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.
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.
Вместо него Галилей сформулировал совершенно иной принцип инерции: тело либо находится в состоянии покоя, либо движется, не изменяя направления и скорости своего движения, если на него не производится какого-либо внешнего воздействия. «Открытие, сделанное Галилеем, и применение им методов научного рассуждения были одним из самых важных достижений в истории человеческой мысли, и оно отмечает действительное начало физики.
Это открытие учит нас тому, что интуитивным выводам, базирующимся на непосредственном наблюдении, не всегда можно доверять, так как они иногда ведут по ложному следу» [10]. Большое значение для становления механики как науки имело исследование Галилеем свободного падения тел. Он установил, что скорость свободного падения тел не зависит от их массы (
в отличие от существовавших ранее представлений), а пройденный падающим телом путь пропорционален квадрату времени падения. Галилей открыл, что траектория брошенного тела, движущегося под воздействием начального толчка и земного притяжения, является параболой. Галилею принадлежит экспериментальное обнаружение весомости воздуха, открытие законов колебания маятника, немалый вклад в разработку учения о сопротивлении материалов.
Научный авторитет Галилея связан также с его астрономическими исследованиями, обосновавшими и утверждавшими гелиоцентрическую систему Коперника. Используя построенные им телескопы (вначале это был скромный оптический прибор с трехкратным увеличением, а впоследствии был создан телескоп и с 32-кратным увеличением), Галилей сделал целый ряд интересных наблюдений и открытий.
Он установил, что Солнце вращается вокруг своей оси, а на его поверхности имеются пятна. У самой большой планеты Солнечной системы — Юпитера — Галилей обнаружил 4 спутника (из 13 известных в настоящее время). Наблюдения за Луной показали, что ее поверхность гористого строения и что этот спутник Земли имеет либрацию, т. е. видимые периодические колебания маятникового характера вокруг центра.
Галилей убедился, что кажущийся туманностью Млечный Путь состоит из множества отдельных звезд. Но самое главное в деятельности Галилея как ученого-астронома состояло в отстаивании справедливости учения Н. Коперника, которое подвергалось нападкам не только со стороны католической церкви, но и со стороны некоторых ученых, высказывавших сомнения в правильности этого учения.
Галилей сумел показать несостоятельность всех этих сомнений и дать блестящее естественнонаучное доказательство справедливости гелиоцентрической системы в знаменитой работе «Диалог о двух системах мира» — Птолемеевской и Коперниковой. Галилею все же пришлось предстать перед судом инквизиции. После длительных допросов он был вынужден отречься от учения Коперника и принести публичное покаяние. (