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.
Спустя 350 лет после смерти Галилея, в октябре 1992 г., он был реабилитирован католической церковью, его осуждение было признано ошибочным, а учение — правильным. Глава римско-католической церкви папа Иоанн-Павел II заявил при этом, что церковь не должна выступать против науки, а, наоборот, должна поддерживать научный прогресс (из телевизионной информационной программы «Время», 31 октября 1992 г.).
Когда Римская церковь подвергала нападкам Коперника и Галилея, это происходило не потому, что их теории содержали нечто, противоречащее Библии, а только из-за того, что заявления Галилея явно противоречили элементам учения Аристотеля, ставшим к тому времени частью католического учения. С астрологическими наблюдениями Галилея, описанными им в сочинении «Звездный вестник», ознакомился и дал высокую оценку один из крупнейших математиков и астрономов конца XVI - первой трети XVII в. Иоганн Катер (1571-1630).
Эта оценка астрономических исследований Галилея содержалась в работе Кеплера «Рассуждение о «Звездном вестнике». Кеплер занимался поисками законов небесной механики и составлением звездных таблиц. На основе обобщения данных астрономических наблюдений он установил три закона движения планет относительно Солнца. В своем первом законе Кеплер отказывается от коперниковского представления о круговом движении планет вокруг Солнца.
В этом законе утверждается, что каждая планета движется по эллипсу, в одном из фокусов которого находится солнце. Согласно второму закону Кеплера, радиус-вектор, проведенный от Солнца к планете, в равные промежутки времени описывает равные площади. Из этого закона следовал вывод, что скорость движения планеты по орбите не постоянна и она тем больше, чем ближе планета к солнцу.
Третий закон Кеплера гласит: квадраты времен обращения планет вокруг Солнца относятся как кубы из средних расстояний от него. Кеплеру принадлежит немало других заслуг в астрономии и математике. Он разработал теорию солнечных и лунных затмений, предложил способы их предсказания, уточнил величину расстояния между Землей и Солнцем, составил так называемые Рудольфовы таблицы — по имени австрийского императора Рудольфа II , при дворе которого Кеплер занимал место астронома, сменив на этой должности умершего Тихо Браге.
С помощью таблиц Кеплера можно было с высокой степенью точности определять в любой момент времени положение планет. Кеплер решил ряд важных для практики стереометрических задач. Поскольку Кеплер был сторонником гелиоцентрической космологии Коперника и не скрывал этого, Ватикан относился к его сочинениям отрицательно, включив некоторые из них в список запрещенных книг.
Но сам Кеплер прекрасно понимал значение выполненных им работ. Не без сарказма он писал: «Мне все равно, кто будет меня читать: люди нынешнего или люди будущего поколения. Разве Господь Бог не дожидался шесть тысяч лет, чтобы кто-нибудь занялся содержанием его творений?» [17]. Конечно, главной заслугой Кеплера было открытие законов движения планет. Но он не объяснил причины их движения.
И это неудивительно, ибо не существовало еще понятий силы и взаимодействия. В то время из разделов механики были разработаны лишь старика — учение о равновесии (которая разрабатывалась еще в античности, в первую очередь, Архимедом), а в работах Галилея были сделаны первые шаги в разработке динамики. Но в полной мере динамика—учение о силах и их взаимодействии — была создана лишь позднее Исааком Ньютоном.
Творчеством одного из величайших ученых в истории человечества, каковым был Исаак Ньютон (1643-1727) завершилась вторая научная революция. Исаак Ньютон будучи в двадцать с небольшим лет профессором Кембриджского университета, пришел к выводу, что существует сила притяжения, действующая между любыми телами во вселенной, и что ее можно высчитать. Эта сила была названа тяготением.
Проводя эксперименты в Тринити колледже при Кембриджском университете, Ньютон сумел также определить скорость звука, сосчитав временный интервал между звуком падения бросаемого им предмета и эхом, которое возвращалось к нему с заранее известного расстояния. В 1687 г. Вышел в свет главный труд Ньютона «Математические начала натуральной философии», заложивший основы современной теоретической физики».
В этой знаменитой работе Ньютон предложил ученому миру научно-исследовательскую программу, которая вскоре стала ведущей не только в Англии, на родине великого ученого, но и в континентальной Европе. Свою научную программу Ньютон назвал «экспериментальной философией», подчеркивая решающее значение опыта, эксперимента в изучении природы. Самым главным научным достижением Ньютона было продолжение и завершение дела Галилея по созданию классической механики. Благодаря их трудам XVII в.
считается началом длительной эпохи торжества механики, господства механических представлений о мире. С наступлением эпохи Нового времени, характеризующегося прогрессом естествознания, ученые естествоиспытатели начали отмежевываться от метафизики с ее умозрительными, оторванными от реального мира рассуждениями. Эта позиция естествоиспытателей нашла свое выражение в известном изречении И. Ньютона: «Физика, берегись метафизики!».
Говорят, что ученые семнадцатого столетия ограничили себя поисками ответов на вопрос «как» и не испытывали интереса к вопросу «почему». Это неверно. У Ньютона, как и у других первых ученых, не было нужды спрашивать «почему», так как они исходили из факта существования персонализированного Бога, создавшего вселенную. Научное наследие Ньютона чрезвычайно разнообразно. В него входит и создание (
параллельно с Лейбницем, но независимо от него) дифференциального и интегрального исчисления, и важные астрономические наблюдения, которые Ньютон проводил с помощью собственноручно построенных зеркальных телескопов (он, так же как и Галилей, именно телескопу обязан первым признаниям своих научных заслуг). Большой вклад внес Ньютон в развитие оптики (