2.7. Разработка экспериментального метода в естествознании XVII в. (ф. Бэкон, г. Галилей, р.Декарт, б. Паскаль, и. Ньютон). Универсальный характер механической картины мира (механицизм)

XVI-XVII вв. в жизни общества характеризуются разложением феодализма, зарождением и развитием капитализма, что связано с прогрессом в экономике, технике, ростом производительности труда. Бурно развивается наука, прежде всего экспериментально-математическое естествознание, основы которого заложил Г. Галилей. При этом главенствующее место в науке занимает механика. Представление о механической обусловленности явлений особенно упрочилось под мощным влиянием открытий Исаака Ньютона ( 1643-1727), в воззрениях которого механическая причинность получила глубокое математическое обоснование. Естествознание и математика XVII в. вступили в эпоху так называемого механистического естествознания с господствующим в нем метафизическим способом мышления. Арифметика, геометрия, алгебра достигли почти современного уровня развития. Галилей и Кеплер заложили основы небесной механики. Складываются собственно математические методы исследования, значительная роль в появлении которых принадлежит Декарту. Получают распространение атомистическое учение Бойля, механика Ньютона. Непер публикует таблицы логарифмов. Кеплер, Ферма, Кавальери, Паскаль подготавливают своими открытиями дифференциальное и интегральное исчисление.

Характерной особенностью науки того времени явился процесс формирования математических методов и их проникновения в естествознание.

Первым и величайшим исследователем природы в Новое время был английский философ Фрэнсис Бэкон ( 1561-1626). В своих исследованиях он вступил на путь опыта и обратил внимание на исключительную значимость и необходимость наблюдений и опытов для обнаружения истины. “Что в действии наиболее полезно, то и в знании наиболее истинно “. Таким образом, знание замыкается на действии, а действие- на знании. Знания нет без науки, особенно фундаментальной, а действия, поскольку оно опирается на науку нет без эксперимента. Раз так, он вполне последовательно утверждает, что эксперимент индуцирует знание, “наводит” на него. Он имеет ввиду философский метод индукции, логического умозаключения от частных, единичных случаев к общему выводу. Но метод индукции не всесилен. Это выясняется, если обратиться к проблеме идеализаций. В теоретических законах используются идеализации типа “точка”, “прямая”, “абсолютно твердое тело” и т.п. В эксперименте вроде бы нет ни точек, ни математических понятий. Метод индукции бессилен там, где получают идеализации. Философы, превосходящие Бэкона в уровне владения математическим знанием, видели односторонность бэконовской теории. В этой связи особый интерес представляют философские воззрения францизского философа, математика, физика и физиолога Рене Декарта (1596-1650).

Декарт очень силен в математике и отсюда, надо полагать, у него склонность к обобщениям макисмально универсального философского понятия. Декарт сравнивает философию с корневой системой дерева науки, стволом которого является физика, а ветвями- прикладные науки. Философская проницательность Декарт требует от него прежде всего обоснования достоверности знания. Он считает, что методическое сомнение не только уместно, но и вообще является эффективным приемом в научных исследованиях. Достоверную силу эксперимента Декарт ищет в области человеческого интеллекта, конкретнее в его разуме. “Я мыслю, следовательно, существую”. Метод научного познания Декарта называется аналитический или рационалистическим. Этот дедуктивный метод требует ясности и непротиворечивости операций самого мышления ( что обеспечивается математикой), расчленения объекта мышления на простейшие элементарные части и сначала изучения их в отдельности, а затем- движения мысли от простого к сложному. Декарт был не только философом, но и выдающимся математиком. Он впервые ввел понятие переменной величины и функции. Отрицательные числа получили у Декарта реальное истолкование в виде направления ординат. Он. ввел общепринятые теперь знаки для переменных и искомых величин (х, у, ,z, ) и для буквенных коэффициентов (a, b, c, ), а также степеней. Записи формул алгебры у Декарта почти не отличаются от современных. Большое значение для формулировок общих теорем алгебры имела запись уравнений, при которой в одной из частей стоит нуль. В аналитической геометрии, которою одновременно с Декартом разрабатывал П. Ферма, основным достижением Декарта явился созданный им метод прямолинейных координат.

Максимальный вклад в естественно-научную картину мира того времени внесли Галилео Галилей (1564—1642) и Исаак Ньютон (1643-1727). Галилею принадлежат крупнейшие достижения в области физики и разработки самой фундаментальной проблемы — движения, огромны его достижения в астрономии: обоснование и утверждение гелиоцентрической системы, открытие четырех самых крупных спутников Юпитера из 13 известных в настоящее время; открытие фаз Венеры, необычайного вида планеты Сатурн, создаваемого, как известно теперь, кольцами, представляющими совокупность твердых тел; огромного количества звезд, не видимых невооруженным взглядом. Галилей добился успеха в научных достижениях в значительной мере потому, что в качестве исходного пункта познания природы признавал наблюдения, опыт. Помимо физических и астрономических открытий Галилией установил принцип относительности. Намеченную Галилеем программу систематически развил Ньютон в своей книге “Математические начала натуральной философии”.:1) метод принципов. 2) математический язык, 3) законы и начальные условия.4) гипотетико-дедуктивную структуру механики. Ньютон считал, что надо исходить из двух-трех принципов и на их основе объяснять все явления. В механике Ньютона главным принципом является первый закон Ньютона, который представляет собой переформулировку принципа относительности Галилея. Принцип всегда выражается положениями максимально общего характера. Но принципы желательно формулировать математически: книга природы, утверждает Галилей, написана математическим языком. Математическое описание удивительно эффективно потому, что в адекватной форме фиксируется своеобразие физических теоретических конструкций. Широкой применимости физических принципов соответствуют математические преобразования, которые оставляют неизменными уравнения, выражающие физические законы. В теории структура мира как бы разбивается на законы и на начальные условия. Закон всегда один и тот же, а начальные и последующие условия всегда весьма изменчивы. .Строение ньютоновской механики фиксирует то, что называют гипотетико-дедуктивной структурой научной теорией От принципов на путях дедукции- к эксперименту. Принципы изобретаются и опровергаются, а потому целесообразно не отрицать их в определенной степени гипотетического, предположительного характера.

Блез Паскаль ( 1623-1662)- знаменитый французский математик, физик, философ и писатель. Он первый в истории мировой научной мысли ученый, пошедший через опыт механистического рационализма и поставивший вопрос о границах научности, отмечая, что ”доводы сердца”, отличные от” доводов разума”, превыше последнего. Он постоянно утверждал идею трагичности и хрупкости человека и одновременно говорил о его достоинстве, которое состоит в акте мышления.:“ В пространстве Вселенная объемлет и поглощает меня как точку, в мысле я объемлю ее“. Паскаль положил начало синтетической геометрии, открыл закон равновесия жидкостей, нашел общий алгоритм для нахождения признаков делимости любого целого числа на любое другое целое число, сформулировал ряд основных положений элементарной теории вероятностей. Паскаль считается основоположником классической гидростатики. Вместе с Г. Галилеем и С. Стевином Паскаль считается основоположником классической гидростатики. Разочаровавшись в "отвлеченности" точных наук, обращается к религиозным интересам и философской антропологии.

XVIIIвек одарил человечество целой плеядой выдающихся ученых. Среди них также нужно выделить Готфрида Лейбница (1646-1716)-философа, математика, логика, теолога, подлинного энциклопедичеста. Лейбниц следовал рационалистической традиции Декарта. Он стремился конкретно назвать, перечислить те интуиции, о который писал Декарт. Прежде всего принцип непротиворечия или тождества ( А есть А и не может быть не равно А), принцип тождества неразличимых ( нет и не может быть двух тождественных вещей), принцип идеальностей монад ( сущностей), принцип непрерывности и т.д.Очень значительны математические заслуги Лейбница.Сконструированная им счетная машина выполняла не только сложение и вычитание, но и умножение, деление, возведение в степень и извлечение квадратного и кубического корней. Разработанные им логика классов и исчисление высказываний в алгебраической форме лежат в основе современной математической логики. Важнейшей заслугой Лейбница является то, что он одновременно с И. Ньютоном, но независимо от него, завершил создание дифференциального и интегрального исчисления. Изучение работ Б. Паскаля и собственные исследования привели Лейбница в 1673-1674гг. к идее характеристического треугольника, который теперь используется при введении понятий производной и дифференциала в каждом учебнике дифференциального исчисления. Лейбниц ввел много математических терминов, которые теперь прочно вошли в научную практику: функция, дифференциал, дифференциальное исчисление, дифференциальное уравнение, алгоритм, абсцисса, ордината, координата, а также знаки дифференциала, интеграла, логическую символику.

Исторически первой естественнонаучной картиной мира Нового времени была механистическая картина, которая напоминала часы: любое событие однозначно определяется начальными условиями, задаваемыми ( по карйней мере, в принципе) абсолютно точно. Представление о Вселенной как о гигантской заводной игрушке преобладало в XVII-XVIII вв. Оно имело религиозную основу, поскольку сама наука вышла из недр христианства. Бог как рациональное существо создал мир в основе своей рациональны, и человек как рациональное существо, созданное Богом по своему образу и подобию, способен познать такой мир. Такова основа веры классической науки в себя и людей в науку. Механистическая картина мира предполагала Бога как часовщика и строителя Вселенной. Механистическая картина мира основывалась на следующих принципах: 1) связь теории с практикой, 2) использование математики, 3) эксперимент реальый и мыслительный, 4) критический анализ и проверка данных, 5) главный вопрос: как, а не почему, 6) нет “стрелы времени” (регулярность, детерминированность и обратимость траекторий). Но XIX в. пришел к парадоксальному выводу: “Если бы мир был гигантскиой машиной- провозгласили термодинамика,- то такая машина неизбежно должна была бы остановиться, т.к. запас полезной энергии рано или поздно был бы исчерпан”. Затем пришел Дарвин со своей теорией эволюции, и произошел сдвиг интереса физики в сторону биологии.