Учебно-метод пособие КСЕ стац гум

стоянно изменяется, одни тела превращаются в другие под воздействием сол-

нечного тепла, землетрясений, эрозионной деятельности воды и ветра и др.

Так образуются горы, долины, растения и животные превращаются в камни и т.д. Ничего нет вечного, все изменяется либо сразу (т.е. скачком, например,

при землетрясении), либо постепенно, медленно (под действием ветра, солнца и воды). Эта средневековая теория — крупный прорыв в учении о развитии природы, важный шаг по пути преодоления креационизма, предтеча концеп-

ций трансформизма и эволюции.

Естествознание эпохи ВозрожденияЭпоха Возрождения, -

или Ренессанс (франц.RENAISSANCE), период в культурном и идео-

логическом развитии ряда стран Западной и центральной Европы, обуслов-

ленный зарождением капиталистических отношений в этих странах. Период конца ХIV – ХVI вв., ознаменовавший переход от Средневековья к Новому времени получил название – эпоха Возрождения.

Характерные особенности эпохи Возрожденияс XVI в. –

критика теологии, схоластики, средневековой феодальной идеологии. «Буржуазии для развития ее промышленности нужна была наука, которая ис-

следовала бы свойства физических тел и формы проявления сил природы ».

Это эпоха культурного подъема:

бурное развитие науки, философии, литературы, искусства

борьба старого и нового во всех областях духовной жизни человечества.

развитие областей науки для более глубокого познания закономерностей природы

жизнь, практика, производство создавали основу для подъема всех от-

раслей знания.

развиваются механика, математика, астрономия и др. отрасли естествен-

ных наук

Мировоззренческая революция, свершившаяся в эпоху Ренессанса состояла в

41

изменении системы человек — мир человека.

Эта система распалась на три относительно самостоятельных отношения:

отношение Человека к Природе,

к Богу

и к самому себе.

Вкультуре Возрождения главной ценностью становится бескорыстное объек-

тивное познание мира.

Одним из характерных представителей ренессансной философии был Нико-

лай Кузанский (1401-1464).

Главные проблемы его философии —

отношение Бога к миру,

место и роль человека в мире,

а также природа познания.

При решении сложных теологических и философских вопросов он ис-

пользовал математические аналогии. Он плодотворно занимался астрономи-

ей, его идеи подготовили учение Джордано Бруно о бесконечности Вселенной,

о существовании множества обитаемых миров.

Леонардо да Винчи Леонардо ди сер Пьеро д'Антонио (1452-1519 гг.)

– великий итальянский художник. Один из основоположников нового естест-

вознания.

Он утверждал, что

знания, не рожденные опытом, бесплодны и лишены всякой дос-

товерности;

природа не нарушает своих закономерностей, их можно познать и положить в основу научного предвидения;

законы природы могут быть математически сформулированы,

ибо «основой основ» являются математика и механика.

Леонардо да Винчи плодотворно работал в разных областях естество-

знания, в том числе в области анатомии и ботаники.

42

В своей жизни, научном и художественном творчестве воплотил гума-

нистический идеал “всесторонне развитой личности” (homo universale).

Круг его интересов был поистине универсален. В него входили живо-

пись, скульптура, архитектура, пиротехника, военная и гражданская инжене-

рия, математические и естественные науки, медицина и музыка.

ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНЫЕ КАРТИНЫ МИРА

Чтобы подчеркнуть фундаментальный характер основных и важнейших знаний о природе, было введено понятие естественнонаучной картины мира.

Естественнонаучная картина мира – это система важнейших принци-

пов и законов, лежащих в основе окружающего нас мира. В формировании та-

кой картины особое значение имеют концепции и теории наиболее развитых в определенный исторический период отраслей естествознания, которые выдви-

гаются в качестве его лидеров. Лидирующие науки накладывают свой отпеча-

ток на представления и научное мировоззрение ученых соответствующей эпо-

хи. Существующая картина мира в свою очередь оказывает воздействие на другие отрасли науки, в том числе и социально-гуманитарные.

Первой естественнонаучной картиной мира является механистическая,

сформировавшаяся в эпоху Нового времени (16-18 вв.) в период рождения и расцвета классической механики. Становление механистической картины ми-

ра связано в первую очередь с работами выдающихся ученых Г.Галилея,

И.Кеплера, И.Ньютона, заложивших фундамент классической механики и строго научного метода познания.

Космогония по Птолемею давала сбои в юлианском календаре – на-

пример 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 Са-

мосского) на эту тему.

43

Николай Коперник (1473-1543) – сын краковского купца и каноник Вармийской епархии – еще в 1505 году изложил принципиальные основы но-

вой, 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 неподвиж-

ных звезд. Планеты, по мнению Коперника, совершали свои движения по со-

вершенным круговым орбитам. Свою итоговую книгу «Об обращении небес-

ных 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 до-

казал, что сущность явления можно понять лишь после его тщательного изу-

чения, 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.

Рис.5. Гелиоцентрическая система мира по Н.Копернику.

44

Рис. 6. Попятное (петлеобразное) движение планет получило естественное

объяснение

Джордано Бруно (1548-1600) – бывший монах неаполитанского мона-

стыря Святого Доминика, философ, поэт, политический деятель – предложил новую теорию. Коперник уничтожил восприятие Земли, как центра мирозда-

ния. Бруно проделал то же самое с Солнцем. Он оставил его в центре лишь одной звездной системы, применив идеи философа Николая Кузанского, ут-

верждавшего, 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 мне-

нию 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, Анг-

лии, критика нравов стяжательства, процветавших в клерикальных кругах,

привели ученого в лапы инквизиции. Он, после жестоких восьмилетних пы-

ток, был сожжен невеждами на площади Цветов в Риме. Бруно говорил: «Не-

45

вежество – 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…»

Тихо Браге (1546-1601) в 26 лет тоже стал свидетелем уникального явле-

ния – вспышки Новой звезды в созвездии Кассиопеи. Это побудило его всерь-

ез заняться астрономией. Король Фредерик II обратил внимание на труды Бра-

ге и дал ему во владение остров Вен близ Копенгагена, где была построена об-

серватория 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 математи-

ческую 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 наблю-

дений.

Иоганн Кеплер (1571-1630) - долгое время зарабатывал на жизнь состав-

лением гороскопов, живя впроголодь и продолжая астрономические наблюде-

ния. Однако в 1609 году вышла в свет его «Новая астрономия», а через десять лет «Гармония мира». Десять лет между изданием двух книг были страшны-

ми: смерть жены и сына от эпидемии оспы, скитания, спасение матери от ко-

стра инквизиции, религиозные преследования во время Тридцатилетней вой-

ны… Но именно в этих трудах ученый сформулировал три гениальных поло-

жения, названных ныне законами Кеплера:

Законы Кеплера - это три закона движения планет относительно Солнца.

Первый закон Кеплера

Каждая планета движется по эллипсу, в одном из фокусов которого на-

ходится Солнце.

Второй закон Кеплера:

46

Радиус-вектор, проведенный от солнца к планете, за равные промежутки времени описывает одинаковые площади.

планеты движутся по своим орбитам с переменной скоростью таким об-

разом, что площади, описываемые радиус-вектором от центра Солнца до планеты за равные промежутки времени, оказываются равными;

Второй закон Кеплера:

S1 = S2;
l1	> l2
l1	/t	> l2 /t =>
v1		> v2	l1
	l
		S2	S1
	2

Рис. 7. Второй закон И. Кеплера

Третий закон Кеплера:

Квадраты времени обращения планеты вокруг Солнца относятся как ку-

бы их средних расстояний от Солнца.

квадраты периодов обращения планет пропорциональны кубам больших полуосей их орбит.

Этот закон, равно как и первые два, применим не только к движению планет, но и к движению как их естественных, так и искуственных спутников.

Все рукописи Кеплера после трехсотлетних злоключений оказались в Пе-

тербурге 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 (1564–1642)

В своих исследованиях в области механики Галилей впервые использует

47

метод мысленного эксперимента. Он изучает математические закономерности движения тела по реальной наклонной плоскости, а затем мысленно анализи-

рует движение тел по наклонным плоскостям в отсутствие трения и при раз-

ных углах наклона. В предельном случае для горизонтальной плоскости (при нулевом угле наклона) движение должно продолжаться вечно. Именно так Га-

лилей приходит к формулировке закона инерции.

Галилей обосновывает и принцип относительности.

Согласно этому принципу, законы механики одинаковы в разных инер-

циальных системах отсчета.

Рис.8. Законы механики одинаковы в разных инерциальных системах от-

счета

Г.Галилею удалось сформулировать:

понятие ускорения (скорости изменения скорости), как результата дейст-

вия силы на тело, разграничить равномерное, неравномерное и ускорен-

ное движения;

принцип инерции и понятие инерциальных систем (т.е. движущихся пря-

молинейно и равномерно друг относительно друга);

принцип относительности (на ускорения тел, явившиеся следствием их силового взаимодействия, относительное движение систем отсчета ника-

кого влияния не оказывает, и никакими механическими опытами невоз-

можно установить, какая из систем движется);

закон независимости действия сил (принцип суперпозиции).

Галилей усовершенствовал подзорную трубу и превратил ее в новый на-

учный прибор – телескоп.

48

7 января 1610 года Галилей, изготовивший «перспективу» - первый в ис-

тории 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, стран-

ный вид Сатурна (малое разрешение не позволило опознать кольцо, Га-

лилей принял его за тройную планету). Более того, он за 233 года до от-

крытия, смог наблюдать Нептун, правда, не опознав в нем новую плане-

ту.

После открытий Галилея стало ясно, что Луна – не идеальный шар (на ней есть горы), а Солнце – не идеальный источник света (на его поверхности есть пятна).

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 по-

следние 7 лет жизни продолжал заниматься наукой. Через 337 лет католиче-

ская церковь, наконец, с неохотой признала свою неправоту в позорном суди-

лище.

В 1982 г., при папе Иоанне Павле II, начался процесс реабилитации Гали-

лея, и в 1993 г. специальная комиссия римско-католической церкви постано-

вила, что «суд инквизиции спутал вопросы науки и веры».

Исаак Ньютон (1642–1727) - физик, математик, богослов, экономист,

один из величайших ученых в истории человечества.

«Математические начала натуральной философии» - основной труд И. Нюто-

на. В «Началах» были сформулированы :

закон всемирного тяготения и

три закона механики.

Кеплеровские законы были уточнены и объяснены на основе закона все-

мирного тяготения Исааком Ньютоном.

49

Закон всемирного тяготения гласит:

Сила F взаимного притяжения между материальными точками массами m1

и m2, находящиеся на расстоянии r друг от друга, равна: F=Gm1m2/r2, где G

- гравитационная постоянная.

Законы механики И. Ньютона

Рис.9. Иллюстрация к третьему закону И. Ньютона

50