7)Научная революция XVI- XVIII вв: Коперник, Галилей, Кеплер, Бруно, Ньютон. Гелиоценрическая система мира

Джордано Бруно(1548—1600)— итальянский ученый эпохи Возрождения, провозгласивший новое прогрессивное мировоззрение, за что был сожжен инквизицией на костре в Риме. Дополнил систему Коперника рядом новых положений: о существовании бесконечного количества миров; о том, что Солнце не является неподвижным, а меняет свое положение по отношению к звездам; о том, что атмосфера Земли вращается вместе с нею. Главная идея Д. Бруно — идея о материальном единстве Вселенной как совокупности бесчисленных миров, таких же планетных систем, как наша. В познании природы, считал Д. Бруно, наряду с опытом существенную роль должен играть человеческий разум, а величайшей задачей человеческого разума является познание законов природы. Прежде всего не замедлили проявиться мировоззренческие выводы из коперниканизма. Признав подвижность, планетарность, неуникальность Земли, теория Коперника тем самым устраняла вековое представление об уникальности центра вращения во Вселенной. Центром вращения стало Солнце, но оно не было уникальным телом. О его тождественности звездам догадывались еще в античное время. Следующий шаг в мировоззренческих выводах был вполне закономерен. Он был сделан бывшим монахом одного из неаполитанских монастырей Джордано Бруно, личности исключительно яркой, смелой, способной на бескомпромиссное стремление к истине. Познакомившись в 1560-е гг. с гелиоцентрической теорией Коперника, Бруно поначалу отнесся к ней с недоверием. Чтобы выработать свое собственное отношение к проблеме устройства Космоса, он обратился к изучению системы Птолемея и материалистических учений древнегреческих мыслителей, в первую очередь атомистов, о бесконечности Вселенной. Большую роль в формировании взглядов Бруно сыграло его знакомство с идеями Николая Кузанского, который утверждал, что ни одно тело не может быть центром Вселенной в силу ее бесконечности. Объединив гелиоцентризм Коперника с идеями Николая Кузанского об изотропности, однородности и безграничности Вселенной, Бруно пришел к концепции множественности планетных систем в бесконечной Вселенной. Бруно отвергал замкнутую сферу звезд, центральное положение Солнца во Вселенной и провозглашал тождество Солнца и звезд, множественность «солнечных систем» в бесконечной Вселенной, множественную населенность Вселенной. Указывая на колоссальные различия расстояний до разных звезд, он сделал вывод, что поэтому соотношение их видимого блеска может быть обманчивым. Он разделял небесные тела на самосветящиеся — звезды, солнца, и на темные, которые лишь отражают солнечный свет. Бруно утверждал, во-первых, изменяемость всех небесных тел, полагая, что существует непрерывный обмен между ними и космическим веществом, во-вторых, общность элементов, составляющих Землю и все другие небесные тела, и считал, что в основе всех вещей лежит неизменная, неисчезающая первичная материальная субстанция. Но он пошел дальше Коперника, отрицая наличие центра Вселенной вообще и отстаивая тезис о бесконечности Вселенной. Бруно говорил о существовании во Вселенной множества тел, подобных Солнцу, и окружающих его планетах. Причем многие из бесчисленного количества миров, считал он, обитаемы и, по сравнению с Землей, «если не больше и не лучше, то во всяком случае не меньше и не хуже». Инквизиция имела серьезные причины бояться распространения образа мыслей и учения Бруно. В 1592 году он был арестован и в течение восьми лет находился в тюрьме, подвергаясь допросам со стороны инквизиции. Именно Бруно принадлежит первый и достаточно четкий эскиз картины вечной, никем не сотворенной, вещественной единой бесконечной и безграничной Вселенной с бесконечным числом очагов Разума в ней. В свете учения Бруно теория Коперника снижает свой ранг: она оказывается не теорией Вселенной, а теорией лишь одной из множества планетных систем Вселенной, и, возможно, не самой выдающейся такой системы. Новое, ошеломляюще смелое учение Бруно, открыто провозглашавшееся им в бурных диспутах с представителями церковных кругов, определило дальнейшую трагическую судьбу ученого. К тому же дерзость его научных выступлений была предлогом, чтобы расправиться с ним и за его откровенную критику непомерного обогащения монастырей и церкви. Великий мыслитель был сожжен на Площади Цветов в Риме 17 февраля 1600 г. А спустя почти три столетия на месте казни Бруно, где некогда был зажжен костер, был воздвигнут памятник с посвящением, начинающимся словами: «От столетия, которое он предвидел...»4 Его труды тоже сожгли. Его имя было запрещено упоминать публично. Своей жизнью и творчеством Дж. Бруно завершает эпоху Возрождения. Этические воззрения Бруно заключаются в утверждении «героического энтузиазма», безграничной любви к бесконечному. Это уподобляет людей божеству, отличает их как подлинных мыслителей, поэтов и героев, которые возвышаются над размеренной повседневностью. Идеи Бруно оказали влияние на таких мыслителей, как Б. Спиноза, Г. Лейбниц, Ф.В. Шеллинг и др. Джордано Бруно как личность вызывает восхищение. Когда инквизиция начала преследовать Бруно, он так сформулировал свой принцип: «Меня мало интересует то обстоятельство, что мои идеи могут противоречить взгляду многих лиц, раз они согласуются с разумом и опытом». На заседаниях суда инквизиции он был невозмутимо спокоен. Только один раз он нарушил молчание: выслушав приговор, сказал: «Мне кажется, что вы произносите приговор с большим страхом, чем я его выслушиваю». Думая, что страх заставит его отречься от своих убеждений, ему дали неделю срока, но неделя прошла, а Бруно остался непреклонен.5 Трагическая гибель Джордано Бруно произошла на рубеже двух эпох: эпохи Возрождения и эпохи Нового времени. Последняя охватывает три столетия — XVII, XVIII, XIX века. В этом трехсотлетнем периоде особую роль сыграл XVII век, ознаменовавшийся рождением современной науки, у истоков которой стояли такие выдающиеся ученые, как Галилей, Кеплер, Ньютон. Иоганн Кеплер Однако остановить движение, прервать преемственность научной мысли было уже невозможно. С астрономическими наблюдениями Галилея, описанными им в сочинении «Звездный вестник», ознакомился и дал им высокую оценку один из крупнейших математиков и астрономов конца XVI — первой трети XVII в.

Иоганн Кеплер (1571-1630). Эта оценка астрономических исследований Галилея содержалась в работе Кеплера «Рассуждение о Звездном вестнике». Кеплер занимался поисками законов небесной механики и составлением звездных таблиц. На основе обобщения данных астрономических наблюдений он установил три закона движения планет относительно Солнца. В своем первом законе Кеплер отказывается от коперниковского представления о круговом движении планет вокруг Солнца. В этом законе утверждается, что каждая планета движется по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце. Согласно второму закону Кеплера, радиус-вектор, проведенный от Солнца к планете, в равные промежутки времени описывает равные площади. Из этого закона следовал вывод, что скорость движения планеты по орбите непостоянна и она тем больше, чем ближе планета к Солнцу. Третий закон Кеплера гласит: квадраты времен обращения планет вокруг Солнца относятся как кубы их средних расстояний от него. Помимо сказанного, Кеплеру принадлежит немало заслуг в астрономии и математике. Он разработал теорию солнечных и лунных затмений, предложил способы их предсказания, уточнил величину расстояния между Землей и Солнцем, составил так называемые Рудольфовы таблицы — по имени австрийского императора Рудольфа II, при дворе которого Кеплер занимал место астронома, сменив на этой должности умершего Тихо Браге. С помощью этих таблиц можно было с высокой степенью точности определять в любой момент времени положение планет. Кеплеру принадлежит также решение ряда важных для практики стереометрических задач. Поскольку Кеплер был сторонником гелиоцентрической космологии Коперника и не скрывал этого, Ватикан относился к его сочинениям отрицательно, включив некоторые из них в список запрещенных книг. Конечно, главной заслугой Кеплера было открытие законов движения планет. Но он не объяснил причины их движения. И это неудивительно, ибо не существовало еще понятий силы и взаимодействия. Как и многие выдающиеся деятели начала Нового времени, Иоганн Кеплер находился под влиянием и нового и старого. Он опровергает представление о том, что небесные сферы являются качественно отличными от земного мира, и ищет механическое объяснение движениям планет. Однако для Кеплера математические законы движения имели и метафизическое измерение. Эта смесь математики и метафизики указывает на его связь со старой традицией, восходящей к пифагорейцам. Но в целом его интерес к механическому объяснению всего во вселенной, от высокого до низкого, помог заложить основания новых естественных наук. С помощью наблюдений, сделанных Тихо Браге (Tycho Brahe, 1546-1601), Кеплер уточнил модель Коперника. Орбиты являются не окружностями, по которым с постоянной скоростью движутся планеты, а эллипсами, в центральном фокусе которых находится Солнце. Планета движется по эллипсу с переменной скоростью, зависящей от расстояния до Солнца. На этой основе Кеплер существенно упростил модель Коперника и сформулировал законы перемещения планет по их орбитам. Естественно, возник вопрос о том, какая из моделей лучше соответствует действительности. Не является ли гелиоцентрическая модель не только "более экономной" (более простой), но также и истинной? В результате конфликт гелиоцентризма с Церковью серьезно обострился. Позднее, когда ньютоновская теория всемирного тяготения объяснила, почему планеты движутся по эллиптическим орбитам с переменной скоростью, аргументы в пользу гелиоцентрической системы мира значительно усилились. Модели Коперника и Кеплера получили, таким образом, весомое подтверждение со стороны других фундаментальных теорий естествознания. Законы Кеплера гласят: 1. Каждая планета движется по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце. 2. Каждая планета движется в плоскости, проходящей через центр Солнца, причем радиус-вектор, соединяющий Солнце и планету, описывает равные площади в равные промежутки времени. 3. Квадраты времен обращения планеты вокруг Солнца относятся как кубы их средних расстояний от Солнца. (Среднее расстояние равно половине главной оси эллипса.)6 Несмотря на то, что законы Кеплера явились важнейшим этапом в понимании движения планет, они все же оставались только эмпирическими правилами, полученными из астрономических наблюдений; причину, определяющую эти общие для всех планет закономерности, Кеплеру найти не удалось. Законы Кеплера нуждались в теоретическом обосновании. Чрезвычайно важной для судеб науки стала встреча Кеплера и Тихо Браге. После смерти Браге Кеплер унаследовал все его журнальные наблюдения… Тот же, словно убедившись, что дело всей его жизни оказалось в надежных руках, почил с миром. Отныне, Кеплер мог спокойно заниматься серьезной наукой.… Он разрабатывает первый и второй законы движения планет, пишет трактат об оптике и «Элегию на смерть Тихо Браге» (пьесу в 200 латинских стихов, содержащую описание его жизни). Теперь, войдя в период научной зрелости, он выдает одна за другой многочисленные блестящие догадки и открытия. Так, за 40 лет до опыта Торричелли он относит воздух к тяжелым, а не к легким элементам. За 6 лет до того, как Галилей впервые направил подзорную трубу на Луну, он напишет о том, что Луна подобна Земле и может быть в принципе обитаема. Кеплер описывает свойства солнечной короны во время полных затмений. Это позже подтолкнет Декарта к его открытиям. Но, конечно, венцом научных усилий стали его знаменитые два закона. В них он доказал, что: 1) орбита Марса не круг, а эллипс, и Солнце занимает один из фокусов этого эллипса; 2) Марс же движется по эллипсу неравномерно, быстрее – вблизи Солнца, медленнее – вдали от него. Кеплер был близок к открытию закона всемирного тяготения и «уже чувствовал его в своем сердце». Эта гениальная догадка стала истиной уже совсем недавно, для чего потребовались усилия математического анализа и гения Лапласа. Одним словом, в силе ума он ничуть не уступал Копернику, в эрудиции – Галилею, а в мужестве – славному Дж. Бруно. Его девизом стали великие слова: «Бездействие – смерть для философии; будем же жить и трудиться».

Галилео Галилей (1564—1642) — великий итальянский астроном и физик, создатель основ механики, борец за передовое мировоззрение. Галилей развивал и защищал систему Коперника. Родился он в Арчетри, близ Флоренции, в семье купца. Отец хотел, чтобы он стал врачом, поэтому послал его в Пизу. В возрасте 25 лет Галилей стал профессором математики. Велики его заслуги в области астрономии: открыл 4 спутника Юпитера; открыл пятна на Солнце и кольца Сатурна; принял теории Коперника о строении Вселенной; считался «отцом» экспериментальной физики, так как верным считал только то, что может быть доказано опытным путем; единственным критерием истины считал чувственный опыт, практику. Принцип относительности Галилея гласит: «Никакими механическими опытами, произведенными в инерциальной системе отсчета, невозможно определить, движется ли эта система равномерно и прямолинейно, или находится в покое». Иными словами: все законы механики инвариантны (неизменны, т.е. имеют один и тот же вид) во всех инерциальных системах отсчета, ни одна не имеет преимущества перед другой.7 Галилей, живший за два поколения до Ньютона, был центральной фигурой в борьбе против аристотелевского толкования основных научных понятий и способов объяснения. Он опровергал их не только на философском уровне, но и по-новому проводя научные исследования. Хорошо известны эксперименты Галилея со свободно падающими телами, которые послужили основой для формулировки законов движения, отличных от аналогичных законов аристотелевской физики. Известны также его поддержка коперниканской системы и реакция на нее инквизиции, под давлением которой Галилей был вынужден отречься от своих научных убеждений. Верно, что в дальнейшем были высказаны сомнения относительно использования Галилеем экспериментальных методов. Действительно ли он использовал экспериментальные результаты для объективной проверки своих гипотез или же правильнее сказать, что они были иллюстрациями выводов, уже сделанных им на теоретическом уровне? (Иногда даже высказывается мнение, что Галилей подтасовывал записи своих наблюдений). Но как бы там ни было, Галилею следует воздать должное за то, что он был пионером разработки новых физических понятий и методов исследования. Разрабатывая новые экспериментальные методы и механические понятия, Галилей придавал большое значение математике, которую он считал языком "книги природы". До Галилея общепринятым в науке считалось понимание движения, выработанное Аристотелем и сводившееся к следующему принципу: тело движется только при наличии внешнего на него воздействия, и если это воздействие прекращается, тело останавливается. Галилей показал, что этот принцип Аристотеля (хотя и согласуется с вашим повседневным опытом) является ошибочным. Вместо него Галилей сформулировал совершенно иной принцип, получивший впоследствии наименование принципа инерции: тело либо находится в состоянии покоя, либо движется, не изменяя направления и скорости своего движения, если на него не производится какого-либо внешнего воздействия. Большое значение для становления механики как науки имело исследование Галилеем свободного падения тел. Он установил, что скорость свободного падения тел не зависит от их массы (как думал Аристотель), а пройденный падающим телом путь пропорционален квадрату времени падения. Галилей открыл, что траектория брошенного тела, движущегося под воздействием начального толчка и земного притяжения, является параболой. Галилею принадлежит экспериментальное обнаружение весомости воздуха, открытие законов колебания маятника, немалый вклад в разработку учения о сопротивлении материалов. Галилей выработал условия дальнейшего прогресса естествознания, начавшегося в эпоху Нового времени. Он понимал, что слепая вера в авторитет Аристотеля сильно тормозит развитие науки. Истинное знание, считал Галилей, достижимо исключительно на пути изучения природы при помощи наблюдения, опыта (эксперимента) и вооруженного математическим знанием разума, — а не путем изучения и сличения текстов в рукописях античных мыслителей. Росту научного авторитета Галилея способствовали его астрономические исследования, обосновывавшие и утверждавшие гелиоцентрическую систему Коперника. Используя построенные им телескопы (вначале это был скромный оптический прибор с трехкратным увеличением, а впоследствии был создан телескоп и с 32-кратным увеличением), Галилей сделал целый ряд интересных наблюдений и открытий. Он установил, что Солнце вращается вокруг своей оси, а на его поверхности имеются пятна. У самой большой планеты Солнечной системы — Юпитера — Галилей обнаружил 4 спутника (из 13 известных в настоящее время). Наблюдения за Луной показали, что ее поверхность гористого строения и что этот спутник Земли имеет либрацию, т.е. видимые периодические колебания маятникового характера вокруг центра. Галилей убедился, что кажущийся туманностью Млечный Путь состоит из множества отдельных звезд. Но самым главным в деятельности Галилея как ученого-астронома было отстаивание справедливости учения Н. Коперника, которое подвергалось нападкам не только со стороны церковных кругов, но и со стороны некоторых ученых, высказывавших сомнения в правильности этого учения. Галилей сумел показать несостоятельность всех этих сомнений и дал блестящее естественнонаучное обоснование правильности идей Н.Коперника. Как уже отмечалось выше, католической церковью в 1616 году было принято решение о запрещении книги Коперника «Об обращениях небесных сфер», а его учение объявлено еретическим. Галилей, в этом решении упомянут не был, но ему все же пришлось предстать перед судом инквизиции. После длительных допросов он был вынужден отречься от учения Коперника и принести публичное покаяние. В то время из разделов механики была разработана лишь статика — учение о равновесии (которая разрабатывалась еще в античности, в первую очередь, Архимедом), а в работах Галилея были сделаны первые шаги в разработке динамики. Но в полной мере динамика — учение о силах и их взаимодействии — была создана лишь позднее Исааком Ньютоном.

Исаак Ньютон Вторая научная революция завершалась творчеством одного из величайших ученых в истории человечества, каковым был Исаак Ньютон (1643—1727). Его научное наследие чрезвычайно разнообразно. В него входит и создание (параллельно с Лейбницем, но независимо от него) дифференциального и интегрального исчисления, и важные астрономические наблюдения, которые Ньютон проводил с помощью собственноручно построенных зеркальных телескопов (он так же, как и Галилей, именно телескопу обязан первым признанием своих научных заслуг), и большой вклад в развитие оптики (он, в частности, поставил опыты в области дисперсии света и дал объяснение этому явлению). Но самым главным научным достижением Ньютона было продолжение и завершение дела Галилея по созданию классической механики. Благодаря их трудам XVII век считается началом длительной эпохи торжества механики, господства механистических представлений о мире. Сэр Исаак Ньютон, родившийся в семье мелкого землевладельца, стал профессором математики Кембриджского университета и президентом Королевского общества. Он является исключительно выдающейся фигурой как физики, так и общей интеллектуальной истории. Его основной труд Математические принципы натуральной философии (Philosophiae naturalis principia mathematica) был опубликован в 1687 г. Как известно, Ньютон сформулировал три закона движения и закон всемирного тяготения, создал теорию исчисления бесконечно малых и теорию цветового состава естественного света. Его физические теории обосновали предшествующие теории как в астрономии (кеплеровские законы движения планет), так и в механике (галилеев закон свободного падения). Ньютоновская физика является исследованием природы на основе гипотетико-дедуктивного метода, в котором решающая роль принадлежит эксперименту. В ней используются выраженные в математической форме понятия материальной частицы, пустого пространства, действующих на расстоянии механических сил (причин). Идея действия на расстоянии расходится с обычным представлением, которое, помимо прочего, можно найти у Декарта (Ньютон тщательно изучал его в молодости). Первый закон Ньютона. Всякое тело продолжает удерживаться в своем состоянии покоя или равномерного и прямолинейного движения, пока и поскольку оно не понуждается приложенными силами изменять это состояние. Второй закон Ньютона. Изменение количества движения пропорционально приложенной движущей силе и происходит по направлению той прямой, по которой эта сила действует. Третий закон Ньютона. Действию всегда есть равное и противоположное противодействие, иначе — взаимодействия двух тел друг на друга между собою равны и направлены в противоположные стороны. Ньютоновский закон всемирного тяготения. Два тела взаимно притягивают друг друга с силой, прямо пропорциональной их массам и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними. Помимо физики, Ньютон интересовался теологическими вопросами и написал объемные трактаты по теологии. Занимался он и алхимией, пытаясь добиться превращения одних веществ в другие. Однако его изыскания в области химии оказались менее плодотворными, чем исследования по математике и физике. В связи со сказанным подчеркнем следующее. В лице Ньютона физика продемонстрировала триумф науки над традициями и предрассудками, а сам Ньютон стал основным предшественником эпохи Просвещения. Возникновение физики было обязано философии в плане, как формирования механистической картины мира, так и выработки рационалистической и эмпирицистской позиций. В свою очередь, Ньютон придал новые импульсы развитию философии. Тем самым новая наука предоставляет нам аргументы против скептицизма, утверждающего, что мы не можем быть уверенными в том, что одна и та же причина приводит к тем же следствиям при каждом своем воспроизведении. Ведь это скептическое утверждение казалось подрывающим саму основу экспериментального метода, предполагающего определенное постоянство природы. Как главный основоположник новой физики, Ньютон является символом мощи человеческого мышления. Начиная с него, наука оказалась связанной с идеей прогресса. Идея Бэкона о знании как силе и, следовательно, источнике процветания и прогресса получила средства реализации. Наука, а не теология, стала верховным авторитетом в вопросах истины и превратилась в посюстороннюю, земную силу господства над природными процессами. Философия и религия вынуждены были искать свое место по отношению к науке. В этом заключается социальное и интеллектуальное значение математического и экспериментального естествознания, в возникновении которого столь существенную роль сыграл Ньютон. Но это значение наиболее полно проявилось в XVIII веке. Ньютон сформулировал три основных закона движения, которые легли в основу механики как науки. Первый закон механики Ньютона — это принцип инерции, впервые сформулированный еще Галилеем: всякое тело сохраняет состояние покоя или равномерного и прямолинейного движения до тех пор, пока оно не будет вынуждено изменить его под действием каких-то сил. Существо второго закона механики Ньютона состоит в констатации того факта, что приобретаемое телом под действием какой-то силы ускорение прямо пропорционально этой действующей силе и обратно пропорционально массе тела. Наконец, третий закон механики Ньютона — это закон равенства действия и противодействия. Этот закон гласит, что действия двух тел друг на друга всегда равны по величине и направлены в противоположные стороны. Данная система законов движения была дополнена открытым Ньютоном законом всемирного тяготения, согласно которому все тела, независимо от их свойств и от свойств среды, в которой они находятся, испытывают взаимное притяжение, прямо пропорциональное их массам и обратно пропорциональное квадрату расстояния между ними. Пожалуй, ни одно из всех ранее сделанных научных открытий не оказало такого громадного влияния на дальнейшее развитие естествознания, как открытие закона всемирного тяготения. Огромное впечатление на ученых производил масштаб обобщения, впервые достигнутый естествознанием. Это был поистине универсальный закон природы, которому подчинялось все — малое и большое, земное и небесное. Этот закон явился основой создания небесной механики — науки, изучающей движение тел Солнечной системы. Воображение ученых захватывала простота той картины мира, которая складывалась на основе ньютоновской классической механики. В этой картине, носящей абстрактный характер, отбрасывалось все «липшее»: не имели значения размеры небесных тел, их внутреннее строение, идущие в них бурные процессы. Оставались только массы и расстояния между центрами этих масс, к тому же связанные несложной формулой. В 1687 году вышел в свет главный труд Ньютона «Математические начала натуральной философии», заложивший основы современной теоретической физики. Оценивая это событие, видный физик XX века, бывший президент Академии наук СССР СИ. Вавилов писал: «В истории естествознания не было события более крупного, чем появление «Начал» Ньютона. Причина была в том, что эта книга подводила итоги всему сделанному за предшествующие тысячелетия в учении о простейших формах движения материи» . В своей знаменитой работе Ньютон предложил ученому миру научно-исследовательскую программу, которая вскоре стала ведущей не только в Англии, на родине великого ученого, но и в континентальной Европе. Свою научную программу Ньютон назвал «экспериментальной философией», подчеркивая решающее значение опыта, эксперимента в изучении природы. Идеи Ньютона, опиравшиеся на математическую физику и эксперимент, определили направление развития естествознания на многие десятилетия вперед. Вместе с тем, эти идеи предопределили механические взгляды на материальный мир, которые господствовали в естествознании не только в течение XVII и XVIII веков, но и почти весь XIX век. В целом природа понималась как гигантская механическая система, функционирующая по законам классической механики. Считалось, что в силу неумолимой необходимости, действующей в природе, судьба даже отдельной материальной частицы заранее предрешена на все времена. Ученые-естествоиспытатели видели в классической механике прочную и окончательную основу естествознания.

Появился на свет Николай Коперник в семье немецкого купца, который проживал в польском городе Торуни. Родился Николай 19 февраля 1473 года. По некоторым данным начальное образование Николаю Копернику дали в школе при костеле ев Яна. Благополучное детство Николая закончилось с приходом страшной эпидемии чумы в город Торунь, которая забрала жизнь многих, в том числе и его отца. Позаботиться о 10-летнем Николае и дать ему образование решил его родной дядя по матери Лукаш Ваченроде.Со своим братом Анджеем он отправился в Краков в 1491 году и поступил на обучение искусству в местный университет. В 1496 году он окончил это учебное заведение и отправился в Италию. В Болонье Коперник решает поступить в университет на факультет юриспруденции по гражданскому, каноническому, церковному праву. Именно в этом городе Коперник заинтересовался астрономией, которая и определила его научный интерес. Первое свое наблюдение Коперник проводил с астрономом Доменико Марией Навара весной 1497 году. В этот период Коперник сделал вывод, что расстояние до Луны одинаково, когда та находится в квадратуре, в фазе ново- и полнолуния. Этот вывод полностью противоречил доводам теории Клавдия Птоломея.

В начале 1498 года братья Николай и Анджей Коперники получают сан каноника Фромборкского капитула, но данные должности не помогли им избежать нужды в денежных средствх и буквально через год они остались без средств. Правда, появление каноника Бернарда Скультети в 1499 году помогло им немного выйти из затруднительного положения.

Далее Коперник на короткий промежуток времени возвращается в Польшу и потом уезжает в Италию для изучения медицины в Падуанском университете. Также он получает степень доктора богословия в Феррарском университете. Только в 1503 году Коперник возвращается в Польшу. Он сначала осел в городе Лидзбарке, а потом переселился в Фромборк, где ему предложили должность каноника.

Николай Коперник изучает звездное небо. Хоть астрономией Коперник занимался в Лидзбарке, но особо интенсивно это происходило в Фромборке. В этом рыбацком городке наблюдались частые туманы, и повышенная облачность, что затруднило наблюдение за звездным небом.

Телескоп изобрели намного позже, и во времена Коперника не было хороших оптических инструментов. При помощи существующих приборов точность астрономических наблюдений была усовершенствована до 2 минут. Коперник использовал трикветрум для наблюдений за звездами, а также «гороскопий» (одна из разновидностей квадранта) для установления угла наклона эклиптики.

Гороскопий.

В 20-е годы XVI столетия Коперник назначался на высокие должности – администратора владений капитула Ольшаны и Пененжно, генерального администратора Варнии, канцлера капитула. Имено в этот период Коперник делает самые важные астрономические открытия. В 1523 году Коперник опроверг теорию неподвижности планетарных орбит. Это был настоящий вызов труду «Альмагеста» Птоломея.

Гелиоцентрическая система мира - это теория, которая помещает Солнце в центр Вселенной, а планеты на орбиты вокруг него. Гелиоцентрическая система мира заменила геоцентризм (геоцентрическую систему мира), который был верой в то, что Земля является центром Вселенной. Геоцентрическая система мира была господствующей теорией в Древней Греции, по всей Европе и в других частях мира столетиями. Это было до 16-го века, пока не начала завоевывать популярность гелиоцентрическая система мира, потому что технологии достаточно прогрессировали для того, чтобы получить больше доказательств в ее пользу. Хотя гелиоцентризм не получил популярности до 1500-х, эта идея существовала столетиями по всему миру. Фактически, Аристарх Самосский - Самос был островом около Турции - разработал форму гелиоцентрической системы мира еще примерно в 200 году до н.э. Другие древние цивилизации, в том числе различные мусульманские ученые в 11-м веке, сохраняли одни и те же убеждения, которые построены на работе Аристарха и европейских ученых в Средневековой Европе. В 16-м веке астроном Николай Коперник изобрел свою версию гелиоцентрической системы мира. Как и другие до него, Коперник опирался на работу Аристарха, упоминая греческого астронома в своих заметках. Теория Коперника стала настолько известной, что когда большинство людей обсуждают гелиоцентрическую теорию в наши дни, они ссылаются на модель Коперника. Коперник опубликовал свою теорию в своей книге "О вращении небесных сфер". Коперник поместил Землю в качестве третьей планеты от Солнца, и в его модели Луна обращается вокруг Земли, а не Солнца. Коперник также выдвинул гипотезу, что звезды не движутся по орбитам вокруг Земли; Земля вращается вокруг своей оси, что заставляет звезды выглядеть, как будто они движутся по небу. Через применение геометрии он смог превратить гелиоцентрическую систему мира из философской гипотезы в теорию, которая проделала очень хорошую работу, прогнозируя движение планет и других небесных тел. Единственная проблема, стоявшая перед гелиоцентрической системой мира, была в том, что Римская Католическая Церковь, очень могущественная организация во времена Коперника, считала ее еретической. Это возможно было одной из причин, почему Коперник не публиковал свою теорию до тех пор, пока он не был на смертном одре. После смерти Коперника Римская Католическая Церковь работала еще усерднее, чтобы подавить гелиоцентрическую точку зрения. Церковь арестовала Галилео за поддержку еретической гелиоцентрической модели и держала его под домашним арестом в течение последних восьми лет его жизни. Примерно в то же время, когда Галилео создал телескоп, астроном Иоганн Кеплер совершенствовал гелиоцентрическую систему мира и пытался доказать ее с помощью вычислений. Хотя ее прогресс был медленным, гелиоцентрическая система мира наконец заменила геоцентрическую систему мира. Хотя появилось новое доказательство, некоторые начали задавать вопросы, на самом ли деле Солнце являлось центром Вселенной. Солнце не было геометрическим центром орбит планет, а центр гравитации Солнечной Системы тоже не совсем в центре Солнца. То, что это означает, хотя дети в школах учат, что гелиоцентризм - это правильная модель вселенной, астрономы используют и тот и другой вид Вселенной в зависимости от того, что они изучают, и какая теория делает их вычисления более простыми.

Картезианская физика.

Огромное влияние на развитие теоретической мысли в физике XVII в. оказал великий французский мыслитель и ученый Рене Декарт (латинизир. Картезий). Критически пересмотрев старую схоластическую философию, он разработал рационалистическую методологию теоретического естествознания. («Оставим книги, посоветуемся с разумом!» — говорил Декарт.) Революционное значение для развития естествознания имело его знаменитое «Рассуждение о методе» (1637), где провозглашены новые принципы научного мышления и новые средства математического анализа в геометрии и оптике.

205

Требование простоты и ясности — основной принцип методологии Декарта. Поэтому в научной системе Декарта первостепенную роль играют простота и очевидность математических аксиом и принципов. Выводы из аксиом (простых, очевидных положений) получаются логическим путем, путем математических рассуждений. В проверке результатов важную роль играет опыт.

Рационалистическая методология вполне естественно приводит Декарта к аналитической геометрии и геометризации физики. Отвлеченные числовые соотношения проще и абстрактнее геометрических; отсюда вытекает задача сведения геометрических характеристик (положение точки в пространстве, расстояние между точками и др.) к числовым отношениям. Решая эту задачу, Декарт создает аналитическую геометрию.

Декарт закладывает основы механистического мировоззрения, центральная идея которого — идея тождества материальности и протяженности. Мир Декарта — это однородное пространство, или, что то же самое, протяженная материя. «...Мир, или протяженная материя, составляющая универсум, не имеет никаких границ» [1]. Материя Декарта — это чистая протяженность, сплошь заполняющая всю Вселенную, а части материи находятся в непрерывном движении и взаимодействуют друг с другом при контакте (давление и удар). В физике Декарта нет места силам, тем более действующим на расстоянии через пустоту. Все изменения, которые наблюдаются в материальном пространстве, сводятся к единственному простейшему изменению — механическому перемещению тел. «Дайте мне материю и движение, и я построю мир» — таков лейтмотив, идейное знамя картезианской физики.

1 Декарт Р. Первоначала философии // Соч.: В 2 т. М., 1989. Т. 1. С. 359.

Декарт — основоположник научной космогонии. Он автор первой новоевропейской теории происхождения мира, Вселенной. Декарт допускает, что природа была создана Богом в виде первоначального материального хаоса. Хотя первоначальный материальный хаос и создан Богом, Бог не принимает участия в его дальнейшем развитии. Мир развивается по естественным законам. Законы природы достаточны для того, чтобы понять не только совершающиеся в природе явления, но и ее эволюцию.

206

По Декарту, однородная материя дробима на части различных форм и размеров. В процессе дробления и взаимодействия формируются три группы элементов материи — легкие и разнообразной формы (огонь); отшлифованные частицы круглой формы (воздух); крупные, медленно движущиеся частицы (земля). Все эти частицы вначале двигались хаотически и были хаотически перемешаны. Однако, по мнению Декарта, законы природы таковы, что они могут заставить части материи расположиться в весьма стройном порядке. Благодаря этим законам материя принимает форму нашего «весьма совершенного мира». Среди этих законов природы — принцип инерции [1] и закон сохранения количества движения.

1 Декарт так формулирует принцип инерции: «...Каждая частица материи в отдельности продолжает находиться в одном и том же состоянии до тех пор, пока столкновение с другими частицами не вынуждает ее изменить это состояние» (Декарт Р. Мир, или Трактат о свете // Соч.: В 2 т. Т. 1. С. 200).

Из первоначального хаоса благодаря взаимодействиям частиц образовались вихри, каждый из которых имеет свой центр. Непрерывное трение частиц друг о друга шлифует их и дробит. Отшлифованные круглые частицы, находясь в непрерывном круговом движении, образуют материю «неба», раздробленные части выпираются к центру, образуя материю «огня». Этот огонь из тонких частиц, находящихся в бурном движении, формирует звезды и Солнце. Более массивные частицы вытесняются к периферии, сцепливаются и образуют тела планет. Каждая планета вовлекается своим вихрем в круговое движение около центрального светила.

Наиболее легкие частицы (материя «неба») образуют сплошь заполняющую пространство среду, которая способна передавать воздействия погруженных в нее материальных тел. Эту среду Декарт назвал эфиром. Частицы эфира находятся в непрерывном вихревом движении и способны передавать давление, исходящее от Солнца и звезд. Передача этого давления и образует свет. Свет мгновенно распространяется от светящихся тел на любые расстояния (принцип дальнодействия) (см. 7.1.2). Декарту также принадлежит заслуга открытия закона преломления света.

Космогоническая теория Декарта объясняла суточное движение Земли вокруг своей оси и ее годовое движение вокруг Солнца. Но она не могла объяснить других особенностей Солнечной системы, в том числе законов Кеплера. Это была умозрительная космогония, натурфилософская схема, не обоснованная математически. И тем не менее ей присуще великое достоинство — идея развития, поразительно смелая для той эпохи.

11)Секуляризация биологии: географические открытия и проблемы систематики живого (Линней), гипотеза спонтанного зарождения жизни, гипотеза стационарного состояния, витализм, преформизм и эмпигенез, трансформизм, катастрофизм

Эпоха Великих географических открытий познакомила европейцев с поразительным многообразием жизни в тропиках. Масса видов иноземных культурных растений внедряется в Европе, развозится по всему миру. Из Америк завозится фасоль, картофель, кукуруза, кабачки, батат, мексиканский хлопчатник, табак, махорка, авокадо, перуанский длинноволокнистый хлопчатник, арахис, люпин, томат, кокаиновый кустарник, какао, ананас, папайя, каучуковое дерево — гевея, хинное дерево, фейхоа, подсолнечник137. В домах стали разводить кактусы, фуксии. Появились изделия из палисандрового дерева, квебрахо. Из Юго-Восточной Азии завозилась гвоздика, корица, мускатный орех, лимон. Появилась масса новых видов лекарственных растений. Все это привело к возникновению уже в XVI в. первых гербариев (Рим, Флоренция, Болонья)138, ботанических садов (Падуя — 1545; Пиза — 1547; Болонья — 1567; Неаполь — XVI в.; Лейден — 1577; Гейдельберг — 1593; Монпелье — 1593), кунсткамер и зоологических музеев (Нидерланды, Англия, Швеция).

Первый ботанический труд эпохи Нового времени был выпущен Отто Брун-фелсом (1488-1534) в 1530г., в 1542 г. другой ботаник Леонард Фукс (1501-1566) опубликовал свое обширное сочинение (с 511 гравюрами на дереве) о растениях.

Каспар (Гаспар) Баугин (1560-1624) — швейцарский ботаник— описал около 6000 видов растений, он задолго до Линнея использовал бинарную номенклатуру для описания рода и вида растений (но пользовалсяэтим приемом непоследовательно). КаспарБаугин разделил растения на 12 книг, книга делилась на секции, секциина роды, роды на виды. Таким образом, элементы иерархичности системы, столь развитой Линнеем, мы находим еще у его далекого предшественника.

Фламандец МаттиасЛобеллий (1538—1616), путешествовавший по странам Западной Европы, предложил классифицировать растения по форме листьев.

Важным этапом развития биологической науки стал период поиска системы в мире живого. В конце XVIII века возникла необходимость систематизировать накопленный фактический материал о живых организмах, появилась потребность в классификации живых существ. Становление систематики связано с именем шведского ученого Карла Линнея (1707 – 1778). Основные итоги его деятельности изложены в работах “Система живой природы” и “Философия ботаники”. Он осуществил деление животных и растений на соподчиненные группы, ввел бинарную (двойную) систему названий биологических видов.

В 1735 г. вышел главный труд Линнея «Система природы». В этой работе Линней представил прогрессивную для своего времени систему органического мира. К заслугам Карла Линнея можно отнести:

• установил универсальность, реальность видов и выделил их главный признак (свободное скрещивание особей одного вида);

• ввел основные единицы систематики: вид, род, семейство, отряд, класс, тип, царство; (например, человек разумный – человек –гоминиды – приматы – млекопитающие – хордовые - животные)

• создал систему органического мира, в которой растения были разделены на 24 класса: 23 класса явнобрачных (цветковых) и 1 класс тайнобрачных (голосеменных и споровых). Среди явнобрачных первые 12 классов выделялись только по числу тычинок, к 13-му относились растения, имевшие более двенадцати тычинок, а при отнесении растений к 14—23 классам учитывалось еще и строение андроцея. У животных были выделены 6 классов (черви, насекомые, гады, рыбы, птицы и млекопитающие);

• ввел бинарную (двойную) номенклатуру вместо громоздких многословных (полиноминальных) названий, которая указывала на принадлежность организма к роду и виду;

• описал около 10 тыс. видов растений и около 4,5 тыс. видов животных;

• усовершенствовал ботанический язык, установив до 1000 терминов;

• впервые поместил человека в один отряд с обезьянами на основании морфологического сходства.

Гипотеза спонтанного зарождения жизни: с этой точки зрения, живое возникает из неживого по некому внутреннему закону природы, которая здесь зачастую понимается пантеистически.Полагали, что источником спонтанного зарождения служат либо неорганические соединения, либо гниющие органические остатки (концепция абиогенеза). Господствующим стал принцип Франциско Реди – живое возникает из живого. В 1668 году Реди проделал следующий опыт. Он поместил мертвых змей в разные сосуды, причем одни сосуды накрыл кисеей, а другие оставил открытыми. Налетевшие мухи отложили яйца на мертвых змеях в открытых сосудах; вскоре из яиц вывелись личинки. В накрытых сосудах личинок не оказалось.Таким образом, Реди доказал, что белые черви, появляющиеся в мясе змей, -- личинки флорентийской мухи и что если мясо закрыть и предотвратить доступ мух, то оно не «произведет» червей. Опровергнув концепцию самозарождения, Реди высказал мысль о том, что жизнь может возникнуть только из предшествующей жизни (концепция биогенеза).Французский микробиолог Л. Пастер (1822–1895) своими опытами с вирусами окончательно доказал несостоятельность идеи спонтанного самозарождения жизни. Однако, опровергнув эту гипотезу, он не предложил свою, не пролил свет на вопрос о возникновении жизни. Тем не менее опыты Л. Пастера имели большое значение в получении богатого эмпирического материала в области микробиологии его времени.

Гипотеза стационарного состояния: Согласно гипотезе стационарного состояния, жизнь никогда не возникала, а существовала вечно вместе с Землей, отличаясь большим разнообразием живого. С изменением условий жизни на Земле происходило и изменение видов: одни исчезали, другие появлялись. Эта гипотеза основывается в основном на исследованиях палеонтологии. По своей сущности эта гипотеза не относится к концепциям возникновения жизни, поскольку вопрос о происхождении жизни она принципиально не затрагивает.

Панспермия:Гипотеза панспермии – о неземном происхождении жизни путем занесения «зародышей жизни» из космоса на Землю – впервые была высказана немецким биологом и врачом Г. Рихтером в конце XIX в. Концепция панспермии (от греч. pan – весь, sperma – семя) допускает возможность происхождения жизни в разное время в разных частях Вселенной и переноса ее различными путями на Землю (метеориты, астероиды, космическая пыль).

Действительно, в настоящее время получены некоторые данные, указывающие на возможность образования органических веществ химическим путем в условиях космоса. Так, в 1975 г. предшественники аминокислот были найдены в лунном грунте. В межзвездных облаках обнаружены простейшие соединения углерода, в том числе и близкие к аминокислотам. В составе метеоритов найдены альдегиды, вода, спирты, синильная кислота и т. д. Концепцию панспермии разделяли крупнейшие ученые конца XIX – начала XX в.: немецкий химик и агроном Ю. Либих, английский физик У. Томсон, немецкий естествоиспытатель Г. Гельмгольц, шведский физико-химик С. Аррениус. Идеи панспермии поддерживали и некоторые русские ученые: геофизик П. Лазарев, биолог Л. Берг, биолог-почвовед С. Костычев.

Витализм - учение о наличии в живых организмах нематериальной сверхъестественной силы, управляющей жизненными явлениями — «жизненной силы» («души», «энтелехии», «археи» и проч.). Теория витализма постулирует, что процессы в биологических организмах зависят от этой силы, и не могут быть объяснены с точки зрения физики, химии или биохимии.Своими истоками В. уходит в учение Платона о душе, которая якобы одухотворяет животный и растительный мир, и в учение Аристотеля об энтелехии. Представителями В. являются Г. Шталь, Я. Икскюль, Г. Дриш и др.

Преформизм и Эмпигенез: В XVII-XVIII вв. оформились два взгляда на онтогенез (индивидуальное развитие)— преформизм и эпигенез.Сторонники преформизма полагали, что зародышевое развитие сводится к росту вполне сформированного зародыша. Предполагалось, что зародыш — уменьшенный вариант сложноустроенного взрослого организма — существовал в такой форме с момента творения. Преформисты, в свою очередь, разделились на две группы. Овисты — Я. Сваммердам, А. Валлиснери, М. Мальпиги, Ш. Бонне, А. Галлер, Л. Спаланзани и др. — считали, что уже сформированный зародыш находится в яйцеклетке, а мужское половое начало лишь дает толчок к развитию. Анималькулисты (А. Левенгук, Н. Хартсекер, И.Н. Либеркюн и др.) утверждали, что зародыш заключен в сперматозоиде, который развивается за счет питательных веществ яйца. Крайним выражением преформизма явилась теория вложений. Согласно ей, половые клетки зародышей, как матрешки, уже несут в себе зародышей следующего поколения, в тех содержатся зародыши последующих поколений, и так далее.Приверженцы альтернативного течения — эпигенетики — считали, что в процессе онтогенеза происходит новообразование структур и органов зародыша из бесструктурного вещества. Впервые идея эпигенеза встречается в труде В. Гарвея "Исследования о нарождении животных" (1651 г.), но в полной мере соответствующие взгляды были выражены К.Ф. Вольфом (1733-1794).

Трансформизм: (лат.трансформис — превращать, изменять) — концепция, согласно которой виды изменяются и превращаются в другие. Трансформизм предшествовал эволюционному учению. Трансформисты считали, что под влиянием изменений внешней среды из одних видов растений и животных развиваются другие виды. Термин "трансформизм" применяют для характеристики взглядов таких натуралистов и философов додарвиновского периода: Ж. Бюффон, Е. Ж. Сент-Илер, Э. Дарвин, И. В. Гете, К. Ф. Рулье, П. Мопертюи, Ж. Леметри, Д. Дидро, К.-А. Гельвеции. Трансформизм сложился на основе воззрений ряда античных и средневековых мыслителей и философов, развивавших идею изменчивости. Трансформисты постулировали, но не доказывали эволюционные преобразования организмов. Для объяснения превращения видов трансформисты обычно допускали возможность целесообразной — приспособительной — реакции организмов на изменение внешних условий и наследование таким путем приобретенных признаков.

Катастрофизм:система представлений об изменениях живого мира во времени под влиянием событий, приводящих к массовому вымиранию организмов.

Согласно этому учению геологическая история Земли состояла из ряда этапов спокойного развития, разделяемых бурными катастрофами (катаклизмами), изменившими лик Земли. Сторонники этого учения получили название катастрофистов. Известный французский палеонтолог Кювье разработал катастрофизм как цельную гипотезу. Основываясь на смене видового состава живых организмов, Кювье пришёл к выводу, что в результате крупных катастроф планетного масштаба происходило вымирание живого на значительной части земной поверхности. Восстановление флоры и фауны происходило за счёт видов, пришедших из небольших местностей, не подвергшихся (или слабее подвергшихся катастрофе). По мнению Кювье, cами виды неизменны.

Согласно некоторым последователям Кювье, восстановление живого мира происходило за счёт повторных актов творения. А. Д. Д’Орбиньи утверждал, что за историю Земли всего было 27 катастроф, уничтожавших весь существовавший ранее органический мир.

Катастрофизм был развенчан в середине XIX века работами Чарлза Лайелла, геологические труды которого были построены на принципах актуализма. Позже он разделил эволюционное учение Дарвина.Некоторые представления о важной роли катастроф в эволюции живого возродились позже в виде неокатастрофизма.