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.

Этим Декарт объяснял тот факт, что чем ближе планеты к Солнцу, тем короче периоды их обращения вокруг него (всего 88 дней для Меркурия, 225 дней для Венеры, 365 дней для Земли и т. д.). Что касается эллиптического движения планет по уже известным законам Кеплера, то Декарт не смог ясно этого объяснить. Он гово­рил, что под действием давления соседних вихрей и вслед­ствие других причин вихри принимают сплюснутую или эл­липтическую форму.

Таким образом, теория вихрей Декар­та фактически не могла объяснить движение планет по законам Кеплера. Космологическая гипотеза Декарта ока­залась несостоятельной и была отвергнута последующим развитием науки. Рене Декарт вошел в науку благодаря своим исследова­ниям в области математического анализа и теории научных знаний. Главный упрек Ньютона в адрес картезианцев (пос­ледователей Декарта)

сводился к тому, что они не обраща­лись в должной мере к опыту, конструировали «гипотезы», «об­манчивые предположения» для объяснения природных явле­ний. «Гипотез не измышляю» — таков был девиз Ньютона. Идеи Ньютона, опиравшиеся на математическую физику и эксперимент, определили направление развития естествозна­ния на многие десятилетия вперед.

Успехи опытного изуче­ния окружающего мира в конце XVIII и начале XIX вв. приве­ли к переоценке мыслительных возможностей человека и воз­можностей научного метода. Примером может служить упомянутая выше теория вихрей Декарта. В естествознании появляется также тенденция, к умозрительному распростра­нению некоторых механистических закономерностей и образа человеческого мышления от простого к сложному на облас­ти, не исследованные человеком и скрытые от него Творцом.

Например создание теорий, подобных теории эволюции, где человек строит гипотезы о происхождении жизни и уподобля­ет Природу или действия Творца (теистическая эволюция) сво­ему образу мышления от простого к сложному (от амебы к человеку). Подобная тенденция в науке получила название диалектизации естествознания.   Глава 3 ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ   Утверждение понятия поля в естествознании Как очередное подтверждение ньютоновского подхода к вопросу об устройстве мира было первоначально вос­принято физиками открытие, которое сделал французский военный инженер, впоследствии член Парижской Академии наук Шарль Огюст Кулон (1736-1806).

Оказалось, что, положительный и отрицательный электрические заряды притягиваются друг к другу прямо пропорционально величине зарядов и обратно пропорционально квадрату расстояния между ними. Создавалось впечатление о новой демонстрации права закона всемирного тяготения служить своего рода образцом, универсальным ответом на любые задачи. Лишь впоследствии стало ясно: впервые появился в науке один из законов электромагнетизма.

После Кулона открылась возмо­жность построения математической теории электрических и магнитных явлений. Механическая картина мира знала только один вид материи — вещество, состоящее из частиц, имеющих мас­су. В XIX веке к числу свойств частиц стали прибавлять электрический заряд. И хотя масса, как считалось, была у всех частиц, заряд — только у некоторых, обладание элек­трическим зарядом было признано таким же фундамен­тальным, важнейшим их свойством, как и масса.

Английс­кий химик и физик Майкл Фарадей (1791-1867) ввел в науку понятие электромагнитного поля. Явление электро­магнетизма открыл датский естествоиспытатель X . К. Эр­стед, который впервые заметил магнитное действие элек­трических токов. Продолжая исследования в этом направ­лении, М. Фарадей обнаружил, что временное изменение в магнитных полях создает электрический ток.

Осмысливая свои эксперименты, он ввел понятие «силовые линии». М. Фарадей, обладавший талантом экспериментатора и бо­гатым воображением, с классической ясностью представ­лял себе действие электрических сил от точки к точке в их «силовом поле». На основе своего представления о сило­вых линиях он предположил, что существует глубокое род­ство электричества и света, и хотел построить и экспери­ментально обосновать новую оптику, в которой свет рас­сматривался бы как колебания силового поля.

Эта мысль была необычайно смела для того времени, но она была до­стойна исследователя, который считал, что только тот на­ходит великое, кто исследует маловероятное. М. Фарадей пришел к выводу, что учение об электри­честве и оптика взаимосвязаны и образуют единую об­ласть. Его работы стали исходным пунктом исследова­ний Дж. К. Максвелла, заслуга которого состоит в мате­матической разработке идей М. Фарадея о магнетизме и электричестве. Дж.

Максвелл придал физический смысл математическому понятию «поле сил» и стал рассматри­вать поле как самостоятельную физическую реальность: «Электромагнитное поле — это та часть пространства, которая содержит в себе и окружает тела, находящиеся в электрическом или магнитном состоянии» [16]. Обобщив установленные ранее экспериментальным путем законы электромагнитных явлений (Кулона, Ампера, Био-Савара) и открытое М.

Фарадеем явление электромагнитной индук­ции, Максвелл чисто математическим путем нашел сис­тему дифференциальных уравнений, описывающих элект­ромагнитное поле. Эта система уравнений дает в пределах своей применимости полное описание электромагнитных яв­лений и представляет собой столь же совершенную и логи­чески стройную теорию, как и система ньютоновской механики.

Из уравнений следовал важнейший вывод о воз­можности самостоятельного существования поля не «при­вязанного» к электрическим зарядам. В дифференциальных уравнениях Максвелла вихри электрического и магнитного полей определяются производными по времени не от сво­их, а от чужих полей: электрическое — от магнитного и, наоборот, магнитное — от электрического.

Поэтому если меняется со временем магнитное поле, то существует и переменное электрическое поле, которое в свою очередь ведет к изменению магнитного поля. В результате проис­ходит постоянное изменение векторов напряженности элек­трического и магнитного полей, т. е. возникает переменное электромагнитное поле, которое уже не привязано к заряду, а отрывается от него, самостоятельно существуя и рас­пространяясь в пространстве.