Галилей и его роль в возникновении современной науки

Основы нового типа мировоззрения, новой науки были заложены Галилеем. Он начал создавать ее как математическое и опытное естествознание. Исходной посылкой было выдвижение Галилеем аргумента, что для формулирования четких суждений относительно природы ученым надлежит учитывать только объективные - поддающиеся точному измерению - свойства (размер, форма, количество, вес, движение), тогда как свойства, просто доступные восприятию (цвет, звук, вкус, осязание), 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. Очень важно, что свою систематическую ориентацию на опыт Галилей сочетал со стремлением к его математическому осмыслению. Эксперимент для него - планомерно проводимый опыт, посредством которого исследователь как бы задает природе интересующие его вопросы. Ответы, которые он хочет получить, возможны не на путях умозрительно-силлогистических рассуждений, но должны быть итогом дедуктивно-математического осмысления результатов исследования. Галилей ставил такое осмысление столь высоко, что считал возможным полностью заменить традиционную логику, как бесполезное орудие мышления, математикой, которая только и способна научить человека искусству доказательства.

Эта важнейшая сторона методологии Галилея вылилась у него в идею систематического применения двух взаимосвязанных методов - аналитического и синтетического (он называл их резолютивным и композитивным). При помощи аналитического метода исследуемое явление расчленяется на более простые составляющие его элементы. Затем вступает другое методологическое действие в виде того или иного предположения, гипотезы, с помощью которых достигается объяснение интересующих ученого фактов или явлений природы в их большей или меньшей сложности. Эта задача решается проверкой правильности принятой гипотезы, которая не должна находиться в противоречии с фактами, выявленными при анализе опыта. Такого рода проверка осуществляется при помощи синтетического метода. Иначе говоря, 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. Ориентация на математику приводила Галилея к более радикальному развитию аналитической традиции. Он вновь возвращается, хотя и на более высоком уровне, к идеям Пифагора и Платона о числовых архетипах бытия. Действительным языком книги природы он считает язык геометрических фигур. Математический аналитический метод Галилея приводил к механистическому истолкованию бытия. Можно считать, что великий ученый полностью порвал с сугубо качественным истолкованием природы, присущим как схоластике, так и натурфилософии с ее органицизмом. Натурфилософское познание, основанное на аналогии между организмом и природой (микро- и макрокосмосом), уступило место опытно-аналитическому выявлению конкретных причин бытия.

Органистическое истолкование бытия заменялось причинно-детерминистическим, основывавшимся на первых успехах математики и механики. 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. Стержень физических представлений Аристотеля составляет учение о движении, которое невозможно понять без обращения к проблеме пространства. Пространство, по Аристотелю, - это место, граница объемлющего с объемлемым. Тело, снаружи которого имеется объемлющее его тело, находится в определенном месте. Так, в соответствии с учением об элементах, земля находится в воде, вода - в воздухе, воздух - в эфире, эфир - ни в чем. Так как пространство обусловлено качественной границей между объектом и окружающей его средой, оно неоднородно. Движение также определяется качественной природой его носителя. Так, огонь естественно, по природе движется вверх, а вниз - против природы - насильственно. В силу этого правила, тяжелые тела всегда движутся к центру, а легкие - на периферию. Галилей опроверг перипатетическое (аристотелевское) учение о естественных и насильственных движениях.

Он показал, что если средой движения является не воздух, а вода, то некоторые тяжелые тела (скажем, бревно) становятся легкими, так как движутся вверх. Следовательно, движения тел вверх и вниз зависят от их удельного веса по отношению к среде, а не от их предназначения. Аристотель считал, что тяжелое тело должно падать с большей скоростью, чем легкое, по причине своего стихийного влечения к центру земли как к своему естественному местонахождению: чем тяжелее тело, тем сильнее это влечение. Используя математический подход в своих физических опытах, Галилей вначале опроверг эту аксиому, а затем сформулировал закон постоянного ускорения для движения падающих тел - движения, совершенно не зависящего от веса или состава данных тел.

Также Галилей изучал свободное падение тел и на основании своих наблюдений выяснил, что оно совершенно не зависит от веса или состава тела. После этого он сформулировал понятия скорости, ускорения, показал, что результатом действия силы на тело является не скорость, а ускорение.

Проанализировал Галилей и метательное движение, на основании чего пришел к идее инерции, пока еще не сформулированной точно, но сыгравшей огромную роль в дальнейшем развитии естествознания. В отличие от Аристотеля, полагавшего, будто все тела стремятся достичь места, отведенного им природой, после чего движение прекращается, Галилей считал, что движущееся тело стремится пребывать в постоянном равномерном прямолинейном движении или в покое, если только какая-нибудь внешняя сила не остановит его или не отклонит от направления его движения.

Поскольку не наблюдалось ни того, ни другого, они заключали, что Земля должна быть неподвижной. Но, вооружившись понятием инерции, Галилей доказывал, что пребывающая в движении Земля автоматически передает свое собственное движение всем находящимся на ней предметам или же метательным снарядам и, следовательно, общее инерционное движение остается незаметным наблюдателю, также находящемуся на Земле. Идея инерции позволила опровергнуть одно из возражений противников гелиоцентризма, которые утверждали, что предметы, находящиеся на поверхности Земли, в случае ее движения неизбежно оказались бы сброшенными с нее, и что любой метательный снаряд, запускаемый вверх под прямым углом, обязательно приземлялся бы на некотором расстоянии от исходной точки броска. Понятие инерции объясняло, что движущаяся Земля автоматически передавала свое движение всем находящимся на ней телам.

Еще одним возражением противников гелиоцентризма было то, что мы не чувствуем движения Земли. Ответ на него также был дан Галилеем в сформулированном им классическом принципе относительности. Согласно этому принципу, никакими механическими опытами, проведенными внутри системы, невозможно установить, покоится система или движется равномерно и прямолинейно. Также классический принцип относительности утверждает, что между покоем и равномерным прямолинейным движением нет никакой разницы, они описываются одними и теми же законами. Равноправие движения и покоя, т.е. инерциальных систем - покоящихся или движущихся друг относительно друга равномерно и прямолинейно, Галилей доказывал рассуждениями и многочисленными примерами. Например, путешественник в каюте корабля с полным основанием считает, что книга, лежащая на его столе, покоится. Но человек на берегу видит, что корабль плывет, и он имеет все основания утверждать, что книга движется и притом с той же скоростью, что и корабль. Так движется на самом деле книга или покоится? На этот вопрос, очевидно, нельзя ответить просто «да» или «нет». Спор между путешественником и человеком на берегу был бы пустой тратой времени, если бы каждый из них отстаивал только свою точку зрения и отрицал точку зрения партнера. Они оба правы, и чтобы согласовать позиции, им нужно только признать, что в одно и то же время книга покоится относительно корабля и движется относительно берега вместе с кораблем.

Законы механики вместе с его астрономическими открытиями подводили ту физическую базу под гипотезу Коперника, которой сам ее творец еще не располагал. Из гипотезы гелиоцентрическая доктрина теперь начинала приобретать статус теории.

Но еще не был окончательно решен вопрос о соотношении земных и небесных движений, не было объяснено движение самой Земли. Реальное движение планет также мало соответствовало их описанию в гелиоцентрической гипотезе Коперника (круговое движение), как и в геоцентризме Птолемея.

Во времена Галилея более или менее разработанным разделом физики была статика - наука о равновесии тел под действием приложенных к нему сил. Основателем ее был Архимед, которого Галилей считал своим учителем. Сам 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. На протяжении своей жизни, отданной науке, Галилей преуспел во многом: действенно поддержал коперниковскую теорию, постулировал полную подчиненность природы законам математики, ввел идею о силе как действующем механическом факторе, изложил основы современной механики и экспериментальной физики, обосновал рабочие принципы современного научного метода. Поэтому не случайно именно эта фигура отмечает рождение подлинно научного естествознания. Галилей начал научную революцию, приведшую к созданию современной науки. Но оставался еще нерешенным вопрос о соотношении земных и небесных движений, объяснение движения самой Земли. Гелиоцентрическая гипотеза Коперника пока так же мало соответствовала реальному движению планет, как и Птолемеевская схема. Поисками ответов на эти и некоторые другие вопросы характеризуется дальнейший ход научной революции, окончательно сломавшей старое мировоззрение и создавшей классическую науку.

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. Внедрение этого метода в науку связано с именем Г. Галилея. Он выработал особую исследовательскую тактику, предлагавшую проводить изучение не эмпирического, а идеального, теоретического движения, описываемого с помощью математического аппарата. Это позволяло с помощью логического вывода получить законы движения в «чистом виде». После этого требовалось осуществить опытное подтверждение полученных абстрактных законов движения. Вместо движения реальных тел Галилей имел дело с абстрактными и идеальными объектами - понятиями современной науки. Отвлекаясь от реальных процессов и явлений, проникая в их сущность, скрытую за многочисленными помехами реальных условий эксперимента, Галилей создал методологию современного научного познания и заложил основы естествознания.

Ведущей областью науки в XVII столетии становится механика. Многое для ее развития сделал Галилео Галилей (1546-1642). Труды Галилея сыграли решающую роль в экспериментальном обосновании коперниковской гелиоцентрической системы.

Огромна роль Галилея в становлении нового понятия науки и научного метода. Он не только великий ученый - экспериментатор, но и выдающийся теоретик опытного естествознания. Разработка нового метода научного познания началась еще в эпоху Возрождения. В идейном плане было очень велико влияние английского философа Френсиса Бэкона (1561-1626), стоявшего на рубеже Возрождения и Нового времени. Бэкон подверг критике традиционную (схоластическую) науку и создал новый образ эмпирический, индуктивной науки. Он провозгласил опыт главным источником знания о природе. Но решающий удар по традиционной науке был нанесен Галилеем. В своем произведении «Диалоги о двух главнейших системах» (птолемеевой и коперниковской) он дал критику не только средневековой схоластики, но и традиций естествознания, идущих от античности (Аристотеля). Галилей выразил следующую идею: книга природы закрыта для нас, но, чтобы мы могли ее читать, нужна математика, ибо книга природы написана на языке математики.

Важнейшим методом исследования природы у Галилея выступает количественный метод, в то время как в традиционной науке, начиная с Аристотеля, господствовал качественный метод - познание сущностей и свойств вещей; математика же считалась наукой об идеальных формах. В отличие от Аристотеля, Галилей был убежден, что природные процессы измеримы, что возможно установить точными методами их законы. Таким образом, соединив физику как науку о движении реальных тел с математикой как наукой об идеальных объектах, Галилей заложил фундамент экспериментально - математического естествознания. Начатое их преобразование науки и научного метода было продолжено Р. Декартом, Г. В. Лейбницем и др., а достигло своего завершения в творчестве И. Ньютона. Благодаря их усилиям сложилась новая форма познания природы - математическое естествознание, опирающееся на точный эксперимент. В отличие от созерцательного характера античных теорий, наблюдения вещей и явлений в их естественном течении, новоевропейская наука использовала активные, конструктивно-математические приемы построения теорий и опиралась на строго контролируемый (в лабораторных условиях) эксперимент.

галилей космология методология познание

Гелиоцентризм Галилея

Работа по обоснованию гелиоцентризма была начата Галилео Галилеем, труды которого предопределили весь облик классической, а во многом и современной науки. Именно им были заложены основы нового типа мировоззрения, а также новой науки - математического опытного естествознания. Чтобы глубже проникнуть в математические законы и постичь истинный характер природы, Галилей усовершенствовал и изобрел множество технических приборов и инструментов - линзу, телескоп, микроскоп, магнит, воздушный термометр, барометр и др. Их использование придало естествознанию новое, неведомое грекам измерение. Прежние размышления о Вселенной уступили место экспериментальному исследованию с целью постижения действующих в ней универсальных математических законов.

Очень важно, что свою систематическую ориентацию на опыт Галилей сочетал со стремлением к его математическому осмыслению. И ставил его так высоко, что считал возможным полностью заменить традиционную логику как бесполезное орудие мышления математикой, которая только и способна научить человека искусству доказательства.

Математический аналитический метод Галилея привел его к механистическому истолкованию бытия, позволил ему сформулировать понятие физического закона в его современном понимании. Можно считать, что, начиная с работ этого ученого, наука полностью порвала с сугубо качественным истолкованием природы. Особое значение для утверждения науки нового типа имели открытия Галилея в области механики и астрономии. Именно они заложили прочный фундамент в обоснование гелиоцентризма.

Гелиоцентризм - картина мира, представляющая центром Вселенной Солнце, вокруг которого вращаются все планеты, в том числе и Земля.

Одной из серьезнейших проблем, препятствующих утверждению нового мировоззрения, было давнее убеждение, сложившееся еще в античности и поддерживавшееся на протяжении Средневековья, что между земными и небесными явлениями и телами существует принципиальная разница. Со времен Аристотеля считалось, что небеса - место нахождения идеальных тел, состоящих из эфира и вращающихся по идеальным круговым орбитам вокруг Земли. Земные же тела возникают и функционируют совсем по другим законам. Поэтому прежде чем создавать всеобъемлющие теории и открывать законы природы, ученые Нового времени должны были опровергнуть деление на земное и небесное. Первый шаг в этом направлении был сделан Галилеем.

Вклад в космологию

С 1609 года начинается рад прекрасных открытий Галилея в области астрономии, почти непрерывно следующих одно за другим. В этом году в Италии начали распространяться слухи, что какой-то голландец представил графу Морицу Нассаускому замечательный оптический прибор, представлявший отдаленные предметы близкими. Ничего, кроме этого, решительно не было известно. Галилей обратил внимание на этот предмет и вскоре устроил первый телескоп, основанный на том же принципе, как наши теперешние театральные бинокли, то есть на сочетании между собой выпуклых и вогнутых стекол. Несмотря на то, что свойства выпуклых стекол были известны в Голландии, слава изобретения телескопа должна принадлежать исключительно Галилею, потому что только он устроил этот прибор на рациональных началах и дал ему надлежащее употребление. Устроенная Галилеем труба была, конечно, крайне несовершенна. Сначала она увеличивала только от 4 до 7 раз, и после всех усовершенствований Галилею удалось довести увеличение лишь до 30 раз. Галилео Галилей в изобретенный им телескоп увидел в небе то, что до сих пор оставалось скрытым для невооруженного глаза. И ему первому из земножителей суждено было увидать лунные горы и пропасти. Он узнал, что лунные горы сравнительно выше земных; он узнал также, что Луна всегда обращена к нам одной и той же своей стороною. Зимою следующего года на долю Галилея выпало новое счастье: он открыл новые планеты и тем опроверг заблуждение, господствовавшее над умами людей несколько тысячелетий, что существует всего семь подвижных светил, или планет, считая в числе их и Солнце. Открытые новые планеты оказались спутниками Юпитера. Смена фаз Венеры не оставляла сомнений в том, что это освещенная Солнцем планета действительно обращается вокруг его. Наконец, множество невидимых глазом звезд и особенно удивительная звездная россыпь, составляющая Млечный путь, - разве это не подтверждало учение Бруно о бесчисленных солнцах и землях? С другой стороны, темные пятна Галилеем на Солнце, опровергали учение Аристотеля и других философов о неприкосновенной чистоте небес. Небесные тела оказались похожими на Землю, и это сходство земного и небесного заставляло постепенно отказаться от ошибочного представления о Солнце как центре всего Мироздания. Все эти факты доказывали, что небесные тела - это не эфирные создания, а вполне материальные предметы и явления. Ведь не может быть на идеальном теле гор, как на Луне, или пятен, как на Солнце.

С помощью своих открытий в механике Галилей разрушил догматические построения господствовавшей почти в течение двух тысяч лет Аристотелевской физики. Галилей выступил против мыслителя, авторитет которого считался бесспорным, и впервые проверил многие его утверждения опытным путем, заложив тем самым основы нового раздела физики - динамики - науки о движении тел под действием приложенных сил. До этого единственным более или менее разработанным разделом физики была статика.

Вклад в методологию

Основы нового типа мировоззрения, новой науки были заложены Галилеем. Он начал создавать ее как математическое и опытное естествознание. Исходной посылкой было выдвижение Галилеем аргумента, что для формулирования четких суждений относительно природы ученым надлежит учитывать только объективные - поддающиеся точному измерению - свойства (размер, форма, количество, вес, движение), тогда как свойства, просто доступные восприятию (цвет, звук, вкус, осязание), 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, воздушный термометр, барометр и др. Использование этих приборов придавало эмпиризму новое, неведомое грекам измерение. Очень важно, что свою систематическую ориентацию на опыт Галилей сочетал со стремлением к его математическому осмыслению. Эксперимент для него - планомерно проводимый опыт, посредством которого исследователь как бы задает природе интересующие его вопросы. Ответы, которые он хочет получить, возможны не на путях умозрительно-силлогистических рассуждений, но должны быть итогом дедуктивно-математического осмысления результатов исследования. Галилей ставил такое осмысление столь высоко, что считал возможным полностью заменить традиционную логику, как бесполезное орудие мышления, математикой, которая только и способна научить человека искусству доказательства. Это важнейшая сторона методологии Галилея вылилась у него в идею систематического применения двух взаимосвязанных методов - аналитического и синтетического (он называл их резолютивным и композитивным). При помощи аналитического метода исследуемое явление расчленяется на более простые составляющие его элементы. Затем вступает другое методологическое действие в виде того или иного предположения, гипотезы, с помощью которых достигается объяснение интересующих ученого фактов или явлений природы в их большей или меньшей сложности. Эта задача решается проверкой правильности принятой гипотезы, которая не должна находиться в противоречии с фактами, выявленными при анализе опыта. Такого рода проверка осуществляется при помощи синтетического метода. Иначе говоря, Галилей нашел подлинно научную точку соприкосновения опытно-индуктивного и абстрактно-дедуктивного способов исследования природы, дающая возможность связать научное мышление, невозможное без абстрагирования и идеализации, с конкретными восприятием явлений и процессов природы. Научная деятельность Галилея поражает своей громадностью и разнообразием. Хотя множество сочинений еще до нас не дошло, но и то, что нам известно, показывает, что он занимался и оставил свои следы во всех отраслях современного ему естествознания - в математике, механике и физике в широком смысле этого слова. По словам Араго, сочинения и письма Галилея на каждом шагу блещут такими гениальными мыслями, которые подтвердились лишь в новейшее время, через два или три века после Галилея. Орлиный взор его проникал далеко за круг задач своего времени и провидел будущие судьбы науки на расстоянии целых веков. Занимаясь определением погрешностей и определением их влияния на результаты наблюдений, Галилей едва не открыл теории вероятностей и, во всяком случае, положил ей начало. Его наблюдения над движением звезд с целью доказать вращение Земли едва не привели его к открытию аберрации света, сделанному Брадлеем через два с лишним века после Галилея. Ему принадлежит первая мысль об определении годичного параллакса звезд, то есть мысль об определении их расстояния; он угадал, что в пространстве между Сатурном и неподвижными звездами существуют невидимые планеты, из которых мы знаем теперь две: Уран и Нептун. Он изучал свойства лучистого тепла, которое, проходя через воздух, не нагревает его. Он не верил в мгновенное распространение света и надеялся определить скорость его опытом именно на тех началах, на которых это было осуществлено лишь в наше время французским физиком Физо.

Заключение

Галилей нашел подлинно научную точку соприкосновения опытно-индуктивного и абстрактно-дедуктивного способов исследования природы, дающая возможность связать научное мышление, невозможное без абстрагирования и идеализации, с конкретными восприятием явлений и процессов природы.

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. Внедрение этого метода в науку связано с именем Г. Галилея.

Галилей сформулировал классический принцип относительности. Согласно этому принципу, никакими механическими опытами, проведенными внутри системы, невозможно установить, покоится система или движется равномерно и прямолинейно. Также классический принцип относительности утверждает, что между покоем и равномерным прямолинейным движением нет никакой разницы, они описываются одними и теми же законами.

С помощью своих открытий в механике Галилей разрушил догматические построения господствовавшей почти в течение двух тысяч лет Аристотелевской физики, заложив тем самым основы нового раздела физики - динамики

Список литературы

1. Воронов В.К., Гречнева М.В., Сагдеев Р.З. Основы современного естествознания: Учеб. Пособие для вузов. - 2-е изд., стер. - М., Высш. шк., 1999. - 247 с.

2. Горелов А.А. Концепции современного естествознания: Учеб. Пособие для студ. Высш. учеб. Заведений. - М.: Гуманит. Изд. Центр ВЛАДОС, 2000. - 512 с.

3. Грушевицкая Т.Г., Садохин А.П. Концепции современного естествознания: Учеб. Пособие - М.: Высш. шк., 1998. - 383 с.

4. Дубнищева Т.Я. Концепции современного естествознания: Уч. пособие для студентов. 2003.

5. Коперник. Галилей. Кеплер. Лаплас и Эйлер. Кетле: Биогр. Повествования. / Сост., общ. ред. Н.Ф. Болдырева; Послесл. А.Ф. Арендаря. - Челябинск: Урал, 1997. - 456 с.

6. Аверинцев С.С. Два рождения европейского рационализма//Вопросы философии. 1989, №3.

7. Бернал Дж. Наука в истории общества. М., 1956.

8. Виргинский B.C. Очерки истории науки и техники XVI-XIX вв. М., 1984.

9. Гайденко П.П. Проблема рациональности на исходе XX века // Вопросы философии. 1991. №6.

10. Гайденко П.П. У истоков классической механика/Вопросы философии. 1996. №5.

11. Гайденко П.П. волюция понятия науки. М., 1980.

12. Ильин В.В., Калинкин А.Т. Природа науки. М., 1985.

13. Кириллин В.А. Страницы истории науки и техники. М., 1986.

14. Петров М.К. Социально-культурные основания развития современной науки. М., 1992.

Размещено на Allbest.ru