Эпоха механистического естествознания.

Классический рационализм эпохи Возрождения с логической цепью мышления диспута по схеме выбора «или-или» в кооперативном взаимодействии с концепцией моделирования общего и единичного в средневековой схоластике и представлением о настоящей науке, как обязательно прошедшей через математическое доказательство, способствовал становлению эпохи механического естествознания (вторая половина XVI-XVIII вв.).

Начало нового принципиально важного этапа развития естественно - научного знания связано с именем Галилео Галилея (1564-1642)- восхождение естествознания на теоретический уровень познания. Как подчёркивает Б.Я.Пахомов (см. Б.Я.Пахомов. Становление современной физической картины мира.- М.: Мысль,1985. с 10-44), метод Галилея как метод теоретической физики «состоит в том, чтобы с помощью идеализаций выразить сущностную основу физических процессов и взаимодействий, используя конструктивные теоретические модели, изобразить в теории структуру сущностных связей и отношений природы», «способ действия самой природы.» На первый план вышел метод парадоксов и «гений - парадоксов друг.»

Конечно, классической стратегии естественнонаучного мышления способствовала и носящая революционный характер гелиоцентрическая картина мира Н.Коперника (1473-1543). Чтобы обосновать идею о перемещении Земли в пространстве вопреки кажущимся чувственным впечатлениям о её неподвижности, Галилей должен был разрабатывать принципиально новую теорию движения, одним из основных законов которой стал принцип относительности Галилея, который, если говорить современным языком, задаёт группу преобразований координат, относительно которой законы механики инвариантны. Этот принцип составляет фундаментальную основу трёх основных законов механики, сформулированных в полном виде И.Ньютоном (1643-1727), которого и считают родоначальником классической механики. Равномерное прямолинейное движение и стало представлять в механике Ньютона фундаментальную форму движения, исходную теоретическую идеализацию. Важно отметить, что Галилей в идеализации основного элементарного процесса оставался в рамках равномерного движения (по окружности), которое раз начавшись, продолжается бесконечно, если этому не препятствуют внешние воздействия.

Р.Декарт (1596-1650) поправил и дополнил Галилея, сформулировав два исходных закона движения: «… однажды пришедшие в движение тела продолжают двигаться, пока это движение не задержится какими-либо встречными телами», при этом «каждая частица материи в отдельности стремится продолжать дальнейшее движение не по кривой, а исключительно по прямой…».

Соединённые вместе эти два положения у И.Ньютона приняли форму первого закона механики. Тело (частица) сохраняет состояние покоя или равномерного и прямолинейного движения до тех пор, пока воздействие других тел не выведет его из этого состояния. Таким образом, была введена идеализация основного состояния движения, которое не требует объяснения с помощью теоретических моделей. Одновременно определилась и задача теоретического исследования: объяснить причины изменения основного состояния движения. При этом естественно возникла необходимость введения абсолютного пространства и времени и конкретной формы детерминации исследуемых явлений в форме контролируемых воздействий и взаимодействий. Эта классическая стратегия естественнонаучного мышления оформилась в классической механике, задавая весь облик механического (классического) естествознания.

Центральное место в системе трёх законов классической механики занимает второй закон Ньютона – основной закон движения. Была зафиксирована характеристика контролируемого воздействия и взаимодействия − сила, которая другими учёными-механиками была связана с потенциальной энергией поля консервативных сил. Кроме того, Ньютон ввёл основную характеристику идеального основного состояния движения – импульс тела (материальной точки). Второй закон Ньютона связал силу, приложенную к телу, с изменением импульса тела:

Равнодействующая всех сил (т.е. векторная сумма всех сил), приложенная к данной частице (телу), равна производной от её импульса по времени.

Позже была введена и вторая характеристика основного идеального состояния движения - кинетическая энергия и были сформулированы законы сохранения импульса, энергии и момента импульса, а затем была установлена их взаимосвязь с симметрией пространства – времени. Была создана аналитическая механика и её творцами помимо Ньютона стала целая плеяда учёных механиков: Р.Бошкович, Л.Эйлер, Ж..Даламбер, Д.Бернулли, Ж.Лангранж, П.Лаплас, У.Гамильтон и др. Классическая механика стала первой естественной наукой в последующей дифференциации классического естествознания. Понятие материальной точки легло в основу модели абсолютного твёрдого тела и на её основе создана аналитическая механика поступательного и вращательного движений тела. Важную роль сыграл в процессе становления механики закон попарного взаимодействия, в классической формулировке третьего закона Ньютона: «два тела (материальные точки) взаимодействуют с силами, равными по величине и противоположными по направлению»

Принципиальной заслугой Ньютона явилось открытие закона всемирного тяготения, определяющего в классической физике величину действующей силы для фундаментального гравитационного взаимодействия. Принцип дальнодействия предопределил господство в классической механике корпускулярной концепции описания природы и на её основе поиск связи между элементами объекта и иерархии самих объектов природы.

Неудивительно, что эмпирические и теоретические методы научного познания до сих пор в значительной мере опираются на парадигму движения И.Ньютона, задавшей и трансдисциплинарные концепции естественнонаучного мышления, прежде всего в физике, а затем и во всём классическом и неклассическом естествознании.

Кроме того, был установлен Ш.Кулоном (1736-1806) закон взаимодействия электрических зарядов, который, как оказалось позднее, задал в классической физике фундаментальное электромагнитное взаимодействие, доминирующее в макромире.

Идеи Ньютона не сразу получили признание в Европе. В своём пустом пространстве Ньютон допускал чудо, постоянно существующее и непрерывно действующее,- это была «измышленная» гипотеза, которой он постоянно искал объяснение. Но в течение 250 лет блестящее подтверждение природных законов как в макро-, так и в мегамире - и с такой точностью – заставили считать классическую механику законченной теорией.

И всё-таки физики и астрономы XVII и XVIII не могли последовать во всём Ньютону и полностью отвергнуть континуальную концепцию описания природы и они заполнили простое пространство световым эфиром (Гюйгенс) и более сложной моделью эфира (Л.Эйлер и др.).

Классическая стратегия естественнонаучного мышления в рамках логики мышления «или-или» и детерминированной причинно – следственной связи (Лаплассовский детерминизм) и общенаучного поиска связи элементов в объекте проявилась и в других естественных науках, породив дифференциацию не только естественных наук, но и специализацию учёных естествоиспытателей.

Отметим, прежде всего, становление учения о составе в классической химии на основе концепции химического элемента и закона сохранения массы при химических реакциях, а так же моделей «корпускулы»(молекулы) и «элемента» (атома) (Р. Бойль (1627 – 1691), М.В. Ломоносов (1711 – 1765), А. Лавуазье (1743 – 1794)). В классической (натуралистской) биологии устанавливается концепция бинарной биологической номенклатуры в терминах рода и вида и систематизирующей принцип иерархического соподчинения таксонов (К. Линней (1707 – 1778)) . Систематизация в географии и в геологии связывается с географической неоднородностью планеты Земля. Природа предстаёт в яркой целостностной взаимосвязанности объектов и их взаимодействий. Образ мира возводится из отдельных элементов на основе упорядоченных жестко детерминированных связей между ними. Но полностью преодолеть сегментированность знания не удаётся и результат в целом оказывается близким к мозаичному полотну. Первые попытки преодолеть сегментированность знания возникают в эпоху эволюционных идей естествознания.

Схема 10. Концептуальные программы и основные концепции механистического естествознания (вторая половина XVI – XVIII вв.)

v Гелиоцентрическая картина мира и концепция множественности миров: Н. Коперник (1473 – 1543), Джордано Бруно (1548 – 1600), Г. Галилей (1564 – 1642), И. Кеплер (1571 – 1630) и др. v Концепция конструктивно-теоретических моделей аналитического естествознания и рационализма в познании мира: Г. Галилей, Р. Декарт (1596 – 1650). v Становление механистической физической исследовательской программы и на её основе классического естествознания: Г. Галилей, И. Ньютон (1643 – 1727), Г. Лейбниц (1646 – 1716), Р. Гук (1635 – 1703), Б. Паскаль (1623 – 1663) и др. v Установлены классические законы гравитационного и электрического взаимодействия: И. Ньютон, Г. Кавендиш (1731 – 1810), Ш. Кулон (1736 – 1806). v Концепция химического элемента и становление учения о составе химических соединений. Закон сохранения массы при химических реакциях: Р. Бойль (1627 - 1691), М.В. Ломоносов (1711-1765), А. Лавуазье (1743 – 1794). v Концепция бинарной биологической номенклатуры в терминах рода и вида. Принцип иерархического соподчинения таксонов: К. Линней (1707 – 1778). v Концептуальная научная программа аналитической и «небесной» механики: Р. Бошкович (1711-1787), Л. Эйлер (1707 – 1783), Ж. Даламбер (1717 – 1783), Д. Бернулли (1700 – 1782), Ж. Лагранж (1736 – 1813), П. Лаплас (1749 – 1827), У. Гамильтон (1805 – 1865) и др. v Становление парадигмы движения И. Ньютона и классической стратегии естественнонаучного мышления.