«Исаак Ньютон как один из основоположников классической науки» 1. Введение……………………………………………………….……3 2. Роль Исаака Ньютона в становление классической науки…....…5 3. Заключение………………………………………………………...11 Введение Классическая наука – это огромный период в истории науки, это время величайших изобретений и открытий, именно поэтому этот период определяется как классика, эталон науки, ее образец. XVII столетие можно с полным правом назвать веком науки и научной революции. До этого времени наука развивалась в рамках и в тесном единстве с философией, религией и искусством. Теперь она четко обособляется, начинает существовать в чистом виде. В ней формируются фигуры ученых в их современном виде, которые раньше были исключениями. Среди них особого упоминания заслуживают такие великие имена, как Г. Галилей, И. Кеплер, И. Ньютон, У. Гарвей, Р. Бойль, Э. Мариотт, Э.Торичелли. Наука не только стала самостоятельным явлением, но и в каждой из ее конкретных областей была совершена настоящая революция. В математике и физике её осуществили в первую очередь Г. Галилей, Р.Декарт, В. Паскаль, И. Ньютон, в астрономии — И. Кеплер, в биологии У. Гарвей, в химии - Р. Бойль. Благодаря открытиям и достижениям названных и других ученых были созданы фундаментальные теории практически всех явлений окружающего мира — жидкости, газа, твердого тела. XVII век стал также началом научно-технического прогресса. Именно на это время приходятся такие важные технические изобретения, как часы с маятником, ртутный барометр, телескоп, микроскоп. Во многом они явились логическим следствием успехов науки. В то же время их создание послужило мощным ускорителем развития науки. Благодаря телескопу и другим оптическим приборам была создана современная астрономия. Классическая наука Нового времени развивается в XVII в. Здесь происходит окончательное становление науки как самостоятельной и независимой от теологии формы духовной жизни человечества. Способом освобождения науки от теологии стала идея деизма. Деизм утверждает, что Бог когда-то однажды создал мир, но в дальнейшем никакого участия в делах мира, природы не принимает. В результате такого подхода ученый может быть верующим, но в то же время не принимать Бога в расчет в своих научных исследованиях. Основной чертой классической науки является органическое соединение эксперимента и математики. «Книга природы написана языком математики» – таково кредо науки Нового времени. Первостепенный вклад в развитие идей классической науки внесли Г. Галилей и И. Ньютон. Процессы становления классической науки тесно связаны с появлением науки в собственном значении этого слова. Первоначально наука возникает в форме экспериментально-математического естествознания. Период XVIII – XIX вв. считается периодом, так называемой классической науки, и характеризуется в первую очередь мощным развитием физики, а также астрономии, химии и биологии. Наука классического периода носит объективный характер в исследованиях, как единственно верный способ познания мира, т. е. исследования объекта (предмета) самого по себе. 2 Роль Исаака Ньютона в становлении классической науки Начало первого – классического – периода в истории науки обычно связывают с именем И. Ньютона. Один из основоположников современной физики был Ньютон Исаак - английский математик, механик, астроном и физик, создатель классической механики, член (1672) и президент (с 1703 года) Лондонского королевского общества. И. Ньютон сформулировал основные законы механики и был фактическим создателем единой физической программы описания всех физических явлений на базе механики, открыл закон всемирного тяготения, объяснил движение планет вокруг Солнца и Луны вокруг Земли, а также приливы в океанах, заложил основы механики сплошных сред, акустики и физической оптики. В конце XVII в., а именно в 1687 г., вышло в свет произведение, которому суждено было определять развитие не только естественнонаучной, но и философской мысли более двухсот лет - "Математические начала натуральной философии" Исаака Ньютона. В этом фундаментальном труде, представляющем собой, по определению М. Джеммера, "первую всеобъемлющую гипотетико-дедуктивную систему механики", Ньютон предложил ученому миру новую научную программу, которая спустя несколько десятилетий оттеснила на задний план остальные программы XVII в. и примерно с 50-х гг. XVIII в. стала ведущей не только на Британских островах, но и на континенте, где картезианская программа довольно долго удерживала свои позиции. Ньютоновские "Начала", таким образом, как бы подводили итог развитию естествознания начиная с середины XVI в. Его «Математические начала натуральной философии» (Philosophiae naturalis principia mathematica), «Оптика» (Opticks) и «Об анализе» (De analysi) принадлежат к числу величайших творений человеческого разума. 3 Блестящие новаторские достижения Ньютона в науке позволили объяснить на точном математическом языке множество явлений неживой природы и зародили надежду, что со временем удастся объяснить все явления. Опираясь на известные факты, строя теорию, описывающую их математически, извлекая следствия из теории и сравнивая полученные результаты с данными наблюдений и эксперимента, он впервые попытался не только объяснять физические явления, но и предсказывать их. Необходимо отметить вклад Ньютона в оптику. Покончив с неразберихой существовавших тогда теорий света и цвета, Ньютон своими экспериментами объяснил феномен цвета и предвосхитил современные достижения в теории света. В 1666 г. при помощи стеклянной трехгранной призмы он разложил белый цвет на семь цветов (в спектр), тем самым доказав его сложность (явление дисперсии), открыл хроматическую аберрацию. Пытаясь избежать аберрации в телескопах, в 1668 и в 1671 гг. сконструировал телескоп-рефлектор оригинальной системы – зеркальный (отражательный), где вместо линзы использовал вогнутое сферическое зеркало (телескоп Ньютона). Исследовал интерференцию и дифракцию света, изучая цвета тонких пластинок, открыл так называемые кольца Ньютона, установил закономерности периодичности светового в их размещении, процесса. Пытался высказал объяснить мысль о двойное лучепреломление и близко подошел к открытию явления поляризации. Свет считал потоком корпускул – корпускулярная теория света Ньютона (однако на разных этапах рассматривал возможность существования и волновых свойств света, в частности в 1675 г. предпринял попытку создать компромиссную корпускулярно-волновую теорию света). Свои оптические исследования изложил в «Оптике» (1704). Ньютона называют основателем классической физики, потому что он сыграл большую роль в её создании. В своем труде "Математические начала натуральной философии" (1687 г.) он заложил основы классической физики: 4 1. Существует абсолютное пространство, которое однородно, изотропно и имеет бесконечную протяженность. 2. Существует абсолютное (истинное и математическое) время. Время бесконечно и имеет одно измерение. В основе механики Ньютона лежат три аксиомы (три закона): 1. Первый закон - закон инерции: всякое тело, на которое не действует внешняя сила, сохраняет по инерции (вследствие наличия инертной массы) состояние покоя или равномерного прямолинейного движения. 2. Второй закон - закон движения: ускорение, приобретаемое материальной точкой (телом), пропорционально вызывающей его силе и обратно пропорционально массе материальной точки (тела). F=mиa F - вынуждающая сила, a - ускорение, mи - инерциальная масса. 3. Третий закон - закон действия и противодействия: всякому действию соответствует равное по величине и противоположно направленное противодействие. Три основных закона движения, сформулированных Ньютоном, имеют в качестве своей философской предпосылки его учение об абсолютном пространстве, времени и движении. Ньютон как творец научной программы выступает, как видим, не просто в качестве великого экспериментатора и прекрасного математика, как это нередко высказывалось историками науки, особенно позитивистской ориентации: он не в меньшей степени мыслит и как философ, что и дает ему возможность создать систему теоретических и методологических принципов, отменивших картезианскую научную программу. "Доказать существование истинного движения и абсолютного 5 пространства - такова программа "Начал", - пишет М. Джеммер. - Все успехи и открытия Ньютона в области физики имеют, по его мнению, подчиненное значение по сравнению с философским понятием абсолютного пространства". Вводя абсолютное пространство, Ньютон тем самым вводит в физику ту самую «гипотезу», которая не может быть доказана одними только средствами механики, но, напротив, представляет собой философскотеоретическую предпосылку, на которой держится физическая теория. Гениальность Ньютона в том, что этот основатель классической физики в своих законах движения сумел выразить количественным образом взаимосвязь каждого состояния движения тела в данный момент с его состояниями в предшествующий момент в смежной точке пространства и в последующий момент в другой смежной точке. Пространство, время и движение в физике Ньютона выступали как непрерывные сущности, а связи между состояниями выражались в форме дифференциальных уравнений. Величайшая заслуга Ньютона состояла в том, что он открыл метод дифференциального исчисления, однозначно определяющий взаимосвязи состояний тела в его движении. В ньютоновых дифференциальных уравнениях движения Эйнштейн видел «удовлетворение потребности современных физиков» в причинной связи. Естественно, что заслугу открытия математической формы причинной связи он целиком относил к Ньютону. Научный метод. Ньютон резко противопоставил подлинную науку натурфилософии, широко распространенной в его время. Он выступил против домыслов натурфилософов и метафизиков, изобретающих многочисленные сущности и силы для объяснения природы (и, в частности, против умозрительной теории вихрей Декарта). Ньютон считал, что на смену 6 фантазиям и догадкам должен прийти строгий научный метод исследования природы, опирающийся на опыт. Научные законы устанавливаются путем индукции, обобщающей данные обобщены в систему согласованных теоретических знаний. Из известных законов теперь уже дедуктивным путем могут быть получены новые конкретные знания. Развивая научную методологию, он предложил свою систему «правил для философского рассуждения», причем у Ньютона (в отличие от Декарта) это правила, тесно связанные со структурой бытия — «онтологическими допущениями»: 1. Не следует допускать причин больше, чем достаточно для объяснения видимых природных явлений (бритва Оккама). (Простота природы: природа ничего не делает напрасно, она проста и не роскошествует излишними причинами вещей) 2. Одни и те же явления мы должны, насколько возможно, объяснять одними и теми же причинами. (Единообразие природы) 3. Свойства тел, не допускающих ни постепенного увеличения, ни постепенного уменьшения и проявляющиеся во всех телах в пределах наших экспериментов, должны рассматриваться как универсальные. (Единообразие) 4. В экспериментальной философии суждения, выведенные путем общей индукции, следует рассматривать как истинные или очень близкие к истине, несмотря на противоположные гипотезы, которые могут быть вообразимы, до тех пор, пока не будут обнаружены другие явления, благодаря которым эти суждения или уточнят, или отнесут к исключениям. (Единообразие и простота) Роль Ньютона в становлении классической науки и механической картины мира является ключевой. Идеи Ньютона распространились на 7 разные сферы науки. В частности, А.А. Храмов говорил об их влиянии на геологические представления того времени. Важнейшим фактором такого широкого резонанса явилась сквозная для творчества Ньютона тема единства мира. В теологическом измерении творчества Ньютона тема единства мира была тесно связана с идеей всемогущего Творца. Могущество Бога было для Ньютона первичным и куда более важным аспектом, нежели христианское сострадание и любовь, поэтому для него столь важную роль играла и тема пророчеств, — он предложил и свой вариант даты конца света. Для Ньютона соответствие пророчеств фактам доказывало всемогущество Бога. Власть Бога распространялась на человеческую историю в той же мере, в какой она охватывала и мир Природы; именно эта власть обеспечивала единство мира. В алхимической идее о способности одних элементов превращаться в другие, ему были особенно важны темы единства материи и практического освоения природы. Возможности человека в познании вещества, иерархии частиц и сил, по мнению ученого, ограничены только возможностями экспериментальной техники. Думается, и самого Ньютона можно сравнить с алхимической ретортой, в которой герметично, но не без резких всплесков и бурных споров, иногда и в чаду, но рождается «гомункулус» — нечто искусно созданное, управляемое и направляемое человеком, та самая «Мир-машина». Мыслители Возрождения выдвинули механику в качестве особого угла зрения на мир; саму «машину» создали англичане времен научной революции, а ее маршрут позднее задали французские просветители. Доктор философских наук, профессор М.М. Шитиков подчеркнул роль Ньютона в оформлении новой парадигмы, основанной на принципе дальнодействия и новом для физики понятии силы. Однако сила интерпретировалась им феноменологически, как неизвестная причина наблюдаемого эффекта. Ньютон отвергал «метафизическую» трактовку Г.В. Лейбницем силы внутреннего принципа самодействия монад 8 Заключение В истории физики не было события более выдающегося, чем создание механики Ньютона. Почти 250 лет в физике, астрономы и инженеры всего мира опирались в своей работе на законы Ньютона, и лишь в начале 20 века другой величайший физик-Альберт Энштейн открыл новые законы движения. Но теория Энштейна не противоречит механике Ньютона, а только дополняет и уточняет ее. В практике, начинается от изготовления детских игрушек и до конструирования гигантских космических кораблей, механика Ньютона всегда будет сохранять свое значение. Достижения Ньютона в механике были подготовлены работами Г. Галилея, Х. Гюйгенса и других ученых. В упомянутой выше работе «Математические начала натуральной философии» он свел все известные до него и все найденные им самим сведения о движении и силе в одну дедуктивную систему. Установив несколько основных законов механики (закон инерции, закон независимого действия сил, закон о равенстве действия и противодействия), Ньютон вывел из них все другие теоремы механики. Ньютон открыл закон всемирного тяготения, указал на ту общую силу, которая является первопричиной таких разнообразных явлений, как падение тел, вращение Луны вокруг Земли и планет вокруг Солнца, движение комет, приливы и отливы и т.д. Конечно, и в области небесной механики у Ньютона были предшественники (Борели, Р.Гук и другие), но ему удалось найти самую совершенную формулировку закона всемирного тяготения. Он обосновал справедливость этого закона всеми известными в то время астрономическими фактами и вычислил на основе его траектории тел, которые двигаются в разных условиях в поле тяготения. 9 Кроме того, Ньютон исследовал движение тел в среде, оказывающей сопротивление. Ему принадлежат фундаментальные открытия в оптике, в частности он выяснил причину рассеивания света, показал, что белый свет раскладывается на цвета радуги вследствие различного преломления лучей разных цветов при прохождении через призму, и заложил основы правильной теории цветов. «Математические начала натуральной философии» (1687) Ньютона содержат развитую теорию конических сечений, необходимую для исследования движения планет и комет. Ньютон сформулировал основные законы механики и предложил теорию всемирного тяготения, которая определяет как падение яблока с дерева, так и движение планет вокруг светил. Ньютон стал главным героем наступившей в 17 веке эпохи Просвещения. 10
