Механицзм и метабология Ньютона 2. Контрольная работа по Концепции Современного Естествознания Механицизм и методология Исаака Ньютона
 Скачать 76.5 Kb.
|
|
ИНСТИТУТ МЕНЕДЖМЕНТА, МАРКЕТИНГА И ФИНАНСОВ. Контрольная работа по Концепции Современного Естествознания Механицизм и методология Исаака Ньютона. Выполнил: Студент 026/2М группы Проверила: Соловьева Наталья Юрьевна ЛИПЕЦК2003 СОДЕРЖАНИЕВведение……………………………………………………………………3 Механицизм, его развитие и основные положения…………………..…4 Методология Исаака Ньютона…………………………………………...11 Заключение………………………………………………………………..17 Литература………………………………………………………………...18 ВВЕДЕНИЕ. Каждый день мы сталкиваемся вполне с ординарными проявлениями природы, как дождь, снег, ветер и т.д. Каждый день мы употребляем в пищу белковые и органические продукты и нам не хочется задумываться о том, что все в нашем мире взаимосвязано. Мы не желаем знать историю поглощаемой пищи или же древнюю историю всего круговорота на нашей планете. И при этом всем мы допускаем грубую ошибку. Нас в школе учили, что органическая и неорганическая природа практически не связанна между собой и что только живые существа могут расти, создавать себе подобных и питаться. Нам с раннего детства говорили, что живая и неживая природа не совместимы и что только живая природа может брать нужные ее элементы из неживой, а обратно не возвращать. Но эти все убеждения являются неверными. Можно много спорить о живой и неживой природе и об их сущности. Но не в этом суть. Я в данной работе постараюсь хоть немного приоткрыть завесу всего этого чудесного и прекрасного. И хоть нам многие ученые известны со стороны их только теорем, гипотез и доказательств, но вряд ли кто-то может подумать, что их выведенные законы послужили опорой обоснования появления жизни на нашей планете. Одним из таких замечательных первооткрывателей является Исаак Ньютон, который своими законами дал громадный толчок для развития науки «Концепция Современного Естествознания». Механицизм, его развитие и основные положенияБыл этот мир глубокой тьмой окутан. “Да будет свет!”... И вот явился Ньютон. С. Маршак. Естествознание с античных времен определяло наше отношение к природе, и его роль все более возрастала с тех пор, как предсказания важнейших научных теорий стали многократно подтверждаться опытом. Основные философские течения строились на физической науке, и, казалось бы, неопровержимых фактах, установленных ею. Однако дальнейшее развитие физики и, прежде всего создание теории электромагнетизма, теории относительности и квантовой механики вызвали необходимость пересмотра философских учений. Одно из основных учений – имеющее первостепенное значение само по себе и на которое в той или иной мере опираются все остальные учения, получило название “механицизм”. Суть его можно сформулировать так: физический мир представляет собой гигантский механизм, части которого взаимодействуют между собой. Механизм действует без сбоев и ошибок, о чем свидетельствуют движение планет, регулярность чередования приливов и отливов, предсказуемость солнечных и лунных затмений. Части гигантского механизма – это непрерывно движущаяся материя. Движение обусловлено действием сил. В основе механицизма лежит понятие материи как некоторой телесной вещественной субстанции. Убеждение в том, что материя составляет основу всего сущего, восходит к древним грекам. Выдающиеся греческие философы наблюдали окружающий мир и, несмотря на свои весьма ограниченные возможности, всеми доступными им средствами исследовали природу. При этом они с готовностью переходили от немногочисленных наблюдений к широким философским обобщениям. Так, Левкипп и Демокрит выдвинули идею о том, что мир состоит из неразрушимых и неделимых атомов, существующих в пустоте. Аристотель строил материю из ”четырех элементов” – земли, воды, воздуха и огня, но не из настоящих земли, воды, воздуха и огня, а из четырех сущностей, наделенных теми качествами, которые мы воспринимаем посредством наших органов чувств в четырех реальных аналогах этих “элементов”. Томас Гоббс, развивая более грубый вариант того же учения, утверждал: Мир, т.е. вся масса всех вещей, телесен; иначе говоря, есть тело, и оно обладает измерениями величины, а именно длиной, шириной и глубиной; но каждая часть тела также есть тело и также обладает измерениями. Следовательно, каждая часть нашего мира есть тело, а то что не есть тело, не есть часть мира, а поскольку мир есть все – то, что не есть часть его есть ничто и, следовательно, не существует нигде. (по [1], с. 257) Тело, продолжает Гоббс, есть нечто такое, что занимает пространство; оно делимо, подвижно, подвержено действию сил и ведет себя математически. Таким образом, механицизм утверждает, что реальность это всего лишь сложная машина, управляющая объектами в пространстве и во времени. Так как мы сами составляем часть физической природы, все человеческое должно быть объяснимо через понятие материи, движения и математики. Декарт так же утверждал, что все физические явления можно объяснить с помощью понятия материи и движения. По Декарту, материя действует на материю при непосредственном соприкосновении. Материя состоит из невидимых мельчайших частиц, отличающихся по величине, форме и другим свойствам. Так как частицы слишком малы и их нельзя видеть, для объяснения крупномасштабных и потому доступных наблюдению явлений, например, движение планет вокруг Солнца, требовалось принять определенные гипотезы относительно поведения таких частиц. Понятие пустого пространства Декарт отвергал. Естествознанию картезианская философия (от имени Декарта Картезий), которую разделяло большинство естествоиспытателей до ньютоновской эпохи, в частности Гюйгенс, отводила по существу ту же функцию, а именно физическое объяснение явлений природы. До начала XX-го века большинство физиков и философов придерживались убеждения, что материя – первооснова и сущность физической реальности. По этому поводу Ньютон писал: «При размышлении обо всех этих вещах мне кажется вероятным, что Бог вначале дал материи форму твердых, массивных, непроницаемых, подвижных частиц таких размеров и фигур, и с такими свойствами и пропорциями в отношении к пространству, которые более всего подходили бы для той цели, для которой он их создал. Эти первоначальные частицы, являясь твердыми, несравнимо тверже, чем всякое пористое тело, составленное из них, настолько тверже, что они никогда не изнашиваются и не разбиваются на куски. Никакая обычная сила неспособна, разделить то, что создал Бог при первом творении». ([2], c. 303). Развитие идей механицизма в XVII–XVIII веках, прежде всего, связано с развитием революционных идей в математике, выдвинутых Ньютоном для описания движения небесных тел – а именно с развитием основ дифференциального и интегрального исчисления. На заре своего развития понятия “предельных отношений” и тесно связанных с ними “флюксий” (производных) были подвержены резким нападкам со стороны современников. Дж. Беркли, родившийся как раз в тот год, когда была опубликована работа Ньютона “Математические начала натурной философии”, впоследствии писал: «Лишь тот, кто способен представить себе начало начал или конец конца… в состоянии постигнуть эти рассуждения. Однако я уверен, что большинство людей сочтет невозможным когда-нибудь понять их смысл» (по [8], с. 90). Производные второго или высшего порядка он считал особенно нелепым изобретением, сравнивая их с чем то вроде «призраков от призраков»: Что такое эти флюксии? Скорости, исчезающие малых приращений. А что такое эти исчезающие малые приращения? Они не есть ни конечные величины, ни бесконечно малые величины, но они и не нули. Разве мы не имеем право назвать их призраками исчезнувших величин? … Но я полагал бы, что тому, кто в состоянии переварить вторую или третью флюксии, второй или третий дифференциал, не следовало бы привередничать в отношении какого-либо положения в вопросах религиозных ([3], c. 401, 425-426). Однако, невероятная эффективность применения развитого Ньютоном аппарата к описанию механических систем интересовала ученых гораздо больше, чем нападки критиков. А так как движущаяся материя была ключом к математическому описанию движения планет и свободно падающих тел, ученые попытались распространить такое материалистическое объяснения на явления, природу которых они совсем не понимали. Так процесс передачи тепла от одного тела к другому описывался как передача от тела к телу особого газа – теплорода, а электричество представлялось как две жидкости, несущие положительный и отрицательный заряды. Для объяснения непрерывного движения планет Ньютон ввел силу тяготения. Для описания действия электрического заряда на расстоянии Фарадей ввел понятие силовых линий поля, которые считал реально существующими. К концу XVIII века наиболее полное развитие получила одна область физики – механика. В знаменитой французской “Энциклопедии” Д’Аламбер и Дидро провозгласили, что механика – наука универсальная. Она стала парадигмой для более новых быстроразвивающихся областей науки. Лейбниц, хотя и отстаивал механицизм как самоочевидную истину, не мог удовлетвориться одним лишь этим направлением. Бог, энергия и цель были одинаковы для него. По утверждению великого физика, врача и математика Германа Гельмгольца миссия физической науки завершится, как только удастся окончательно свести явления природы к простым силам и доказать, что такое сведение – единственное, допускаемое этими явлениями. Аналогичную точку зрения находим у лорда Кельвина: «Я никогда не испытываю чувства полного удовлетворения до тех пор, пока не построю механическую модель изучаемого объекта. Если мне это удается, то я сразу все понимаю, в противном случае не понимаю». Вплоть до конца XIV века физики пребывали в уверенности, что все явления природы допускают механическое объяснение. А если какие-то явления пока не удалось объяснить в рамках механицизма, то, считалось, со временем это будет сделано. Среди явлений, которые не находили механического объяснения, особенно важными были действие тяготения и распространение электромагнитных волн, для которых великий Ньютон так и не смог построить удовлетворительной модели в рамках механицизма, несмотря на вся свои усилия; по поводу чего изрек свое знаменитое: «Я не измышляю гипотез». Тем не менее, многие философы XVIII–XIX-го столетий упорно придерживались механицизма. Физики были настолько ослеплены успехами ньютоновского направления в науке, что упустили из виду проблему объяснения физической природы дальнодействия. И хотя все тот же Дж. Беркли подвергал критике понятие физической силы тяготения с общих позиций своей философии (в сочинении «Алсифрон, или мелкий философ» (1732) он писал: «Поскольку ни ты , ни я не можем определить идею силы, и поскольку… разум и способности людей во многом схожи, мы можем предположить, что … у людей нет ясного представления об идее силы» ([6] с.70), воспользовавшись только лишь математическим выражением Закона всемирного тяготения они ( в особенности Лагранж и Лаплас) настолько преуспели в применении этого закона для объяснения ряда наблюдаемых аномалий в движениях небесных тел и в обнаружении новых явлений, что проблема физической природы тяготения оказалась погребенной под грудой математических трудов того времени. Методология Исаака Ньютона. Сделал, что мог, пусть другие сделают лучше.И. Ньютон 1687 год вошел навсегда в историю физики как год выхода в свет выдающегося труда профессора Кембриджского университета Исаака Ньютона «Математические начала натуральной философии» (иногда его называют «Математическими основами естествознания» и даже просто «Началами»). Однако многие тогда не поняли значения этого события для науки. Достаточно сказать, что некоторые из профессоров университета, по словам секретаря Ньютона, получив экземпляр «Начал» и перелистав его страницы, хмуро заявили, что надо лет семь еще учиться, прежде чем что-нибудь понять в этой книге. Исаака Ньютон родился 4 января 1643 года в Вульсторпе (Англия). В 12 лет мальчика отдали в городскую школу в соседний городок Грэнтэм. Здесь Ньютон поселился на квартире у городского аптекаря Кларка. В 1660 году он был принят в Танити-колледж Кембриджа в качестве «сабсайзера» (так назывались бедные студенты, в обязанность которых входило прислуживание членам колледжа – бакалаврам, магистрам и прочим). Но несмотря на это Ньютон настойчиво изучает работы Декарта и Кеплера, арифметику и геометрию Евклида, тригонометрию, богословские науки и древние языки, в особенности латинский. Напряженная работа дала хорошие результаты: за семь лет (1660 – 1667) Ньютон прошел все степени колледжа (бакалавр, магистр). В 1665 году в Англии разразилась эпидемия чумы, и Ньютон покинул Кембридж, ухав в свою родную деревню Вульсторп. Годы пребывания в деревне оказались самыми плодотворными: получение и изучение спектра, открытие бинома, дифференциального и интегрированного исчисления, конструирование микроскопов, телескопов, шлифовка и полировка стекол и металлов; видимо, к этому периоду относится и его первые мысли о всемирном тяготении, здесь создается программа всей его дальнейшей научной работы. В 1669 году Ньютон получил от Барроу кафедру математики и в 27 лет профессором Кембриджского университета. С тех пор Кембридж стал славиться не столько богословием, сколько физикой и математикой. Первые научные работы Ньютона относятся к оптике. В 1666 году, пропуская свет через трехгранную стеклянную призму он обнаружил сложный состав, разложив на семь цветов (в спектр), т.е. открыл явление дисперсии. Кроме того, обнаружил хроматическую аберрацию у линз и считая ее неустранимой, Ньютон пришел к выводу, что линзы в телескопе надо заменить сферическими зеркалами. В 1668 году он построил первую миниатюрную модель рефлектора длиной 15 см, а в 1671 – второй усовершенствованный рефлектор длиной 120 см. Это изобретение послужило поводом к избранию его членом Королевского общества. В 1675 году Ньютон высказал интересную мысль: «Превращение тел в свети света в тела соответствует ходу природы, которая как бы усложняется превращениями». И действительно, в 1933 – 1934 гг. были открыты факты превращения заряженных частиц электрона и позитрона в свет и обратно. Так Ньютон предугадал одно из далеких будущих открытий атомной физики. Но новое не побеждает без борьбы – в этой истине пришлось убедиться Ньютону после того, как 6 февраля 1672 года он сделал доклад в Королевском обществе о новой теории света и цветов. Против опытов и особенного против выводов Ньютона выступили член Королевского общества Р. Гук (автор известного в физике «закон Гука»), физик Х. Гюйгенс, бельгийский ученый Люкас и др. При этом интересно то обстоятельство, что наряду с непониманием и непризнанием нового, внесенного им в науку, его обвинили в плагиате, в заимствовании чужых открытий. Это обвинение выдвигал, например, Гук, оспаривая приоритет Ньютона в изобретении рефлектора и открытии закона всемирного тяготения. К первому изданию «Начал» Ньютон написал свое собственное предисловие, где он говорил о тенденции современного ему естествознания «подчинить явления природы законам математики». Далее Ньютон набрасывал программу механической физики: «Сочинение это нами предлагается как математические основания физики. Вся трудность физики, как будет видно, состоит в том, чтобы по явлениям движения распознать силы природы, а затем по этим силам объяснить все остальные явления». Так Ньютон сформулировал задачи физики. «Начала» - вершина научного творчества Ньютона – состояла из трех частей: в первых двух речь идет о движении тел, последующая часть посвящена системе мира. Приведу формулировку законов Ньютона в русском переводе, сделанном академиком А. Н. Крыловым. 1. Всякое тело продолжает удерживаться в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения, пока и постольку оно не понуждается приложенными силами изменить это состояние. 2. Изменение количества движения пропорционально приложенной движущейся силе и происходит по направлению той приямой, по которой эта сила действует. 3. Действию всегда есть равное и противоположное противодействие, иначе, - взаимодействия двух тел друг на друга между собой равны и направлены в противоположные стороны. Четвертям законом, который Ньютон формулирует в своих «Началах», был закон всемирного тяготения. «Начала» Ньютона знаменовали новую эру в развитии науки. Они явились прочным фундаментом, на котором успешно строилась физика XVIII – XIX вв., получившая название классической. Книга подводила итог всему сделанному за предшествующие тысячелетия в учении о простейших формах движении материи. Пробным камнем новой теории на первом этапе был вопрос о фигуре Земли. По теории Ньютона Земля была сжата у полюсов, по теории Декрата – вытянута. Многолетние споры вокруг этого вопроса были разрешены в результате работ, проведенных в 1735 – 1744 гг. В 1735 году Парижская академия наук организовала экспедицию в Перу для измерения дуги меридиана в экваториальной зоне, а в 1736 году с той же целью в Лапландию. Вернувшись через 15 месяцев, экспедиция доказала справедливость теории Ньютона. В 1743 году вышла работа Клеро «Теория фигуры Земли», подтверждающая и развивающая теорию Ньютона. В 1798 году Г. Кавендиш экспериментально определил постоянную тяготения, придав тем самым закону всемирного тяготения форму количественного соотношения, пригодного для решения практических задач. В работах Ньютона раскрывается его мировоззрение и методология исследований. Ньютон был стихийных материалистом. Он был убежден в объективном существовании объективных законов мира, доступных человеческому познанию. Своим стремление свести все к механике Ньютон поддерживал механический материализм (механицизм). Свой метод познания, названный впоследствии методом принципов, Ньютон изложил в «Правилах философствования». Этих правил четыре: 1. «Не принимать в природе иных причин сверх тех, которые истинны и достаточны для объяснения явлений». 2. Одинаковыми явлениями необходимо приписывать одинаковые причины. 3. Независимые и неизменные при экспериментах свойства тел, подвергнутых исследованию, надо принимать за общие свойства материальных тел. 4. Законы, индуктивно найденные из опыта, нужно считать верными, пока им не противоречат другие наблюдения. «Так должно поступать, - заключает Ньютон, - чтобы доводы наведения не уничтожались предположениями». Поскольку материя у Ньютона является инертной и неспособной к самодвижению, а пустое абсолютное пространство безразлично к материи, то в качестве первоисточника движения он вынужден принять «первым толчком». Ньютон серьезно интересовался богословскими вопросами. Он был автором «Толкования на книгу пророка «Даниила», «Апокалипсиса», «Хронологии». Но стихийные естественнонаучные воззрения Ньютона были настолько сильны, что богу от отводил незавидную роль часовщика мира, обитателя пустого пространства, который не оказывает влияния на движущиеся тела. Здоровье Ньютона было хорошим, и только на 80-м году жизни он начал страдать каменной болезнью, от которой и умер в ночь на 21 марта 1727 года восьмидесяти четырех лет от роду. По указу короля его торжественно похоронили в Вестминстерском аббатстве. На надгробной плите могилы Ньютона высечены слова: «Здесь покоится то, что было смертного в Исааке Ньютоне». Надпись на памятнике Ньютона гласит: «Здесь покоится сэр Исаак Ньютон, дворянин, прилежный, мудрый и верный истолкователь природы, который почти божественным разумом первый доказал с факелом математики движение планет, пути комет и приливов океанов. Пусть смертные радуются, что существовало такое украшение рода человеческого». ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Подводя итог, можно сказать, что не только замечательные достижения самого Ньютона, но и сотни результатов, полученных его многочисленными последователями, стали возможными, благодаря тому, что их авторы полагались на математическое описание даже в случаях, когда физическое понимание явления полностью отсутствовало. По существу все эти естествоиспытатели принесли физическое понимание в жертву математическому описанию и математическому предсказанию. По словам С. И. Вавилова, «ньютоновская механика – не историческая реликвия , а основа естествознания сегодняшнего дня». ЛИТЕРАТУРА. М. Клайн. Математика. Поиск истины. – М.: Мир, 1988. Ньютон И. Оптика, или трактат об отражениях, преломлениях, изгибаниях и цветах света. М.: Гостехтеоретиздат, 1954. Беркли Дж. Сочинения. – М.: Мысль, 1978. Кант И. Сочинения в 6-ти томах. – М.: Мысль, 1966, т.3. Юм Д. Сочинения в 2-х томах. Т.2. – М.: Мысль, 1965. Клайн М. Математика. Утрата определенности. – М.: Мир, 1984. Д. Хоффман. Эрвин Шредингер. – М.: Мир, 1987. Д. Лейзер. Создавая картину Вселенной. – М.: Мир, 1988. Д. Хоффман. Корни теории относительности. – М.: Мир, 1988. Эйнштейн. А. Собрание научных трудов. М.: Наука. 1966, т.3. Я. Лукасевич. О детерминизме // Вопросы философии, 1995, № 5, с. 60‑72. А.С. Карпенко. Логика, детерминизм и феномен прошлого // Вопросы философии, 1995, № 5, с. 72-79. Costa de Beauregard. Time, the physical magnitude. Dordrecht, 1987. Costa de Beauregard. Time symmetry and the Einstein paradox. // II Nuovo Cimento della Societa Italiana di Fisica, 1977, Vol. 42B, P. 41-64. Т.П. Лолаев. О “механизме” течения времени // Вопросы философии, 1996, № 1, с. 51-56. Ю.В. Чайкрвский. Степени случайности и эволюция // Вопросы философии, 1996, № 9, с. 69-80 |