Естествознание в «Новое время»
Эпоха средневековья плавно перетекает в Новое время (XYII-XYIII в.). Это начало промышленного освоения природы и время зарождения техногенной цивилизации. Оно характеризуется интенсивной урбанизацией, невероятно быстрой индустриализацией, зарождением классической науки и укреплением ее позиций. В промышленность внедряются машины и механизмы, заменяющие физический труд человека. Строятся первые механические и паровые двигатели. В результате череды социальных революций осуществляются глубокие преобразования в обществе, происходит демократизация политических структур, в общественном сознании закрепляется идеал - образ человека, рационального, умеренного и аккуратного, одной из важнейших целей которого является получение денег и прибыли. На этом социально - культурном фоне и происходит развитие науки, она приобретает современные черты, окончательную огранку получает научный метод исследования, набирают силу процессы дифференциации и диверсификации, закладывается структура естествознания.
Удовлетворение социальных потребностей общества было связано с развитием механики, которая в начале XYIII века достигла своего апогея и превратила эпоху пара и машины в «новое время». Весь ученый физический мир занимается проблемами механики: И.Ньютон (1643-1727), Х.Гюйгенс (1629-1695), Р.Гук (1635-1703).. Х.Гюйгенс, продолжая исследования Галилея, изучил колебательное движение тел и его законы. Р.Гук изучал особенности деформации твердых тел, что имело чрезвычайно важное значение для развивающейся техники. Свою завершенность механика получила в работах И.Ньютона. Особое место в творчестве Ньютона занимает теория тяготения. Опираясь на многовековые наблюдения предшественников за движением планет Солнечной системы, он открывает закон всемирного тяготения. Все в механике становится на свои места. Движение тел происходит под действием сил.
Основные идеи механической науки:
1. Мир дискретен и представляет совокупность взаимодействующих тел, которые состоят из мельчайших корпускул - атомов.
2. Все тела находятся в вечном движении в пространстве, заполненном гипотетической упругой средой - эфиром, подобной легкому газу, благодаря которой осуществляется их дальнодействие.
3. Пустое пространство есть вместилище тел. Оно абсолютно, трехмерно, однородно и изотропно. Время абсолютно, однородно, однонаправленно и необратимо. Пространство и время не связаны между собой.
4. Все явления связаны жесткими причинно-следственными связями, которые предопределяются законами механики.
5. Законы механики универсальны и применимы к любым процессам.
Механическая картина мира явилась важной ступенью в познании природы. Как и всякая модель, она условна и приемлема лишь для описания движения макротел, скорости которых много меньше скорости света. На ее базе сформировалось представление о природе как сложном и точном «часовом» механизме, некогда заведенном в результате «божественного первотолчка», механизме неизменном, раз и навсегда заданном. Ее законы исключают случайность и неопределенность или рассматривают их как досадное недоразумение.
Для европейской цивилизации XIX век стал временем расцвета индустриализации и торжества науки. Тесный союз машинного производства с наукой к концу XIX века создает огромные возможности для наращивания производств и удовлетворения материальных потребностей человека.
Начало XIX века ознаменовалось мощным развитием теплотехники и теплоэнергетики, интенсивным внедрением парового двигателя в транспорт и промышленность. Но постепенно эпоху теплотехники сменяет эпоха электричества, которая еще в больших масштабах преображает жизнь, быт и труд человека, особенно в крупных городах. К концу века цивилизация приобретает новый облик. Человечество получает, электрический двигатель, электрическую лампу, телефон, телеграф, радио, автомобиль. Закладывается воздухоплавание. Темпы и динамика технического прогресса требуют непрерывного технологического обновления, подталкивают науку к расширению и углублению познания в области мега- и микромира.
XIX век - время интенсивного развития теории электричества. Первоначальные представления об электричестве появляются еще у древних. Но научное изучение электрических явлений начинается с работ Ш.Кулона (1736-1805) и А.Вольты (1745-1827). Свою завершенность электромагнитная картина мира получила в работах Д.Максвелла, и выразилась в системе уравнений, отражающих взаимосвязь электрических и магнитных явлений. Важным выводом из этой теории явилась гипотеза о существовании электромагнитного поля и электромагнитных волн, что и было подтверждено экспериментально в работах Г.Герца (1857-1894), а затем использовано практически для радиосвязи А.Поповым (1859-1905). Одним из важнейших выводов из теории Максвелла стал вывод о том, что свет есть поток электромагнитных волн.
При переходе от механической картины мира к электромагнитной произошли кардинальные изменения взглядов на фундаментальные свойства материального мира. Пространство перестало быть пустым. Оно заполнено сплошной средой - полем. Отпала необходимость в мировом эфире, его функции выполняет поле. Механическое перемещение дополняется волновым процессом, который можно описать с помощью законов электродинамики.
К концу XIX века сложилось вполне отчетливое представление об атомно-молекулярной структуре вещества. Открытие протона и электрона позволило построить модель атома как системы, состоящей из более простых элементов. Все атомы имеют массивное протонное ядро и электронную оболочку. Атомы перестали быть первокирпичиками мироздания. На их роль претендуют три элементарные частицы - фотон, электрон и протон.
К концу XIX века классическая наука приняла законченный вид. Получили свою завершенность фундаментальные идеи естествознания и соответствующие им принципы - сохранения, относительности, направленности процессов, периодичности.
Однако на пути построения единой естественнонаучной картины мира появились некоторые препятствия. И связаны они были в первую очередь с наукой, позволившей раздвинуть горизонты познания в микро- и мегамир - оптикой, и появлением экспериментальных фактов, которые классическая физика не могла объяснить. Свет всегда был загадкой для науки.
Классическая наука оказалась бессильной в объяснении природы рентгеновских лучей (1895), радиоактивности (1896) и электрона (1897). При исследовании радиоактивности обнаружилось невыполнение закона сохранения массы. В астрономии появился ряд фактов, противоречащих представлению о стационарности Вселенной. Американский астроном П.Ловелл (1855-1916), используя методы спектроскопии, заметил разбегание галактик и измерил скорости некоторых из них, однако наука XIX века не смогла дать объяснения этим фактам.
Для разрешения кризиса и истолкования новых явлений и фактов нужны были новые гипотезы, идеи и теории. И такие идеи появились. Это, прежде всего, гипотеза М.Планка (1858-1947) о квантах, идеи А.Эйнштейна (1879-1955) о природе пространства и времени, идеи Н.Бора (1885-1962) о строении атома. Исход кризиса завершился рождением основополагающих для ХХ века парадигм - специальной и общей теории относительности, квантовой механики и построением квантово-релятивистской картины мира.
Поможем написать любую работу на аналогичную тему