Контрольная работа: Естественнонаучная и гуманитарная культуры
С возникновением и развитием рабовладельческого общества появляются условия для научного обобщения знаний. Выделилась группа людей, поставленных в соответствующие условия и способных осмыслить накопленные знания, привести их в систему и в какой-то мере раскрыть связи и закономерности в явлениях природы. Появилась наука, а вместе с ней и люди, занимающиеся этой наукой.
В древней Греции представления о природе складывались в рамках единой нерасчлененной науки - натурфилософии, характеризуемой непосредственным созерцанием окружающего мира как единого целого и умозрительными выводами.
Возникновение и расцвет древнегреческой науки относят к VI-IV вв. до н.э. и связывают, прежде всего с ионийской философской школой, отличавшейся стихийно-материалистическими взглядами. Ее представители - крупные мыслители древности: Фалес, Анаксимандр, Гераклит Эфесский. Диоген Аполлонийский - руководствовались основной идеей о единстве сущего, происхождении всех вещей из некоторого первоначала (воды, воздуха, огня), а также о всеобщей одушевленности материи.
В противовес материалистической линии в древнегреческой науке развивалось и идеалистическое направление. Первой идеалистической философской школой в древней Греции была пифагорейская философская школа, основателем которой был известный философ-математик античного мира Пифагор (около 571-497 до н.э.). В своем учении представители пифагорейской философской школы особое место отводили математике, считая, что в основе всего сущего лежит число, а вся Вселенная является всеобщей гармонией чисел. Заслугой философов-пифагорейцев являлось то, что они ввели идею существования количественных закономерностей, хотя и в искаженной форме. В пифагорейской философской школе впервые была выдвинута идея о шарообразной форме Земли, развита пироцентрическая концепция мира, согласно которой в центре Вселенной находится центральный огонь, вокруг которого вращаются Земля, Солнце, Луна и планеты. Пироцентрическая концепция, при всей ее примитивности, содержала первую догадку о движении Земли.
Материалистическая линия в древней науке получила свое дальнейшее развитие в античной атомистике - материалистическом учении о дискретном строении материи, появившемся в Греции в V в. до н.э., одним из основателей которого был великий философ древности Демокрит (460-370 до н.э.), учивший, что все существующее состоит из пустоты и атомов. Античная атомистика признавала господство строгой причинности в мире и объясняла все различия в природе первоначальным различием атомов. Взгляды Демокрита были развиты в учении Эпикура (342-270 до н.э.), пытавшегося последовательно объяснить мир, его возникновение и развитие без привлечения сверхъестественных и нематериальных категорий. Изложению учения Эпикура, выразившего основные идеи античной атомистики, посвящена знаменитая поэма римского философа-материалиста и поэта Лукреция Кара (99-55 до н.э.) "О природе вещей", являющаяся выдающимся произведением древности.
Логическое завершение древнегреческая натурфилософия получила в учении Аристотеля (384-322 до н.э.), величайшего мыслителя и философа древней Греции, объединившего и систематизировавшего знания об окружающем мире, накопленные к IV в. до н.э. Особое внимание Аристотель уделил динамике тел, положив начало изучению механических движений и формированию понятий механики (скорость, сила и т.д.). Космология Аристотеля была основана на геоцентрических представлениях: в центре мира находится Земля сферической формы, окруженная водой, воздухом и огнем; затем идут сферы небесных светил (ближайшая - сфера Луны, наиболее удаленная - сфера неподвижных звезд), вращающиеся вокруг Земли вместе с помещенными на них светилами.
Развитие древней науки, начиная с III в. до н.э., в значительной степени было связано с древним городом Александрией, основанным Александром Македонским. Поэтому рассматриваемый период в развитии науки древности называют александрийским периодом. Александрийский период характеризуется началом дифференциации знаний, что было ознаменовано выделением в натурфилософии первых самостоятельных научных дисциплин - становлением астрономии как самостоятельной науки, созданием первой области физики - статики (учение Архимеда о равновесии тел) и развитием математики ("Начала" Евклида).
Становление астрономии как самостоятельной науки означало приведение в систему астрономических знаний, усовершенствование и развитие измерительных методов. Крупным астрономом александрийского периода был Аристарх Самосский (первая половина III в. до н.э.), выдвинувший гипотезу о гелиоцентрическом строении Вселенной. За эту теорию Аристарх был обвинен в безбожии и подвергался гонениям. Его учение не получило в то время (а затем в течение всего средневековья) развития и только в XVI в. польский астроном Н. Коперник возродил идеи Аристарха.
Около 250 г, до н.э. александрийский ученый Эратосфен впервые довольно точно измерил окружность Земли. Эратосфен догадался сравнить высоту Солнца (или его угловое расстояние от зенита) в один и тот же момент времени в двух городах - Александрии (на севере Египта) и в Сиене (ныне Асуан на юге Египта). Зенитное расстояние Солнца Эратосфен измерил с помощью несложного угломерного инструмента - скафиса. Узнав длину окружности Земного шара, Эратосфен легко вычислил его радиус. У него получилось 6370 км. Это измерение является очень точным, т.к. по сегодняшним данным средний радиус Земли составляет 6371 км.
Астрономические знания и построения были приведены в систему александрийским астрономом Птолемеем (70-147 н. э.). Астрономия теперь получила законченную форму, которая долгое время, вплоть до Коперника, не подвергалась каким-либо существенным изменениям.
Другой наукой, достигшей больших успехов в александрийский период, была математика. Знаменитый александрийский математик Евклид (IIIв. до н.э.) подвел итоги и обобщил в своих "Началах" все, что было сделано до него в математики. Он создал настолько совершенную и законченную систему элементарной геометрии, что она в неизменном виде просуществовала многие столетия. Евклид придал геометрии исключительную логическую и безукоризненность. Вся его система геометрии многие века считалась образцом научной системы; ей подражали самые крупные математики, физики, механики и даже философы последующих времен. "Начала" Евклида являются одним из математических оснований классической физики и фундаментом современной элементарной геометрии. В александрийский период получили свое развитие и элементы высшей математики. Здесь большая заслуга принадлежит Архимеду (287-212 до н.э.), решившему труднейшие математические проблемы своего времени – вычисление площадей криволинейных фигур. Учение Архимеда о равновесии тел представляет собой объединение и развитие накопленных древнегреческой наукой о равновесии тел к III в. до н.э., их систематизацию и оформление в самостоятельную научную область - статику. Центральное место в учении Архимеда занимают теория рычага, при построении которой использован аксиоматический метод, и теория равновесия тел в жидкости (гидростатика), включающий в себя в себя доказательство ряда теорем, в том числе - закона Архимеда.
С начала развития же нашей эры в развитии науки начинается упадок. Этот упадок объясняется все убыстряющимся разложением рабовладельческого общества, которое сопровождалось большими потрясениями. Вместе с разложением рабовладельческого строя в Европе разлагаются и гибнут античная культура и наука. В противоположность Европе государства арабов и среднеазиатских народов в VIII-XII вв. переживали период культурного подъема. Народы этих государств как бы продолжили науку древних и обогатили ее новыми достижениями. На арабский язык были переведены сочинения древних философов и ученых: Аристотели. Архимеда, Евклида, Птолемея и т.д. Ученые Средней Азии и арабских стран развили античную наук> и особенно математику и философию. Им принадлежит также заслуга в развитии экспериментальных исследований
Крупнейшим философом на востоке был Ибн-Сина, известный в Европе пол именем Авиценна (980-1037). Ибн-Сина написал ряд сочинений по философии, в которых развивал учение Аристотеля, усилив нем материалистические стороны. Ибн-Сина был также крупным математиком, естествоиспытателем и врачом Его сочинение "Медицинский канон" вплоть до XIV в. служило основным пособием при изучении медицины в Европе. Самым крупным астрономом Востока был Улугбек (1394-1449), внук хана Тимура. Улугбек построил в Самарканде обсерваторию. Ему принадлежит звездный каталог, составленный с необычайной хм того времени точностью; этот каталог в течение долгого времени являлся образцом. В области механики целый ряд арабских ученых интересовался вопросами, связанными с равновесием рычага и, говоря современным языком, пытаясь усовершенствовать доказательства Архимеда. Исследования равновесия рычага особенно часто связывалось у них с теорией весов, что имело определенное практическое значение.
Примерно с XIII в. наука арабских и среднеазиатских народов начинает терять свою ведущую роль и приходит в упадок, что связывают с монгольским нашествием и позднее - с завоеванием восточных арабских государств турками. Представления о природе в целом ряде вопросов вернулись к представлениям догреческой философии. Землю представляли плоской, покрытой хрустальным небесным сводом. Грубое суеверие и мракобесие процветали в Западной Европе и только примерно к XII в. наметились позитивные изменения.
Христианское учение, соединенное с приспособленной к его догмам и выхолощенной философией Аристотеля, явилось в средние века господствующим философским направлением и получило название схоластики (от лат. schola - школа). Таким образом, схоластика определяется как религиозно-идеалистическая философия. Для этого этапа было характерно упрощение натурфилософии Аристотеля, приспособление ее к христианскому учению в качестве официальной религиозной философии. Схоластика была оторвана от реальной действительности, занятие естествознанием рассматривалось как пустое дело. Все, что противоречило учениямцеркви и Аристотелю, преследовалось инквизицией. В период схоластики наука не продвигалась вперед в области познания природы, однако в этот период были накоплены практические знания и эмпирический естественнонаучный материал, которые требовали научного обобщения.
Замечательнейшим философом XIIIв. был английский ученый Роджер Бэкон (1214-1292), резко разошедшийся со схоластикой и провозгласивший в своих сочинениях важнейшие естественнонаучные принципы, легшие затем в основу естествознания, и выступивший с программой реформ науки, предлагая строить ее на основематематических доказательств и экспериментов.
Другим ученым, порвавшим со схоластикой, был немецкий мыслитель Николай Кузанский (1401-1464), в учении которого высказаны идеи об устройстве Вселенной, предвосхитившие последующие революционные открытия в астрономии, в частности, идея о бесконечной Вселенной; утверждение о несостоятельности системы Птолемея и необходимости признания движения Земли, как небесного тела, ничем не отличающегося от других небесных тел. Идеи Николая Кузанского оказали в дальнейшем большое влияние на деятельность Николая Коперника (1473-1543), великого польского астронома, провозгласившего гелиоцентрическую систему.
Говоря о науке средневековья, нельзя не упомянуть величайшего ученого этого времени Леонардо да Винчи (1452-1519), развившего свой метод познания природы. Леонардо да Винчи считал, что познание ведет от частных опытов и конкретных результатов к научному обобщению. Опыт является не только источником, но и критерием познания - выведенные из первоначальных опытов законы, должны быть проверены также опытным путем. В своей научной деятельности Леонардо да Винчи был приверженцем экспериментального метода исследования изучал на опыте падение тел, траектории снарядов, коэффициенты трения, сопротивление материалов, занимался практической анатомией и т.д.
1.3 Способ экспериментального исследования природы
В XVI-XV1I вв. натурфилософское и во многом схоластическое познание природы превратилось в современное естествознание, в систематическое научное познание на базе экспериментов и математического изложения. В этот период в Европе начинается новый этап в развитии науки: зарождается и развивается экспериментальное исследование природы, формируется новое мировоззрение. В 1543 г. вышло в свет сочинение великого польского астронома Н. Коперника "Об обращении небесных кругов", содержащее изложение гелиоцентрической системы Вселенной, обоснованное данными наблюдений и математических доказательств. Итальянский философ Дж. Бруно (1548-1600), развивая идеи Н. Коперника, доказывал, что у Вселенной нет центра, она беспредельна и состоит из бесконечного множества звездных систем. В то время это означало настоящую мировоззренческую революцию. Теоретическое обоснование гелиоцентрической системы Коперника было проведено Галилео Галилеем (1564-1642), великим итальянским ученым, с помощью данных из области астрономии и механики. Изложение этого доказательства содержится в знаменитом труде Галилея "Диалог о двух главнейших системах мира - птолемеевой и коперниковой содержится в знаменитом труде Галилея «Диалог о двух главнейших системах мира - птолемеевой и коперниковой» (1632).
Другим подтверждением гелиоцентрической системы Коперника явились законы движения планет Солнечной системы, открытые немецким астрономом И. Кеплером (1571-1630) в результате обобщения данных астрономических наблюдений. Обоснование Галилеем гелиоцентрической системы Коперника включает в себя доказательства, основанные на исследованиях по динамике: опыты с падающими телами, движение тел по горизонтальной и наклонной плоскостям. В результате этих исследований Галилей сформулировал принцип инерции и принцип относительности. Галилей в открытом им законе инерции установил равноправие покоя и равномерного прямолинейного движения, показав, что ни одно тело не может изменить своей скорости (ни ее величину, ни направление) без действия силы. Закон инерции не опирается на повседневный опыт, он сформулирован на основе мысленного эксперимента с идеализированными объектами. Одной из самых важных заслуг Галилея в истории науки является установление и разработка им нового экспери-ментального метода познания природы, предполагающий активную деятельность естествоиспытателя, направленную на постановку специальных экспериментов. Экспериментальный метод Галилея предполагает следующие этапы: установление гипотез на основе данных наблюдений и опытов; вывод следствий из гипотез; экспериментальная проверка следствий, подтверждающих гипотезу и превращающих ее в научный закон.
В XVII в. экспериментальный метод Галилея становится основным научным методом познания природы, что означало начало становление физики как самостоятельной науки и естествознания как системы естественных наук. Становление физики как самостоятельной науки сопровождалось развитием экспериментального метода познания природы, заложенного Галилеем, и выдающимися достижениями в области механики, оптики, физики жидкостей и газов. В период становления физики как самостоятельной науки была создана теория маятника (Галилей, Гюйгенс), разработана теория вращательного движения (Гюйгенс). В этот период был установлен и закон преломления света. Впервые этот закон был экспериментально установлен голландским ученым Снеллиусом (1580—1626). Позднее этот закон в уже современной формулировке был опубликован Декартом в сочинении "Диоптрика" (1637). Открытие закона преломления света давало возможность приступить к количественному расчету оптических систем. В дальнейшем была получена формула линзы и развиты основы теории оптических систем. В этот же период были открыты явления интерференции и дифракции света.
Развитие физики жидкостей и газов привело к созданию учения об атмосферном давлении (Торричелли, Паскаль). В 1603 г. Э. Торричелли (1608-1647) провел первый опыт с трубкой, наполненной ртутью и пришел к заключению о возможности существования пустоты, а также измерил величину атмосферного давления. Опыты Торричелли-Паскаля привели к изобретению нового прибора - барометра, который начал применяться в метеорологических исследованиях.
XVI-ХVII вв. характеризовались революционными достижениями не только в астрономии и физике, но и в математике. Английский ученый И. Ньютон (1643-1727) и независимо от него немецкий математик и философ Г. Лейбниц (1646-1716) разработали принципы интегрального и дифференциального исчисления. Эти исследования стали основой математического анализа и математической базой всего современного естествознания. Еще раньше, в середине XVII в. трудамиР. Декарта (1596-1650) и П. Ферма (1601-1665) были заложены основы аналитической геометрии, что позволило переводить геометрические задачи на язык алгебры с помощью метода координат. Дифференциальное исчисление дало возможность математически описывать не только устойчивые состояния тел, но и текущие процессы, не только покой, но и движение. В этот период господствующим стал аналитический метод к познания процессов, в основе которого - расчленение целого для отыскания неизменных основ этих процессов. И. Ньютон сыграл исключительную роль в развитии физической науки. Созданная им система классической механики свершила период образования физики. Обобщив в своих трудах все, что было сделано в области физических наук, Ньютон окончательно отделил физику от натурфилософии, определил на долгие годы ее метод и наметил программу ее развития для последующего периода.
1.4 Способ механистического исследования природы
Естествознание XVIII развивалось на базе классической механики Галилея-Ньютона, определившей механистический взгляд на природу. Среди основных наиболее значимых достижений естествознания XVIII в. Наиболее значимыми являются: развитие атомно-молекулярных представлений о строении вещества и развитие экспериментальной науки об электричестве. Одним из первых ученых, последовательно занимавшихся разработкой атомно-молекулярного учения в XVIII в., был великий русский ученый М.В. Ломоносов (1711-1765), изложивший в работе "Элементы математической химии" (1741) свои представления об "элементах" и "корпускулах" (атомах и молекулах) и сформулировавший важнейшие положения созданной им корпускулярной теории строения вещества. В 1748 г. Ломоносовым был сформулирован фундаментальный естественнонаучный закон - закон сохранения массы вещества, выражающий идею о несотворимости и неуничтожимости материи.
Экспериментальная наука об электричестве начала развиваться в XVIII в. в связи с общественными запросами, стимулировавшими систематические исследования электрических явлений, и представлена рядом основополагающих работ в области атмосферного и гальванического электричества, работ по созданию первых источников постоянного тока и связи между электрическими и магнитными явлениями.
Исследования по атмосферному электричеству проводились американским ученым Б, Франклином (1706-1790), высказавшим предположение об электрической природе молнии (1751), и русскими учеными Г.В. Рихманом (1711-1753) и М.В. Ломоносовым.
Изучение гальванического электричества связано с открытием итальянским врачом и естествоиспытателем Л. Гальвани (1737-1798) электрических явлений в тканях животных. Открытие Гальвани привело А. Вольта (1745-1827) к созданию гальванического элемента - первого источника постоянного тока. Вольта был одним из первых ученых, открывших и исследовавших электрический ток. Батарея Вольта дала возможность экспериментирования с сильным электрическим током, что имело большое значение для развития дальнейших исследований.