смотреть на рефераты похожие на "Понятие научной революции "
Казанский Государственный Университет
Понятие научной революции
Фисейский Станислав Владимирович
аспирант кафедры экономической кибернетики
Казань 2004
Содержание
1. Общие методы развития науки
2. Понятие научной революции
3. Пример научной революции XVI-XVII веков
Общие методы развития науки
Очевидно, что наука развивается, то есть необратимо качественно
меняется со временем. Она наращивает свой объем, непрерывно разветвляется.
Развитие это оказывается неравномерным: с "равным" ритмом, причудливым
переплетением медленного кропотливого накопления новых знаний с "обвальным"
эффектом внедрения в тело науки сумасшедших идей, перечеркивающих за
непостижимо короткое время складывающиеся веками картины мира. Фактическая
история науки внешне выглядит достаточно дробно и хаотично. Но наука
изменила бы самой себе, если бы в этом "броуновском движении" гипотез,
открытий, теорий не попыталась бы отыскать некую упорядоченность,
закономерный ход становления и смены идей и концепций, то есть обнаружить
скрытую логику развития научного знания.
Выявление логики развития науки означает уяснение закономерности
научного прогресса, его движущих сил, причин и исторической
обусловленности. Современное видение этой проблемы существенно отличается
от того, которое господствовало, пожалуй, до середины нашего столетия.
Прежде полагали, что в науке идет непрерывное приращение научного знания,
постоянное накопление новых научных открытий и все более точных теорий,
создающее в итоге кумулятивный эффект на разных направлениях познания
природы. Ныне логика развития науки представляется иной: она развивается не
только путем непрерывного накопления новых фактов и идей - шаг за шагом, но
и через фундаментальные теоретические сдвиги. В один прекрасный момент они
заставляют ученых перекраивать привычную общую картину мира и перестраивать
свою деятельность на базе принципиально иных мировоззренческих установок.
Логику неспешной эволюции науки (шаг за шагом) сменила логика научных
революций и катастрофы. Ввиду новизны и сложности проблемы в методологии
науки еще не сложилось общепризнанного подхода логики развития научного
знания. Таких моделей множество. Но некоторые все приобрели приоритет.
Пожалуй наибольшее число сторонников, начиная с 60-х гг. нынешнего века, собрала концепция развития науки, предложенная американским историком и философом Т.Куном.
Способность исследователей длительное время работать в неких
предзаданных рамках, очерчиваемых фундаментальными научными открытиями,
стала важным элементом логики развития науки в концепции Т.Куна. он ввел в
методологию принципиально новое понятие - "парадигма". Буквальный смысл
этого слова - образец. В нем фиксируется существование особого способа
организации знания, подразумевающего определенный набор предписаний,
задающих характер видения мира, а значит, влияющих на выбор направлений
исследования. В парадигме содержаться также и общепринятые образцы решения
конкретных проблем. Парадигмальное знание не является собственно "чистой"
теорией (хотя его ядром, и служит, как правило, та или иная фундаментальная
теория), поскольку не выполняет непосредственной объяснительной функции.
Она дает некую систему отсчета, то есть является предварительным условием и
предпосылкой построения и обоснования различной теории.
К парадигмам в истории науки Т.Кун причислял, например, аристотелевскую динамику, птолемеевскую астрономию, ньютоновскую механику и так далее. Развитие, приращение научного знания внутри, в рамках такой парадигмы, получило название "нормальной науки".
Решающая новизна концепция Т.Куна заключалась в мысли о том, что смена парадигм в развитии науки не является детерминированной однозначно, или, как сейчас выражаются, - не носит линейного характера. Развитие науки, рост научного знания нельзя, допустим, представить в виде тянущегося строго вверх, к солнцу дерева (познания добра и зла). Оно похоже, скорее, на развитие кактуса прирост которого может начаться с любой точки его поверхности и продолжаться в любую сторону.
Таким образом, логика развития науки содержит в себе закономерность, но закономерность эта "выбрана" случаем из целого ряда других, не менее закономерных возможностей. Из этого следует, что привычная нам ныне квантово-релятивистская картина мира могла бы быть и другой, но, наверное, не менее логичной и последовательной.
Переходы от одной научной парадигмы к другой Т.Кун сравнивал с обращением людей в новую религиозную веру: мир привычных объектов предстает в совершенно ином свете благодаря решительному пересмотру исходных объяснительных принципов.
Выбор принципов, которые составят успешную парадигму, осуществляется учеными не столько на основании логики или под давлением эмпирических фактов, сколько в результате внезапного озарения, просветления, иррационального акта веры в то, что мир устроен именно так, а не иначе.
Однако далеко не все исследователи методологии научного познания согласились с этим выводом. Альтернативную модель развития науки, также ставшую весьма популярной, предложил И.Лакатос. Лакатос считает, что выбор научным сообществом одной из многих конкурирующих исследовательских программ может и должен осуществляться рационально, то есть на основе четких, рациональных критериев.
В общем виде его модель развития науки может быть описана так.
Исторически непрерывное развитие науки представляет собой конкуренцию
научно-исследовательских программ, которые имеют следующую структуру.
( "жесткое ядро", включающее неопровержимые для сторонников программы исходные положения.
( "негативная эвристика" - своеобразный "защитный пояс" ядра программы, состоящий из вспомогательных гипотез и допущений, снимающих противоречия с аномальными фактами.
( "позитивная эвристика" - … это правила, указывающие какие пути надо избирать и как по ним идти.
Важно отметить, что последовательная система моделей мотивировалась не аномальными наблюдаемыми фактами, а теоретическими и математическими затруднениями программы. Именно их разрешение и составляет суть "позитивной эвристики".
Однако рано или поздно позитивная эвристика сила той или иной исследовательской программы исчерпывает себя. Встает вопрос о смене программы. Вытеснение одной программы другой представляет собой научную революцию.
"Программа считается прогрессирующей тогда, когда ее теоретический рост предвосхищает ее эмпирический рост, то есть когда она с некоторым успехом может предсказывать новые факты… программа регрессирует, если ее теоретический рост, то есть когда она дает только запоздалые объяснения либо случайных открытий, либо фактов, предвосхищаемых и открываемых конкурирующей программой…"
В результате получается, что главным источником развития науки выступает конкуренция исследовательских программ, каждая из которых тоже имеет внутреннюю стратегию развития . Этот "двойной счет" развития науки и обуславливает картину непрерывного роста научного знания.
Среди множества концепций концепции Т.Куна и И.Лакатоса считаются самыми влиятельными реконструкциями логики развития науки во второй половине XX в. Но как бы не отличались концепции друг от друга, все они так или иначе вынуждены опираться на некие узловые, этапные моменты истории науки, которые принято называть революциями.
Другой важной закономерностью развития науки принято считать единство процессов дифференциации и интеграции научного знания.
Современную науку недаром называют "большой наукой". Ее системная сложность и разветвленность поражает - ныне насчитывается около 15 тысяч различных научных дисциплин. Во времена Аристотеля перечень наук едва достигал двух десятков (философия, геометрия, астрономия, география, медицина и пр.)
Изобретение таких приборов как телескоп и микроскоп, гигантски расширило познавательные возможности человека и количество доступных изучению объектов природы. Поэтому рост научного знания сопровождался непрерывной дифференциацией, то есть дроблением на более мелкие разделы и подразделы. В физике образовалось целое семейство наук: механика, оптика и т.д. начали возникать "смежные" естественно-научные дисциплины - физическая химия, химическая физика, биохимия.
И ныне интегративные процессы в естествознании, кажется,
"пересиливают" процессы дифференциации (дробления). Интеграция естественно-
научного знания стала, по-видимому, ведущей закономерностью его развития.
Она может проявляться во многих формах:
( в организации исследований на стыке смежных научных дисциплин, где, как говорится, и скрываются самые интересные и многообещающие научные проблемы;
( в разработке научных методов, имеющих значение для многих наук
(спектральный анализ, хроматография, компьютерный эксперимент);
( в поиске "объединительных" теорий и принципов, к которым можно было бы свести бесконечное разнообразие явлений природы (гипотеза "Великого объединения" всех типов фундаментальных взаимодействий в физике, глобальный эволюционный синтез в биологии, физике, химии т т.д.;
( в разработке теорий, выполняющих общеметодологические функции в естествознании (общая теория систем, кибернетика, синергетика);
( в изменении характера решаемых современной наукой проблем - они все больше становятся комплексными, требующими участия сразу нескольких дисциплин (экологические проблемы, проблема возникновения жизни и пр.).
Понятие научной революции
Наиболее очевидные примеры научных революций представляют собой те знаменитые эпизоды в развитии науки, за которыми уже давно закрепилось название революций.
Каждое новое открытие необходимо обуславливало отказ научного сообщества от той или иной освящённой веками научной теории в пользу другой теории, несовместимой с прежней.
Кроме того, создание новых теорий не является единственной категорией
событий в науке, вдохновляющих специалистов на революционные преобразования
в областях, в которых эти теории возникают. Предписания, управляющие
нормальной наукой, определяют не только те виды сущностей, которые включает
в себя Вселенная, но, неявным образом, и то, чего в ней нет. Отсюда следует
(хотя эта точка зрения требует более широкого обсуждения), что открытия,
подобные открытию кислорода или рентгеновских лучей, не просто добавляют
еще какое-то количество знания в мир ученых. В конечном счете, это
действительно происходит, но не раньше, чем сообщество ученых-
профессионалов сделает переоценку значения традиционных экспериментальных
процедур, изменит свое понятие о сущностях, с которым оно давно сроднилось,
и в процессе этой перестройки внесет видоизменения и в теоретическую схему,
сквозь которую оно воспринимает мир. Научный факт и теория в
действительности не раз делятся друг от друга непроницаемой стеной, хотя
подобное разделение и можно встретить в традиционной практике нормальной
науки. Вот почему непредвиденные открытия не представляют собой просто
введения новых фактов. По этой же причине фундаментально новые факты или
теории качественно преобразуют мир ученого в той же мере, в какой
количественно обогащают его.
Что такое научные революции, и какова их функция в развитии науки?
Часть ответов на эти вопросы была предвосхищена выше. В частности,
предшествующее обсуждение показало, что научные революции рассматриваются
здесь как такие некумулятивные эпизоды развития науки, во время которых
старая парадигма замещается целиком или частично новой парадигмой,
несовместимой со старой. Однако этим сказано не все, и существенный момент
того, что еще следует сказать, содержится в следующем вопросе. Почему
изменение парадигмы должно быть названо революцией? Если учитывать широкое,
существенное различие между политическим и научным развитием, какой
параллелизм может оправдать метафору, которая находит революцию и в том и в
другом?
Один аспект аналогии должен быть уже очевиден. Политические революции начинаются с роста сознания (часто ограничиваемого некоторой частью политического сообщества), что существующие институты перестали адекватно реагировать на проблемы, поставленные средой, которую они же отчасти создали. Научные революции во многом точно так же начинаются с возрастания сознания, опять-таки часто ограниченного узким подразделением научного сообщества, что существующая парадигма перестала адекватно функционировать при исследовании того аспекта природы, к которому сама эта парадигма раньше проложила путь. И в политическом и в научном развитии осознание нарушения функции, которое может привести к кризису, составляет предпосылку революции. Кроме того, хотя это, видимо, уже будет злоупотреблением метафорой, аналогия существует не только для крупных изменений парадигмы, подобных изменениям, осуществленным Лавуазье и Коперником, но также для намного менее значительных изменений, связанных с усвоением нового вида явления, будь то кислород или рентгеновские лучи. Научные революции, должны рассматриваться как действительно революционные преобразования только по отношению к той отрасли, чью парадигму они затрагивают. Для людей непосвященных они могут, подобно революциям на Балканах в начале XX века, казаться обычными атрибутами процесса развития. Например, астрономы могли принять рентгеновские лучи как простое приращение знаний, поскольку их парадигмы не затрагивались существованием нового излучения. Но для ученых типа Кельвина, Крукса и Рентгена, чьи исследования имели дело с теорией излучения или с катодными трубками, открытие рентгеновских лучей неизбежно нарушало одну парадигму и порождало другую. Вот почему эти лучи могли быть открыты впервые только благодаря тому, что нормальное исследование каким-то образом зашло в тупик.
Этот генетический аспект аналогии между политическим и научным
развитием не подлежит никакому сомнению. Однако аналогия имеет второй,
более глубокий аспект, от которого зависит значение первого. Политические
революции направлены на изменение политических институтов способами,
которые эти институты сами по себе запрещают. Поэтому успех революций
вынуждает частично отказаться от ряда институтов в пользу других, а в
промежутке общество вообще управляется институтами не полностью.
Первоначально именно кризис ослабляет роль политических институтов, так же,
как мы уже видели, он ослабляет роль парадигмы. Возрастает число личностей,
которые во все большей степени отстраняются от политической жизни, или же
если не отстраняются, то в ее рамках поведение их становится более и более
странным. Затем, когда кризис усиливается, многие из этих личностей
объединяются между собой для создания некоторого конкретного плана
преобразования общества в новую институциональную структуру. В этом пункте
общество разделяется на враждующие лагери или партии; одна партия пытается
отстоять старые социальные институты, другие пытаются установить некоторые
новые. Когда такая поляризация произошла, политический выход из
создавшегося положения оказывается невозможным. Поскольку различные лагери
расходятся по вопросу о форме, в которой политическое изменение будет
успешно осуществляться и развиваться, и поскольку они не признают никакой
надынституциональной структуры для примирения разногласий, приведших к
революции, то вступающие в революционный конфликт партии должны, в конце
концов, обратиться к средствам массового убеждения, часто включая и силу.
Хотя революции играли жизненно важную роль в преобразовании политических
институтов, эта роль зависит частично от вне политических и вне
институциональных событий.
Историческое изучение парадигмального изменения раскрывает в эволюции наук характеристики, весьма сходные с отмеченными. Подобно выбору между конкурирующими политическими институтами, выбор между конкурирующими парадигмами оказывается выбором между несовместимыми моделями жизни сообщества. Вследствие того, что выбор носит такой характер, он не детерминирован и не может быть детерминирован просто оценочными характеристиками процедур нормальной науки. Последние зависят частично от отдельно взятой парадигмы, а эта парадигма и является как раз объектом разногласий. Когда парадигмы, как это и должно быть, попадают в русло споров о выборе парадигмы, вопрос об их значении по необходимости попадает в замкнутый круг: каждая группа использует свою собственную парадигму для аргументации в защиту этой же парадигмы.
Этот логический круг сам по себе, конечно, еще не делает аргументы ошибочными или даже неэффективными. Тот исследователь, который использует в качестве исходной посылки парадигму, когда выдвигает аргументы в ее защиту, может, тем не менее, ясно показать, как будет выглядеть практика научного исследования для тех, кто усвоит новую точку зрения на природу. Такая демонстрация может быть необычайно убедительной, а зачастую и просто неотразимой. Однако природа циклического аргумента, как бы привлекателен он ни был, такова, что он обращается не к логике, а к убеждению. Ни с помощью логики, ни с помощью теории вероятности невозможно переубедить тех, кто отказывается войти в круг. Логические посылки и ценности, общие для двух лагерей при спорах о парадигмах, недостаточно широки для этого. Как в политических революциях, так и в выборе парадигмы нет инстанции более высокой, чем согласие соответствующего сообщества. Чтобы раскрыть, как происходят научные революции, мы, поэтому будем рассматривать не только влияние природы и логики, но также эффективность техники убеждения в соответствующей группе, которую образует сообщество ученых.
Чтобы выяснить, почему вопросы выбора парадигмы никогда не могут быть четко решены исключительно логикой и экспериментом, мы должны кратко рассмотреть природу тех различий, которые отделяют защитников традиционной парадигмы от их революционных приемников. Пусть мы признаем, что отказ от парадигмы бывает историческим фактом; но говорит ли это о чем-нибудь еще, кроме как о легковерии человека и незрелости его знаний? Есть ли внутренние мотивы, в силу которых, восприятие нового вида явления или новой научной теории должно требовать отрицания старой парадигмы?
Сначала отметим, что если такие основания есть, то они проистекают не
из логической структуры научного знания. В принципе новое явление может
быть обнаружено без разрушения какого-либо элемента прошлой научной
практики. Хотя открытие жизни на Луне в настоящее время было бы
разрушительным для существующих парадигм (поскольку они сообщают нам
сведения о Луне, которые кажутся несовместимыми с существованием жизни на
этой планете), открытие жизни в некоторых менее изученных частях галактики
не было бы таким разрушительным. По тем же самым признакам новая теория не
должна противоречить ни одной из предшествующих ей, Она может касаться
исключительно тех явлений, которые ранее не были известны; так квантовая
механика (но лишь в значительной мере, а не исключительно) имеет дело с
субатомными феноменами, неизвестными до XX века. Или новая теория может
быть просто теорией более высокого уровня, чем теории, известные ранее,—
теорией, которая связывает воедино группу теорий более низкого уровня, так
что ее формирование протекает без существенного изменения любой из них. В
настоящее время теория сохранения энергии обеспечивает именно такие связи
между динамикой, химией, электричеством, оптикой, теорией теплоты и т. д.
Можно представить себе еще и другие возможные связи между старыми и новыми
теориями, не ведущие к несовместимости тех и других. Каждая из них в
отдельности и все вместе могут служить примером исторического процесса,
ведущего к развитию науки. Если бы все связи между теориями были таковы, то
развитие науки было бы подлинно кумулятивным. Новые виды явлений могли бы
просто раскрывать упорядоченность в некотором аспекте природы, где до этого
она никем не была замечена. В эволюции науки новое знание приходило бы на
смену невежеству.
Конечно, наука (или некоторое другое предприятие, возможно, менее эффективное) при каких-то условиях может развиваться таким полностью кумулятивным образом. Многие люди придерживались убеждения, что дело обстоит именно так, а большинство все еще, вероятно, допускает, что простое накопление знания, по крайней мере, является идеалом, который, несомненно, осуществился бы в историческом развитии, если бы только оно так часто не искажалось человеческой субъективностью. Есть важные основания верить в это.
Пример научной революции XVI-XVII веков
Общеустановленным считается положение о том, что именно в XVII веке возникла европейская наука (прежде всего это относится к классическому естествознанию), причем "в начале века ее еще не было, в конце века она уже была". Характерно, что возникла она сразу во взаимосвязи всех составляющих: теоретического знания, его логического обоснования и математического описания, экспериментальной проверки, социальной структуры с сетью научных коммуникаций и общественным применением.
Основное внимание при анализе данного периода уделяется рассмотрению
соотношения когнитивных, социальных и психологических факторов процесса
возникновения науки Нового времени, ее отличию от того, что может быть
названо "не наукой". Источниками для изучения темы являются в первую
очередь изданные труды творцов науки естественнонаучного, гуманитарного и
технического направлений Нового времени - от Ф. Бэкона, Р. Декарта, Г.
Галилея до И. Ньютона.
Рассмотрим географию периода. Она включает в себя немало европейских
стран и городов, но представляется возможным выделение Италии в начале, и
Англии в конце периода, как главных научных центров.
Хронология периода. В данной теме используется специфический критерий периодизации, связанный с науковедческим пониманием небесспорного феномена научной революции. Условно могут быть выделены три этапа. Первый, связанный, прежде всего, с деятельностью Г. Галилея - формирование новой научной парадигмы; второй - с Р. Декартом - формирование теоретико- методологических основ новой науки; и третий - "главным" героем которого был И. Ньютон, - полное завершение новой научной парадигмы - начало современной науки.
Развитию науки в XVII веке посвящено огромное число работ различного
плана: скрупулезно изданных многотомных трудов Галилея, Декарта, Лейбница,
Ньютона, детальных биографий, переписок, исторических исследований
естественнонаучного, философского и социологического характера.
И хотя не все согласны с определением "научная революция", впервые
введенным в 1939 году А. Койре и впоследствии столь удачно использованным
Т. Куном, но все сходятся в том, что именно в XVII веке была создана наука
- классическая наука современного типа. В связи с этим, XVII веке как
целостное историческое явление, чрезвычайно важен для понимания процессов
генезиса и современного состояния науки.
На вопрос: "Почему возникает наука?" - вряд ли возможно дать сколь- ни будь исчерпывающий ответ, но вполне можно проследить и описать механизм возникновения этого явления.
Познавательной моделью античности был Мир как Космос; и мыслителей волновала скорее проблема идеальной, чем "реальной" природы.
Познавательной моделью средневековья был Мир как Текст; и "реальная" природа также мало заботила схоластов. Познавательной моделью Нового времени стал Мир как Природа.
В Новое время религиозность не исчезла, но она "обратилась" на природу,
как на наиболее адекватное, "не замутненное" последующими толкованиями
высказывание Бога. Поэтому иногда суть научной революции XVII века
интерпретируется как первое прямое и систематическое "вопрошание" Природы.
Разработка общезначимой процедуры "вопрошания" - эксперимента и создания
специального научного языка описания диалога с Природой - составляет
главное содержание научной революции.
В каждой революции решаются две проблемы: разрушения и созидания
(точнее, разрушения для созидания). В содержательном плане научная
революция XVII века ознаменовала собой смену картин мира. Поэтому главной
предметной областью проходивших процессов была физика и астрономия.
Разрушение-созидание совпадали (правда, в различной степени) в трудах
отдельных "героев" научной революции. Если Возрождение выявило тенденцию к
разрушению старого Космоса, то, начиная с 1543 года - года выхода книги Н.
Коперника (1473 - 1543) "О вращении небесных сфер" - процесс приобретает
четкие научные формы.
“Старый космос" - это мир по Аристотелю и Птолемею. Их модели были призваны воспроизвести с максимальной точностью, то что они непосредственно наблюдали на небе, а не истинную картину мира. Космос имеет шаровидную форму, вечен и неподвижен; за его пределами нет ни времени, ни пространства. В центре его – Земля. Он дихотомичен: изменяющийся подлунный мир и совершенно неизменный надлунный. Пустоты нет: в подлунном мире - 4 элемента: земля, вода, воздух, огонь, в надлунном – эфир. Все движения в космосе - круговые, в соответствии с кинематикой Птолемея.
"Новый космос" (по Копернику) начинался с простой модели, совпадавшей с
моделью Аристарха Самосского: вращение Земли происходило вокруг оси,
центральное положение Солнца - внутри планетной системы. Земля - планета,
вокруг которой вращается Луна. Именно эта модель, как пифагорейский символ
гармоничного мира вдохновляла и самого Коперника, Галилея, и Кеплера,
поскольку соответствовала астрономическим наблюдениям лучше, чем
геоцентрическая модель Птолемея. Нельзя сказать, что теория Коперника
позволила с большей точностью толковать астрономические наблюдения: в одних
отношениях она была более точной, в других менее. А в одном важном
отношении она явно противоречила тому, что считалось неоспоримым: она
предсказывала наличие параллактического смещения звезд на протяжении года.
Ни сам Коперник, ни кто-либо из его предшественников не могли обнаружить
такого рода смещений. Коперник объяснял это удаленностью звезд, вследствие
чего параллакс слишком мал, чтобы его заметить. Но возникала другая
проблема: если при большой удаленность звезд мы их видим достаточно
крупными, то по своим размерам они должны превосходить диаметр земной
орбиты. Это противоречило здравому смыслу.
Модель Коперника, когда он попытался ее расширить, оказалась малопригодной для практического применения. Гелиоцентрическая модель была столь же громоздкой, как и геоцентрическая. Не отличалась большой точностью, вытекающие из нее выводы о размерах звезд – абсурдными. К тому же, она сохраняла и весь аппарат птолемеевской модели - круговые орбиты, эпициклы и т.д.. Значительно мощнее оказался удар этой модели по христианскому мировоззрению - недаром Мартин Лютер и Джон Донн в своей сатирической поэме "Святой Игнатий, его тайный совет .." всячески поносили католического священника Коперника. Коперник, "остановив Солнце", лишил Землю сакральности центра мироздания.
В практической же деятельности, как до Коперника, так и после него использовалась видоизмененная астрономическая модель Птолемея. Практика включала два основных направления деятельности: реформу календаря и обеспечение навигации.
Переход на новую систему летоисчисления был узаконен папской буллой от
24 февраля 1582 года. Она предписывала всем христианам по всей Европе
принять григорианский календарь со следующего года. Необходимость реформы
календаря была очевидна с XIV века, но отсутствовали точные астрономические
данные. Прежде всего, не была известна истинная величина тропического года
(промежуток времени между двумя последовательными прохождениями центра
Солнца через точку весеннего равноденствия).
Для ориентации корабля, как и вообще для определения положения планет
на небесной сфере, использовались альфонские таблицы, составленные по
указанию Альфонса X еще в 1252 году. В 1474 году в Нюрнберге впервые были
напечатаны "Эфемериды" Региомонтана, а следующее их издание уже содержало
таблицы для решения самой сложной задачи - определения широты места. Все
великие мореплаватели XV века - Диас, Васко да Гама, Америго Веспуччи и
Колумб пользовались этими таблицами. С их помощью Веспуччи определил в 1499
году долготу Венесуэлы, а Колумб смог поразить туземцев, сообщив им о
предстоящем солнечном затмении 29 февраля 1504 года.
Первый "рабочий чертеж" новой модели мира суждено было выполнить
Иоганну Кеплеру, на которого с детства выпало столько личных несчастий,
что трудно найти более тяжелую судьбу. Кеплер был открытым и
последовательным пифагорейцем и совершенство своей астрономической модели
искал (и нашел) в сочетании правильных многогранников и описывавших их
окружностей, правда, нашел их в своей третьей геометрической модели,
отказавшись при этом от круговой орбиты небесных тел.
В книге "Новая астрономия” завершенной в 1607 году, Кеплер приводит
два, из своих трех знаменитых законов движения планет:
. Каждая планета движется по эллипсу, в одном из фокусов которого находится
Солнце.
. Каждая планета движется в плоскости, проходящей через центр Солнца, причем, линия соединяющая Солнце с планетой (радиус-вектор планеты), за ее равные промежутки времени описывает равные площади.
Эти законы были выведены в следствии изучения движения планеты Марс,
когда Кеплер стал помощником датского астронома Тихо Браге. Кеплер внес
несколько коренных изменений в геометрическую модель мира Аристарха:
. Планетарные орбиты, которые в модели Аристарха целиком лежали в оной плоскости, следовало поместить в различные плоскости. Плоскости должны проходить через Солнце.
. Принцип равномерного кругового движения, который неизменно лежал в основе математического подхода к астрономии с момента зарождения до конца XVI века, следовало заменить новым – отрезок прямой, соединяющий планету с
Солнцем, описывает равные площади за равные промежутки времени.
. Движение планет по круговой орбите заменить эллиптическим, поместив в один из фокусов эллипса Солнце.
Никаких промежуточных моделей за всю предшествующую историю астрономии не было. Для достижения этих идей от Кеплера требовалось беспрецедентные по точности наблюдения, самоотверженность, математический гений.
Кеплер не смог объяснить причины планетных движений: он считал, что их
"толкает" Солнце, испуская при своем вращении особые частицы (species
immateriata), при этом эксцентричность орбиты определяется магнитным
взаимодействием Солнца и планеты. Все его усилия ушли на математическое
описание предложенной геометрической модели. Сколь не простой была эта
задача, свидетельствует множество безуспешных попыток Кеплера совместить
его закон площадей с круговыми формами орбит. В отчаянии он усомнился в
верности закона, пока не преодолел стереотип мышления: "Загипнотизированный
общепринятым представлением, я заставлял их (планеты) двигаться по кругам,
подобно ослам на мельнице".
Закон площадей Кеплера - это первое математическое описание планетарных
движений, исключившее принцип равномерного движения по окружности как
первооснову:
. Квадраты периодов обращения планет вокруг Солнца соотносятся как кубы больших полуосей их орбит.
Более того, он впервые выразил связь между мгновенными значениями
непрерывно изменяющихся величин угловой скорости планеты относительно
Солнца и ее расстояния до него. Этот "мгновенный" метод описания, который
Кеплер впоследствии вполне осознано использовал при анализе движения Марса,
стал одним из выдающихся принципиальных достижений науки XVII века -
методом дифференциального исчисления, оформленного Лейбницем и Ньютоном.
В конце концов Кеплеру удалось построить модель Солнечной системы,
которая за малым исключением, описывала движение планет и их спутников в
пределах точности наблюдений Тихо Браге. Так Кеплер завершил научную
программу, начатую последователями Пифагора, и заложил первый камень
(вторым - стала механика Галилея) в фундамент, на котором покоится теория
Ньютона.
У Галилео Галилея (1564 - 1642) впервые связь космологии с наукой о движении приобрела осознанный характер, что и стало основой создания научной механики. Первоначально (до 1610 г.) Галилеем были открыты законы механики, но первые публикации и трагические моменты его жизни были связаны с менее оригинальными работами по космологии. Галилей первым отчетливо понимал два аспекта физики Архимеда : поиск простых и общих математических законов и эксперимент, как основа подтверждения этих законов.
Изобретение в 1608 году голландцем Хансом Липперсхеем, изготовителем очков, телескопа (правда, не предназначавшегося для астрономических целей), дало возможность Галилею, усовершенствовав его, в январе 1610 года "открыть новую астрономическую Эру".
Оказалось, что Луна покрыта горами, Млечный путь состоит из звезд,
Юпитер окружен четырьмя спутниками и т.д. "Аристотелевский мир" рухнул
окончательно. Галилей спешит с публикацией увиденного в своем "Звездном
вестнике", который выходит в марте 1610 г. Книга написана на латыни и была
предназначена для ученых.
В 1632 г. во Флоренции была напечатана наиболее известная работа
Галилея, послужившая поводом для процесса над ученым. Ее полное название -
"Диалог Галилео Галилея Линчео, Экстраординарного Математика Пизанского
университета и Главного Философа и Математика Светлейшего Великого Герцога
Тосканского, где в четырех дневных беседах ведется обсуждение двух Основных
Систем Мира, Птолемеевой и Коперниковой и предполагаются неокончательные
философские и физические аргументы как с одной, так и с другой стороны".
Эта книга была написана на итальянском языке и предназначалась для
"широкой публики". В книге много необычного. Так, например, один из ее
героев Симпличио (в переводе с латинского - простак), отстаивающий точку
зрения Аристотеля, - явный намек на выдающегося комментатора Аристотеля,
жившего в VI веке - Симпликия. Несмотря на легкость и изящество
литературной формы, книга полна тонких научных наблюдений и обоснований (в
частности таких сложных физических явлений как инерции, гравитации и
прочие.) Вместе с тем, Галилей не создал цельной системы.
В 1638 г. вышла последняя книга Г. Галилея "Беседы и математические доказательства, касающиеся двух новых отраслей науки, относящихся к механике и местному движению...", в которой он касался проблем, решенных им около 30 лет назад.
Механика Галилея дает идеализированное описание движения тел вблизи
поверхности Земли, пренебрегая сопротивлением воздуха, кривизной земной
поверхности и зависимостью ускорения свободного падения от высоты. В основе
"теории" Галилея лежат четыре простые аксиомы, правда в явном виде Галилеем
не сформулированные.
. Свободное движение по горизонтальной плоскости происходит с постоянной по величине и направлению скоростью (сегодня - закон инерции, или первый закон Ньютона).
Исходя из этого утверждения становится ясно, что тело скользящее без
трения по горизонтальной поверхности не будет не ускоряться, не замедляться
ни отклоняться в сторону. Это утверждение не является прямым следствием
наблюдений и экспериментов. В законе говорится о движении, которое никогда
не наблюдалось. Будучи последователем Архимеда, Галилей считал, что
физические законы похожи на геометрические аксиомы. В природе не существует
идеальных вещей и предметов. Но он не пренебрегал усложнениями вносимыми
трением, воздухом – он пытался поставить эксперимент показывающий
незначительность этих эффектов. Свой закон свободного движения Галилей
получил не из реальной жизни и экспериментов, а из мысленного опыта.
. Свободно падающее тело движется с постоянным ускорением.
Равноускоренным называется движение, при котором скорость тела за равные промежутки времени увеличивается на одну и ту же величину:
.
Рассмотрим как Галилей пришел к этому выводу. Сначала он предположил, что первоначально покоящееся тело постепенно увеличивает свою скорость от начального значения V=0. Во времена Галилея полагали, что как только на тело начинает действовать сила тяжести, оно мгн