Наука в XIX в.: дисциплинарная дифференциация и возникновение противоречий в классической картине мира

Вплоть до конца 18 века в науке была слабо выражена дифференциация и тенденция к обособлению научных дисциплин. Науки о природе в целом назывались естественной философией и наряду с ней существующие математика и прикладная математика (астрономия, оптика, акустика, архитектура).

Лишь к концу 19в. приходит в постепенное оформление научные сообщества по дисциплинам. В этом процессе важную роль сыграли университеты, куда наука проникает как исследовательская деятельность. Возникают социальные науки: сначала история, потом психология.

Происходит специализация внутри традиционных наук, таких как математика и физика. Научно-познавательная деятельность начинает функционировать на базе национальных языков. Начинают привлекаться представители разных слоев, и начинается охота за талантами. Далее возникают технические науки (из потребности производства, прежде всего), возникают технические учебные заведения. В середине 19в. возникает такой феномен как технические теории. В массовом характере возникают специализированные лаборатории. Уже с конца 18 века в естественных науках (особенно в физике) накапливаются факты, которые уже не вписывались в механическую картину мира. Подрыв картины мира шёл с двух сторон: во-первых, самой физике, а во-вторых, со стороны геологии и биологии.

Фарадей обнаружил взаимосвязь между электричеством и магнетизмом. Ввёл понятия электрического и магнитного полей и выдвинул идею о существовании электро-магнитного поля.

Максвел создал электродинамику, построил теорию электро-магнитного поля, выдвинул идею об электро-магнитной природе света, тем самым это вызвало появление нового понимания вида материи – поля.

Тем самым материя предстала не только как вещество, но и как электромагнитное поле.

Вторая проблема, которую нельзя было решить с позиции механики – распространение света.

В оптике возникли в концепции – корпускулярная и волновая. Автором корпускулярной теории был Ньютон. Следуя логике своего учения, он считал свет потоком корпускулярных частиц. На основе своей теории он смог объяснить преломление и отражение света.

Наряду с Ньютоном другой ученый – Гюйгенс разрабатывал волновую теорию света (распространение света он рассматривал как волновые колебания светового эфира). Главный аргумент в защиту этой теории:два луча света пересекаясь пронизывают друг друга без каких-либо помех в точности как два ряда волн на воде.

Было обнаружено явление дифракции (огибание волнами предметов). В начале 19 века ученый Юнг дал объяснение интерференции (интерф.образ при наложении лучей света на свет – в результате образуются темные полоски). С позиции корпуск.теории это объяснить нельзя. (на самом деле свет – это корпускул. + волна).

Ламарк создал первую целостную концепцию эволюци живой природы. Изменение всех видов животных и растений он объяснял влиянием внешней среды (климат, питание) и наследственностью (стремление к усовершенствованию).

В отличие от Ламарка фр. ученый Кювье не признавал изменчивости видов и объяснял смену ископаемых остатков флоры и фауны теорией катастроф.

Дарвин в работе «происхождение видов путем естественного отбора» создал стройную теорию эволюции. Все растительные и животные организмы являются результатом длительного естественного развития ведут свое начало от немногих простейших существ, возникших из неживой природы.

Согласно Дарвину эволюция осуществляется в результате взаимодействия 3х факторов:

1. Изменчивости

2. Наследственности

3. Естественного отбора

Изменчивость служит основой образований новых признаков в строении и функции организмом.

Наследственность закрепляет эти признаки, а под действием естественного отбора выживают более приспособленные организмы.

Дарвин установил движущие силы эволюции органического мира и объяснил процесс

развития и становления новых биологических видов. Вторая книга «происхождение человека и половой отбор».

11. Революция в науке конца XIX – начала XX вв. И утверждение в ней неклассической парадигмы.

В 19 веке стало очевидно, что законы Ньютона не являются универсальными законами природы, на эту роль претендовали законы электромагнитных явлений, но именно открытия в области микромира коренным образом изменили представления о физической картине мира.

В это время происходит каскад новых открытий:

- 1895-96 годы открытие лучей рентгена

- Беккерель открыл явление радиоактивности

- супруги Кюри открыли радий

- 1897 г. английский физик Томсон открыл электрон, т.е. отрицательно заряженную частицу, входящую в состав всех атомов.

- 1911 г. обнаружение Резерфордом в атомах существования ядер, т.е. положительно заряженных частиц атомов. Резерфорд предложил планетарную модель атома, по которой в центре атома расположено ядро, а вокруг него вращаются, выделяя энергию электроны.

В 1912 г. М.Планком было введено понятие Кванта. Планк пришёл к выводу, что в процессах излучения энергия может быть отдана или поглощена не непрерывно и не в любых количествах, а лишь в известных порциях – квантах.

Более того он вывел формулу: энергия каждого кванта пропорциональна частоте волн (цвету излучаемого света).

E=h ∙ v, где

E – энергия каждого кванта

h – постоянная кванта

v – частота волн

В 1905 г. Эйнштейн перенес идею квантового теплового излучения на любое излучение (в частности на эл.-магнитное). Свет будучи волновым явлением может так же быть рассмотрен как поток фотонов (квантов света). Свет различных цветов состоит из квантов разной энергии. На основе своей теории Эйнштейн объяснил явление фотоэффекта – выбивания электронов из вещества под действием электро-магнитных волн.

Теория Эйнштейна, которая опиралась на идею Планка помогла датскому физику Нильсу Бору представить новую модель атома. По теории атома Резерфорда:

1. электроны должны были упасть на ядро атома

2. спектр должен быть непрерывным.

Опыты опровергали это. Бор сформулировал 2 постулата:

1. в каждом атоме несколько стационарных орбит, двигаясь по которым электрон не излучает и не поглощает энергию => не падает на электрон

2. при переходе с одной стационарной орбиты на другую атом поглощает или излучает энергию => всплеск энергии => изменение спектра.

Когда теорию применили для атома водорода с 1м электроном, то теория подтвердилась, а если электронов больше, то теория не действует. Чем точнее физики пытались объяснить движение электрона по орбите, тем более опытные данные отличались от теории.

Оказалось, что электрон это не точка и не твердый шарик, он обладает внутренней структурой, которая может меняться от его состояния, заряд как бы «размазан» по атому.

В конце концов физики пришли к выводу, что механические законы в нем не действуют.

В 1905 Эйнштейн сформулировал специальную теорию относительности, которая коренным образом изменила соотношение пространства, материи и времени.

В классической механике Ньютона пространство и время как самостоятельные, невещественные сущности, существующие наряду с материей и независимо от нее.

В философии существовали в это время 2 концепции:

- субстанциальная

- реляционная

Автор субстанциальной концепции Демокрит наделяет пространство и время самостоятельным существованием. По Ньютону субстанциальная утверждает: »Пространство – это беспредельная пустота, протяжённость, в которой размещена движущаяся материя, а время – длительность, равномерное течение независимое от материальных процессов, которые в нём происходят».

Эта теория получила распространение в естествознании, а в философии получила развитие реляционная концепция, по которой пространство и время – это форма существования материи, а их свойства зависят от характера взаимодействия материальных систем.

Родоначальником реляционной концепции был Аристотель, а наиболее полное развитие эта концепция получила у Лейбница. Лейбниц утверждал: «Пространство – это порядок существования, а время – это порядок их (вещей) последовательностей. Но признание зависимости пространства и времени от свойств материи сопровождалось постулированием их субъективного характера. В результате реляционная концепция не пользовалась популярностью у естествоиспытателей. Реляционная концепция получила развитие и научное обоснование в теории относительности Эйнштейна. В основе специальной теории относительности лежат 2 принципа:

- принцип относительности движения, сформулированный впервые ещё Галилеем в 16 веке

- принцип постоянства скорости света, сформулированный Майкельсом. Выводы теории относительности Эйнштейна.

Исходя из этих двух основополагающих принципов Эйнштейн вывел 2 уравнения.

Закон всемирного тяготения

1. одновременность носит не абсолютный, а относительный характер (пример, свет от солнца до земли доходит примерно за 8 минут).

2. свойство пространства – времени зависит от скорости движущегося тела

L1 – длина ракеты, когда она летит с большой скоростью

L0 – длина ракеты, когда она находится на земле

Что происходит со временем внутри ракеты:

Вывод: при больших скоростях пространство сокращается, а время замедляется.

В 1916 году Эйнштейн создал общую теорию относительности, согласно которой свойства пространства и времени находятся в зависимости от плотности вещества и поля, тем более искривлено пространство и тем сильнее эффект замедления времени под действием полей тяготения.

В 1922 году, когда произошло затмение солнца, провели наблюдения и теория Эйнштейна подтвердилась.

12 Проблемы материи, пространства и времени в философии и физике.

Согласно современной материалистической философии, пространство как атрибут материи характеризует ее многообразие со стороны сосуществования, рядоположенности и выступает как форма статического многообразия.

Времяхарактеризует многообразие мира со стороны следования и длительности и выступает как форма динамического многообразия.

Будучи атрибутами, способами существования материи, пространство и время обладает специфическими свойствами. К основным свойствам пространства относятся протяжённость, изотропность и трехмерность. Время характеризуется длительностью, одномерностью и необратимостью. К наиболее характерным свойствам пространства относится его трехмерность, которая выражается в том, что положение любого объекта может быть определено с помощью трех независимых величин. В этом отношении время одномерно, ибо для фиксации события во времени достаточно одной величины. Одномерность времени связано с его однонаправленностью и необратимостью, оно течет только в одном направлении от прошлого к настоящему и будущему. Пространство же, в отличие от времени, изотропно, то есть все направления в пространстве сами по себе равноценны, одинаковы.

Геометрия Лобачевского осуществляется на так называемой псевдосфере. Так как пространство имеет три измерения, то для каждой геометрии вводится понятие кривизны пространства. В евклидовой геометрии кривизна нулевая, у Римана – положительная, у Лобачевского – Больяйя – отрицательная.

Принципиальное значение для раскрытия природы пространства и времени имеет ответ на вопрос об отношении пространства и времени к материи. По этому вопросу в истории философии и естествознания существовали две точки зрения: субстанциальная и реляционная.

Согласно субстанциальной концепции, пространство и время рассматриваются как самостоятельные сущности, существующие наряду с материей и независимо от нее. Родоначальником этой концепции является Демокрит, который полагал, что «в действительности существуют только атомы и пустота», то есть пространство у него наделялось самостоятельностью и мыслилось существующим наряду с атомами. Свое всестороннее развитие и завершение субстанциальная концепция пространства и времени нашла в теории Ньютона. «Пространство, - по Ньютону, - это беспредельная пустота, протяженность, в которой размещена движущаяся материя, а время – длительность, равномерное течение, независимое от материальных процессов, которые в нем происходят».

Реляционная концепцияпространства и времени сложилась в философии. Согласно этой концепции, пространство и время не особые субстанциальные сущности, а формы существования материальных объектов. Соответственно в рамках этой концепции предполагалась и зависимость пространства и времени от характера взаимодействия материальных систем. Зачатки этой концепции можно обнаружить уже у Аристотеля, но наиболее четко реляционная концепция была сформулирована у Лейбница. Он считал, что пространство и время есть внутренний порядок, соотношение тел друг с другом. Пространство – это порядок сосуществования, а время – порядок последовательностей. По Лейбницу выходит, что пространство и время вне вещей и процессов не существуют.

Ф. Энгельс в период безраздельного господства в науке ньютоновских представлений о пространстве и времени, за 50 лет до создания теории относительности, которая коренным образом изменила эти взгляды, писал, что «пространство и время являются основными формами всякого бытия, что бытие вне времени есть такая же величайшая бессмыслица, как и бытие вне пространства». Эти положения реляционной концепции получили блестящее естественно-научное подтверждение в специальной и общей теории относительности А. Эйнштейна.