Морозова Елена Германовна , кандидат химических наук Введение в естествознание (учебное пособие) Рецензент: кандидат геолого-минералогических наук, священник Константин Буфеев Учебное пособие представляет собой курс естествознания, который может быть использован в системе высшего гуманитарного и среднего общего образования.
Кун причислял, например, аристотелевскую динамику, птолемеевскую астрономию, ньютоновскую механику и т. д. Система науки развивается в рамках той или иной парадигмы. Смена парадигмы обычно приводит к изменению трактовки известных фактов, теорий, методов. Например, наблюдаемый факт движения Солнца по небосводу поддается нескольким интерпретациям, в том числе и существовавшей ранее — гелиоцентрической.
Момент перехода от одного способа объяснения (теории) к другому объяснению, приводящий к смене парадигмы, есть научная революция. Множество теорий, в совокупности описывающих известный человеку природный мир, синтезируются в единую научную картину мира, целостную систему представлений об общих принципах и законах устройства мироздания. О радикальном перевороте (революции)
в области науки можно говорить лишь в том случае, когда налицо изменение не только отдельных принципов, методов или теорий, но непременно всей научной картины мира. Научная картина мира представляет собой обобщенное, системное образование, поэтому ее радикальное изменение нельзя свести к отдельному, пусть даже крупнейшему научному открытию. Последнее, однако, также может привести к научной революции, если благодаря ему возникнет цепная реакция, которая приведет к серии научных открытий, которые и составят новую научную картину мира.
В этом процессе наиболее важны открытия в фундаментальных науках, в частности в физике и космологии. В истории развития науки вообще и естествознания, в частности, обычно выделяют три научных революции. Если их обозначить именами ученых, сыгравших в этом наиболее заметную роль, то три глобальные научные революции могут именоваться: коперниковской, ньютоновской и эйнштейновской.
Длительный процесс становления современного естествознания начался с первых двух глобальных научных революций, происходивших в XVI -XVII вв. и создавших принципиально новые по сравнению с античностью и средневековьем представления о мире. Первая научная революция произошла в XVI -XVII вв. Она связана с радикальным изменением миропонимания, которое явилось следствием появления гелиоцентрического учения великого польского астронома Николая Коперника (1473-1543).
На основе большого числа астрономических наблюдений и расчетов Коперник создал новую систему. Результаты своих исследований Коперник изложил в труде «Об обращениях небесных сфер». Коперник утверждал, что Земля не является центром мироздания и что «Солнце, как бы восседая на Царском престоле, управляет вращающимся около него семейством светил» [11].
Это являлось концом старой аристотелевско-птолемеевской геоцентрической системы мира, первой в истории человечества научной революцией. Гелиоцентрическая система мира Коперника рождала принципиально новое миропонимание, которое исходило из того, что Земля одна из планет, движущихся вокруг Солнца по круговым орбитам. Совершая обращение вокруг Солнца, Земля одновременно вращается вокруг собственной оси, чем и объясняется смена дня и ночи, видимое нами движение звездного неба.
Но гелиоцентрическая система мира, предложенная Коперником, не сводилась только к перестановке предполагаемого центра вселенной. Включив Землю в число небесных тел, которым свойственно круговое движение, Коперник высказал очень важную мысль о движении как естественном свойстве небесных и земных объектов, подчиненном некоторым общим закономерностям единой механики.
Коперник показал ограниченность чувственного познания, неспособного отличать то, что нам представляется, от того, что в действительности имеет место (визуально нам кажется, что Солнце «ходит» вокруг Земли). Он продемонстрировал слабость принципа объяснения окружающего мира только на основе непосредственного наблюдения и указал на важность для науки теоретических обобщений.
А рациональное сочетание теоретических и эмпирических методов явлется основой научного метода — основного инструмента современной науки. Современная наука своим рождением обязана второй научной революции (XVII век). У ее истоков стояли такие выдающиеся ученые, как Галилей, Кеплер, Ньютон, заложившие основы механического естествознания. Дальнейшие этапы развития науки, о которых пойдет речь ниже связаны с качественным изменением представлений о материальном мире.
Особенности первого этапа развития науки Первой в истории науки физической картиной мира является — механическая. Её основа была заложена Галилео Галилеем (1564-1642). Он не просто обосновал гелиоцентрическую систему Н. Коперника и открыл закон инерции, а разработал методологию нового способа описания природы — научно-теоретического. Суть его заключалась в том, что выделялись только некоторые физические и геометрические характеристики, которые становились предметом научного исследования.
Фактически Галилей обосновал подходы к моделированию сложных систем. Галилей писал: «Никогда я не стану от внешних тел требовать чего-либо иного, чем величина, фигура, количество и более или менее быстрого движения для того, чтобы объяснить возникновение вкуса, запаха и звука» [15]. Выделение отдельных характеристик объекта позволяло строить теоретические модели и проверять их в условиях научного эксперимента.
Эта методологическая концепция естествознания, впервые сформулированная Галилеем в труде «Пробирные весы», оказала решающее влияние на становление классического естествознания. В учении Галилео Галилея были заложены основы нового механического естествознания, намечены пути к решению «проблемы движения» — одной из сложнейших проблем для человечества [10].
До Галилея общепринятым в науке считалось понимание движения, выработанное Аристотелем и сводившееся к следующему принципу: тело движется только при наличии внешнего на него воздействия, и если это воздействие прекращается, тело останавливается. Галилей показал, что этот принцип Аристотеля (хотя и согласуется с нашим повседневным опытом) является ошибочным.