Земля и Вселенная. Смысл этих слов сегодня понятен каждому. Но слова эти существовали не всегда. На заре человеческой истории люди жили родами и племенами на обширных пространствах Европы, Азии, Африки. Они занимались коллективной охотой на крупного зверя, рыбной ловлей, собиранием плодов и кореньев.
Вопроса «что такое мир?» люди в то время просто не поняли бы. Их миром была та среда, в которой обитали данный род или племя, - с ее реками и лесами, пещерами и облаками... Недаром в ряде языков, в том числе и в древнерусском, слово «земля» некогда означало определенную географическую область или местожительство племени, народа. «О Русская земля, ты уже за холмом!» - восклицает автор «Слова о полку Игореве», и мы понимаем, что речь идет не о земном шаре, а о районе расселения восточных славян.
Повседневные наблюдения говорили также, что земля неподвижна и, кроме земного мира, не может быть ничего сущего. Небесная сфера, или твердь, была при этом необходима, чтобы объяснить, откуда берется вода, падающая с небес в виде дождя, града или росы, и почему она все-таки не заливает землю. Представление о небесной тверди хорошо подкреплялось падением «небесных камней» - метеоритов.
Изо дня в день, из года в год человек убеждался на опыте, что солнце, луна, планеты и звезды движутся по небу, восходят на востоке и заходят на западе. Но если уж сложилось представление о небесной тверди, не было ничего проще как прикрепить их к этой сфере и заставить двигаться вместе с ней. Для опровержения такого взгляда нужно было, по крайней мере, представить себе истинные размеры Земли и других небесных тел, их взаимные расстояния, понимать, что такое относительность движения и в чем состоит природа тяготения.
Астрономия - одна из самых древних наук. Еще на заре человечества охотники искали дорогу к своему стойбищу, ориентируясь по звездам. Большой толчок к изучению небесных явлений дал переход людей от собирательства и охоты к земледелию и скотоводству. Сроки перегона скота и получения приплода определялись прежде всего по фазам луны. Сезоны в земледелии связывались с высотой солнца над горизонтом, с годовыми изменениями положения звезд на небе.
Так повседневные производственные нужды людей оказались тесно связаны с расположением небесных светил. Но объяснить научно эту связь человек в ту пору был еще не в силах. Поэтому он стал поклоняться солнцу и луне, планетам и звездам как могущественным и прекрасным богам. Религия тесно переплелась с наблюдательной астрономией, возникли так называемые «астральные», т.е. звездные, культы. И такие процессы совершались тех территориях нашей планеты, где люди переходили к оседлому образу жизни.
Историки древнего мира говорят, что уровень, достигнутый древней астрономией, был очень высок. Однако от нее была совершенно скрыта действительная природа изучаемых ею явлений. Древние астрономы, например, знали множество созвездий, могли рассчитать время захода и восхода луны, солнца, планет, наиболее крупных звезд, предсказывать солнечные и лунные затмения и т.п. Но при этом они совершенно ничего не знали (и не могли знать) о том, что представляют собой Земля, планеты и звезды, какое действительное положение занимают они во Вселенной.
Вселенная древних была очень маленькой и тесной. И это не удивительно: ведь люди, создавая свои представления о ней, не имели другого масштаба, кроме земного. Древние греки сделали первые шаги к правильному пониманию мира. Они порвали с религиозными мифами и впервые попытались понять устройство и масштабы мира с позиций науки. Исходные данные для этого они получили из путешествий и наблюдений.
Древнегреческий математик Пифагор (VI-V в. до н.э.), много путешествовавший, первым высказал мысль о шарообразности Земли. Философ Аристотель (IV в. до н. э.) доказывал, что Земля - шар, ибо в южных странах на небе появляются новые созвездия, не видимые в северных, а чем дальше мы двигаемся к северу, тем все больше появляется на небосводе незаходящих звезд. Он ссылался также на то, что во время лунных затмений тень от Земли имеет на лунном диске круглую форму. Спустя много столетий во время кругосветного плавания Магеллана это доказательство шарообразности Земли вернуло мужество его морякам, которые, находясь почти три месяца в водах Тихого океана, пришли в отчаяние, думая, что никогда уже не вернутся домой и не увидят суши.
Древнегреческий историк Геродот рассказывал услышанную им во время посещения Египта легенду о путешествии финикийцев вокруг Африканского континента. Геродот не поверил легенде, так как в ней утверждалось, будто, огибая Африку с юга и плывя с востока на запад, путешественники видели солнце в полдень с правой стороны, т.е. на севере! «Этого не может быть!» - восклицает Геродот, хотя, с нашей точки зрения, такой рассказ был лучшим доказательством пребывания финикийцев в Южном полушарии.
Постепенно идея о том, что Земля - шар, висящий в пространстве и ни на что не опирающийся, все шире распространялась среди античных мыслителей. Архимед писал: «Аристарх Самосский... полагает, что неподвижные звезды и Солнце не меняют своих мест в пространстве, что Земля движется по окружности вокруг Солнца, находящегося в ее центре».
Наконец, за 300 лет до нашей эры географ Эратосфен путем остроумного опыта определил подлинные размеры земного шара. Заметив, что в день летнего солнцестояния в городе Сиене (теперь Асуан) солнце стоит в зените и поэтому освещает дно самого глубокого колодца, он измерил угол падения солнечных лучей в тот же день в Александрии. Зная расстояние между этими городами, Эратосфен легко вычислил длину окружности земного шара. Его расчеты оказались близки к современным.
Шаг за шагом двигались люди к разгадке тайны мироздания. Однако на этом пути у них были два серьезных препятствия. Во-первых, люди не имели необходимых для наблюдения небесных тел приборов. Во-вторых, успехи античной науки были на много столетий приостановлены возникновением христианства.
Кстати об Александрии и знаменитой библиотеке (около 415г.н.э.):
Так как она (Ипатия) очень часто беседовала с Орестом (префект Александрии), то её обращение с ним подало повод к клевете , будто бы она не дозволяла Оресту войти в дружбу с Кириллом (александрийский епископ). Посему люди с горячими головами, под начальством некоего Петра, однажды сговорились и подстерегли эту женщину. Когда она возвращалась откуда-то домой, они стащили её с носилок и привлекли к церкви, называемой Кесарион, потом, обнажив её, умертвили черепками, , а тела снесли на место, называемое Кинарон, и там сожгли. …. Упомянутое событие произошло в четвёртый год епископства Кирилла, в десятый консульства Гонория и шестой Феодосия, в месяце марте, во время поста.
Еще в древнегреческой философии возникло течение, резко противопоставлявшее небесное и земное. В то время как великий материалист древности Демокрит (V-IV вв. до н.э.) развенчивал веру в богов и отрицал божественность небесных светил, Платон (V-IV вв. до н.э.), философ-идеалист, говорил, что астрономия изучает на небе идеальный мир, соответствующий достоинствам обитающих там богов. Платон учил, что все небесные светила прикреплены к хрустальным сферам и движение их равномерно и совершенно. Все небесное, по учению Платона, вечно и неизменно. Это представление поддерживал и ученик Платона Аристотель. Он считал, что земной мир состоит из четырех элементов - огня, воздуха, воды и земли. Но этот изменяющийся «подлунный» мир простирается только до луны, за которой расположен мир совершенный и неизменный, где господствует пятый элемент - невесомый эфир. Латинское название пятого элемента - квинтэссенция - и до сих пор сохраняется в нашем языке как символ чего-то самого главного в каждой вещи, явлении.
Представления Платона и Аристотеля оказали сильное влияние на картину мира, созданную греческим астрономом Птолемеем во II в. до н.э. Птолемей пытался объяснить видимые движения по небосводу планет Солнечной системы - Венеры, Марса, Юпитера, Сатурна. Как теперь известно, путь этих светил на нашем небе приобретает сложный вид потому, что мы наблюдаем их, сами находясь в движении вокруг Солнца. Два движения складываются и дают сложную видимую кривую. Птолемей же считал, что Земля находится в центре мира и не может двигаться. Поэтому он придумал сложную схему, согласно которой Солнце оказывается на третьем месте от Земли, а каждая планета движется не только вокруг Земли, но еще и по дополнительным орбитам (эпициклам), объясняющим видимые пути планет на земном небе.
Система Птолемея была поставлена под сомнение польским математиком и астрономом Николаем Коперником (1473-1543).
Выдающийся мыслитель, Николай Коперник в течение более чем 30 лет разрабатывал идею гелиоцентрической картины мира (от греческого «Гелиос»-«Солнце»), в соответствии с которой Земля оказывается рядовой планетой, в числе прочих обращающейся вокруг центрального светила -Солнца. Коперник решительно отбросил былые предрассудки о том, что Земля является центром мира и центром тяжести, вокруг которого якобы должны двигаться все небесные тела.
Трактат Коперника «Об обращении небесных сфер» вышел в свет лишь незадолго до его смерти, в 1543 г. Он произвел настоящий переворот в представлениях ученых о Вселенной. Коперник доказывал, что не Вселенная движется вокруг неподвижной Земли, а, наоборот, Земля перемещается в космическом пространстве. Провозглашая идею относительности движения, великий польский ученый поставил вопрос о том, что видимое нашим взором должно быть понято с учетом движения того тела, откуда ведется наблюдение.
Однако до тех пор, пока гипотеза не была доказана, церковь не особенно тревожилась. Решительная борьба против коперниковских идей началась лишь после того, как итальянский ученый Галилео Галилей (1564-1642) направил в небо увеличительную трубу собственной конструкции.
Случилось это в конце 1609 г. Труба Галилея была, по сегодняшним представлениям, совсем маленькой: она увеличивала всего в 30 раз. Но открытия, сделанные Галилеем в течение нескольких месяцев, опрокинули все имевшиеся у людей представления о мире, его масштабах и устройстве.
Прежде всего оказалось, что небеса состоят из таких же материальных объектов, как и Земля: на Луне обнаружились горы, «моря» и долины; на Солнце - этом символе божественной чистоты - пятна (как теперь известно, возмущения солнечной атмосферы, создающие вихри на ее поверхности); Млечный Путь распался на бесчисленное множество отдельных звезд и т. д. Оказалось также, что неверна и теория о тяготении всех небесных тел к центру мира - Земле. Уже при первых наблюдениях Галилей обнаружил, что вокруг планеты Юпитер движутся четыре спутника и что, следовательно, во Вселенной помимо Земли могут быть другие центры притяжения.
Наблюдения Венеры обнаружили, что она проходит, подобно Луне, смену видимых фаз, приобретая вид то узкого серпика, то полного диска. Это было прямым доказательством ее обращения вокруг Солнца.
Так за несколько месяцев рухнула под ударами новых фактов вся средневековая картина мира. Недаром Галилея, совершившего этот научный подвиг, современники прозвали «Колумбом Вселенной».
Таким образом, изучение мира, окружавшего человека, привело к расширению его знаний о природе, к созданию целой системы наук, изучающих природу, к созданию естествознания.
Естествознание - система наук о природе, совокупность естественных наук, взятая как единое целое. В настоящее время под естествознанием понимают формализованное (физико-математическое) и неформализованное содержательное (например, биология, химия, география), конкретное (например, антропология) естествознание, т.е. точное знание о всем, что действительно есть во Вселенной или, возможно, есть во Вселенной. Это знание часто можно выразить в виде математических формул.
По своему содержанию и по методу изучения явлений природы естествознание может быть разделено на эмпирическое и теоретическое, а по характеру своего объекта - на неорганическое и органическое. Неорганическое естествознание имеет своим предметом механические, физические, химические и иные явления. Органическое естествознание своим предметом изучения имеет явления жизни, или живую природу. Конечно, такое деление естествознания является довольно условным, так как достаточно сложно разделить неорганические и органические вещества, то есть вещества относящиеся к живой и неживой природе.
Таким делением определяется внутренняя структура естествознания, классификация наук. В середине XIX в. целым рядов естествоиспытателей и философов, среди которых были Ф. Энгельс и химик Ф. Кекуле, на основе тщательного изучения истории развития естественных наук были выдвинуты идеи об иерархии наук в форме четырех последовательных ступеней: механика, физика, химия, биология. В настоящее время науки о природе (или науку о природе) подразделяют на такие более или менее самостоятельные разделы, как физика, химия, биология, психология. Механика включена в физику. Среди наук о природе появилась психология.
Физика имеет дело не только со всевозможными материальными телами, но и с материей вообще. Химия имеет дело со всевозможными видами субстанциональной материи, т.е. с различными веществами. Биология - со всевозможными живыми организмами. Психология изучает различные разумные существа. Но это деление достаточно условно, так как систематически возникают междисциплинарные проблемы, которые решают пограничные дисциплины (биофизика, биохимия, психофизика, физическая химия и т.д.).
Далее идет переход к общественным наукам и наукам о мышлении. Вся история естествознания показывает основу, на которой оно находится. Это логически обоснованная математика. Без математики невозможно решить никакие проблемы естествознания.
Между естественными и социальными науками располагаются технические науки (включая сельскохозяйственные и медицинские). Дифференциация наук и их интеграция в процессе развития человеческого общества привели к возникновению новых наук (квантовая механика, ядерная физика, биохимия, бионика, геохимия, космохимия и др.). Особое место занимает кибернетика, представляющая собой раздел технических и математических наук, но глубоко проникающая в другие естественные и общественные науки. Естественные науки вместе с науками о человеке и обществе являются составными частями общечеловеческой культуры. Известны многие литературные произведения, внесшие вклад в развитие естествознание. Такими являются диалоги древнегреческого философа Платона (428 -348 гг. до н.э.), поэма «О природе вещей Тита Лукреция Кара (1 век до н.э.), «Естественная история» Ж. Бюффона (1707 - 1788), труды М.В. Ломоносова.
Гуманитарные науки, литература, искусство, религия сильно влияют на развитие естественных наук, на формирование мировоззрения естествоиспытателей.
Во взаимодействии науки, технологии, литературы, искусства возникают новые виды искусств. Так возникло книгопечатание, радио, кино, телевидение, компьютерная графика и др.
Каждый предмет природы является сложным образованием, т.е. состоит и каких-либо частей. Так, вещество может состоять из молекул, молекулы - из атомов, атом - из нуклонов и электронов, нуклоны или антинуклоны - из кварков или антикварков. Кварки в свободном состоянии не существуют и уже не имеют отдельных составных частей. Но по современным космологическим представлениям потенциально могут содержать в себе целые квазизамкнутые макромиры, имеющие собственные составные части. И это можно повторять до бесконечности. В этом состоит макромикросимметрия Вселенной, или циклическая замкнутость ее структур.
Аналогично и естествознание как система наук о природе состоит из основных частей, последовательно вложенных друг в друга: космология, физика, химия, биология, психология. Кроме того, естествознание включает в себя многие другие, более частные естественные науки (астрономию, географию и др.).
Химия, имеющая своим непосредственным основанием физику, сама является основанием биологии и оказывается характерным ключевым примером для последовательного развертывания всего естествознания по магистральному восходящему пути от исходной физики до психологии. Психология, занимая высшее место, потенциально циклически замыкается с исходной физикой:
Какие свойства должна иметь совокупность естественных наук, чтобы она могла рассматриваться как целое? Решение этого вопроса можно найти в системном подходе, или системном анализе изучаемых объектов. Суть системного подхода легче понять, рассматривая развитие химии в первой половине XIX в. В 1830-х гг. шведский химик И.Я. Берцеллиус выдвинул электрохимическую теорию химической связи, согласно которой молекулы образуются из атомов за счет электростатического притяжения разноименно заряженных атомов или атомных групп. Так, например, хлорид натрия образуется при притяжении положительно заряженного натрия и отрицательно заряженного хлора: Na+Cl-. При этом каждый из этих элементов может существовать самостоятельно. Или сульфат натрия Na2SO4 состоит из двух оксидов Na2O и SO3 , которые за счет электростатического взаимодействия образуют данную молекулу. И в этом случае оба оксида могут существовать самостоятельно.
Но в 40-х гг. XIX в. крупнейший французский химик Шарль Жерар установил, что теория Берцеллиуса может быть применена только к редким примерам построения молекул. В подавляющем большинстве молекулы состоят из атомов и атомных групп, так прочно связанных, что их самостоятельное существование без существенного изменения их качественного состояния невозможно. Распад молекул на части приводит к качественно новым веществам. Так, метан СН4, теряя только один атом водорода, превращается в радикал метил, который в свободном состоянии существовать не может и образует этан: СН3 + СН3 -> С2Н6. При потере двух атомов водорода образуется метилен СН2, также не существующий в свободном состоянии и образующий этилен С2Н4.
Молекулу Жерар назвал унитарной системой. Ученый также показал, что существует два вида множеств: множество суммативное, или аддитивное (полученное путем простого сложения) и множество системное, или просто система. В отличие от аддитивного множества, система представляет собой такое множество элементов, в котором все элементы не только тесно взаимосвязаны друг с другом, но влияют друг на друга и качественно преобразуют друг друга. Жерар привел убедительные примеры, подтверждающие это положение. Так, один и тот же элемент водород в составе различных молекул проявляет себя в совершенно различных качествах. В молекуле водорода он нейтрален и очень прочно связан со вторым атомом водорода: энергия связи Н-Н равна 432 кДж/моль. В молекуле бромистого водорода HBr водород представляет собой положительно заряженный катион Н+, и энергия связи H-Br составляет 358,9 кДж/моль. В гидриде натрия NaH водород является отрицательно заряженным ионом Н-, и энергия связи Na-H составляет всего 196,7 кДж/моль. Таким образом, включая один и тот же элемент, система делает его различным в зависимости от связанных с ним партнеров.
Открытие Жерара заинтересовало философов, которые с его помощью нашли объяснение диалектическому закону перехода количества в качество, или переходу количественных изменений в качественные. Атомарный кислород О имеет одни свойства, молекулярный кислород О2 имеет другие свойства, а озон О3 имеет свойства, отличные от двух предшествующих. Следовательно, изменение качества под влиянием количественных изменений может происходить только в том случае, если объект имеет системный характер.
Таким образом, система - такая совокупность элементов, в которой существуют их взаимное влияние и качественное взаимное преобразование. Система представляет единое целое, из которого нельзя отнять ни одного элемента, не изменив при этом качества всего целого.
Поможем написать любую работу на аналогичную тему