Научная революция XVII в.

Формируется убеждение, что предмет естественно-научного познания — природные явления, полностью подчиняющиеся механическим закономерностям. Природа при этом предстает как своеобразная громадная машина, взаимодействие между частями которой осуществляется на основе причинно-следственных связей. Задачей естествознания становится определение лишь количественно измеримых параметров природных явлений и установление между ними функциональных зависимостей, которые могут (и должны быть) выражены строгим математическим языком. В этих условиях механика выходит на первое место среди естественных наук.

Можно сказать, что XVII в. открыл новый период в развитии естествознания. Развитие машинного производства, горного дела, судостроения, гидротехническое строительство, совершенствование военной техники, включая фортификационные сооружения, создание точных часов, хронометров и т.п. порождали инженерно-технические проблемы, решение которых требовало знания законов природных явлений, прежде всего механических, связанных с законами движения. Решение этих проблем, а также запросы астрономии, навигации, картографии, баллистики, гидравлики требовали совершенствования математических методов.

Внутренняя логика развития коперниканской революции предопределила ее перерастание в революцию в физике и завершилась величайшим событием в истории науки — созданием первой фундаментальной естественно-научной теории — классической механикиВ XVII в. зарождается и проективная геометрия – раздел геометрии, изучающий те свойства фигур, которые не изменяются при их проективных преобразованиях. (Известно, что многие важнейшие свойства геометрических фигур при их проектировании изменяются – параллельность и перпендикулярность прямых, равенство отрезков и углов и др.) Основы проективной геометрии были заложены Ж. Дезаргом при развитии им учения о перспективе и Б. Паскалем в связи с изучением свойств конических сечений.

Первые работы по теории вероятностей (раздел математики, изучающий закономерности, которые возникают при взаимодействии большого количества случайных факторов) также появились в XVII в. (П. Ферма, Б. Паскаль и X. Гюйгенс) для решения задач, порожденных запросами страхового дела, статистикой народонаселения, теорией методов обработки наблюдений, а также обобщением закономерностей азартных игр (в кости, карты). На рубеже XVII-XVIII вв. Я. Бернулли сформулировал один из важных принципов теории вероятностей – закон больших чисел, согласно которому совместное действие случайных факторов приводит (при некоторых весьма общих условиях) к результату, почти не зависящему от случая. Так, при возрастании количества испытаний происходит сближение частоты наступления случайного события с его вероятностью Исторический вклад Галилея в механику состоит в следующем:

+ он разграничил понятия равномерного и неравномерного, ускоренного движений;

+ сформулировал понятие ускорения (скорость изменения скорости);

+ показал, что результатом действия силы на движущееся тело является не скорость, а ускорение;

+ вывел формулу, связывающую ускорение, путь и время:

S = 1/2 at2;

+ сформулировал принцип инерции (если на тело не действует сила, то тело находится либо в состоянии покоя, либо в состоянии прямолинейного равномерного движения);

+ выработал понятие инерциальной системы;

+ сформулировал принцип относительности движения (все системы, которые движутся прямолинейно и равномерно друг относительно друга (т.е. инерциальные системы) равноправны между собой в отношении описания механических процессов);

+ открыл закон независимости действия сил (принцип суперпозиции).

Результаты естествознания XVII в. обобщил Исаак Ньютон. Именно он завершил постройку фундамента нового классического естествознания. Вразрез с многовековыми традициями в науке Ньютон впервые сознательно отказался от поисков «конечных причин» явлений и законов и ограничился, в противоположность картезианцам, изучением точных количественных проявлений этих закономерностей в природе

Основы нового типа мировоззрения, новой науки были заложены Галилеем. Он начал создавать ее как математическое и опытное естествознание. Исходной посылкой было выдвижение аргумента, что для формулирования четких суждений относительно природы ученым надлежит учитывать только объективные - поддающиеся точному измерению   свойства, тогда как свойства, просто доступные восприятию, следует оставить без внимания как субъективные и эфемерные. Лишь с помощью количественного анализа наука может получить правильные знания о мире. А чтобы глубже проникнуть в математические законы и постичь истинный характер природы, Галилей усовершенствовал и изобрел множество технических приборов - линзу, телескоп, микроскоп, магнит, воздушный термометр, барометр и др. Использование этих приборов придавало эмпиризму новое, неведомое грекам измерение. Прежние дедуктивные схоластические размышления о вселенной должны были уступить место ничем не скованному экспериментальному ее исследованию с целью постижения действующих в ней безличных математических законов. Галилей нашел подлинно научную точку соприкосновения опытно-индуктивного и абстрактно-дедуктивного способов исследования природы, дающую возможность связать научное мышление, невозможное без абстрагирования и идеализации, с конкретным восприятием явлений и процессов природы.

    Особое значение для нас имеют открытия Галилея в области механики, так как с помощью совершенно новых категорий и новой методологии он взялся разрушить догматические построения господствовавшей аристотелевской схоластической физики, основывавшейся на поверхностных наблюдениях и умозрительных выкладках, переполненной телеологическими представлениями о движении вещей в соответствии с их природой и целью, о естественных и насильственных движениях, о природной тяжести и легкости тел, о совершенстве кругового движения по сравнению с прямолинейным и т.д. Именно на основе критики аристотелевской физики Галилей создал свою программу строительства естествознания.

    Галилей разработал динамику - науку о движении тел под действием приложенных сил. Он сформулировал первые законы свободного падения тел, дал строгую формулировку понятий скорости и ускорения, осознал решающее значение свойства движения тел, в будущем названного инерцией. Очень ценна была высказанная им идея относительности движения. Философское и методологическое значение законов механики, открытых Галилеем, было огромным, ибо впервые в истории человеческой мысли было сформулировано само понятие физического закона в современном значении.  Законы механики Галилея вместе с его астрономическими открытиями подводили ту физическую базу под теорию Коперника, которой сам ее творец еще не располагал. Из гипотезы гелиоцентрическая доктрина теперь начинала превращаться в теорию.

     Завершить коперниковскую революцию выпало   Ньютону. Он доказал существование тяготения как универсальной силы - силы, которая одновременно заставляла камни падать на Землю и была причиной замкнутых орбит, по которым планеты вращались вокруг Солнца. Заслуга Ньютона была в том, что он соединил механистическую философию Декарта, законы Кеплера о движении планет и законы Галилея о земном движении, сведя их в единую всеобъемлющую теорию. После целого ряда математических открытий Ньютон установил: для того чтобы планеты удерживались на устойчивых орбитах с соответственными скоростями и на соответствующих расстояниях, определяющихся третьим законом Кеплера, их должна притягивать к Солнцу некая сила, обратно пропорциональная квадрату расстояния до Солнца; этому  закону подчиняются и тела, падающие на Землю (это касалось не только камней, но и Луны - как земных, так и небесных явлений). Кроме того, Ньютон математическим путем вывел на основании этого закона эллиптическую форму планетных орбит и перемену их скоростей, следуя определениям первого и второго закона Кеплера.   Был получен ответ на важнейшие космологические вопросы, стоящие перед сторонниками Коперника, - что побуждает планеты к движению, как им удается удерживаться в пределах своих орбит, почему тяжелые предметы падают на Землю? - и разрешен спор об устройстве Вселенной и о соотношении небесного и земного. Коперниковская гипотеза породила потребность в новой, всеобъемлющей и самостоятельной космологии и отныне ее обрела.

     С помощью трех законов движения (закон инерции, закон ускорения и закон равного противодействия) и закона всемирного тяготения Ньютон не только подвел научный фундамент под законы Кеплера, но и объяснил морские приливы, орбиты движения комет, траекторию движения пушечных ядер и прочих метательных снарядов. Все известные явления небесной и земной механики были теперь сведены под единый свод физических законов. Было найдено подтверждение взглядам Декарта, считавшего, что природа есть совершенным образом упорядоченный механизм, подчиняющийся математическим законам и постижимый наукой.

Крупнейшим достижением научной революции стало крушение антично-средневековой картины мира и формирование новых черт мировоззрения, позволивших создать науку Нового времени. Основу естественнонаучной идеологии составили следующие представления и подходы:   натурализм - идея самодостаточности природы, управляемой естественными, объективными законами;  механицизм - представление мира в качестве машины, состоящей из элементов разной степени важности и общности; отказ от доминировавшего ранее символически-иерархического подхода, представлявшего каждый элемент мира как органическую часть целостного бытия;   квантитативизм - универсальный метод количественного сопоставления и оценки всех предметов и явлений мира, отказ от качественного мышления античности и Средневековья;   причинно-следственный автоматизм - жесткая детерминация всех явлений и процессов в мире естественными причинами, описываемыми с помощью законов механики;  аналитизм - примат аналитической деятельности над синтетической в мышлении ученых, отказ от абстрактных спекуляций, характерных для античности и Средневековья; геометризм - утверждение картины безграничного однородного, описываемого геометрией Евклида и управляемого едиными законами космического универсума.

     Вторым важнейшим итогом научной революции стало соединение умозрительной натурфилософской традиции античности и средневековой науки с ремесленно-технической  деятельностью, с производством. Еще одним результатом научной революции стало утверждение гипотетико-дедуктивной методики познания. Основу этого метода, составляющего ядро современного естествознания, образует логический вывод утверждений из принятых гипотез и последующая их эмпирическая проверка