Страница:
Кеплеровский закон площадей – это первое математическое описание планетарных движений, исключившее принцип равномерного движения по окружности как первооснову. 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 осознанно использовал при анализе движения Марса, стал одним из выдающихся принципиальных достижений науки XVII в. – методом дифференциального исчисления, оформленного Г. Лейбницем и И. Ньютоном.
Кеплер заложил первый камень (вторым стала механика Галилея) в фундамент, на котором покоится теория Ньютона. «Аристотелевский мир» рухнул окончательно.
В 1632 г. во Флоренции была напечатана наиболее знаменитая работа Галилея, послужившая поводом для известного 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, Птолемеевской 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. Например, один из ее «героев» Симпличио (лат. «простак») отстаивает точку зрения Аристотеля. Явный намек на Симпликия – выдающегося комментатора Аристотеля, жившего в VI в. Несмотря на легкость и изящество литературной формы, книга полна тонких научных наблюдений и обоснований (в частности, инерции, гравитации и др.). Вместе с тем цельной системы Галилей не создал.
В 1638 г. вышла последняя его книга «Беседы и математические доказательства, касающиеся двух новых отраслей науки, относящихся к механике и местному движению…». Во многом Галилей здесь касался тех проблем, которые были им решены еще 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 – четыре простые аксиомы (правда, в явном виде Галилеем не сформулированные):
– свободное движение по горизонтальной плоскости происходит спонтанной по величине и направлению скоростью (сегодня – закон инерции, или первый закон Ньютона);
– свободно падающее тело движется с постоянным ускорением;
– тело, скользящее без трения по наклонной плоскости, движется с постоянным ускорением, равным произведению ускорения свободного падения на синус угла наклонной плоскости;
– принцип относительности Галилея и поле снарядов, траектория движения которых описывается уравнением параболы («преобразования Галилея»),
Космология и механика Галилея
Философско-методологическая манифестация
«Социальная» сторона научной революции XVII в
Хронология и география периода
Специфика познавательной модели
Наука в «век Просвещения»
Промышленная революция
Научные дисциплины и направления их развития в XIX в
Этот «мгновенный» метод описания, который Кеплер впоследствии вполне осознанно использовал при анализе движения Марса, стал одним из выдающихся принципиальных достижений науки XVII в. – методом дифференциального исчисления, оформленного Г. Лейбницем и И. Ньютоном.
Кеплер заложил первый камень (вторым стала механика Галилея) в фундамент, на котором покоится теория Ньютона. «Аристотелевский мир» рухнул окончательно.
В 1632 г. во Флоренции была напечатана наиболее знаменитая работа Галилея, послужившая поводом для известного 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, Птолемеевской 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. Например, один из ее «героев» Симпличио (лат. «простак») отстаивает точку зрения Аристотеля. Явный намек на Симпликия – выдающегося комментатора Аристотеля, жившего в VI в. Несмотря на легкость и изящество литературной формы, книга полна тонких научных наблюдений и обоснований (в частности, инерции, гравитации и др.). Вместе с тем цельной системы Галилей не создал.
В 1638 г. вышла последняя его книга «Беседы и математические доказательства, касающиеся двух новых отраслей науки, относящихся к механике и местному движению…». Во многом Галилей здесь касался тех проблем, которые были им решены еще 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 – четыре простые аксиомы (правда, в явном виде Галилеем не сформулированные):
– свободное движение по горизонтальной плоскости происходит спонтанной по величине и направлению скоростью (сегодня – закон инерции, или первый закон Ньютона);
– свободно падающее тело движется с постоянным ускорением;
– тело, скользящее без трения по наклонной плоскости, движется с постоянным ускорением, равным произведению ускорения свободного падения на синус угла наклонной плоскости;
– принцип относительности Галилея и поле снарядов, траектория движения которых описывается уравнением параболы («преобразования Галилея»),
Космология и механика Галилея
У Г. Галилея впервые связь космологии с наукой о движении приобрела осознанный характер, что и стало основой создания научной механики. До 1610 г. Галилеем были открыты законы механики, но первые публикации связаны с существенно менее оригинальными работами по космологии.
Изобретение в 1608 г. голландцем Хансом Липперсхеем, изготовителем очков, телескопа (правда, не предназначавшегося для астрономических целей) дало возможность Галилею, усовершенствовав его, в январе 1610 г. открыть новую астрономическую эру.
Оказалось, что Луна покрыта горами, Млечный Путь состоит из звезд, Юпитер окружен четырьмя спутниками, и «Аристотелевский мир» рухнул окончательно.
Галилей публикует увиденное в своем «Звездном вестнике», который выходит уже в марте того же 1610 г. Книга была написана на латыни и предназначалась для ученых.
Изобретение в 1608 г. голландцем Хансом Липперсхеем, изготовителем очков, телескопа (правда, не предназначавшегося для астрономических целей) дало возможность Галилею, усовершенствовав его, в январе 1610 г. открыть новую астрономическую эру.
Оказалось, что Луна покрыта горами, Млечный Путь состоит из звезд, Юпитер окружен четырьмя спутниками, и «Аристотелевский мир» рухнул окончательно.
Галилей публикует увиденное в своем «Звездном вестнике», который выходит уже в марте того же 1610 г. Книга была написана на латыни и предназначалась для ученых.
Философско-методологическая манифестация
Первыми «концептуалистами» нового времени принято считать Фрэнсиса Бэкона и Рене Декарта.
Бэкону принадлежит провозглашение главенства метода индукции, примата эмпиризма на пути развития практической и экспериментальной науки, призванной реализовать лозунг «Знание – сила».
Декарт несравненно более глубокий мыслитель – основатель философии нового времени. В отличие от Бэкона Декарт ищет обоснование знания не столько в сфере его практической
реализации, сколько в сфере самого знания. В центре методологических размышлений («сомнений») Декарта – мысль и сам человек. Природа Декарта – вечно движущееся чисто материальное образование, основными ее законами являются принципы сохранения количества движения, инерции и недвижения. На основе этих принципов и методологически контролируемого построения механических моделей разрешимы все познавательные задачи, обращенные к природе.
Декарт провозгласил примат математического описания мира, но дал лишь его качественную картину (хотя сегодня прямоугольные координаты мы называем Декартовыми, у Декарта они были косоугольными и произвольными). Отличительная черта взглядов Декарта-естественника – синкретичность его механики (и оптики) с философией, поэтому все три положения его механики очень важны для понимания последующей философии естествознания:
– в мире отсутствует пустота, Вселенная наполнена материей (и вся она в непрерывном движении);
– материя и пространство суть одно;
– не существует абсолютной системы отсчета, а следовательно, абсолютного движения.
Р. Декарт был типичным представителем ятрофизики – направления в естествознании, рассматривавшего живую природу с позиций физики. Дальнейшее развитие это направление получило в работах итальянского анатома Джованни Борелли – основоположника ятромеханики – и впоследствии выросло в биомеханику. С позиций ятрофизики и ятромеханики живой организм подобен машине, в которой все процессы можно объяснить с помощью математики и механики. Подобно ятро– физике широкое развитие получила и ятрохимия, считающая, что все процессы, совершающиеся в организме, химические, поэтому с химией должно быть связано как изучение процессов, так и лечение болезней.
К концу XVII в. «новый» космос, новая картина мира, что и было когнитивной сутью науки, оформилась полностью. («Ньютоновская физика была полностью спущена с Небес на Землю по наклонной плоскости Галилея», – писал Анри Бергсон.) Ее архитектором и прорабом стал Исаак Ньютон.
Роль Ньютона в истории науки удивительна. Многое, чем он занимался, что он описал, в частности, в знаменитых «Математических началах натуральной философии» (первое издание в 1687 г.), было раньше высказано и описано другими. Например, в частных экспериментах и рассуждениях X. Гюйгенс фактически использовал такие важнейшие положения, как пропорциональность веса тела G его массе; соотношение между приложенной силой, массой и ускорением (F = та); равенство действия и противодействия. Известны не всегда красивые приоритетные споры, героем которых был Ньютон (чего стоит один спор с Лейбницем). Но все это не умаляет величия научного подвига Ньютона. Он показал себя настоящим мастером, который не столько обобщал, сколько создавал оригинальную новую концепцию мира. У Ньютона также слились космология и механика, главными положениями которых стали понятия движущей силы, инерции, соотношения гравитационной и инертной масс.
Понятие движущей силы — высшей по отношению к телу (любому: снаряду или Луне, например), которая может быть измерена по изменению движения, производимого ею. При этом Ньютон понял, что сила, скорость и ускорение представляют собой векторные величины, а законы движения должны описываться как соотношения между векторами. Наиболее полно все это выражается вторым законом Ньютона: «Ускорение а, сообщаемое телу массы т, прямо пропорционально приложенной силе Fи обратно пропорционально массе, т. е. F= та».
Понятие инерции, которая изначально присуща материи и измеряется ее количеством. Первый закон Ньютона: «Если бы на тело не действовало никаких сил вообще, то оно после того, как ему сообщили начальную скорость, продолжало бы двигаться в соответствующем направлении равномерно и прямолинейно». Следовательно, никаких свободных движений нет, а любое криволинейное движение возможно лишь под действием силы.
Понятие соотношения гравитационной и инертной масс i иш прямо пропорциональны друг другу Отсюда обоснование тяготения как универсальной силы и третий закон Ньютона: «Каждое действие вызывает противодействие, равное по величине и противоположно направленное, или, иными словами, взаимное действие двух тел друг на друга равно по величине и противоположно по направлению».
Особое место в размышлениях Ньютона принадлежит поиску адекватного количественного (математического) описания движения. Именно с него начинается новый раздел математики, который Ньютон назвал «метод начальных и конечных отношений» (дифференциальное исчисление). Исследуя движение по некруговой орбите, Ньютон рассматривал его как постоянно «падающее». Он ввел понятие «предельное отношение», основанное на интуитивном представлении о движении, так же как Евклидовы понятия «точки» и «линии» основаны на интуитивном восприятии пространства, это своего рода кванты движения.
Особое значение здесь имеют те «предельные отношения», которые характеризуют скорость изменения каких‑либо величин (т. е. в зависимости от времени). Ньютон назвал их «флюксиями» (сейчас – производные). Вторая производная звучала как «флюксия от флюксий», что особенно возмущало одного из критиков Ньютона епископа Дж. Беркли, который считал это нелепым изобретением, подобным призраку природы.
Среди выдающихся исследователей и мыслителей XVII в. следует назвать Готфрида Лейбница и отметить его значительно более глубокое, чем у Ньютона, понимание, вернее, конструирование понятия «дифференциал» как общенаучного термина (термин принадлежит Лейбницу), как собственно научного метода, а не только языка научного описания конкретного научного факта, а также его удивительную теорию – «Монадологию» – о своеобразных квантах, «монадах» бытия и, кроме того, понятия абсолютного («пустого») пространства, в котором находятся сосредоточенными массы (с их взаимным дальнодействием и единым центром масс), и абсолютного же (полностью обратимого, поскольку перемена знака времени в формулах механики не меняет их вида и смысла) времени с начальной точкой отсчета.
Теория Ньютона – простая, ясная, легко проверяемая и наглядная – стала фундаментом всего «классического естествознания», механической картины мира и философии, интегральным выражением и критерием самого понимания научности на более чем 200 лет. Не утратила полностью своего значения она и сегодня.
Бэкону принадлежит провозглашение главенства метода индукции, примата эмпиризма на пути развития практической и экспериментальной науки, призванной реализовать лозунг «Знание – сила».
Декарт несравненно более глубокий мыслитель – основатель философии нового времени. В отличие от Бэкона Декарт ищет обоснование знания не столько в сфере его практической
реализации, сколько в сфере самого знания. В центре методологических размышлений («сомнений») Декарта – мысль и сам человек. Природа Декарта – вечно движущееся чисто материальное образование, основными ее законами являются принципы сохранения количества движения, инерции и недвижения. На основе этих принципов и методологически контролируемого построения механических моделей разрешимы все познавательные задачи, обращенные к природе.
Декарт провозгласил примат математического описания мира, но дал лишь его качественную картину (хотя сегодня прямоугольные координаты мы называем Декартовыми, у Декарта они были косоугольными и произвольными). Отличительная черта взглядов Декарта-естественника – синкретичность его механики (и оптики) с философией, поэтому все три положения его механики очень важны для понимания последующей философии естествознания:
– в мире отсутствует пустота, Вселенная наполнена материей (и вся она в непрерывном движении);
– материя и пространство суть одно;
– не существует абсолютной системы отсчета, а следовательно, абсолютного движения.
Р. Декарт был типичным представителем ятрофизики – направления в естествознании, рассматривавшего живую природу с позиций физики. Дальнейшее развитие это направление получило в работах итальянского анатома Джованни Борелли – основоположника ятромеханики – и впоследствии выросло в биомеханику. С позиций ятрофизики и ятромеханики живой организм подобен машине, в которой все процессы можно объяснить с помощью математики и механики. Подобно ятро– физике широкое развитие получила и ятрохимия, считающая, что все процессы, совершающиеся в организме, химические, поэтому с химией должно быть связано как изучение процессов, так и лечение болезней.
К концу XVII в. «новый» космос, новая картина мира, что и было когнитивной сутью науки, оформилась полностью. («Ньютоновская физика была полностью спущена с Небес на Землю по наклонной плоскости Галилея», – писал Анри Бергсон.) Ее архитектором и прорабом стал Исаак Ньютон.
Роль Ньютона в истории науки удивительна. Многое, чем он занимался, что он описал, в частности, в знаменитых «Математических началах натуральной философии» (первое издание в 1687 г.), было раньше высказано и описано другими. Например, в частных экспериментах и рассуждениях X. Гюйгенс фактически использовал такие важнейшие положения, как пропорциональность веса тела G его массе; соотношение между приложенной силой, массой и ускорением (F = та); равенство действия и противодействия. Известны не всегда красивые приоритетные споры, героем которых был Ньютон (чего стоит один спор с Лейбницем). Но все это не умаляет величия научного подвига Ньютона. Он показал себя настоящим мастером, который не столько обобщал, сколько создавал оригинальную новую концепцию мира. У Ньютона также слились космология и механика, главными положениями которых стали понятия движущей силы, инерции, соотношения гравитационной и инертной масс.
Понятие движущей силы — высшей по отношению к телу (любому: снаряду или Луне, например), которая может быть измерена по изменению движения, производимого ею. При этом Ньютон понял, что сила, скорость и ускорение представляют собой векторные величины, а законы движения должны описываться как соотношения между векторами. Наиболее полно все это выражается вторым законом Ньютона: «Ускорение а, сообщаемое телу массы т, прямо пропорционально приложенной силе Fи обратно пропорционально массе, т. е. F= та».
Понятие инерции, которая изначально присуща материи и измеряется ее количеством. Первый закон Ньютона: «Если бы на тело не действовало никаких сил вообще, то оно после того, как ему сообщили начальную скорость, продолжало бы двигаться в соответствующем направлении равномерно и прямолинейно». Следовательно, никаких свободных движений нет, а любое криволинейное движение возможно лишь под действием силы.
Понятие соотношения гравитационной и инертной масс i иш прямо пропорциональны друг другу Отсюда обоснование тяготения как универсальной силы и третий закон Ньютона: «Каждое действие вызывает противодействие, равное по величине и противоположно направленное, или, иными словами, взаимное действие двух тел друг на друга равно по величине и противоположно по направлению».
Особое место в размышлениях Ньютона принадлежит поиску адекватного количественного (математического) описания движения. Именно с него начинается новый раздел математики, который Ньютон назвал «метод начальных и конечных отношений» (дифференциальное исчисление). Исследуя движение по некруговой орбите, Ньютон рассматривал его как постоянно «падающее». Он ввел понятие «предельное отношение», основанное на интуитивном представлении о движении, так же как Евклидовы понятия «точки» и «линии» основаны на интуитивном восприятии пространства, это своего рода кванты движения.
Особое значение здесь имеют те «предельные отношения», которые характеризуют скорость изменения каких‑либо величин (т. е. в зависимости от времени). Ньютон назвал их «флюксиями» (сейчас – производные). Вторая производная звучала как «флюксия от флюксий», что особенно возмущало одного из критиков Ньютона епископа Дж. Беркли, который считал это нелепым изобретением, подобным призраку природы.
Среди выдающихся исследователей и мыслителей XVII в. следует назвать Готфрида Лейбница и отметить его значительно более глубокое, чем у Ньютона, понимание, вернее, конструирование понятия «дифференциал» как общенаучного термина (термин принадлежит Лейбницу), как собственно научного метода, а не только языка научного описания конкретного научного факта, а также его удивительную теорию – «Монадологию» – о своеобразных квантах, «монадах» бытия и, кроме того, понятия абсолютного («пустого») пространства, в котором находятся сосредоточенными массы (с их взаимным дальнодействием и единым центром масс), и абсолютного же (полностью обратимого, поскольку перемена знака времени в формулах механики не меняет их вида и смысла) времени с начальной точкой отсчета.
Теория Ньютона – простая, ясная, легко проверяемая и наглядная – стала фундаментом всего «классического естествознания», механической картины мира и философии, интегральным выражением и критерием самого понимания научности на более чем 200 лет. Не утратила полностью своего значения она и сегодня.
«Социальная» сторона научной революции XVII в
Рассмотрение истории научной революции XVII в. не может быть исчерпано лишь ее когнитивной стороной. В XVII в. наука становится автономной и как социальная система.
С начала века во многих странах появляется множество мини-академий, например, флорентийская Академия деи Линчей (Accademia del Lincei – «Академия рысьеглазых», намек на остроту научного взгляда), наиболее знаменитым членом которой был Г. Галилей. Во второй половине века появляются «большие» академии – сообщества профессиональных ученых.
В 1660 г. созданный в частной лондонской научно-исследовательской лаборатории современного типа кружок, куда входили Роберт Бойль, Кристофер Рен, Джон Валлис, Вильям Нейл и другие, был преобразован в Лондонское королевское общество дня развития знаний (Royal Society of London for Improving Natural Knowledge). Ньютон стал членом общества в 1672 г., а с 1703 г. – его президентом. С 1664 г. общество стало регулярно печатать свои труды («Philosophical Transactions»). В 1666 г. в результате преобразования кружка была объявлена Академия наук в Париже.
Становление науки выражало стремление к осмыслению мира, с одной стороны, с другой – стимулировало развитие подобных процессов в иных сферах общественной жизни. Огромный вклад в развитие правосознания, идей веротерпимости и свободы совести внесли такие философы XVI‑XVII вв., как М. Монтень,
Б. Спиноза, Т. Гоббс, Дж. Локк и другие. Их усилиями разрабатывались концепции гражданского общества, общественного договора, обеспечения прав личности и т. д. Научное мышление позволяло выдвигать и обосновывать механизмы их реализации. В этом контексте ключевой стала оценка Локком (кстати, личным другом Ньютона и членом Лондонского королевского общества) парламента как социальной научной лаборатории, способствующей поиску, изобретению и реализации новых и эффективных форм синтеза частных интересов граждан, включая частичный интерес государства.
Краткий «научный» итог XVII в.
К научным, если можно так выразиться, итогам XVII в. можно отнести следующее:
– старый Космос устарел и был разрушен;
– новая картина мира, которая заменила «старый» Космос, больше всего походила на суперогромные часы, – в ней отсутствовало все живое и неопределенное, и, казалось, все можно было посчитать («кеплеровский детерминизм»);
– наука обрела свои механизмы и процедуры конструирования теоретического знания, проверки и самопроверки, свой язык, прежде всего в математической его форме, ставшей «плотью» метода;
– наука стала социальной системой – появились свои профессиональные организации, печатные органы, целая инфраструктура (включая специальный инструментарий);
– в науке появились свои нормы и правила поведения, каналы коммуникаций;
– наука, прежде всего через распространение принципов научности, становится мощной интеллектуальной силой – школой «правильного» мышления, влияющей на социальные процессы в самых различных формах.
С начала века во многих странах появляется множество мини-академий, например, флорентийская Академия деи Линчей (Accademia del Lincei – «Академия рысьеглазых», намек на остроту научного взгляда), наиболее знаменитым членом которой был Г. Галилей. Во второй половине века появляются «большие» академии – сообщества профессиональных ученых.
В 1660 г. созданный в частной лондонской научно-исследовательской лаборатории современного типа кружок, куда входили Роберт Бойль, Кристофер Рен, Джон Валлис, Вильям Нейл и другие, был преобразован в Лондонское королевское общество дня развития знаний (Royal Society of London for Improving Natural Knowledge). Ньютон стал членом общества в 1672 г., а с 1703 г. – его президентом. С 1664 г. общество стало регулярно печатать свои труды («Philosophical Transactions»). В 1666 г. в результате преобразования кружка была объявлена Академия наук в Париже.
Становление науки выражало стремление к осмыслению мира, с одной стороны, с другой – стимулировало развитие подобных процессов в иных сферах общественной жизни. Огромный вклад в развитие правосознания, идей веротерпимости и свободы совести внесли такие философы XVI‑XVII вв., как М. Монтень,
Б. Спиноза, Т. Гоббс, Дж. Локк и другие. Их усилиями разрабатывались концепции гражданского общества, общественного договора, обеспечения прав личности и т. д. Научное мышление позволяло выдвигать и обосновывать механизмы их реализации. В этом контексте ключевой стала оценка Локком (кстати, личным другом Ньютона и членом Лондонского королевского общества) парламента как социальной научной лаборатории, способствующей поиску, изобретению и реализации новых и эффективных форм синтеза частных интересов граждан, включая частичный интерес государства.
Краткий «научный» итог XVII в.
К научным, если можно так выразиться, итогам XVII в. можно отнести следующее:
– старый Космос устарел и был разрушен;
– новая картина мира, которая заменила «старый» Космос, больше всего походила на суперогромные часы, – в ней отсутствовало все живое и неопределенное, и, казалось, все можно было посчитать («кеплеровский детерминизм»);
– наука обрела свои механизмы и процедуры конструирования теоретического знания, проверки и самопроверки, свой язык, прежде всего в математической его форме, ставшей «плотью» метода;
– наука стала социальной системой – появились свои профессиональные организации, печатные органы, целая инфраструктура (включая специальный инструментарий);
– в науке появились свои нормы и правила поведения, каналы коммуникаций;
– наука, прежде всего через распространение принципов научности, становится мощной интеллектуальной силой – школой «правильного» мышления, влияющей на социальные процессы в самых различных формах.
Хронология и география периода
Общая продолжительность периода – около двух столетий – XVII‑XIX вв. Внутри периода может быть выделено два этапа, также условно совпадающие. Первый может быть назван периодом европейского освоения Ньютонова наследия, «веком Просвещения». Второй характеризуется созданием дисциплинарной структуры науки и может быть назван веком промышленной революции. Достаточно определенно можно говорить о нескольких центрах (уже в рамках национально-государственных образований) научной и промышленной активности. Так, во второй половине XVIII в. и в начале XIX в. слабеет «интеллектуальное напряжение» в Британии, центр перемещается во Францию, во второй половине XIX в. – в Германию и затем вновь захватывает Британию. С XVIII в. к центрам научной жизни присоединяются Россия и Северная Америка. Промышленная революция с конца XVIII в. начинается в Британии и только потом перемещается в континентальную Европу.
Специфика познавательной модели
Понятие классической науки, точнее – классического естествознания, еще точнее – физики, относится к комплексам отдельных научных программ, направлений и дисциплин, которые основывались на исходных Ньютоновых представлениях о дискретной структуре мира и механическом характере происходящих в нем процессов (механистическая модель мира, «мир как механизм» и т. д.).
Впервые научное знание развивалось на собственном основании. Это не означает отсутствия метафизических его оснований или ошибочных положений, а лишь сознательное исключение вненаучных (прежде всего религиозных) факторов при рассмотрении научных проблем. Механистические представления широко распространялись на понимание биологических, электрических, химических и даже социально-экономических процессов.
Механицизм стал синонимом научности как таковой. На данном концептуальном подходе строилась система и общего, и профессионального образования. Радикально новые техника и технологии развивались эмпирически, на собственном основании, и были инструментом практического познавания и освоения единого социоприродного мира. Дисциплинарная структура науки развивалась по схеме: механика – физика – химия – биология.
Впервые научное знание развивалось на собственном основании. Это не означает отсутствия метафизических его оснований или ошибочных положений, а лишь сознательное исключение вненаучных (прежде всего религиозных) факторов при рассмотрении научных проблем. Механистические представления широко распространялись на понимание биологических, электрических, химических и даже социально-экономических процессов.
Механицизм стал синонимом научности как таковой. На данном концептуальном подходе строилась система и общего, и профессионального образования. Радикально новые техника и технологии развивались эмпирически, на собственном основании, и были инструментом практического познавания и освоения единого социоприродного мира. Дисциплинарная структура науки развивалась по схеме: механика – физика – химия – биология.
Наука в «век Просвещения»
Первая половина XVIII в. – период научного упадка. Влияние Ньютона было столь мощным, что никто не решался даже продолжить его исследования; интерес сместился к медико– биологическим проблемам (которыми Ньютон не занимался) и частным вопросам. Однако авторитет научности, напротив, радикально и быстро возрастал, что коррелировалось с «общим духом» европейской культуры XVIII в. Наука стала модной.
Обоснование рационального мировоззрения («естественный свет разума») распространялось как на естествознание, так и на социальные процессы. Принцип историзма, концепция общественного прогресса порождали «наивные» утопические идеи господства над природой, возможности волевого рационального переустройства общества («знание – сила»). Манифестом Просвещения, «библией» нового либерализма стала новая Энциклопедия (Encyclopedic, ou Dictionnaire raisonne des sciences, des arts et des metiers), изданная в 1751–1772 гг. в 17 томах текста и 11 томах иллюстраций. Вдохновителями и редакторами Энциклопедии были Д. Дидро и Ж. Д'Аламбер, в ее создании активно участвовали: Вольтер, Э. Кондильяк, К. Гельвеций, П. Гольбах, Ш. Монтескье, Ж. Ж. Руссо, Ж. Бюффон, М. Кондорсе и другие. Известными представителями Просвещения были также: Дж. Локк в Британии; Г. Лессинг, И. Гердер, И. Гете, Ф. Шиллер в Германии; Т. Пейн, Б. Франклин, Т. Джефферсон в США; Н. Новиков, А. Радищев в России. Особое место в этом ряду занимает Иммануил Кант.
Анализ научных направлений в XVIII в. связан в первую очередь с понятием «научная дисциплина», хотя, строго говоря, это понятие не совсем применимо к XVIII в., оно из XIX в. Его можно описать терминами таких структур, как кафедра, школа, специальная периодика, профессионализм исследователей. В XVIII в. подобное отсутствовало: наука была главным образом делом любителей, часть из них сосредоточивалась в академиях, научный уровень которых был не очень высок. Поэтому содержательное развитие науки в общем виде может быть представлено шестью научно-исследовательскими программами (это не строгий термин, который использовал И. Лакатос): исследования теплоты и энергии; металлургические процессы; электричество; химия; биология; наблюдательная и математическая астрономия (как главная программа, идущая от Ньютона).
Обоснование рационального мировоззрения («естественный свет разума») распространялось как на естествознание, так и на социальные процессы. Принцип историзма, концепция общественного прогресса порождали «наивные» утопические идеи господства над природой, возможности волевого рационального переустройства общества («знание – сила»). Манифестом Просвещения, «библией» нового либерализма стала новая Энциклопедия (Encyclopedic, ou Dictionnaire raisonne des sciences, des arts et des metiers), изданная в 1751–1772 гг. в 17 томах текста и 11 томах иллюстраций. Вдохновителями и редакторами Энциклопедии были Д. Дидро и Ж. Д'Аламбер, в ее создании активно участвовали: Вольтер, Э. Кондильяк, К. Гельвеций, П. Гольбах, Ш. Монтескье, Ж. Ж. Руссо, Ж. Бюффон, М. Кондорсе и другие. Известными представителями Просвещения были также: Дж. Локк в Британии; Г. Лессинг, И. Гердер, И. Гете, Ф. Шиллер в Германии; Т. Пейн, Б. Франклин, Т. Джефферсон в США; Н. Новиков, А. Радищев в России. Особое место в этом ряду занимает Иммануил Кант.
Анализ научных направлений в XVIII в. связан в первую очередь с понятием «научная дисциплина», хотя, строго говоря, это понятие не совсем применимо к XVIII в., оно из XIX в. Его можно описать терминами таких структур, как кафедра, школа, специальная периодика, профессионализм исследователей. В XVIII в. подобное отсутствовало: наука была главным образом делом любителей, часть из них сосредоточивалась в академиях, научный уровень которых был не очень высок. Поэтому содержательное развитие науки в общем виде может быть представлено шестью научно-исследовательскими программами (это не строгий термин, который использовал И. Лакатос): исследования теплоты и энергии; металлургические процессы; электричество; химия; биология; наблюдательная и математическая астрономия (как главная программа, идущая от Ньютона).
Промышленная революция
«Промышленная революция» – достаточно широкое понятие, связанное с серией радикальных изобретений и инноваций, прежде всего в энергетике и «рабочих машинах», приведших к установлению нового технологического базиса производства (машинного производства). Эти изобретения и инновации весьма слабо, по крайней мере до конца XIX в., инициировались научными исследованиями, но их социальная детерминация очевидна. Имперское положение Британии радикально расширило рынок сбыта промышленных товаров (в первую очередь текстильных), что чрезвычайно интенсифицировало их производство, и ручной труд стал тормозом прогресса. Снятие этого тормоза сделало Британию «мастерской мира». В середине XVIII в. были изобретены:
• прядильная машина («Дженни») Дж. Харгривса (1768);
• ватер-машина Р. Аркрайта (1769);
• мюль-машина С. Кромптона (1779);
• механический ткацкий станок Э. Картрайта (1785).
Резкая концентрация производства, развитие железообрабатывающей и химической промышленности на фоне острой нехватки древесины интенсифицировали рост добычи каменного угля, что стимулировало появление новых направлений в горном деле и на транспорте. Это, в свою очередь, привело к широкому применению чугуна, в том числе и как строительного материала. Особенно остро встала проблема энергетики: маломощные водяные колеса, естественно, привязанные к рекам, как и конная тяга, стали вопиющим анахронизмом.
Промышленная революция была связана в первую очередь с появлением парового двигателя. Историческая схема создания парового двигателя – этой «философской» машины XVIII в. – выглядит следующим образом: от пароатмосферных устройств без движущихся частей Де-Ко и Т. Сэвери через нереализованную конструкцию Д. Папена к первой практической доходной машине Т. Ньюкжомена (последняя из машин Ньюкжомена была демонтирована в… 1934 г.!), а от нее к универсальной паровой машине двойного действия Дж. Уатта.
С Дж. Уаттом связана интересная подробность. Уатт был членом Лунного общества, собиравшегося в полнолуние близ г. Бирмингема. Кроме него, в обществе состояли Метью Болтон, производитель паровых машин в Сохо, Эразм Дарвин‑дедушка Ч. Дарвина – поэт и биолог-эволюционист, Дэвид Юм, философ, историк и экономист, Джозеф Пристли, химик, открывший кислород, и Адам Смит, автор известнейшей работы «Богатство народов».
Создание паровой машины Уатта ознаменовало радикальный переворот в технологиях XVIII‑XIX вв.: свободное размещение паровых машин, возможность значительного увеличения мощности и использования автономного двигателя на транспорте, в производственных процессах и т. д.
• прядильная машина («Дженни») Дж. Харгривса (1768);
• ватер-машина Р. Аркрайта (1769);
• мюль-машина С. Кромптона (1779);
• механический ткацкий станок Э. Картрайта (1785).
Резкая концентрация производства, развитие железообрабатывающей и химической промышленности на фоне острой нехватки древесины интенсифицировали рост добычи каменного угля, что стимулировало появление новых направлений в горном деле и на транспорте. Это, в свою очередь, привело к широкому применению чугуна, в том числе и как строительного материала. Особенно остро встала проблема энергетики: маломощные водяные колеса, естественно, привязанные к рекам, как и конная тяга, стали вопиющим анахронизмом.
Промышленная революция была связана в первую очередь с появлением парового двигателя. Историческая схема создания парового двигателя – этой «философской» машины XVIII в. – выглядит следующим образом: от пароатмосферных устройств без движущихся частей Де-Ко и Т. Сэвери через нереализованную конструкцию Д. Папена к первой практической доходной машине Т. Ньюкжомена (последняя из машин Ньюкжомена была демонтирована в… 1934 г.!), а от нее к универсальной паровой машине двойного действия Дж. Уатта.
С Дж. Уаттом связана интересная подробность. Уатт был членом Лунного общества, собиравшегося в полнолуние близ г. Бирмингема. Кроме него, в обществе состояли Метью Болтон, производитель паровых машин в Сохо, Эразм Дарвин‑дедушка Ч. Дарвина – поэт и биолог-эволюционист, Дэвид Юм, философ, историк и экономист, Джозеф Пристли, химик, открывший кислород, и Адам Смит, автор известнейшей работы «Богатство народов».
Создание паровой машины Уатта ознаменовало радикальный переворот в технологиях XVIII‑XIX вв.: свободное размещение паровых машин, возможность значительного увеличения мощности и использования автономного двигателя на транспорте, в производственных процессах и т. д.
Научные дисциплины и направления их развития в XIX в
XIX век принципиально отличается от предыдущего века как по характеру социальных процессов, так и по глубине
содержательного развития науки и масштабам распространения технических нововведений. В научном развитии выделилась основная схема дисциплин: физика – химия – биология, в техническом: транспорт, связь, технологии машинного производства, к концу века – электротехника.
На протяжении всего XIX в. (в котором выделяются три периода) физика, прежде всего теоретическая, развивалась в поле напряжения, создаваемого «полюсом» механики и «полюсом» физико-феноменологического направления, математической физики, не сводимой в то время к механике. Разработка второго направления (математические электростатика и магнитостатика – уравнения П. Лапласа и С. Пуассона (1781–1840); теория Ж. Фурье – уравнение теплопроводности; волновая оптика О. Френеля и электродинамика А. Ампера, опиравшиеся на методы анализа и т. д.) в первой трети XIX в. ознаменовала создание фундамента классической физики, в котором анализ и особенно дифференциальные уравнения с частными производными заняли ключевое положение. Это был «золотой период» развития французской теоретической мысли.
В начале периода (1830–1870) эстафета переходит к немецким и британским ученым, чьими усилиями было выполнено научно-дисциплинарное оформление экспериментально-математического синтеза, возникшего на французской почве (особую роль здесь играл физико-математический семинар Ф. Неймана и К. Якоби (работал в Кенигсберге), из которого вышли корифеи классической физики второй половины XIX в.: Г. Гельмгольц, Г. Кирхгоф, Р. Клаузиус и др.). Сочетание прецизионного эксперимента с математическим феноменологизмом, прежде всего в форме математической физики Фурье, образовало концептуальную базу физики как научной дисциплины.
Классическая физика обрела «зрелость» в 50—60-е гг. XIX в., когда после утверждения закона сохранения энергии благодаря трудам Р. Клаузиуса, Р. Томпсона (барона Кельвина), Дж. Максвелла и других возникли термодинамика, кинетическая теория газов и теория электромагнитного поля. При этом образование таких фундаментальных понятий, как «энергия», «электромагнитное поле», «энтропия» и другие, во многом было обязано математическому оформлению физических принципов термодинамики и электродинамики.
Последнее тридцатилетие XIX в. – это подступы к квантово-релятивистской революции, хотя и укорененные в классике. Так, развитие кинетической теории материи приводит к статической механике и вторжению в физику вероятностной математики. Взлет геометрии в XIX в. (проективная геометрия. Неевклидовы геометрии. Риманова геометрия, теоретико-групповой подход к геометрии и т. д.) и обсуждение проблемы теоретико– групповых методов в кристаллографии и механике – областях, казалось бы, далеких от переднего края физической науки, а также вызванное к жизни максвелловской теорией поля исчисление векторов и кватернионов – все это открыло новые математические пути развития физики, которые стали главными в релявистской физике XX в.
К основным вехам классической термодинамики следует отнести:
– открытие закона сохранения энергии (это тоже принцип эквивалентности теплоты и работы). При открытии закона сошлись несколько линий движения научной мысли: экспериментально-эмпирическая (Дж. Джоуль), натурфилософская (Ю. Майер) и теоретико-физическая, или математическая (Г. Гельмгольц);
– математизацию теории теплоты Карно, которая была осуществлена Б. Клапейроном, а затем объединение Клаузиусом и Томпсоном в 50-е годы XIX в. теории с концепцией сохранения энергии, что завершило создание классической термодинамики – системной теории, в которой физические величины (энергия, температура, давление, энтропия и т. д.) ставятся в соответствие не только с пространством, но и с пространственно протяженными системами;
содержательного развития науки и масштабам распространения технических нововведений. В научном развитии выделилась основная схема дисциплин: физика – химия – биология, в техническом: транспорт, связь, технологии машинного производства, к концу века – электротехника.
На протяжении всего XIX в. (в котором выделяются три периода) физика, прежде всего теоретическая, развивалась в поле напряжения, создаваемого «полюсом» механики и «полюсом» физико-феноменологического направления, математической физики, не сводимой в то время к механике. Разработка второго направления (математические электростатика и магнитостатика – уравнения П. Лапласа и С. Пуассона (1781–1840); теория Ж. Фурье – уравнение теплопроводности; волновая оптика О. Френеля и электродинамика А. Ампера, опиравшиеся на методы анализа и т. д.) в первой трети XIX в. ознаменовала создание фундамента классической физики, в котором анализ и особенно дифференциальные уравнения с частными производными заняли ключевое положение. Это был «золотой период» развития французской теоретической мысли.
В начале периода (1830–1870) эстафета переходит к немецким и британским ученым, чьими усилиями было выполнено научно-дисциплинарное оформление экспериментально-математического синтеза, возникшего на французской почве (особую роль здесь играл физико-математический семинар Ф. Неймана и К. Якоби (работал в Кенигсберге), из которого вышли корифеи классической физики второй половины XIX в.: Г. Гельмгольц, Г. Кирхгоф, Р. Клаузиус и др.). Сочетание прецизионного эксперимента с математическим феноменологизмом, прежде всего в форме математической физики Фурье, образовало концептуальную базу физики как научной дисциплины.
Классическая физика обрела «зрелость» в 50—60-е гг. XIX в., когда после утверждения закона сохранения энергии благодаря трудам Р. Клаузиуса, Р. Томпсона (барона Кельвина), Дж. Максвелла и других возникли термодинамика, кинетическая теория газов и теория электромагнитного поля. При этом образование таких фундаментальных понятий, как «энергия», «электромагнитное поле», «энтропия» и другие, во многом было обязано математическому оформлению физических принципов термодинамики и электродинамики.
Последнее тридцатилетие XIX в. – это подступы к квантово-релятивистской революции, хотя и укорененные в классике. Так, развитие кинетической теории материи приводит к статической механике и вторжению в физику вероятностной математики. Взлет геометрии в XIX в. (проективная геометрия. Неевклидовы геометрии. Риманова геометрия, теоретико-групповой подход к геометрии и т. д.) и обсуждение проблемы теоретико– групповых методов в кристаллографии и механике – областях, казалось бы, далеких от переднего края физической науки, а также вызванное к жизни максвелловской теорией поля исчисление векторов и кватернионов – все это открыло новые математические пути развития физики, которые стали главными в релявистской физике XX в.
К основным вехам классической термодинамики следует отнести:
– открытие закона сохранения энергии (это тоже принцип эквивалентности теплоты и работы). При открытии закона сошлись несколько линий движения научной мысли: экспериментально-эмпирическая (Дж. Джоуль), натурфилософская (Ю. Майер) и теоретико-физическая, или математическая (Г. Гельмгольц);
– математизацию теории теплоты Карно, которая была осуществлена Б. Клапейроном, а затем объединение Клаузиусом и Томпсоном в 50-е годы XIX в. теории с концепцией сохранения энергии, что завершило создание классической термодинамики – системной теории, в которой физические величины (энергия, температура, давление, энтропия и т. д.) ставятся в соответствие не только с пространством, но и с пространственно протяженными системами;