Философское и методологическое значение законов механики

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Галилей и его в возникновении современной науки

2. Исаак Ньютон и завершение научной революции

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Отправной точкой научной революции, в результате которой появилась классическая наука и современное естествознание, стал выход книги Николая Коперника «О вращении небесных сфер» в 1543 г. Но гелиоцентрические идеи, высказанные там, были всего лишь гипотезой, нуждавшейся в доказательстве. Поиск аргументов в пользу этой гипотезы и стал основной задачей научной революции XVI - XVII вв., которая начинается с работ Г. Галилея.

Основоположниками классической механики являются итальянец Галилео Галилей и англичанин Исаак Ньютон. Они осуществили крупный научный проект который можно назвать механизация природы. Они представили природу как множество материальных точек обладающих формой (пространственно геометрическими свойствами), величиной (количественно-математическими свойствами), движениями(механическими свойствами), которые связаны причинно следственными зависимостями, выражаемыми уравнениями математики. В основу своей методологии основоположники положили эксперимент с математической обработкой результатов измерения. Галилей подверг критике идеи Аристотеля: - о зависимости скорости падения свободно падающих тел от их массы; - о существовании абсолютно легких тел; - идея о совершенном движении по кругу;- идею о том что движение осуществляется только под воздействием внешней силы.Галилей сформулировал принцип инерции: Тело движущее по горизонтальной плоскости не встречающее никаких сопротивлений движению будет двигаться равномерно и прямолинейно и после прекращения воздействия внешних сил. Масса - это физическая величина, являющаяся мерой количества материи и инертности тела. Галилей ввел принцип относительности по которому в инерциальных системах все законы механики одинаковы. Инерциальные системы - это такие системы, находящиеся относительно друг от друга ив состоянии покоя и равномерного прямолинейного движения. При переходе от одной инерциальной системы к другой используется так называемые галилеевы преобразования (принцип сохранения скоростей). Завершил создание о классической механике Исаак Ньютон. Ньютон выдвинул новый принцип исследования природы по которому необходимо вывести 2 или 3 общих начала(закона)движения и на этой основе объяснить свойства и действия всех телесных вещей. Ньютон сформулировал 3 закона классической механики:

1) закон инерции - всякое тело продолжает удерживаться в состоянии покоя или прямолинейного движения пока и поскольку оно не принуждает приложными(внешними)силами изменить это состояние. 2) закон количества движения - изменение количества движения пропорционально приложению действующей силы и происходит по направлению той прямой по которой эта сила действует.

3) закон противодействия - действию всегда есть равное и противоположно направленное противодействие.

Ньютон подчеркивал, что знание законов механики (управляющих явлениями) не предполагает раскрытие их причин. Здесь устанавливается только количественная зависимость в результате точного математического описания. Исаак Ньютон разработал учение о силе тяготения (гравитации). Из этого учения следует, что сила тяжести есть та сила, которая действует между всеми материальными телами на расстоянии.

1. Галилей и его 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 он проанализировал метательное движение и пришел к идее инерции, пока еще не сформулированной точно, но сыгравшей в дальнейшем развитии естествознания огромную роль. В отличие от Аристотеля, полагавшего, будто все тела стремятся достичь места, отведенного им природой, и будто всякое иное движение прекращается, если отсутствует некий постоянно возобновляемый внешний импульс, Галилей считал, что движущееся тело стремится пребывать в постоянном движении, если только какая-нибудь внешняя причина не остановит его или не отклонит от направления его движения. Так было опровергнуто одно из главных возражений последователей Аристотеля против теории планетарной Земли: они утверждали, что предметы, находящиеся на поверхности Земли, в случае ее движения неизбежно оказались бы сброшены с нее и что любой метательный снаряд, запускаемый вверх под прямым углом, обязательно приземлялся бы на некотором расстоянии от исходной точки броска. 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.

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.

2. Исаак Ньютон и завершение научной революции

Завершить коперниковскую революцию выпало Исааку 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 же 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. Так, наконец, 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 обустройстве Вселенной и о соотношении небесного и земного. Коперниковская гипотеза породила потребность в новой, всеобъемлющей и самостоятельной космологии и отныне ее обрела. галилей ньютон картезианский космология

Представляя собой образцовое сочетание эмпирической обоснованности и дедуктивной строгости, Ньютон сформулировал те крайне немногочисленные, но возвышающиеся над всем остальным законы, которые, как оказалось, управляют целым Космосом. 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 одну крышу», то есть под единый свод физических законов. Каждая частица материи во Вселенной притягивает каждую другую частицу с силой, прямо пропорциональной произведению их масс и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними

Ньютон бился над разгадкой великого замысла Вселенной и явно в этом преуспел. Так было найдено подтверждение взглядам Декарта, считавшего, что природа есть совершенным образом упорядоченный механизм, подчиняющийся математическим законам и постижимый наукой.

Хотя введенное Ньютоном рабочее понятие тяготения как некой силы, действующей на расстоянии, было выбрано им под влиянием герметической философии и алхимии, трактующих о симпатиях и антипатиях, и казалось философам-механицистам слишком эзотеричным для механики (что приводило в некоторое смущение самого Ньютона), все же математические выводы были настолько наглядны и постижимы, что не могли не убеждать. В понятии количественно выражаемой силы тяготения слились две наиболее важные для науки XVII века темы - механистическая философия и пифагорейская традиция, механика и математика. Довольно скоро и метод Ньютона, и сделанные им выводы стали признанной научной парадигмой. В течение следующих десятилетий ученые, прославляя его достижения, праздновали торжество новой мысли над невежеством античности и Средневековья. Так, Вольтер почитал Ньютона величайшим человеком всех времен: ведь он обнаружил истинную природу действительности.

Хотя Ньютон громко провозгласил: «Гипотез не измышляю!», все же некоторое количество гипотез было им предложено, и они сыграли очень важную роль в дальнейшем развитии естествознания. Главная из них, подтверждавшаяся, как тогда казалось, бесчисленным количеством фактов, - это принцип дальнодействия (мгновенное действие тел друг на друга на самых разных расстояниях без всяких посредствующих звеньев, через пустоту). Принцип дальнодействия невозможен без привлечения понятий абсолютного пространства и абсолютного времени, также предложенных Ньютоном.

Необходимость обращения к этим понятиям определялась механистической трактовкой материи. Механицизм как в широком, картезианском (декартовском), так и в узком, ньютоновском, смыслах трактует материю как косную массу, способную к движению лишь благодаря воздействию внешних факторов, каковым у Ньютона выступает таинственная сила тяготения. При этом конкретное движение - перемещение с места на место, фиксируемое в опыте, - всегда относительно. Соответственно относительны как пространство, пробегаемое движущимся телом, так и время, которым это движение измеряется. И кажется, что пространство и время - свойства, атрибуты материи. Относительное пространство и время не годились для концепции дальнодействия, отрицавшей необходимость переносчика этого взаимодействия (если нет материального тела - нет и пространства, связанного с этим телом). Поэтому наряду с относительными пространством и временем оказалось необходимым абсолютное пространство как вместилище мировой материи (большой черный ящик, в который можно поместить материальные тела, но можно и убрать, а само пространство останется) и абсолютное время - непрерывный мировой поток, как некая постоянная космическая шкала для измерения всех бесчисленных конкретных движений (это время может течь самостоятельно без участия материальных тел). Ни то, ни другое не воспринимается в чувственном опыте.

Ньютоново-картезианская космология утвердилась отныне как основание нового мировоззрения. К началу XVIII века каждый образованный человек на Западе знал, что Бог сотворил Вселенную как сложную механическую систему, состоящую из материальных частиц, которые движутся в бесконечном нейтральном пространстве в соответствии с несколькими поддающимися математическому анализу основными принципами - такими, как инерция и гравитация. В этой Вселенной Земля обращалась вокруг Солнца, а Солнце представляло собой одну из звезд, которых великое множество, Земля же - одну из многих планет: ни Солнце, ни Земля не являлись центром Вселенной. И мир земной, и мир небесный оказались подвластны одним и тем же физическим законам, так что между ними исчезли прежние разграничения. Ибо так же, как небо признавалось состоящим из материальной субстанции, небесные движения считались вызванными естественными механическими силами.

Из этой картины мира следовало, что, сотворив столь сложную и подчиненную строгому порядку Вселенную, Бог устранился от дальнейшего деятельного участия или вмешательства в природу и предоставил ее самой себе, чтобы она продолжала существовать на основе тех совершенных и неизменных законов, которые были заложены в ней при сотворении мира. Человек же в этой картине был венцом творения - ведь он с помощью своего разума сумел проникнуть в божественный замысел и понять вселенский порядок. Отныне он мог пользоваться своим знанием для своей пользы и достижения своего могущества. Практическим выводом из новой картины мира стало соединение науки с производством, промышленная революция, в ходе которой были созданы современное модернизированное общество и цивилизация. Прогресс и счастливое будущее человечества казались неизбежными. Для достижения этой цели человек больше не нуждался в опоре на Бога, а целиком рассчитывал на свои силы и мощь своего разума. Так окончательно победила научная революция и произошло рождение новой эпохи.

Заключение

Подводя итоги научной революции XVI - XVII вв., следует выделить процессы, сформировавшие научное естествознание Нового времени и всю классическую науку в целом. 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. До сих пор теоретические знания были сферой абстрактного интеллекта, а эмпирические занятия - уделом конкретного ремесла. Представители кабинетной учености, не занимаясь экспериментом, обрекали себя на бесплодное схоластическое теоретизирование. Представители же цехового ремесла, не занимаясь вопросами теории, оказывались не в состоянии перешагнуть рубеж эмпиризма, выйти за пределы традиционных методов работы, на столетия консервировавших устаревшие представления и не дававших хода техническому прогрессу. Только соединение науки с производством, принятие эксперимента в качестве важнейшего метода естествознания привели к образованию классической науки, во многом ориентированной на практическую полезность.

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.

Список использованной литературы

1. Мартынов Д.Я. Антропный принцип в астрономии и его философское значение // О современном статусе идеи глобального эволюционизма. М., 1986. С. 155-157. Он же. Антропный принцип в астрономии... // Вселенная, астрономия, философия. М., 1988. С. 58-65.

2. Идлис Г.М. Основные черты наблюдаемой астрономической Вселенной, как характерные свойства обитаемой космической системы // ИзвАстрофиз. ин-та АН КазССР. 1958. Т. 7. С. 39.

3. Идлис Г.М. Структурная бесконечность Вселенной и Метагалактика как типичная обитаемая космическая система (тезисы доклада) // Труды 6 совет, по вопр. космогонии (5-7 нюня 1957 г.). М., 1959. С. 270-271.

Размещено на Allbest.ru