История, панорама современного естествознания и тенденции его развития

Исторической заслугой античного атомизма являлось также фор-мулирование и разработка принципа детерминизма (причинности). В соответствии с этим принципом любые события влекут за собой определенные следствия и в то же время представляют собой следствие из некоторых других событий, совершавшихся ранее. Демокрит понимал принцип детерминизма механистически, отождествляя причинность и необходимость. Все, что происходит в мире, не только причинно обусловлено, но и необходимо, неизбежно. Он отвергал объективное существование случайности, говоря, что человек называет событие случайным, когда не знает (или не хочет узнать) причины события. Мир атомистов - мир сплошной необходимости, в котором нет объективных случайностей.

Концепция атомизма - одна из самых эвристичных, одна из самых плодотворных и перспективных научно-исследовательских программ в истории науки. Она сыграла выдающуюся роль в развитии представлений о структуре материи, в ориентации движения естественно - научной мысли на познание все более глубоких структурных уровней организации материи.

Математическая программа. Второй научной программой античности, оказавшей громадное влияние на все последующее развитие науки, стала математическая программа, представленная Пифагором и позднее развитая Платоном.

В её основе, как и в основе других античных программ, лежит представление о том, что Космос - это упорядоченное выражение целого ряда первоначальных сущностей, которые можно постигать по-разному. Пифагор нашел эти сущности в числах и представил в качестве первоосновы мира. При этом числа вовсе не являются теми кирпичиками мироздания, из которых состоят все вещи. Вещи не равны числам, а подобны им, основаны на количественных отношениях действительности, являющихся подлинно фундаментальными. Картина мира, представленная пифагорейцами, поражала своей гармонией протяженного мира тел, подчиненной законам геометрии, а движение небесных тел - математическим законам.

Свое завершение математическая программа получила в философии Платона, который нарисовал грандиозную картину истинного мира - мира идей, представляющего собой иерархически упорядоченную структуру.

Значительную роль в своей теории идей Платон отводит математике. У Платона все бытие пронизано числами, числа - это путь к постижению идей, сущности мира. О значении, которое он придавал математике, свидетельствует надпись над входом в платоновскую Академию: "Несведущим в геометрии вход воспрещен". Эта высокая оценка математики определялась философскими взглядами Платона. Он считал, что только занятия математикой являются реальным средством познания вечных, идеальных, абсолютных истин. Платон не отвергал значения эмпирического знания о мире земных вещей, но считал, что это знание не может быть основой науки, так как - приблизительно, неточно и лишь вероятно. Только познание мира идей, прежде всего, с помощью математики, является единственной формой научного, достоверного познания. Математическими образами и аналогиями пронизана вся философия Платона.

Вслед за пифагорейцами Платон закладывал основы программы математизации познания природы. Но если пифагорейцы рассматривали Космос как некоторую однородную гармоническую сферу, то Платон впервые вводит представление о неоднородности бытия, Космоса. Он разделяет Космос на две качественно различные области: божественную (вечное, неизменное бытие, небо) и земную (преходящие, изменчивые вещи). Из представления о божественности Космоса Платон делает вывод, что небесные светила могут двигаться только равномерно, по идеальным окружностям и в одном и том же направлении.

Программа Аристотеля стала третьей научной программой античности. Она возникла на переломе эпох. С одной стороны, она еще близка к античной классике с ее стремлением к целостному философскому осмыслению действительности (при этом она пытается найти компромисс между двумя предыдущими программами). С другой, в ней отчетливо проявляются эллинистические тенденции к выделению отдельных направлений исследования в относительно самостоятельные науки, со своими предметом и методом.

Пытаясь найти третий путь, возражая и Демокриту, и Платону с Пифагором, Аристотель отказывается признать существование идей или математических объектов, существующих независимо от вещей. Но не устраивает его и демокритовское появление вещей из атомов. Пытаясь снять это противоречие, Аристотель предлагает четыре причины бытия: формальную, материальную, действующую и целевую. В его "Метафизике" воссоздается мир как целостное, естественно возникшее образование, имеющее причины в себе самом. Это образование предстает перед нами в виде двойственного мира, имеющего неизменную основу, но проявляющегося через подвижную эмпирическую видимость. Предметом науки должны стать вещи умопостигаемые, не подвластные сиюминутным изменениям.

Пожалуй, ни один ученый древности не оказал на развитие науки и мышления такого глубокого и длительного влияния, как Аристотель. В своей "Физике" он поднимает и глубоко рассматривает многие вопросы: о материи и движении, о пространстве и времени, о существовании пустоты, о конечном и бесконечном, о действующих причинах. Движение тел происходит в пространстве, свойства которого Аристотель связывает со свойствами самих тел. Он отрицает существование пустого пространства, аргументируя это различными доводами. Науке понадобилось длительное время, чтобы разобраться в этой аргументации, что было сделано Галилеем и Эйнштейном.

По Аристотелю, нет и времени, существующего независимо от происходящих событий, от каких-либо изменений. "Если бы "теперь" не было каждый раз другим, а тождественным и единым, времени не было бы".

Пространство и время - непрерывные величины; пространство по протяженности - конечная граница одной его части является начальной границей другой; время по последовательности - "теперь" соприкасается с прошлым и будущим.

Аристотель признавал объективное существование материального мира и его познаваемость. Являясь учеником Платона, он порвал с его идеалистическими взглядами на мир как отображениями идей, постигаемых душой, и на познание, которое должно отвернуться от реального опыта.

Знаменитые слова Аристотеля: "Платон мне друг, но истина дороже" - значили отход его от воззрений своего учителя.

Но вместе с тем Аристотель верил в бога, противопоставлял земное и небесное, в центре ограниченной Вселенной он поместил неподвижную Землю, как тело, обладающее наибольшей тяжестью. За эти и подобные им моменты в учении Аристотеля ухватилась церковь, превратив их в догмы. А тех, кто выступал против Аристотеля, часто обвиняли в выступлении против религии и церкви, и церковь жестоко расправлялась с еретиками.

Аристотеля называют крестным отцом физики: ведь название его книги "Физика" стало названием всей физической науки.

Он очень верно определяет задачи физики, сводя их к исследованию "первых причин" природы (основных законов), "первых начал" (принципов) и ее "элементов" (основополагающих частиц). Говоря о пути познания, Аристотель так определяет его: "От более явного для нас к более явному по природе". Действительно, люди сначала воспринимают вещи такими, какими они им представляются ("явными для нас"), а не такими, какими они есть на самом деле ("по природе"). Так, Земля представлялась нам сначала плоской и неподвижной; открытие ее шарообразности было большим шагом в направлении к "явному по природе" и "менее явному для нас". История науки подтверждает этот путь познания.

Что касается математики, то Аристотель полагал недопустимым ее применение к исследованию природы по двум причинам:

математика имеет дело с постоянными величинами и отношениями, природа же находится в непрерывном движении и изменении;

математика пригодна для предметов, у которых нет материи, а поскольку природа почти во всех случаях связана с материей, то математика не подходит для науки о природе.

В трудах великого философа, несмотря на множество наивного и примитивного, содержались и глубокие мысли, которые являются предметом исследования науки по сей день и получают в ней новое, современное толкование. Широтой, стройностью и логичностью своей системы Аристотель подчинил греческой философии мир, подобно тому, как Алек-сандр Македонский подчинил его греческому господству. Если еще учесть, что учение Аристотеля было признано и обработано церковью, то станет ясно, почему естествознание в течение почти двадцати столетий (вплоть до XVII в.) излагалось по Аристотелю.

Глава 4. Формирование естествознания в эпоху средневековья Основные черты средневекового мировоззрения

Стержнем средневекового сознания явилось религиозное мировоззрение, в котором истолкование всех явлений природы и общества, их оценка, а также регламентация поведения человека обосновываются ссылкой на сверхъестественные силы, которые полностью господствуют над материальным миром, способны по своему произволу как угодно изменять ход естественных событий и даже творить бытие из небытия. Высшей сверхъестественной силой выступал Бог. Такие представления порождались как практическим бессилием человека перед природой (неразвитость производительных сил, сельскохозяйственный и ремесленный характер производства), так и стихийным характером социально-классовых процессов, процессов общения (социальный гнет, социальная несправедливость, непредсказуемость жизненных ситуаций и др.).

Средневековое сознание было ориентировано преимущественно на межличностные отношения. Но в их отражении и воспроизведении преобладают эмоциональные стороны, факторы сознания.

Природа больше не воспринималась как нечто самостоятельное, несущее в себе свою цель и свой закон, как это было в античности. Она создана Богом для блага человека. Бог всемогущ и способен в любой момент нарушить естественный ход природных процессов во имя своих целей. Сталкиваясь с необычными, поражающими воображение явлениями природы, человек воспринимал их как чудо, как промысел Божий, непостижимый для человеческого ума, слишком ограниченного в своих возможностях.

Для средневекового человека природа -- это мир вещей, за которыми надо стремиться видеть символы Бога. Поэтому и восприятие природы раздваивалось на предметную и символическую составляющие. Познавательный аспект средневекового сознания был направлен не столько на выявление объективных свойств предметов зримого мира, сколько на осмысление их символических значений, т.е. их отношения к божеству. Познавательная деятельность была по преимуществу герменевтической1, толковательной, а значит, в конечном счете опиралась на иерархизированную и субординированную систему ценностей, на ценностное сознание.

В эпоху средневековья все формы человеческой деятельности и общения были пронизаны ритуалами. Все формы действий людей, включая коллективные, строго регламентированы. Магические, обрядовые и ритуальные действия рассматривались как способ влияния на природные и божественные стихии. С ними связывались надежды на дополнительную сверхъестественную помощь со стороны "добрых" сил и ограждение от "злых". Точное соблюдение ритуально-магических действий, обычаев, праздников, исполнение разного рода заклинаний, просьб, призывов считалось необходимым условием благоприятного исхода деятельности, причем не только в хозяйственной области, но и в сфере общения людей, в сфере познания, политической и юридической практики и др. В ремесленном и мануфактурном производстве ритуалы сопровождали каждую технологическую процедуру, поскольку в их выполнении виделось условие полного раскрытия заложенных в предметах труда потенциальных возможностей.

Отмеченные нами особенности средневекового мировоззрения и мышления соответствующим образом отразились на процессе средневекового познания, обусловив следующие его специфические черты.

1. Вся деятельность человека воспринималась в русле религиозных
представлений, а все противоречащее догматам церкви запрещалось
специальными декретами. Все воззрения на природу проходили через
цензуру библейских концепций. Это усиливало элемент созерцательности
познания, настраивало его на откровенно мистический лад, что и
предопределило регресс или, в лучшем случае, стагнацию научного
познания.

2. Поскольку причина взаимосвязанности и целостности элементов мира в Средние века усматривалась в Боге, в средневековой картине мира не могло быть концепции объективных законов, без которой не могло оформиться естествознание. Ведь закон - это необходимая существенная связь каких-то явлений. Средневековый же мыслитель искал не эти связи между явлениями, а отношение их к Богу, место в иерархии вещей.

3. В силу теологически-текстового характера познавательной деятельности усилия интеллекта сосредоточивались не на анализе вещей, а на анализе понятий. Универсальным методом служила дедукция, осуществлявшая субординацию понятий, которой соответствовал определенный иерархический ряд действительных вещей. Поскольку манипулирование понятиями замещало манипулирование объектами действительности, не было необходимости контакта с последними. Отсюда принципиально внеопытный стиль умозрительной науки, обреченной на бес-плодное теоретизирование и оторванность от реальной действительности.

Естественно-научные достижения в средние века

Математические достижения. Арабы существенно расширили античную систему математических знаний. Они заимствовали из Индии и широко использовали десятичную позиционную систему исчисления. Она проникла по караванным путям на Ближний Восток в эпоху Сасанидов (224-041), когда Персия, Египет и Индия переживали период культурного взаимодействия.

Получила также значительное развитие (свойственная еще Древнему Востоку) традиция создания новых вычислительных приемов и специальных алгоритмов. Так, например, аль-Каши с помощью вписанных и описанных правильных многоугольников вычислил число р до 17 верных знаков.

Арабские математики умели также суммировать арифметические и геометрические прогрессии. Не ограничиваясь методами геометрической алгебры, арабские математики смело переходят к операциям над алгебраическими иррациональностями. Они создали единую концепцию действительных чисел путем объединения рациональных чисел и отношений и постепенно стёрли грань между рациональными числами и иррациональностями.

Арабские математики совершенствовали методы решений 2-й и 3-й степеней, решали отдельные типы уравнений 4-й степени.

Наиболее значительным достижением арабов в алгебре был "Трактат о доказательствах задач" Омара Хайяма, посвященный в основном кубическим уравнениям. Хайям построил теорию кубических уравнений, основанную на геометрических методах древних. Он классифицировал все кубические уравнения с положительными корнями на 14 видов. Каждый вид уравнений он решал соответствующим построением. Хайям пытался найти правило решения кубических уравнений в общем виде, но безуспешно.

Если отдельные зачаточные элементы сферической тригонометрии были известны еще древним грекам (например, Птолемей пользовался понятием "хорда угла"), то в систематическом виде тригонометрия создана арабскими математиками. Уже в работах аль-Баттани содержится значительная часть тригонометрии, включая таблицы значений котангенса для каждого градуса.

Историческая заслуга средневековых арабских математиков состояла и в том, что они начали глубокие исследования по основаниям геометрии. Первые попытки доказательств постулатов описаны в сочинениях О. Хайяма.

Достижения в физике. Из разделов механики наибольшее развитие получила статика, чему способствовали условия экономической жизни средневекового Востока. Интенсивное денежное обращение и торговля, как внутренняя, так и международная, требовали постоянного совершенствовании методов взвешивания, а также системы мер и весов. Это определило развитие учения о взвешивании и теоретической основы взвешивания - науки о равновесии, создание многочисленных конструкций, различных видов весов.

Арабские ученые широко использовали понятие удельного веса, совершенствуя методы определения удельных весов различных металлов и минералов. Этим вопросом занимались аль-Бируни, О. Хайям, ать-Хазини (ХII в.). Для определения удельного веса применялся закон Архимеда, грузы взвешивались не только в воздухе, но и воде. Полученные результаты были исключительно точны. Например, удельный вес ртути был определен аль-Хазини в 13,56 г/см3 (по современным данным - 13,557), удельный вес серебра 10,150 г/см3 (по современным данным - 10,49), золота - 19,05 г/см3 (современные данные - 19,27), меди 8,80 г/см3 (современные данные -8,91) и т.д. Столь точные данные позволяли решать ряд практических задач: отличать чистый металл и драгоценные камни от подделок, устанавливать истинную ценность монет, обнаруживать различие удельного веса воды при разных температурах и др.

Развитие кинематики было связано с потребностями астрономии в строгих методах для описания движения небесных тел. В этом направлении и развивается аппарат кинематико - геометрического моделирования движения небесных тел на основе "Альмагеста" К. Птолемея. Кроме того, в ряде работ изучалась кинематика "земных" движений. В частности, понятие движения привлекается для непосредственного доказательства геометрических положений (Ибн Корра Сабит, Насирэтдин ат-Туси), механические движения используются для объяснения оптических явлений (Ибн аль-Хай-Сам), изучается параллелограмм движений и т.п. Одно из направлений средневековой арабской кинематики - разработки инфинитезимальных методов (т.е. рассмотрение бесконечных процессов, непрерывности, предельных переходов и др.).

Динамика развивалась на основе комментирования и осмысления сочинений Аристотеля. Средневековыми арабскими учёными обсуждались проблемы существования пустоты и возможности движения в пустоте, характер движения в сопротивляющейся среде, механизм передачи движения, свободное падение тел, движение тел, брошенных под углом к горизонту.

В эпоху позднего средневековья значительное развитие получила динамическая "теория импетуса", которая была мостом, соединившим динамику Аристотеля с динамикой Галилея.

Кроме того, "теория импетуса" способствовала развитию и уточнению понятия силы. Старое, античное и средневековое, понятие силы благодаря "теории импетуса" в дальнейшем развитии физики раздвоилось на два понятия. Первое - то, что И. Ньютон называл "силой" ( ma), понимая под силой воздействие на тело, внешнее по отношению к движению этого тела. Второе - то, что Р. Декарт называл количеством движения, т.е. факторы процесса движения (mv), связанные с самим движущимся телом.

Всё это постепенно готовило возникновение динамики Галилея.

Астрономия. Существенный вклад внесен арабскими учёными и в астрономию. Они усовершенствовали технику астрономических измерений, значительно дополнили и уточнили данные о движении небесных тел. Один из выдающихся астрономов-наблюдателей аз-Зеркали (Арзахель) из Кордовы, которого считали лучшим наблюдателем XI в., составил так называемые Толедские планетные таблицы (1080). Они оказали значительное влияние на развитие тригонометрии в Западной Европе.

Вершиной в области наблюдательной астрономии стала деятельность Улугбека, который был любимым внуком создателя огромной империи Тимура. Движимый страстью к науке, Улугбек построил в Самарканде по тем временам самую большую в мире астрономическую обсерваторию, имевшую гигантский двойной квадрант и много других астрономических инструментов (азимутальный круг, астролябии, трикветры, армиллярные сферы и др.). В обсерватории был создан труд "Новые астрономические таблицы", который содержал изложение теоретических основ астрономии и каталог положения 1018 звезд.

В теоретической астрономии основное внимание уделялось уточнению кинематико-геометрических моделей "Альмагеста", устранению противоречий в теории Птолемея (в том числе с помощью более совершенной тригонометрии) и поиску нептолемеевских методов моделирования движения небесных тел.

Алхимия в средневековой культуре. В средневековой алхимии (расцвет пришёлся на XIII-XV вв.) выделялись две тенденции. Первая -мистифицированная алхимия, ориентированная на химические превращения (в частности ртути в золото) и в конечном счёте на доказательство возможности человеческими усилиями осуществлять космические превращения. В русле этой тенденции арабские алхимики сформулировали идею "философского камня" - гипотетического вещества, ускорявшего "созревание" золота в недрах земли. Это вещество заодно трактовалось и как эликсир жизни, дающий бессмертие.

Вторая тенденция была больше ориентирована на конкурентную практическую технохимию. В этой области достижения алхимии несомненны. К ним относят способы получения серной, соляной, азотной кислот, "царской водки", селитры, сплавов ртути с металлами, многих лекарственных веществ, создание химической посуды и др.

Среди алхимиков наряду с шарлатанами и фальсификаторами, было немало искренне убеждённых в реальности всеобщей взаимопревращаемости веществ, в том числе и крупных мыслителей, таких как Раймунд Луллий, Арнольдо да Вилланова, Альберт Великий, Фома Аквинский, Бонавентура и др. Почти невозможно в средневековье отделить друг от друга деятельность, связанную с химией, и деятельность, связанную с алхимией. Они переплетались самым тесным образом.

Средневековое мировоззрение постепенно начинает ограничивать и сдерживать развитие науки. Поэтому необходима была смена мировоззрения, которая произошла в эпоху Возрождения.

Глава 5. Революция в мировоззрении в эпоху Возрождения

Эпоха Возрождения сделала огромный вклад в развитие научной мысли благодаря новому пониманию места и роли человека в объективном мире. Человек стал пониматься отныне не как природное существо, а как творец самого себя, что и выделяет его из всех прочих живых существ. Человек становится на место Бога: он сам свой собственный творец, он владыка природы. Эта мысль была чужда языческой Греции, так как для нее природа это то, что существует само по себе, что никем не создано. Более того, для античной науки небесные тела - нечто принципиально отличное от земного мира, это божественные существа, и создать их с помощью орудий и небесного материала было бы равносильно созданию богов -кощунственная для античности мысль.

Возрождение делает следующий шаг - человек чувствует себя божественным. Поэтому в эту эпоху столь символическое значение получает фигура художника - в ней наиболее адекватно выражается самая глубокая ренессансная идея - идея человека-творца, человека, вставшего на место Бога.

В эпоху Возрождения изменилась ситуация в сфере познания живого. Здесь особое место принадлежит XVI в. В истории биологии этот период выделяется как начало глубокого перелома в способах познания живого. Ренессансный гуманизм, пересмотрев представление о месте человека в природе, возвысил роль человека в мире.

Значительные изменения происходят в способе биологического познания - вырабатываются стандарты, критерии и нормы исследования органического мира. На смену стихийности, спекулятивным домыслам, фантазиям и суевериям постепенно приходит установка на объективное, доказательное, эмпирически обоснованное знание. Благодаря коллективным усилиям ученых многих европейских стран такая установка обеспечила постепенное накопление колоссального фактического материала. Значительную роль в этом процессе сыграли Великие географические открытия, эпоха которых раздвинула мировоззренческий горизонт европейцев - они узнали множество новых биологических, геологических, географических и других явлений. Фауна и флора вновь открытых стран и континентов не только значительно расширили эмпирический базис биологии, но и поставили вопрос о его систематизации.

Страницы: 1, 2, 3, 4