2.8. Физические и химические идеи XVII в. Становление биологической науки, разработка научной систематики

Развитие физики в XVIII в. предстает именно как развитие идей Ньютона, выполнением завещанной им программы распространения основных положений механики на всю физику. На развитие физики существенное влияние оказывает и технический прогресс. Развитие производительных сил определяет потребность в разработке теории машин и механизмов, механики твердого тела. Исследование законов теплоты - одна из центральных тем физики ХVIII века. Термометрия, калориметрия, плавление, испарение, горение - изучение всех этих процессов становится особенно актуальным. Появляются серьезные исследования по теплофизике, электричеству и магнетизму. Эти разделы физики оформляются в самостоятельные области физической науки и достигают в XVIII в. первых успехов. В результате, в XVIII в. в качестве самостоятельных складываются все основные разделы классической физики. Особенно быстрыми темпами развивается механика.

Стремительными темпами развивалась не только классическая механика Ньютона. Этап классической физики характеризуется также крупными достиже­ниями ив других отраслях физики: термодинамике, молекулярной физике, оптике, электричестве, магне­тизме и т. п. Ограничимся перечислением некоторых наиболее важных достижений. Были установлены опытные газовые законы. Предложено уравнение кинетической теории газов. Сформулирован принцип равномерного распределения энергии по степеням свободы, первое и второе начала термодинамики. Открыты законы Кулона, Ома и электромагнитной ин­дукции. Явления интерференции, дифракции и по­ляризации света получили волновое истолкование. Установлены законы поглощения и рассеивания света.

Конечно, можно было бы назвать и другие не менее важные достижения, среди которых особое место занимает электромагнитная теория, разработанная выдающимся английским физиком Джеймсом Клер­ком Максвеллом. Максвелл является не только созда­телем классической электродинамики, но и одним из основоположников статистической физики. Он уста­новил статистическое распределение молекул по ско­ростям, названное его именем. Развивая идеи Майкла Фарадея (1791 —1867), он создал теорию электромаг­нитного поля (уравнения Максвелла), которая не толь­ко объясняла многие известные к тому времени электромагнитные явления, но и предсказала элект­ромагнитную природу света. С электромагнитной теорией Максвелла вряд ли можно поставить рядом другую более значительную в классической физике. Естествознание все в большей степени становится элементом производительных сил, его развитие теснейшим образом связывается с развитием практики, промышленного и сельскохозяйственного производства. Все чаще развитие практики, ее потребности определяют цели и задачи естествознания. В этих условиях физическая наука развивается более быстрыми темпами. Производство непрерывно ставит передней все новые и новые проблемы, доставляя одновременно и новый экспериментальный материал. В тесном единстве с естествознанием происходит становление прикладных наук, прежде всего технических. Например, значительное развитие получает новая отрасль – теплотехника. Возникновение теплотехники было непосредственной реакцией на промышленный переворот, энергетической основой которого являлась паровая машина. Изобретенная еще в ХVIII в., паровая машина становится универсальным двигателем. Она применяется не только на промышленных предприятиях, но и на транспорте, приобретая все большее значение в технике.

В ХVII-ХVIII веках химия постепенно становится наукой о качественных изменениях тел, происходящих в результате изменения их состава. Все это происходит на фоне знакомства с новыми химическими веществами. Развитие ремесла и промышленности вызывают постоянную нужду в определенных химикалиях - селитре, железном купоросе, серной кислоте, соде, железном купоросе, что дает импульс к созданию химического производства, а это, в свою очередь, стимулирует развитие рациональной химии. Новому пониманию предмета химического познания способствовало возрождение античного атомизма. Атомистическая программа развивается Бойлем таким образом, что в понимании природы атомов он делает основной акцент не на многообразие их форм, а на многообразие связей (отношений, движений) атомов. происходит не просто соединение или разъединение неизменных атомов, а появляются новые типы соединений атомов, новые отношения между ними. Р. Бойль разрабатывает не только теоретические, но и экспериментальные основы химии. В трудах Р. Бойля заложены основы аналитической химии (качественный анализ, применение различных индикаторов (лакмус, например) для распознавания веществ). Центральная проблема химии ХVIII века - проблема горения. В конце ХVIII века Лавуазье опираясь на открытие в 1774 г. Дж.Пристли кислорода, разработал кислородную теорию горения. Лавуазье показал, что все прежде считавшиеся хаотическими явления в химии могли быть систематизированы и сведены в закон сочетания элементов, старых и новых. К уже установленному до него списку элементов (металлы, углерод, сера и фосфор) он добавил свой, новый - кислород, который вместе с водородом входил в состав воды, а также и другую компоненту воздуха - не поддерживающий жизни азот. Следующий важный шаг в развитии научной химии был сделан Дж. Дальтоном (1766-1844), ткачом и школьным учителем в Манчестере. Изучая газы, он попытался рассматривать их свойства как результат взаимного отталкивания.

В середине XIX в. биология была в центре внимания научной общественности. Идеи эволюции Чарльза Дарвина (1809-1882) приобрели широкое мировоззренческое значение. Во-первых, это было прямым и, возможно, самым сильным выпадом против догмата сотворения человека, во-вторых, идея выживания сильнейшего весьма импонировала настроению "бури и натиска" в то время. Однако с самого начала дарвинизм содержал "моменты неустойчивости", впоследствии приведшие к его дискредитации и сложной судьбе теории эволюции в целом. Наиболее существенным из таких моментов была известная декларативность дарвинизма, когда выводы предшествовали анализу. Для XIX в. характерно становление биологии как научной дисциплины в ее традиционной, "классической" форме - "натуралистической биологии". Ее методами стали тщательные наблюдения и описания явлений природы, главной задачей - их классифицирование, а реальной перспективой - установление закономерностей их осуществления, смысла и значения для Природы в целом, что может быть охарактеризовано как системный подход в исследованиях. Огромное место в биологии занимают различные способы объединения организмов в отдельные группы, или таксоны (греч. taxis - расположение, строй); а они, в свою очередь, - в системы (эволюционные, филогенетические, генеалогические). Одно из первых "филогенетических деревьев" сконструировал Э.Геккель (1834-1919). Во второй половине XIX в. зарождается такое направление, как "экспериментальная биология". Это было связано с работами К. Бернара (1813-1878), Л. Пастера (1822-1895), И.М. Сеченова (1829-1905) и др. Точные физико-химическими методы легли в основу исследования процессов жизнедеятельности, прибегая к расчленению биологической целостности организма с целью проникновения в тайны его функционирования.

  В становлении идеи эволюции органического мира существенную роль сыграла систематика - биологическая наука о разнообразии всех существующих и вымерших организмов, о взаимоотношениях и родственных связях между их различными группами (таксонами). Основными задачами систематики являются определение путем сравнения специфических особенностей каждого вида и каждого таксона более высокого ранга, выяснение общих свойств у тех или иных таксонов. Основы систематики заложены в трудах Дж. Рея (1693) и К. Линнея (1735). Шведский естествоиспытатель 18 века Карл Линней впервые последовательно применил бинарную номенклатуру и построил наиболее удачную искусственную классификацию растений и животных. В 1751 году вышла его книга "Философия ботаники", в которой К.Линней писал: " Искусственная система служит только до тех пор, пока не найдена естественная. Первая учит только распознавать растения. Вторая научит нас познавать природу самого растения". И далее: "Естественный метод есть последняя цель ботаники". То, что Линней называет "естественным методом", есть по сути некоторая фундаментальная теория живого. Заслуга Линнея в том, что через создание искусственной системы он подвел биологию к необходимости рассмотрения колоссального эмпирического материала с позиций общих теоретических принципов.