Проблема двух культур. Объекты изучения и научные методы в естествознании и социально-гуманитарной области.
Объект изучения.
К настоящему времени сформировались две обширные и относительно самостоятельные области познания, которые различаются по объекту изучения:
1. Естествознание, объектом изучения которого стали все форма живой и неживой природы, включая биологические аспекты жизнедеятельности человека;
2. Гуманитарные и социальные науки, объектом изучения которых являются человеческое сознание, творчество, общественные процессы и их развитие, а также идеальные системы, созданные человеком (языки, право, религия и пр.).
В результате различия объектов познания и относительно независимой эволюции естественные и социогуманитарные науки выработали собственные методы и достигли различающихся уровней развития. Между ними появляются противоречия, связанные с различиями традиций, целей, методов, несовпадения оценок одних и тех же достижений научно-технического прогресса и тенденций развития общества. Совокупность этих противоречий иногда называют проблемой двух культур.
Научный метод в естествознании:
1. стремление к четкости и однозначности понятий;
2. эмпирическая (наблюдательная и экспериментальная) основа научных знаний;
3. инструментальные методы получения информации об изучаемых явлениях природы;
4. стремление к количественным характеристикам явлений и, соответственно, к математическим методам обработки информации; широкое применение методов математического моделирования;
5. логическая (рациональная) основа и хорошо отработанная методика построения теорий;
6. редукционизм – способ объяснять сложные явления путем использования представлений о более простых;
7. представление об относительности, принципиальной неполноте и неокончательности научных знаний, а также о преемственности теорий;
8. стремление к концептуальному единству теоретического описания природы.
Научный метод гуманитарный
Для гуманитарного знания, особенно для искусства, характерны:
1. целостный подход к рассматриваемым явлениями (синтез) – антипод редукционизма;
2. вынужденно приблизительный, не количественный, а качественный характер информации об изучаемых явлениях, трудность формализации, т.е. точного математического описания (своеобразная плата за целостный подход);
3. интерпретация - личностная (эмоциональная) позиция исследователя по отношению к изучаемому явлению, этические и эстетические оценки явлений на основе моральных принципов исследователей, а также их политических приоритетов, что в некоторых случаях может свести на нет значимость исследований;
4. особое значение интуитивного, т.е. нелогического подхода к изучению явлений.
Проблема двух культур
В мае 1959 года в Кембриджском университете (Англия), известный английский ученый Чарльз Перси Сноу прочитал лекцию «Две культуры и научная революция».
Между традиционной и гуманитарной культурой Европы и новой т.н. научной культурой, производной от научно-технического процесса 20 века.
У нас это отражается в противостоянии физиков и лириков (стихотворение Б.Слуцкого «Физики и Лирики 1959).
Конвергенция естествознания и гуманитарного знания.
Позитивные тенденции к сближению двух культур, обусловленные необходимостью решения комплексных проблем науки, а также глобальных проблем современной цивилизации.
Проникновение естественнонаучных методов в гуманитарную область и проникновение целостного мировидения в естествознание.
Культура- это проявление творческого, креативного начала, вне зависимости от того, в какой сфере это творчество осуществляется следовательно сближение естественной и гуманитарной культуры объективно закономерно.
Концепции естествознания и научная картина мира. Научные революции.
Концепции современного естествознания
– это такие фундаментальные научные идеи, модели и положения, которые проявляют себя во всех естественных науках (Концепция – единый определяющий замысел, ведущая мысль, естествознание – совокупность наук о природе). Следовательно, в курсе КСЕ кроме избранных глав наук о природе изучаются трансдисциплинарные (trans – сквозь, через) концепции в естествознании в целом.
Известный человеку природный мир описывается множеством теорий. Все эти теории образуют единую научную картину мира.
научная картина мира – это целостная система представлений об общих законах устройства мироздания.
Смена научной картины мира – научная революция. Иногда говорят, что научная революция – это смена парадигмы.
Парадигма – это особый способ организации научного знания, задающий то или иное видение мира и соответственно образцы или модели постановки и решения исследовательских задач.
Таких революций в истории науки было несколько.
Первая научная революция
6-4 вв. до н.э. (Аристотель)
Рождается наука, как система знаний, являющаяся результатом деятельности особой группы людей по получению новых знаний.
Аристотель:
Создал формальную логику (учение о доказательстве)
Дифференцировал научное знание, отделение науки о природе от метафизики (философии) и математики;
Создал канон организации научного исследования (история вопроса, постановка проблемы, обоснование решения, аргументы «за» и «против»);
Геоцентрическая картина мира;
Вторая научная революция
16-17 вв. (Ньютон)
Законы Кеплера, Галилея, Ньютона
Классическое естествознание:
В природе нет случайностей. Все в ней закономерно;
Если эти закономерности установлены, то они формируются в однозначно определенной форме;
Экспериментальное естествознание. Исследователь и прибор не влияют на результаты измерения.
Материя может существовать или в виде вещества или в виде поля.
Гелиоцентрическая картина мира.
Третья научная революция
Начало 20 века (Эйнштейн)
Теория относительности и квантовая механика.
Неклассическое естествознание:
Случайность-это фундаментальное свойство природы.
Нет однозначных закономерностей, описывающих процессы, происходящие в микромире. Есть вероятностный прогноз результатов.
Материя на микроуровне не двуедина.
Окружение (исследователь и прибор) воздействуют на изучаемый объект – воздействие неконтролируемое.
Четвертая научная революция
Конец 20 века
Кибернетика, синергетика.
Постнеклассическое естествознание:
Принципиально возможно спонтанное (самопроизвольное) возникновение порядка из хаоса в результате процесса самоорганизации.
Существование точек бифуркации-переломных моментов. Вблизи точек бифуркации наблюдаются значительные флуктуации. Следовательно, возрастает роль случайных факторов. В точке бифуркации система как бы «колеблется» перед выбором того или иного пути развития. После того, как какой-либо вариант развития системы выбран, возврата нет. В дальнейшем система развивается в выбранном направлении.
Между аристотелевской и ньютоновской революциями прошло 2 тысячелетия. От ньютоновской до эйнштеновской – чуть больше 200 лет. От эйнштеновской революции до возникновения синергетики менее 100 лет.
Структурные уровни материи. Панорама современного естествознания
Панорама современного естествознания.
Из всего разнообразия сильно различающихся по масштабам и уровню сложности природных объектов наука выделяет структурные уровни материи, на каждом из которых собраны объекты, близкие по своим фундаментальным свойствам (элементарные частица, ядра атомов, атомы, молекулы, макротела, планеты, звезды, галактики, Вселенная). Всю совокупность природных объектов можно условно разделить на микро-, макро- и мегамир.
Макромир- мир непосредственно окружающих нас объектов. Наиболее доступен для изучения, объект классического естествознания.
Микромир- область объектов, на много порядков меньших, чем макрообъекты. Объект изучения квантовой физики, требует высокого уровня технического развития общества.
Мегамир- очень больших объектов, от планет до Вселенной в целом. Изучается астрономией, астрофизикой, космологией.
История естествознания. Накопление рациональных знаний в древности. Натурфилософия.
Накопление рациональных знаний в древности.
Географические знания:
- ориентирование на местности (в море морские течения и направление ветров, расположение островов и архипелагов, звездное небо)
- карты (рисунки на земле, скалах)
Знания о животных и растениях:
- американские индейцы хорошо знали жаропонижающие, наркотические и психотропные средства.
- аборигены Австралии хорошо знали и употребляли в пищу более 200 видов растений, 40% которых использовались ещё и в лечебных целях.
Первобытная медицина, в том числе приемы примитивной хирургии (перевязка ран, лечение переломов, вывихов, вплоть до хирургических операций на черепе).
Химические знания (красители, косметические средства, лекарства, яды)
Астрономические знания (изучение положения и движения небесных тел – календарь, умение ориентироваться во время сухопутных и морских путешествий).
Математические знания (торговля, земледелие, строительство).
Натурфилософия
Первая в истории человечества форма существования естествознания.
Когда естественнонаучного знания (в его нынешнем понимании) ещё практически не существовало натурфилософия пыталась объяснить все происходящее в мире.
Вплоть до 19 столетия естествознание было слабо дифференцировано (астрономия, математика, механика).
Древнее естествознание давало отрывочные знания об объектах, явлениях природы. А натурфилософия давала свои представления о мире в целом.
Античная наука. Становление науки. Школа Аристотеля.
АНТИЧНАЯ НАУКА
В 6-4 веке до н. э. в Древней Греции возникает наука.
Под наукой понимается не просто совокупность каких-то отрывочных, разрозненных сведений, а определенная система знаний, которая является результатом деятельности особей группы людей (научного сообщества).
Старейшие науки-астрономия и математика (в Греции, Вавилонии, Египте, Китае, Индии).
Древние философы и ученые высказывали ряд идей, которые стали затем руководящими в естествознании и философии.
Идея о материи
Принцип монизма
- Фалес из Милета (ок. 624-547 гг. до н.э.)-все вещи возникают из воды и превращаются в воду.
-Гераклит (ок. 530-470 гг. до н.э.)- все вещи, возникают из сгущения и разрежения огня.
Идея о неуничтожимости материи и движения;
Идея об атомистическом строении вещества;
Идея о всеобщей причинности;
Идея о множественности миров;
Аристотель (384-322 гг. до н.э.)
Научное наследие:
Метафизика (философия)
Органон (логика)
Физика
О небе
О возникновении и уничтожении
Метеорологика
Политика
Поэтика и риторика
История животных
О душе (психология)
Аристотель – теория познания
Аристотель разделили философию на теоретическую (познания ради познания, цель-истина), практическую (совершение добродетельных поступков) и творческую (искусство, в т.ч. риторика и поэтика).
Теоретическая философия делилась на первую философию (в т.ч. теологию), физику и математику.
Физика должна изучать основные закономерности («первые причины») и принципы организации («первые начала») природы.
Путь познания – «от более явного для нас к более явному в природе».
Метод познания – рассуждения и установление логических противоречий (греч. «органон»-орудие, инструмент). Отрицал эксперимент и математический анализ, как способы исследования природы.
Аристотель-понятие материи
Всякая вещь является соединением матери и формы, причем материя и форма вечны.
Материя, из которой состоят тела, является формой для более простой материи (пример-кирпичный дом)
Первоматерия – бесформенная субстанция, которая соединяясь с простейшими формами образует четыре ПЕРВОЭЛЕМЕНТА: огонь (теплое и сухое), воздух (теплое и влажное), вода (холодное и влажное), земля (холодное и сухое).
В мире первоэлементы расположены определенным образом, что создает структуру Космоса.
Аристотель – геоцентрическая космология.
Земля, имеющая форму шара, неподвижно пребывает в центре Вселенной.
Мир делится на область Земли и область Неба.
Область Земли имеет в своей основе четыре элемента: землю, воду, воздух и огонь. Область неба имеет в своей основе пятый элемент- эфир, из которого состоят небесные тела. Наиболее легкий из земных элементов – огонь, помещается в пространстве между Землей и Луной и соприкасается с границей эфира.
С крайней сферой соприкасается «Перводвигатель вселенной», являющийся источником всякого движения. Он нематериален ибо это есть Бог.
Геоцентрическая модель мира Аристотеля-Птолемея.
Системы мира — это представления о расположении в пространстве и движении Земли, Солнца, Луны, планет, звезд и других небесных тел.
Уже в глубокой древности сложились первые представления о месте Земли во Вселенной.
Эти системы мира были крайне наивны: плоская Земля, под которой находится подземный мир, а над ней возвышается небесный свод. По мере накопления наблюдательных данных о видимых движениях небесных светил, развития науки, в частности геометрии и механики, эти взгляды изменялись. Огромным шагом вперед в развитии астрономических знаний явилось представление о звездном небе как о полной сфере и предположение о шарообразности Земли. Древнегреческие ученые и философы делали серьезные попытки разработать стройные, в основном геоцентрические системы мира с шарообразной Землей в центре конечной Вселенной, которую как бы замыкала сфера неподвижных звезд.
Эти системы исходили из предположения, что вся Вселенная создана для Земли, Земле должен служить весь мир и все небесные светила.
В наиболее четкой форме геоцентрическая система мира была разработана великим ученым древности Аристотелем (IV в. до н. э.). Его представления развил и завершил александрийский астроном К. Птолемей (II в. н. э.). Свою систему мира Птолемей изложил в книге «Альмагест».
Согласно системе мира Птолемея, в центре Вселенной расположена Земля, окруженная более чем 50 прозрачными хрустальными сферами. Они имеют общий центр и управляют движением Луны, Меркурия, Венеры, Солнца, Марса, Юпитера, Сатурна и звезд. Для управления движением Солнца и Луны выделялось две (по одной на каждое светило) сферы с расположенными на них окружностями — деферентами, по которым и двигались Солнце и Луна.
Но для планет с их сложными движениями этого было недостаточно. Поэтому Птолемей считал, что по деференту движется не сама планета, а центр другой окружности несколько меньших размеров — так называемый эпицикл. По этому эпициклу движется центр следующего по порядку эпицикла и т. д. Планета же обращается лишь по самому последнему эпициклу. Внешняя сфера неподвижных звезд совершает полный оборот вокруг оси в течение суток и приводит в движение остальные сферы, обеспечивая тем самым видимую картину движения небесных светил.
С помощью эпициклов и деферентов удавалось довольно точно описать наблюдаемые движения планет и предвычислять положения небесных тел на будущее.
Геоцентрическая система мира Аристотеля—Птолемея находилась в согласии с религиозным вероучением о центральном месте Земли во Вселенной, и поэтому церковь в течение многих веков препятствовала развитию правильных научных представлений о строении мира. В систему Птолемея вносились небольшие изменения, но основной ее принцип оставался неизменным.
Геоцентрическая космология.
Клавдий Птолемей (рассвет деятельности 127-148 гг., Александрия)
Главный труд Птолемея «Великое математическое построение астрономии в 13 книгах» (арабское название «Альмагест»)- энциклопедия астрономических знаний древних.
Создана первая математическая теория, описывающая движение Солнца и Луны, а также пяти известных тогда планет на видимом небосводе.
В центре Вселенной находится неподвижная Земля. Ближе к Земле находится Луна, а затем следуют Меркурий, Венера, Солнце, Марс, Юпитер и Сатурн – чем быстрее движется планета, тем ближе она к Земле.
Аристотель – представления о движении.
Движение небесных и земных тел различны.
Светила совершают равномерное круговое движение (складывается из круговых движений), не имеющее ни начала, ни конца и не нуждающееся во внешнем воздействии.
Движение земных тел имеет начало и конец и делится на естественное (тела, состоящие из элементов земли-вниз, а состоящие из элементов воздуха и огня-вверх) и насильственное.
Насильственное движение происходит только под действием внешней силы. Скорость движения тел пропорциональна приложенной силе.
Аристотель - континуальная концепция.
«Природа не терпит пустоты».
Светила движутся не сами по себе, а прикреплены к материальным сферам.
Всякое движение возможно лишь в наполненном пространстве (пример – движение шара в воздухе).
Существование пустоты невозможно, поскольку в пустоте любое движение мгновенно начиналось бы, и также мгновенно заканчивалось бы.
Движение вечно.
Античная наука. Школа Пифагора-Платона.
АНТИЧНАЯ НАУКА
В 6-4 веке до н. э. в Древней Греции возникает наука.
Под наукой понимается не просто совокупность каких-то отрывочных, разрозненных сведений, а определенная система знаний, которая является результатом деятельности особей группы людей (научного сообщества).
Старейшие науки-астрономия и математика (в Греции, Вавилонии, Египте, Китае, Индии).
Древние философы и ученые высказывали ряд идей, которые стали затем руководящими в естествознании и философии.
Идея о материи
Принцип монизма
- Фалес из Милета (ок. 624-547 гг. до н.э.)-все вещи возникают из воды и превращаются в воду.
-Гераклит (ок. 530-470 гг. до н.э.)- все вещи, возникают из сгущения и разрежения огня.
Идея о неуничтожимости материи и движения;
Идея об атомистическом строении вещества;
Идея о всеобщей причинности;
Идея о множественности миров;
Пифагор (580-500 гг. до н.э.)
Пифагорейцы впервые высказали идеи:
О существовании количественных закономерностей в явлениях природы.
О том, что эти закономерности выражаются в строгих математических формулировках.
Пифагор «Все есть число»
Числовые соотношения лежат как в основе природных процессов, так и жизни человеческой души. Числовые соотношения составляют саму сущность природы. Наблюдаемое – изменчиво, а числовые соотношения вечны, и потому истинны. Познание природы возможно только через познания числа и числовых отношений.
Возможность мысленной манипуляции с числами ведет к том, что числа становятся самостоятельными объектами, а затем и сущностью вещей. Мир собственно и есть число, т.е. буквально все вещи состоят из чисел.
Число принимается за начало и в качестве материи для вещей и в качестве выражения их состояний и свойств.
Числам придавался мистический смысл. Математические упражнения служили для духовного совершенствования и очищения, исследование числовых соотношений было аналогично религиозным ритуалам.
Числа имеют зрительный образ: 1-точка, 2-линия, 3-поскость, 4-тело. Линейные числа-простые, плоскостные, состоят из двух сомножителей (квадраты чисел), телесные – из трех сомножителей (кубы чисел).
Священное число – 10 (тетрактида). 10=1+2+3+4.
Четные числа – женские, а нечетные – мужские; нечетное при сочетание с четным возобладает: брак – 5=2+3.
Пифагор (580-500 гг. до н.э.)
Идея о шарообразности Земли
- наблюдая за горизонтом во время морских путешествий.
-наблюдения затмения Луны.
- Земля- шар, т.к. эта геометрическая фигура является наиболее простой и наиболее совершенной.
Первая гипотеза о строении Вселенной, в которой предполагается движение Земли – вращение всех небесных тел, включая Солнце, по сферам вокруг центрального огня.
Открытие связи между числами и музыкальной гармонией.
Платон (428-348 до н.э.)
«не геометр не войдет» - не принимались в академию те, кто не был сведущ в геометрии, астрономии и музыке.
Наиболее важны математические законы природы, находящиеся за явлениями, а не сами постоянно меняющиеся явления.
Платон-строение материи
Материя состоит из четырех первоэлементов – огня, воздуха, воды и земли, которые могут превращать друг в друга.
Важны не воспринимаемые нами свойства первоэлементов, а их геометрические образы: для огня – тетраэдры (наиболее острые углы), для воздуха – октаэдры; для воды – икасаэдры, для земли – кубы (наиболее устойчивый).
Плоскости объемных фигур состоят из двух видов треугольников (прямоугольный равнобедренный и прямоугольный неравнобедренный с углами 30, 60 градусов). Куб состоит из 12 треугольников, тетраэдр из 24, октаэдр из 48, икосаэдр из 120.
Фигуры могут распадаться на составляющие их треугольники и складываться заново, превращаясь друг в друга. Куб, распадаясь на может превращать в другие фигуры.
Вода, воздух и огонь могут превращаться друг в друга, землеобразные тела не могут участвовать в подобных превращениях. (1вода= 2 воздуха + 1 огонь).
Превращения возникают при непосредственном столкновении движущихся элементов друг с другом. Движение возможно только в неоднородной среде. (Жидкость жидка, когда в ней присутствует огонь, удаление огня, т.е. остывание, вызывает уплотнение).
Платон-познание природы.
Большинство исследователей считает треугольники не физическими частицами, а математическими образами. Материя понимается не как вещество, а как пространство.
Знание о мире природы можно получить лишь раскрыв математические структуры этого природного мира.
За элементы тел принимаются геометрические формы, наиболее совершенные с точки зрения подобия и симметрии, достаточные для интерпретации природных явлений.
Основы математического моделирования и математической физики.
Идеи атомистики в античной науке, школа Демокрита-Эпикура.
Демокрит (ок. 470 или 460 гг до н.э. – ок. 370 гг до н.э.)
Все тела состоят из мельчайших материальных частиц – атомов и незаполненного пространства – пустоты. Пустота нужна для перемещения атомов в пространстве и столь же реальна, как и тела.
«Целые миры превращаются в другие, превращаются и отдельные вещи, ибо вечные атомы не могут исчезнуть бесследно».
Демокрит – атомистическое учение.
Атомы неуничтожимы, вечны, а потому и вся Вселенная, из них состоящая, существует вечно.
Атомы находятся в постоянном движении, изменяют свое положение в пространстве.
Атомы представляют собой мельчайшие неизменные, непроницаемые и абсолютно неделимые частицы.
Атомы различаются по форме (крючкообразные, изогнутые, шероховатые, угловатые) и величине. Все предметы материального мира образуются из атомов различных форм и различного порядка их сочетаний.
Атомы бесконечны в числе, число конфигураций атом также бесконечно.
Демокрит – космология.
Из атомов образуются не только окружающие нас предметы, но и целые миры, которых во Вселенной бесчисленное множество.
Миры образуются в результате вихреобразного движения атомов. В космическом вихре в результате действия закона притяжения подобного подобным атомы, однородные по форме, объединились, образовав Землю и небесные тела. Центр нашего мира – Земля.
Число миров бесконечно. Миры возникают, переживают расцвет и погибают. Наш мир – в состоянии расцвета.
Демокрит – детерминизм.
Все, происходящее в мире подчинено только закону необходимости (причинности). Необходимость – бесконечная цепь причнно-следственных связей.
Всякого рода случайность – лишняя иллюзия, порожденная незнанием подлинных причин происходящего. Знание причин превращает случайность в необходимость.
Ничто, происходящее в мире, не происходит беспричинно. Случайность придумали люди для оправдания собственного невежества. «Люди измыслили идол случая».
Эпикур (341-270 гг. до н.э.)
«Если бы нас нисколько не беспокоили подозрения относительно небесных явлений и подозрения относительно смерти, будто Она имеет к нам какое-то отношение, то мы не имели бы надобности в изучении природы».
Эпикур – атомистическое учение.
Все существующее во Вселенной возникает в результате соединения атомов в различных комбинациях.
«И по количеству тел, и по величине пустоты Вселенная безгранична». «Миры безграничны (по числу), как похожие на этот мир, так и не похожие».
Атомы не могут превышать некоторой величины.
Число их форм ограниченно.
Атомы обладают тяжестью.
Атомы неделимы, однако возможны наименьшие части атомов.
Эпикур – учение о движении.
Атомы вечно движутся через пустоту с одинаковой скоростью.
Возможно свободное (спонтанное) отклонение атома от происходящего в силу необходимости прямолинейного движения.
Для самоотклонения не существует никаких внешних причин. Изменение направления движения может быть обусловлено причинами, содержащимися внутри самих атомов.
На основании случайности движения атомов Эпикур отрицал идею судьбы и предопределенности. «Лучше было бы следовать мифу о богах, чем быть рабом судьбы физиков; миф дает намек на надежду…, а судьба заключает в себе неумолимость»
Эпикур – учение о познании.
Познание основано на непосредственных чувственных впечатлениях. Все, что мы ощущаем – истинно, ощущения никогда нас не обманывают. Заблуждения и ошибки возникают тогда, когда мы что-то прибавляем к нашим ощущениям, т.е. их источником является разум.
Объяснение природных явлений основано на методе аналогии с учетом данных чувственного восприятия.
Подобный метод допускает не одно единственное, а множество возможных объяснений (затмение Солнца могут происходить как в следствии угасания, так и в результате заполнения другим телом).
Гносеологический плюрализм – каждое явление может иметь несколько объяснений.
Естествознание Нового времени. Галилей: исследование падения тел, принципы инерции, относительности, суперпозиции; преобразования Галилея.
Эпоха Нового времени охватывает три столетия XVII, XVIII, XIX века. В этом трехсотлетнем периоде особую роль сыграл XVII век. В XVII веке родилось классическое естествознание, у истоков которого стояли такие выдающиеся ученые как Галилей, Кеплер и Ньютон.
Галилей считал, что истинное знание достижимо исключительно на пути изучения природы при помощи наблюдения, опыта (эксперимента), и вооруженного математическим знанием разума. Он был уверен, что законы природы написаны на языке математики.
Используя построенные им телескопы (сначала с трехкратным увеличением, а затем с 30-кратным), Галилей установил, что Солнце вращается вокруг своей оси, а на его поверхности есть пятна. У Юпитера Галилей обнаружил 4 спутника (из 13 известных в настоящее время). Галилей убедился в том, что кажущийся туманностью Млечный Путь состоит из множества отдельных звезд.
Изучая падение тел, он установил, что
свободно падающее тело движется с постоянным ускорением;
время падения тела не зависит от массы.
Он получил формулу, связывающую ускорение, путь и время падения тела
;
Исследование Галилеем свободного падения тел имело большое значение для становления механики как науки.
Галилей строил механику по образцу геометрии Евклида: сначала вводил постулаты и определения, а затем получал из них необходимые следствия.
В учении Галилея были заложены основы нового механистического естествознания.
Он разграничил понятия равномерного и неравномерного, ускоренного движения. Сформулировал понятие ускорения (скорость изменения скорости). Показал, что результатом действия силы на движущееся тело является не скорость, а ускорение.
До Галилея общепринятым в науке считалось понимание движения, выработанное Аристотелем. Оно сводилось к следующему: тело движется только при наличии внешнего на него воздействия. Если это воздействие прекращается, то тело останавливается. Галилей вместо него сформулировал совершенно иной принцип, получивший впоследствии название принципа инерции: тело либо находится в состоянии покоя, либо движется, не изменяя направления и скорости своего движения, если на него не производится никакого внешнего воздействия.
Галилей выработал понятие инерциальной системы отсчета.
Галилей сформулировал принцип относительности: внутри равномерно движущейся системы все физические процессы протекают так же, как и внутри покоящейся (говоря физические, он имел в виду механические явления).
Галилей открыл закон независимости действия сил (принцип суперпозиции): две различные причины, вызывающие движение одного и того же тела, не влияют друг на друга. Каждая действует так, словно другая отсутствует.
Исследования Галилея заложили надежный фундамент динамики, а также методологии классического естествознания. С полным основанием Галилея называют «отцом современного естествознания».
Естествознание нового времени. Становление гелиоцентрической космологической модели: работы Коперника, Галилея, законы Кеплера
Галилей считал, что истинное знание достижимо исключительно на пути изучения природы при помощи наблюдения, опыта (эксперимента), и вооруженного математическим знанием разума. Он был уверен, что законы природы написаны на языке математики.
Используя построенные им телескопы (сначала с трехкратным увеличением, а затем с 30-кратным), Галилей установил, что Солнце вращается вокруг своей оси, а на его поверхности есть пятна. У Юпитера Галилей обнаружил 4 спутника (из 13 известных в настоящее время). Галилей убедился в том, что кажущийся туманностью Млечный Путь состоит из множества отдельных звезд.
Изучая падение тел, он установил, что
свободно падающее тело движется с постоянным ускорением;
время падения тела не зависит от массы.
Он получил формулу, связывающую ускорение, путь и время падения тела
;
Исследование Галилеем свободного падения тел имело большое значение для становления механики как науки.
Галилей строил механику по образцу геометрии Евклида: сначала вводил постулаты и определения, а затем получал из них необходимые следствия.
В учении Галилея были заложены основы нового механистического естествознания.
Он разграничил понятия равномерного и неравномерного, ускоренного движения. Сформулировал понятие ускорения (скорость изменения скорости). Показал, что результатом действия силы на движущееся тело является не скорость, а ускорение.
До Галилея общепринятым в науке считалось понимание движения, выработанное Аристотелем. Оно сводилось к следующему: тело движется только при наличии внешнего на него воздействия. Если это воздействие прекращается, то тело останавливается. Галилей вместо него сформулировал совершенно иной принцип, получивший впоследствии название принципа инерции: тело либо находится в состоянии покоя, либо движется, не изменяя направления и скорости своего движения, если на него не производится никакого внешнего воздействия.
Галилей выработал понятие инерциальной системы отсчета.
Галилей сформулировал принцип относительности: внутри равномерно движущейся системы все физические процессы протекают так же, как и внутри покоящейся (говоря физические, он имел в виду механические явления).
Галилей открыл закон независимости действия сил (принцип суперпозиции): две различные причины, вызывающие движение одного и того же тела, не влияют друг на друга. Каждая действует так, словно другая отсутствует.
Исследования Галилея заложили надежный фундамент динамики, а также методологии классического естествознания. С полным основанием Галилея называют «отцом современного естествознания».
В 1580 году в Дании на островке Вен (в 20 км от Копенгагена) построили невиданную астрономическую обсерваторию, названную Небесным замком (Ураниборгом). Инициатором и организатором строительства обсерватории был Тихо Браге, датский дворянин, посвятивший свою жизнь не воинским подвигам, а служению богине неба – Урании. Более двадцати лет провел Браге в Ураниборге, определяя положение небесных объектов. Тихо Браге был блестящим астрономом-наблюдателем, но не теоретиком. К счастью, на своем жизненном пути Тихо Браге встретил Иоганна Кеплера. На смертном одре Т. Браге завещал Кеплеру все свои рукописи, содержавшие результаты многолетних астрономических наблюдений.
После пяти лет трудоемкой математической обработки огромного материала наблюдений Т. Браге за движением Марса Кеплер сделал великое открытие: он раскрыл главную тайну планетных орбит. Кеплер в 1605 году открыл и в 1609 году опубликовал первые два закона планетных движений:
Каждая планета движется по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце;
Скорость движения планет изменяется таким образом, что радиус-вектор планеты за равные промежутки времени описывает одинаковые площади (закон постоянства площадей).
Кеплер нашел уравнение для вычисления положения планеты на орбите в любой момент времени (уравнение Кеплера). Затем он поставил вопрос о динамике движения планет. Он заметил, что с удалением от Солнца периоды обращения планет увеличиваются быстрее, чем радиусы их орбит, то есть уменьшается скорость движения планет. Кеплер объяснял это так: движущая сила едина для всей системы и сосредоточена в ее центре – Солнце, которое действует сильнее на близкие планеты и слабее на далекие планеты. В гелиоцентрической картине движения планет Кеплер увидел действие единой физической силы и поставил вопрос о ее физической природе и точном математическом законе. Ответил на этот вопрос через несколько лет Исаак Ньютон.
Через десять лет после опубликования первых двух законов (1619) Кеплер опубликовал третий закон: квадраты времен обращения планет вокруг Солнца относятся как кубы средних расстояний этих планет от солнца (кубы больших полуосей их орбит).
Иоганн Кеплер заложил фундамент новой теоретической астрономии и учения о гравитации.