Первая глобальная научная революция

Первая глобальная научная революция происходила в XVI- XVII вв. и оставила глубокий след в культурной истории чело­вечества. Происходит радикальное изменение миропонима­ния. Это явилось следствием появления гелиоцентрического учения в космологии и последующего создания классической механики, ставшей на длительный исторический период ос­новой своеобразного — механистического — миропонимания.

Первая научная революция считается началом формиро­вания современного естествознания, базирующегося на эк­спериментальной методологии. Возникает так называе­мая классическая наука Нового времени, период существо­вания которой заканчивается лишь в конце XIX века.

Смена космологической картины мира. Первая научная ре­волюция начиналась в эпоху Возрождения. Это был период кон­ца XV-XVI вв., ознаменовавший переход от средневековья к Но­вому времени. Эпоха Возрождения характеризовалась возрож­дением культурных ценностей античности (отсюда и название эпохи), расцветом искусства, утверждением идей гуманизма. Вместе с тем эта эпоха отличалась существенным прогрессом науки и радикальным изменением миропонимания, выразив­шемся в появлении гелиоцентрического учения великого польского астронома Николая Коперника(1473-1543).

В своем 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». Возникло 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 и вокруг собственной оси, чем и объясняется смена дня и ночи, видимое нами движение звездного неба.

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).

Учение Коперника подрывало опиравшуюся на идеи Аристо­теля религиозную картину мира. Последняя исходила из при­знания централвного положения Земли, что давало основание объявлятв находящегося на ней человека центром и ввгсшей це- лвю мироздания. Кроме того, религиозное учение о природе про­тивопоставляло земную материю, объявляемую тленной, прехо­дящей — небесной, которая считаласъ вечной и неизменной. Однако в свете идей Коперника трудно было представитъ, поче­му, будучи «рядовой» планетой, Земля должна принципиалъно отличатъся от других планет.

Католическая церковъ не могла согласитъся с этими вывода­ми, затрагивающими основы ее мировоззрения. Защитники уче­ния Коперника были объявлены еретиками и подвергнуты гонени­ям. Сам Коперник избежал преследования со стороны католиче­ской церкви ввиду своей смерти, случившейся в том же году, в котором был опубликован его главный труд «Об обращении не­бесных сфер». В 1616 году этот труд был занесен в папский «Ин­декс» запрещенных книг, откуда был вычеркнут лишь в 1835 году.

Существенным недостатком взглядов Коперника было то, что он разделял господствовавшее до него убеждение в конечности мироздания. И хотя он утверждал, что видимое небо неизмери­мо велико по сравнению с Землей, он все же полагал, что Все­ленная где-то заканчивается твердой сферой, на которой закреп­лены неподвижные звезды.

Одним из активных сторонников учения Коперника, поплатив­шихся жизнью за свои убеждения, был знаменитый итальянский мыслитель Джордано Бруно(1548-1600). Но он пошел дальше Коперника, отрицая наличие центра Вселенной вообще и отстаи­вая тезис о бесконечности Вселенной. Бруно говорил о существова­нии во Вселенной множества тел, подобных Солнцу и окружаю­щим его планетам. Причем многие из бесчисленного количества миров, считал он, обитаемы и, по сравнению с Землей, «если не больше и не лучше, то во всяком случае не меньше и не хуже».

17 февраля 1600 г., как нераскаявшийся еретик, Дж. Бруно был сожжен на костре на Площади цветов в Риме.

Создание классической механики и экспериментального ес­тествознания. Механистическая картина мира. Трагическая гибель Джордано Бруно произошла на рубеже двух эпох: эпохи Возрождения и эпохи Нового времени. В последней особую роль сыграл XVII век, ознаменовавшийся рождением современной науки, у истоков которой стояли такие выдающиеся ученые, как Галилей, Кеплер, Ньютон.

В учении Галилео Галилея (1564—1642) были заложены ос­новы механистического естествознания, опиравшегося на прин- ципиалвно новое представление о движении.

До Галилея общепринятвгм в науке считалосв понимание дви­жения, ввгработанное Аристотелем и сводившееся к следующе­му принципу: тело движется толвко 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, получивший впоследствии наименование прин­ципа 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.

Болвшое значение для становления механики как науки име­ло исследование Галилеем свободного падения тел. Он устано­вил, что скороств свободного падения тел не зависит от их массы (как думал Аристотелв), а пройденный падающим телом путв пропорционален квадрату времени падения. Галилей открыл, что траектория брошенного тела, движущегося под воздействием началвного толчка и земного притяжения, является параболой. Галилею принадлежит эксперименталвное обнаружение весомо­сти воздуха, открытие законов колебания маятника, немалый вклад в разработку учения о сопротивлении материалов.

Галилей выработал условия далвнейшего прогресса естество­знания, начавшегося в эпоху Нового времени. Он понимал, что слепая вера в авторитет Аристотеля силвно тормозит развитие науки.

Росту научного авторитета Галилея способствовали его астро­номические исследования, обосновывавшие и утверждавшие ге­лиоцентрическую систему Коперника. Исполвзуя 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 во-круг 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.

Одной из главных заслуг Галилея как ученого-астронома яв­лялась защита Н. Коперника, подвергавшегося нападкам не толь­ко со стороны церковных кругов, 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 новой, гелиоцентрической системы.

Как уже отмечалось выше, католической церковью в 1616 г. было принято решение о запрещении книги Коперника «Об об­ращениях небесных сфер», а его учение объявлено еретическим. Галилей в этом решении упомянут не был, но ему все же при­шлось предстать перед судом инквизиции. После длительных допросов он был вынужден отречься от учения Коперника и при­нести публичное покаяние. (В октябре 1992 г., Галилей был ре­абилитирован католической церковью, его осуждение было при­знано ошибочным, а учение — правильным.

Один из крупнейших математиков и астрономов конца XVI — первой трети XVII вв. Иоган Кеплер(1571-1630) 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 непостоянна и она тем боль­ше, чем ближе планета к Солнцу. Третий закон Кеплера гласит: квадраты времен обращения планет вокруг Солнца относятся как кубы их средних расстояний от него.

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 бв1ла разработа­на лишв статика — учение о равновесии (которая разрабатв1валасв еще в античности, в первую очередв, Архимедом), а в работах Га­лилея бв1ли сделанв1 лишв πepBBie шаги в разработке динамики. В полной мере динамика — учение о силах и их взаимодействии — бвгла создана позднее Исааком Ньютоном(1643-1727), творче­ством которого завершаласв первая научная революция.

Научное наследие Исаака Нвютона чрезввгчайно разнообразно. В него входит и создание (параллелвно с Лейбницем, но незави­симо от него) дифференциалвного и интегралвного исчисления, и важные астрономические наблюдения, которые Нвютон проводил с помощвю собственноручно построенных зеркалвных телескопов (он так же, как и Галилей, именно телескопу обязан первым при­знаниям своих научных заслуг), и болвшой вклад в развитие оп­тики (он, в частности, поставил опыты в области дисперсии света и дал объяснение этому явлению).

Нвютон сформулировал три основных закона движения, кото­рые легли в основу механики как науки. Первый закон механики Нвютона — это принцип инерции, впервые сформулированный еще Галилеем: всякое тело сохраняет состояние покоя или равномерно­го и прямолинейного движения до тех пор, пока оно не будет вы­нуждено изменитъ его под действием каких-то сил. Существо вто­рого закона механики Нвютона состоит в констатации того факта, что приобретаемое телом под действием какой-то силы ускорение прямо пропорционалъно этой действующей силе и обратно пропор- ционалъно массе тела. Наконец, третий закон механики Нвютона — это закон равенства действия и противодействия. Этот закон гла­сит, что действия двух тел друг на друга всегда равны по величине и направлены в противоположные стороны.

Данная система законов движения была дополнена открытым Нъютоном законом всемирного тяготения, согласно которому все тела, независимо от их свойств и от свойств среды, в которой они находятся, испытывают взаимное притяжение, прямо про- порционалъное их массам и обратно пропорционалъное квадрату расстояния между ними.

Пожалуй, ни одно из всех ранее сделанных научных откры­тий не оказало такого громадного влияния на далънейшее раз­витие естествознания, как открытие закона всемирного тяготе-

ния. Огромное впечатление на ученых производил масштаб обоб­щения, вперввге достигнутвгй естествознанием. Это бвгл поисти­не универсалвнвгй закон природвг, которому подчинялосв все — малое и болвшое, земное и небесное. Этот закон явился основой создания небесной механики — науки, изучающей движение тел Солнечной системвг.

«Созданная Нвютоном теория тяготения и его вклад в астро­номию знаменуют последний этап преобразования аристотелевс­кой картинвг мира, начатого Коперником. Ибо представление о сферах, управляемвгх перводвигателем или ангелами по прика­зу бога, Нвютон успешно заменил представлением о механизме, 4 действующем на основании простого естественного закона...».

В 1687 г. ввгшел в свет главнвгй труд Нвютона «Математи- че-ские начала натуральной философии», заложивший основы современной теоретической физики.

В своей знаменитой работе Нвютон предложил ученому миру научно-исследователвскую программу, которая вскоре стала ве­дущей не толвко в Англии, на родине великого ученого, но и в континенталвной Европе. Свою научную программу Нвютон на­звал «эксперименталвной философией», подчеркивая решающее значение опвгта, эксперимента в изучении природвг.

Идеи Нвютона, опиравшиеся на математическую физику и эксперимент, определили направление развития естествознания на многие десятилетия вперед. Вместе с тем, они предопредели­ли длителвное господство механистической картинвг мира.