Краткая история естествознания

3. Доктрина Аристотеля стала третьей научной доктриной античности. Она возникла на переломе эпох. С одной стороны она близка к античной классике, с её стремлением к целостному философскому осмыслению действительности., с другой стороны в ней отчетливо проявляются традиции афинской и эллинской школ. Аристотель возражал Пифагору, Демокриту, Платону, одновременно отказываясь от материальных и атомистических идей, пытаясь найти третий путь. Он понимал, что миропонимание должно происходить путем чувственного познания и логического осмысления.

     Аристотель  предлагает 4 причины бытия: формальную, материальную. Действующую и целевую. Он создал раздел философии «Метафизика». Этот раздел философии изучает особенности духовного мира, морального и этического путем осмысления сознанием или логикой.

     В метафизике Аристотель воссоздает мир  как целостное естественно возникшее образование, имеющее причины в себе самом. Заслугой Аристотеля является написание его знаменитого «Органона» - трактата по логике, поставившего науку на прочный фундамент логически обоснованного мышления. Он, кроме того, систематизировал накопленные к этому времени научные знания. Аристотель был крупнейшим ученым и философом античного мира, занимался вопросами политологии правоведения. экономики и торговли. астрофизики. географии и геологии. ботаники и зоологи. физиологи и эволюции. Он дал характеристику и описал известные к тому времени 500 видов растений и животных, расположив их в иерархический таксономический ряд по порядку, согласно уровню организации. Кроме того, Аристотель является основоположником многих перечисленных выше наук.

     Естествознание  в средние века

     Эпоха Средневековья берет свое начало в 478 году нашей эры с момента  завоевания немецкими варварами Рима и падения римской империи. Продолжалась более 1000 лет закончилась в середине 15 века.

     Средневековое сознание было ориентировано, прежде всего, на межличностные отношения, на эмоциональную сторону жизни. Любая вещь воспринималась с точки зрения ее полезности, без учета ее объективных связей с миром.

     В средневековой науке можно выделить три традиции познания:

     - Схоластическую традицию, опирающуюся  на простейшую логику, предание  и умозрение, и ставившую основным  вопросом соответствие реального  бытия понятиям разума. В основу  традиции легли принципы античного  платонизма, истолкованные в духе  христианства. Главные ее достижения  лежат в областях теологии  и космологии, в которых предмет  познания реально не представлен  и разум остается единственным  средством анализа предмета на  основе умозаключений;

     - Герметическую традицию (от имени  легендарной «полубожественной» личности из Египта первых веков н.э. Гермеса Трисмегиста – то есть Трижды Величайшего, заложившего основы герметизма), опирающуюся на ритуал, магию, рецептурно - манипуляторное и предметно-преобразовательное начала, сверхъестественные силы. Ритуалы сопровождали почти все действия не только в ремесленно-мануфактурном производстве (отсюда, кстати, берут начало «вольные каменщики» - масоны) и других отраслях хозяйства, но и в политике, юриспруденции, познании мира. Самые яркие воплощения герметизма – средневековые алхимия, астрология, медицина.

     - Опытно-эмпирическую традицию, в  которой критерием истинности  и точкой отсчета был личный  опыт. Эта традиция развивалась  под влиянием античных естественнонаучных  идей Аристотеля. Представители  этой традиции видели в научном  знании средство расширения практического  могущества, улучшения реальной  жизни людей.

     Роль  эпохи средневековья в истории  естествознания состоит в умножении  связей чувственных образов. Чтобы перейти от них к научному знанию, необходимо было научиться отбирать из этого множества связей те, которые носят существенный, рациональный характер. Такой качественный переход в сознательной деятельности и несла эпоха Ренессанса – Возрождения.  
 

     Естествознание  в эпоху Возрождения

Пришедшая на смену средневековью эпоха  Ренессанса (Возрождения) принципиально отличалась от него. Это время краха феодализма и становления капиталистического общества; время жестоких религиозных войн и жестких социальных конфликтов, время сложения абсолютистских монархий и становления буржуазного индивидуализма, приходящего на смену феодальной сословной иерархии; время зарождения книгопечатания и возрождения античной культуры на новом витке диалектической спирали развития. В наступившем времени был преодолен средневековый дуализм сознания и восприятия мира, мир Дольний и мир Горний представлялись уже близкими и даже взаимопроникающими: все связано со всем, а значит все, а не только божественное, достойно быть предметом познания. Не божество, а человек – мерило всего сущего. Такой вектор мышления породил множество гениальных умов. Титанами мысли ренессанса на базе бескорыстного, объективного познания мира, была подготовлена основа классического естествознания, испытавшего невиданный взлет в XVIII – XIX вв.

     Множество достижений было связано с областями  биологии и химии, освобождавшейся от пут герметизма. Велась огромная работа по описанию многообразия животного и растительного мира. Развивались морфология и анатомия, расширявшая сведения о внутреннем строении различных организмов. Большое внимание стали уделять человеку и способам исцеления его от недугов. Не перечислить всех имен известных и великих натуралистов и медиков эпохи ренессанса, среди них – погибший при кораблекрушении первый анатом Андреас Везалий (1514-1564), создатель микроскопической анатомии (первооткрыватель капилляров), врач Марчелло Мальпиги (1628-1694), размышлявший о природе света и тяготения и открывший клеточное строение живых тканей Роберт Гук (1635-1703), врач и ботаник-систематик Андреа Цезальпини (1519-1603).

     Парацельс (1493-1541) Антони ван Левенгук (1632-1723) – нидерландский натуралист – изобрел микроскоп. Леонардо да Винчи (1452-1519) – гениальный ученый-энциклопедист, достигший больших познаний в области геологии, ботаники, анатомии, механики, оптики. Френсис Бэкон (1561-1626) .

     Но  главная научная революция состоялась не в области медицины или биологии, а в космогонии.

     Николай Коперник (1473-1543) – сын краковского купца и каноник Вармийской епархии – еще в 1505 году изложил принципиальные основы новой, гелиоцентрической системы в «Малом комментарии.

     Джордано  Бруно (1548-1600) –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. законы Кеплера:

     - каждая планета движется по  эллипсу, в одном из фокусов  которого находится Солнце;

     - планеты движутся по своим  орбитам с переменной скоростью  таким образом, что площади, описываемые радиус-вектором от центра Солнца до планеты за равные промежутки времени, оказываются равными;

     - квадраты периодов обращения  планет пропорциональны кубам  больших полуосей их орбит.

     Галилео Галилей (1564-1637) Главным критерием  истинности Галилей считал опыт (классическим примером стали его опыты по свободному падению тел, проводившиеся на знаменитой Пизанской башне). Благодаря такой  установке ему удалось сформулировать:

     - понятие ускорения (скорости изменения  скорости), как результата действия  силы на тело, разграничить равномерное,  неравномерное и ускоренное движения;

     - принцип инерции и понятие  инерциальных систем (т.е. движущихся  прямолинейно и равномерно друг относительно друга);

     - принцип относительности (на ускорения  тел, явившиеся следствием их  силового взаимодействия, относительное движение систем отсчета никакого влияния не оказывает, и никакими механическими опытами невозможно установить, какая из систем движется);

     - закон независимости действия  сил (принцип суперпозиции).

     Рене  Декарт (1596-1650) –достиг многого в  математике (создатель аналитической геометрии), физике (принцип инерции, закон сохранения количества движения, объяснение природы радуги) и даже физиологии (именно он ввел понятие рефлекса). Он был одним из основателей рационализма – учения о разуме, как основе познания и поведения людей.

     Исаак Ньютон (1643-1721)он последовательно описал механические процессы движения и взаимодействия тел на основе созданного им математического языка бесконечно малых. Определив понятия скорости, ускорения, массы и силы, Ньютон сформулировал законы динамики в виде связей между этими величинами, а проанализировав законы движения небесных тел, обнаруженные Кеплером, установил закон всемирного тяготения, введя в науку меру гравитационного взаимодействия тел в нашей Вселенной: сила тяжести обратно пропорционально квадрату расстояния между телами и пропорциональна массе тела, независимо от его формы и иных свойств.  
 

     Естествознание  в XVIII – XIX вв. 

     Золотой век просвещения – такое название получил период подлинного расцвета классического естествознания, наступившего после ньютонианской революции в физике. Множество открытий и смелых гипотез охватывали области физики, космогонии, биологии и химии, основанные на них изобретения оперативно внедрялись в повседневную жизнь.

     Одним из важнейших вопросов в области  космогонии стало возникновение  Солнечной системы. Иммануил Кант (1724-1804) и Пьер Симон Лаплас (1749-1827) полагали, что все начиналось с газово-пылевой туманности, которая впоследствии превратилась в звезду, вокруг которой вращались планеты.

     Идея  эволюции коснулась не только космогонии, но и других областей знаний. Особое место эпоха просвещения и XIX век заняли в истории биологической науки. Шведский натуралист Карл Линней (1707-1778) созданием бинарной номенклатуры и своей классификацией подвел итог многовековому эмпирическому накоплению биологических знаний.

     Английский  натуралист Чарльз Роберт Дарвин (1809-1882), опираясь на результаты наблюдений, накопленных им к 26 годам во время кругосветного путешествия на военном парусном корвете «Бигль» (капитан Р. Фицрой), создал свою теорию естественного отбора.

     Антуан-Лоран  Лавуазье (1743-1794) в опытах по нагреванию различных веществ в закрытых сосудах установил, что независимо от характера химических процессов и их продуктов, общий вес всех участвующих в реакции веществ не меняется: масса не создается и не уничтожается, а лишь переходит от одного вещества к другому (закон сохранения массы).

     До  середины XIX в. химия развивалась  хаотически: химики открывали новые  химические элементы, описывали их свойства, и так накопили огромный эмпирический материал, нуждавшийся в систематизации. Логическим финалом этого процесса стал I Международный химический конгресс (1860, Карслуэ, Германия), на котором окончательно сформулировали и приняли основополагающие принципы, теории и законы химии. С этого момента начался современный период развития химии, в начале которого были разработаны теории валентности, ароматических соединений, стереохимии, электролитической диссоциации Сванте Аррениуса и др. Главным же стало открытие периодического закона.

     Дмитрий Иванович Менделеев (1834-1907) – великий  русский химик, считал, что любое  точное знание – система, в основе которой лежит единый фактор. В  качестве главной характеристики химических элементов он выбрал атомный вес. Основываясь на изменении валентности  элементов в соответствии с их атомным весом, Менделеев разделил их на периоды. В то время были известны 62 элемента, потому в таблице оказались  пустые клетки для еще неоткрытых элементов. Впоследствии их свойства оказались  именно такими, как предсказал Менделеев. В начале 1999г. появилось сообщение, что в Дубне синтезирован уже 114 й элемент, живущий около 30 секунд.

     Так к XIX вв. постепенно стала утверждаться идея единства и взаимопревращения различных физических процессов, о взаимопревращаемости сил природы.

     Трудами врача Томаса Юнга (1773-1829) и физика Огюстена Жака Френеля (1788-1827) окончательно утвердились пробивавшие себе дорогу с ньютонианской поры представления о волновой природе света, который проявлял такие, хорошо известные любителям кругов на воде волновые свойства, как интерференция (наложение волн) и дифракция (огибание препятствий).

     В первой половине XIX века, появляются самые  разнообразные, изобретения, основанные на новейших открытиях в области  естествознания – фотография (метод  дагерротипов, изобретенный парижанином Луи Жаком Дагером), пароход, паровоз (изобретенная еще в XVIII веке паровая машина перекочевала с мануфактур и возникающих заводов и фабрик на транспорт). Целый ряд изобретений был связан и с электромагнитными явлениями.

     Учение  об электричестве и магнетизме в  первой половине XVIII века получило развитие. Говоря о развитии электростатики и электродинамики нельзя не упомянуть и опыты итальянского врача и физика Алессандро Вольта (1745-1827), создавшего первый источник постоянного тока – вольтов столб, и, наконец, французского математика и физика Андрэ Мари Ампера (1775-1836), который смог перевести результаты опытов с электричеством на сухой язык математики.

     После того, как великий английский физик  и химик Майкл Фарадей (1791-1867) обнаружил  воздействие магнитного поля на световую волну, стало очевидным тождество  электромагнитных и световых волн. Тепловое излучение нагретых тел  оказалось подобным свету электромагнитным излучением, но только с большой  длиной волны – человеческий глаз не мог ее воспринять как свет.

     Новый тип явлений – электромагнитные – потребовал создания новой концепции. Она и была создана Максвеллом на основе опытов Ампера и Фарадея. Язык теории Максвелла был, как и в механике Ньютона, математикой бесконечно малых величин – дифференциальными уравнениями.