отражающая в обобщенной и абстрагированной форме предметы, явления и связи между ними посредством фиксации общих и специфических признаков, свойств предметов и явлений. В формулировании понятия по Э.Б. Алаеву действует принцип отражения: «Реально существующее явление создает представление, суждение, понятие; понятие получает свое имя – термин» [1. с, 17]. В.И. Ленин писал: «Диалектика вещей создает диалектику идей, а не наоборот».

Категория – предельно широкое понятие, в котором отражены наиболее общие и существенные свойства, признаки, связи и отношения предметов, явлений окружающего мира. Например, философские категории «материя», «движение», «пространство», «время» и т.д. Каждая отрасль науки имеет собственную систему категорий.

Принцип выполняет двойную цель. С одной стороны, выступает как центральное понятие, представляющее обобщение и распространение какого либо положения на все явления, процессы той области, из которой данный принцип абстрагирован. С другой стороны, он выступает в смысле принципе действия – норматива, предписания деятельности. Закон – существенное, устойчивое повторяющееся отношение между явлениями, процессами.

Теория как понятие рассматривается в двух смыслах. Во-первых, комплекс взглядов, представлений, идей, направленных на объяснение явлений, процессов и связей между ними. В этом смысле слово «теория» часто заменяется словом «концепция». Во-вторых, в узком и строгом смысле – это высшая форма организации научного знания, дающая целостное представление о существенных связях в определенной области знания – объекте данной теории. Метатеория – теория, анализирующие структуры, методы, свойства и способы построения научных теорий в какой либо определенной науке.

Идея (в философском смысле, как общественно-историческая идея, а не в бытовом «кому-то в голову пришла идея»). Идея как высшая форма познания мира, не только отражающая объект изучения, но и направленная на его преобразование. В этом смысле идеи в науке не только подытоживают опыт предшествующего развития знания, но и служат основой для синтеза знания в целостную систему и поиска новых путей решения проблемы. Развитие идеи имеет два «вектора» – как развитие идеи внутри науки, так и развитие по направлению реализации ее в практике. Одним из отличительных признаков идеи от теорий, концепций является то, что последние могут быть созданы одним автором и не получать широкого распространения. Идея же должна получить признание общества, профессионального сообщества, или значительной их части (интерсубъективность).

Доктрина – почти что синоним – концепции, теории. Употребляется в двух смыслах: в практическом, когда говорят о взглядах с оттенком схоластичности и догматизма (отсюда выражения: «доктринер», «доктринерство»); и в смысле комплекса, системы взглядов, направлений действий, но получивших нормативный характер посредством утверждения каким-либо официальным органом – правительством, министерством и т.п. Например, военная доктрина, доктрина (концепция) развития.

Парадигма – также выступает в двух смыслах: как пример из истории, в том числе истории той или иной науки, взятый для обоснования, сравнения; и как концепция, теория или модель постановки проблем, принятая в качестве образца решения исследовательских задач. Проблема – как «знание о незнании», т.е. знание о том, что наука на сегодняшний день не знает, но это недостающее знание необходимо либо для самой науки, развития ее теории, либо для развития практики, либо для того и другого вместе.

Гипотеза – как «предположительное знание». В случае доказательства истинности гипотезы она становится в дальнейшем теорией, законом, принципом и т.д. В этом случае неподтвержденная гипотеза теряет свое значение.

Вопросы для повторения и семинара 3.

1. Дайте определение понятию «гносеология», «наука».

2. Приведите три наиболее существенных признака научного познания.

3. По каким характерным признакам структурируются отрасли.

4. Дайте определение понятиям: «теория», «методология», «метод», «методика исследования».

5. Приведите и раскройте сущность шести основных закономерностей развития науки.

6. Классификация научного знания: эмпирические знания, теоретические знания.

7. Дайте определения формам организации научного знания: «факт», «положение», «понятие», «категория», «принцип», «закон», «теория», «метатеория», «идея», «доктрина», «парадигма», «проблема», «гипотеза».

Литература

1. Ильин В.В., Калинкин А.Т. Природа науки: Гносеологический анализ. М.: Высшая школа, 1985. – 230с.

2. Алаев Э.Б. Социально-экономическая география: Понятийно-терминологический словарь. М.: Мысль, 1983. - 350с.

3. Ракитов А.И. Курс лекций по логике науки. М.: Высшая школа, 1971. – 178с.

Тест к разделу 1. Введение в учебный курс

1. Объектом исследования учебного курса «Естественно-научная картина мира» является:

1. Концепции пространственно-временной организации мира.

2. Объяснение отношения объективного мира.

3. Процессы самоорганизации сложных систем живой и неживой природы

4. Взаимоотношения человека с окружающей средой, место человека во Вселенной.

2. Предметом исследования учебного курса «Естественно-научная картина мира» является:

1. Концепции пространственно-временной организации мира.

2. Объяснение отношения объективного мира.

3. Процессы самоорганизации сложных систем живой и неживой природы

4. Взаимоотношения человека с окружающей средой, место человека во Вселенной.

5. Естественно-научная картина мира

3. В таблице приведите в соответствие «знать, уметь, владеть» их содержанию «должен» по ГОСТ:

1. Знать: 4 – владеть методами научного познания; 5 – отличать научное знание от не научного согласно критериям научности; 6 – различать естественнонаучное и гуманитарное знание.

2. Уметь: 7. – навыками написания конспектов; 8 – принципами верификации и фальсификации.

3. Владеть: 9 – специфику научной деятельности, ее цель, структурные составляющие, возможности ее методов; 10 – особенности исторических этапов развития науки и понимать причины трансформации основных научных идеалов, видеть следствия изменения научных парадигм; 11 – особенности физической картины мира: корпускулярную и континуальную концепции описания природы; структурные уровни организации материи; теорию неравновесных систем; пространство и время; принципы относительности; принципы симметрии; законы сохранения; взаимодействие; принципы суперпозиции, неопределенности, дополнительности; динамические и статистические закономерности в природе; 12 – основы космологии: модели происхождения Вселенной, ее структуру и особенности развития; строение солнечной системы. 13 – особенности химической картины мира: о химических процессах и реакционной способности веществ; 14 – особенности биологического уровня описания природы: выделять структурные уровни организации живого; понимать проблему происхождения жизни; знать принципы эволюции, воспроизводства и развития живых организмов; основы генетики; 15 – проблемы естественно-научной антропологии: определять специфику «человеческой природы», структуру психики, особенности эмоций, физиологии человека; 16 – концепцию биосферы, ее структуру и развитие, понимать место и роль человека в формировании биосферы; знать специфику антропного принципа.

4. Современной тенденцией науки в целом, является:

1. Гармоничный синтез гуманитарных и естественных наук

2. Раздельное развитие гуманитарных и естественных наук

3. Самостоятельный синтез гуманитарных и естественных наук

4. Автономный синтез гуманитарных и естественных наук.

5. Мистици́ зм (от др. греч. μ υ σ τ ι κ ό ς − таинственный) это:

1. Философское и богословское учение, а также особый способ понимания и восприятия мира, основанный на эмоциях, интуиции и научности.

2. Философское и богословское учение, а также особый способ понимания и восприятия мира, основанный на эмоциях, интуиции и рационализме.

3. Философское и богословское учение, а также научный способ понимания и восприятия мира, основанный на эмоциях, интуиции и иррационализме.

4. Философское и богословское учение, а также особый способ понимания и восприятия мира, основанный на эмоциях, интуиции и иррационализме.

6. Астроло́ гия (ст. слав. Астрология, звездословие, др. греч. ἀ σ τ ρ ο λ ο γ ί α от ἀ σ τ ή ρ, ἄ σ τ ρ ο ν «звезда» и λ ό γ ο ς «мысль, причина») это:

1. Группа научных практик, традиций и верований, постулирующих воздействие небесных тел на земной мир и человека и, соответственно, возможность предсказания будущего по движению и расположению небесных тел на небесной сфере и относительно друг друга.

2. Группа предсказательных практик, традиций и верований, постулирующих воздействие небесных тел на земной мир и человека и, соответственно, возможность предсказания будущего по движению и расположению небесных тел на небесной сфере и относительно друг друга.

3. Группа предсказательных практик, традиций и верований, постулирующих воздействие небесных тел на земной мир и человека и, соответственно, возможность научного предсказания будущего по движению и расположению небесных тел на небесной сфере и относительно друг друга.

4. Группа научных практик, традиций и верований, постулирующих воздействие небесных тел на земной мир и человека и, соответственно, возможность предсказания будущего по движению и расположению небесных тел на небесной сфере и относительно друг друга.

7. Оккульти́ зм (от лат. Occultus − скрытый) − это:

1. Общее название учений и традиций, считающих, что существуют скрытые и неизвестные науке силы и явления в человеке и космосе (природе), опыт которых доступен лишь людям с «особыми способностями» или «посвящённым».

2. Общее название научных учений и концепций считающих, что существуют скрытые и неизвестные науке силы и явления в человеке и космосе (природе), опыт которых доступен лишь людям с «особыми способностями» или «посвящённым».

3. Общее название учений и научных традиций, считающих, что существуют скрытые и неизвестные науке силы и явления в человеке и космосе (природе), опыт которых доступен лишь людям с «особыми способностями» или «посвящённым».

4. Общее название учений и научных концепций, считающих, что существуют скрытые и неизвестные науке силы и явления в человеке и космосе (природе), опыт которых доступен лишь людям с «особыми способностями» или «посвящённым».

8. Ма́ гия (лат. magia, от греч. μ α γ ε ί α ) — это:

1. Понятие, используемое для описания системы мышления, при которой человек обращается к научным законам с целью влияния на события, а также реального или кажущегося воздействия на состояние материи; символическое действие (обряд) или бездействие, направленное на достижение определённой цели сверхестественным путём.

2. Понятие, используемое для описания системы мышления, при которой человек обращается к эмпирическим законам с целью влияния на события, а также реального или кажущегося воздействия на состояние материи; символическое действие (обряд) или бездействие, направленное на достижение определённой цели сверхестественным путём.

3. Понятие, используемое для описания системы мышления, при которой человек обращается к тайным силам с целью влияния на события, а также реального или кажущегося воздействия на состояние материи; символическое действие (обряд) или бездействие, направленное на достижение определённой цели сверхестественным путём.

4. Понятие, используемое для описания системы мышления, при которой человек обращается к теоретическим законам с целью влияния на события, а также реального или кажущегося воздействия на состояние материи; символическое действие (обряд) или бездействие, направленное на достижение определённой цели сверхестественным путём.

9. Спирити́ зм (от лат. Spiritus − «душа, дух») − это:

1. Религиозно-философская доктрина, разработанная во Франции в середине XIX столетия Алланом Кардеком. В России термин «спиритизм» принял более общее значение, став синонимом, с одной стороны, религиозной философии спиритуализма, с другой − так называемого «столоверчения», автоматического письма и спиритической практики в самом широком смысле слова.

2. Научно-философская доктрина, разработанная во Франции в середине XIX столетия Алланом Кардеком. В России термин «спиритизм» принял более общее значение, став синонимом, с одной стороны, религиозной философии спиритуализма, с другой − так называемого «столоверчения», автоматического письма и спиритической практики в самом широком смысле слова.

3. Древнегреческая философская доктрина, разработанная во Франции в середине XIX столетия Алланом Кардеком. В России термин «спиритизм» принял более общее значение, став синонимом, с одной стороны, религиозной философии спиритуализма, с другой − так называемого «столоверчения», автоматического письма и спиритической практики в самом широком смысле слова.

4. Философская доктрина Римской империи, разработанная во Франции в середине XIX столетия Алланом Кардеком. В России термин «спиритизм» принял более общее значение, став синонимом, с одной стороны, религиозной философии спиритуализма, с другой − так называемого «столоверчения», автоматического письма и спиритической практики в самом широком смысле слова.

10. Правильно расставьте соответствие формулировки к методическому процессу:

1. Объяснение 4. По логической структуре не отличается от объяснения и основывается также на выводе высказываний о фактах из общих утверждений (законов, теории), но сама факты остаются гипотетическими, неизвестными и их предстоит еще открыть.

2. Понимание 5. Способ, посредством которого можно интерпретировать или истолковывать явления и события индивидуальной духовной жизни и гуманитарной деятельности.

3. Предвидение, или предсказание 6. В самой общей форме можно определить как подведение явления, факта или события под некоторый общий закон, теорию или концепцию

11. В прошлом было широко распространено мнение, что развитие науки происходит путем постепенного, непрерывного накопления все новых и новых научных истин. Такой взгляд, назван:

1. Кумулятивизмом

2. Аккумуляцией

3. Суммированием

4. Объединением

12. Выделите правильное определение понятия «гносеология»:

1. Гносеология изучает закономерности и вероятность познания, исследует ступени (уровни), формы, методы и средства познания фактов, условия и критерии истинности научного познания.

2. Гносеология изучает закономерности и возможности познания, исследует ступени (уровни), формы, методы и средства процесса познания, условия и критерии истинности научного познания.

3. Гносеология изучает законы и возможности познания, исследует ступени (уровни), формы, методы и средства процесса познания, условия и критерии истинности научного познания.

4. Гносеология изучает закономерности и возможности познания истины, исследует ступени (уровни), формы, методы и средства процесса познания, условия и критерии истинности знаний.

13. Выделите правильное определение понятия «наука»:

1. Наука – это сфера человеческой деятельности, функция которой заключается в выработке и теоретической систематизации объективных знаний о действительности.

2. Наука – это сфера человеческой деятельности, функция которой заключается в выработке и теоретической систематизации фактов действительности.

3. Наука – это сфера человеческой деятельности, функция которой заключается в систематизации знаний о обществе.

4. Наука – это сфера человеческой деятельности, функция которой заключается в выработке и теоретической систематизации объективных знаний о природе.

14. В гносеологии различают понятия «истина» и «знание». В таблице поставьте соответствие между понятием и формулировкой:

1. Истина 3. Выражает форму признания истины, предполагающие наличие тех или иных оснований, в зависимости от достаточности которых имеются различные формы признания истины: либо мнение, вера, обыденное знание, научное знание.

2. Знание 4. Подразумевает соответствие знания действительности, достоверности его содержания безотносительно к познающему субъекту и существующего независимо от него в силу своей объективности

15. Методология – это:

1. Учение о принципах построения, формах и методах познания объектов науки.

2. Учение о методах познания в целом.

3. Совокупность методов в какой-либо конкретной области научного познания – тогда говорят, например, о методологии географии (экономической, физической и т.д.).

4. Совокупность технических приемов и организационных форм для проведения научного исследования, в широком понимании методика – это инструмент науки.

5. Путь исследования объекта, а методы – пути, или совокупность применяемых в науке приемов и способов получения новых знаний об объекте и обобщения их в теорию (учение).

16. В таблице выделите правильное соответствие между понятием и формулировкой:

1. Эмпирические знание 3. Сформулированные общие для данной предметной области закономерности, позволяющие объяснить ранее открытые факты и эмпирические закономерности, а также предсказать и предвидеть будущие события и факты.

2. Теоретическое знание 4. Установленные факты науки и сформулированные на основе их обобщения эмпирические закономерности и законы.

17. В таблице «формы организации научного знания», поставьте правильное соответствие факта его содержанию:

1. Факт 14. Как «предположительное знание». В случае доказательства истинности гипотезы она становится в дальнейшем теорией, законом, принципом и т.д.

2.Положение 15. Как «знание о незнании», т.е. знание о том, что наука на сегодняшний день не знает, но это недостающее знание необходимо либо для самой науки, развития ее теории, либо для развития практики, либо для того и другого вместе.

3. Понятие 16. Выступает в двух смыслах: как пример из истории, в том числе истории той или иной науки, взятый для обоснования, сравнения; и как концепция, теория или модель постановки проблем, принятая в качестве образца решения исследовательских задач.

4. Категория 17. Употребляется в двух смыслах: в практическом, когда говорят о взглядах с оттенком схоластичности и догматизма (отсюда выражения: «доктринер», «доктринерство»); и в смысле комплекса, системы взглядов, направлений действий, но получивших нормативный характер посредством утверждения каким-либо официальным органом – правительством, министерством и т.п.

5. Принцип 18. Как высшая форма познания мира, не только отражающая объект изучения, но и направленная на его преобразование.

6. Закон 19. Теория, анализирующие структуры, методы, свойства и способы построения научных теорий в какой либо определенной науке.

7. Теория 20. Как понятие рассматривается в двух смыслах. Во-первых, комплекс взглядов, представлений, идей, направленных на объяснение явлений, процессов и связей между ними. В этом смысле слово «теория» часто заменяется словом «концепция». Во-вторых, в узком и строгом смысле – это высшая форма организации научного знания, дающая целостное представление о существенных связях в определенной области знания – объекте данной теории.

8. Метатеория 21. Существенное, устойчивое повторяющееся отношение между явлениями, процессами.

9. Идея 22. Выполняет двойную цель. С одной стороны, выступает как центральное понятие, представляющее обобщение и распространение какого либо положения на все явления, процессы той области, из которой данный принцип абстрагирован. С другой стороны, он выступает в смысле принципе действия – норматива, предписания деятельности.

10. Доктрина 23. Предельно широкое понятие, в котором отражены наиболее общие и существенные свойства, признаки, связи и отношения предметов, явлений окружающего мира.

11. Парадигма 24. Мысль, отражающая в обобщенной и абстрагированной форме предметы, явления и связи между ними посредством фиксации общих и специфических признаков, свойств предметов и явлений.

12. Проблема 25. Научное утверждение, сформулированная мысль.

13. Гипотеза 26. События, явления, их свойства, связи и отношения, которые определенным образом зафиксированы, зарегистрированы.

Раздел 2. Естественно-научная картина мира в физике

Тема 1. Естественно-научные теории и концепции в физике

Лекция 4.

«Механическая и электромагнитная картина мира»

Введение

Представления о свойствах и особенностях природы возникают на основе тех знаний, которые дают нам разные науки и в разные периоды истории. Поскольку природа представляет собой единое и целое, то и знания о ней должны иметь целостный характер, т.е. представлять собой систему. Такую систему научных знаний о природе издавна называют Естествознанием.

Раньше в Естествознание входили все знания о Природе, но уже с эпохи Возрождения возникают и обособляются отдельные его отрасли и дисциплины, начинается процесс дифференциации научного знания.

Чтобы подчеркнуть фундаментальный характер основных знаний о природе, ученые ввели понятие естественно-научной картины мира, под которой понимают систему важнейших принципов и законов, лежащих в основе окружающего нас мира. Речь идет не о части или фрагменте знания, а о целостной системе. В формировании такой картины наиболее важное значение имеют теории наиболее развитых в исторический период отраслей естествознания. Лидирующие науки накладывают свою печать на представления и научное мировоззрение ученых своих эпох. Картина природы, это синтез открытий и результатов исследования всех отраслей и дисциплин естествознания.

Естественнонаучная картина мира представляет собой систематизированное представление о природе, исторически сформировавшееся в ходе развития естествознания. В эту картину мира входят знания, полученные из всех естественных наук, их фундаментальных идей и теорий (рис. 1). Но история науки свидетельствует, что большую часть своей истории естествознание было связано преимущественно с развитием физики.

Рис. 1. Естественнонаучная картина мира.

Картина природы мира, рисуемая естествознанием, оказывает воздействие на другие отрасли науки, в том числе и социально-гуманитарные. Такое воздействие выражается в распространении концепций, стандартов и критериев научности на другие отрасли познания. Обычно именно концепции и методы наук о природе и естественно-научная картина мира определяют научный климат эпохи. Начиная с XVI в. бурно развивалась математика, что создала математические методы. Однако без учета результатов экономических, социальных и гуманитарных наук наши знания о мире в целом будут заведомо неполными и ограниченными. Поэтому следует различать естественно-научную картину мира наук о природе, и картину мира куда входят важнейшие концепции и принципы общественных наук (социально-гуманитарных наук).

До появления научных представлений о природе люди задумывались об окружающем их мире. Такие представления вначале выступали в форме мифов. Согласно мифам античности, весь видимый упорядоченный и организованный мир назывался космосом, произошел из дезорганизованного мира, или неупорядоченного хаоса. В античной натурфилософии у Аристотеля (384-322 до н. э.), такие взгляды нашли отражение в делении мира на совершенный небесный космос и несовершенный земной мир. Сам термин " космос" обозначал упорядоченность, организацию, совершенство, согласованность и даже военный строй. Такое совершенство и организованность приписывались небесному миру.

Натурфилосо́ фия, или Естествословие (от лат natura — природа и др.гр. φ ι λ ο σ ο φ ί α — философия) — исторический термин, обозначавший (примерно до XVIII века) философию природы, понимаемую как целостную систему самых общих законов естествознания. Впервые термин «philosophia naturalis» встречается у Сенеки. Натурфилософия возникла в античную эпоху как попытка найти «конечные причины» и фундаментальные закономерности природных явлений. Яркими представителями натурфилософии в средние века являлись схоласты. Большинство натурфилософских систем до XVIII века были чисто умозрительными; с появлением классической физики натурфилософия быстро вытесняется философией науки, отсекающей всякую гипотезу, которая не представляется необходимой для доказательства. Тем не менее, различные натурфилософские системы появлялись в XIX и XX веках.

Схола́ стика (греч σ χ ο λ α σ τ ι κ ό ς — учёный, Scholia — «школа») — систематическая европейская средневековая философия, сконцентрированная вокруг университетов и представляющая собой синтез христианского (католического) богословия и логики Аристотеля. Схоластика характеризуется соединением теологодогматических предпосылок с рационалистической методикой и интересом к формально-логическим проблемам. В повседневном общении схоластикой часто называют знания, оторванные от жизни, основывающиеся на отвлечённых рассуждениях, не проверяемых опытом.

В эпоху Возрождения новые взгляды стали основываться на результатах и экспериментальных выводах естествознания, стали называться естественно-научной картиной мира. Одной из первых возникла механистическая картина мира, поскольку изучение природы началось с анализа простейшей формы движения материи − механического перемещения тел.

Механическая картина мира

Становление механистической картины мира связывают с именем Галилео Галилея, который установил законы движения свободно падающих тел и сформулировал механический принцип относительности. Он впервые применил для исследования природы экспериментальный метод вместе с измерениями исследуемых величин и математической обработкой результатов измерений. Если эксперименты периодически ставились и раньше, то математический их анализ впервые систематически стал применять именно он.

Подход Галилея к изучению природы принципиально отличался от ранее существовавшего натурфилософского способа, при котором для объяснения явлений природы придумывались априорные, не связанные с опытом и наблюдениями, чисто умозрительные схемы.

Натурфилософия, представляет собой попытку использовать общие философские принципы для объяснения природы. Иногда при этом высказывались гениальные догадки, которые на многие столетия опережали результаты конкретных исследований. Например, атомистическая гипотеза строения вещества, выдвинутая древнегреческим философом Левкиппом (V до н.э.) и более детально обоснована его учеником Демокритом (ок. 460 до н.э. − год смерти не известен), а также об идее эволюции, высказанной Эмпедоклом (ок. 490 − ок. 430 до н.э.) и его последователями. Однако после того как постепенно возникали конкретные науки и они отделялись от нерасчленненого знания, натурфилософские объяснения стали тормозом для развития науки.

В этом можно убедиться, сравнив взгляды на движение Аристотеля и Галилея. Исходя из априорной натурфилософской идеи, Аристотель считал " совершенным" движение по кругу, а Галилей, опираясь на наблюдения и эксперимент, ввел понятие инерциального движения.

Эквивалентной является следующая формулировка, удобная для использования в теоретической механике: «Инерциальной называется система отсчёта, по отношению к которой пространство является однородным и изотропным, а время — однородным». Законы Ньютона, а также все остальные аксиомы динамики в классической механике формулируются по отношению к инерциальным системам отсчёта.

Термин «инерциальная система» (нем. Inertialsystem) был предложен в 1885 году Людвигом Ланге и означал систему координат, в которой справедливы законы Ньютона. По замыслу Ланге, этот термин должен был заменить понятие абсолютного пространства, подвергнутого в этот период уничтожающей критике. С появлением теории относительности понятие было обобщено до «инерциальной системы отсчёта».

Инерциа́ льная систе́ ма отсчёта (ИСО) — система отсчета, в которой все свободные тела движутся прямолинейно и равномерно или покоятся (рис. 2). Применение Земли в качестве ИСО, несмотря на приближённый его характер, широко распространено в навигации.

Рис. 2. Инерциональная система отсчета.

Инерциальная система координат, как часть ИСО строится по следующему алгоритму. В качестве точки O — начала координат выбирается центр земли в соответствии с принятой её моделью. Ось z совпадает с осью вращения земли. Оси x и y находятся в экваториальной плоскости. Следует заметить, что такая система не участвует во вращении Земли.

По мнению Галилея, тело, не подверженное воздействию каких-либо внешних сил, будет двигаться не по кругу, а равномерно по прямой траектории или оставаться в покое. Такое представление, конечно, − абстракция и идеализация, поскольку в действительности нельзя наблюдать такую ситуацию, чтобы на тело не действовали какие-либо силы. Однако эта абстракция мысленно продолжает эксперимент, который приближенно можно осуществить в действительности, когда, изолируясь от действия целого ряда внешних сил, можно установить, что тело будет продолжать свое движение по мере уменьшения воздействия на него посторонних сил.

Новое экспериментальное естествознание в отличие от натурфилософских догадок и умозрений прошлого стало развиваться в тесном взаимодействии теории и опыта, когда каждая гипотеза или теоретическое предположение систематически проверяются опытом и измерениями. Именно благодаря этому Галилею удалось опровергнуть прежнее предположение Аристотеля, что путь падающего тела пропорционален его скорости. Предприняв эксперименты с падением тяжелых тел (пушечных ядер), Галилей доказал, что этот путь пропорционален их ускорению (9, 81 м/с²). Галилей открыл спутники Юпитера, пятна на Солнце, горы на Луне, что подрывало веру в совершенство космоса.

Новый крупный шаг в развитии естествознания ознаменовался открытием законов движения планет. Если Галилей имел дело с изучением движения земных тел, то немецкий астроном Иоганн Кеплер (1571-1630) исследовал движения небесных тел, вторгся в область, которая раньше считалась запретной для науки.

Кеплер для своего исследования не мог обратиться к эксперименту и поэтому вынужден был воспользоваться многолетними систематическим наблюдениями движения планеты Марс, сделанными датским астрономом Тихо Браге (1546-1601). Перепробовав множество вариантов, Кеплер остановился на гипотезе, что траекторией Марса, как и других планет, является не окружность, а эллипс. Результаты наблюдений Браге соответствовали гипотезе и подтверждали ее.

Траектория движения Марса представляет собой не круг, а эллипс, в одном из фокусов которого находится Солнце — положение, известное сегодня как первый закон Кеплера. Дальнейший анализ привёл ко второму закону: радиус-вектор, соединяющий планету и Солнце, в равное время описывает равные площади. Это означало, что чем дальше планета от Солнца, тем медленнее она движется. Третий закон Кеплера: отношение куба среднего удаления планеты от Солнца к квадрату периода обращения её вокруг Солнца есть величина постоянная для всех планет: a³ /T² = const.

Открытие законов движения планет Кеплером свидетельствовало: между движениями земных и небесных тел не существует разницы, все они подчиняются естественным законам; сам путь открытия законов движения небесных тел в принципе не отличается от открытия законов земных тел. Правда, из-за невозможности осуществления экспериментов с небесными телами для исследования законов их движения пришлось обратиться к наблюдениям, т.е. в тесном взаимодействии теории и наблюдения, тщательной проверке выдвигаемых гипотез измерениями движений небесных тел.

Формирование классической механики и основанной на ней механистической картины мира происходило по двум направлениям: обобщение полученных ранее результатов (законов движения свободно падающих тел, открытых Галилеем) и законов движения планет, сформулированных Кеплером; создание методов для количественного анализа механического движения в целом.

⇐ Предыдущая 1 234 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒