Становление науки Нового времени. Значение вклада Галилея, Кеплера и Ньютона в этот процесс

Вторую глобальную научную революцию историки науки чаще всего связывают с деятельностью Г. Га­лилея, И. Кеплера и особенно И.Ньютона.

Галилео Галилей(1564-1642) прославился своими физическими экспериментами и астрономическими наблюдениями. В центре его научных интересов стояла проблема движе­ния. Открытие им принципа инерции и исследование свободного падения тел имели огромное значение для ста­новления механики как науки.

Но особенно методологически содержательным явилось открытие им принципа относительности. Гали­лей доказывает, что никакими механическими опытами нельзя определить, покоится ли данная так называемая инерциальная система отсчета или движется равномерно и прямолинейно с некоторой скоростью. Все инерци­альные системы отсчета физически равноправны в том смысле, что все законы механики применительно к ним одинако­вы. Что касается равномерного прямолинейного движения, то оно может сохраняться сколь угодно долго. Ут­верждая это, Галилей фактически пользуется идеализацией. В реальной действительности равномер­ное движе­ние в силу постоянных возмущений, воздействующих на любое тело, наблюдать невозможно. В теории же про­сто необходимо использовать идеализации.

Исходным пунктом познания, по Галилею, является чувственный опыт, который, однако, сам по себе не дает достоверного знания. Оно достигается планомерным экспериментированием (реальным или мысленным), опирающимся на строгое математическое описание, т.к. «книга природы напи­сана математическим языком». В отличие от «чистого эмпиризма» Ф. Бэ­ко­на (при всем сходстве их взглядов), Галилей был убежден, что в науке данные опыта никогда не могут быть да­ны в их «девственной первозданности», а всегда нуждаются в определенных теоретических предпосылках. Ина­че говоря, опыт всегда «теоретически нагружен», благодаря чему факты получают соответ­ст­вующую интерпретацию.

Галилей выделял два основных метода экспериментального исследования природы:

1. Аналитический («метод резолюций») – прогнозирование чувственного опыта с использованием средств математики, абстракции и идеализации, с помощью которых выделяются элементы реальности, недос­тупные непосредственному восприятию (например, мгновенная скорость). Иначе говоря, вычленяются пре­дельные фе­номены познания, логически возможные, но не представимые в реальной действительности.

2. Синтетически-дедуктивный («метод композиций») – выработка на базе количественных соотношений некоторых теоретических схем, которые применяются при интерпретации явлений.

Достоверное знание достигается в объяснительной теоретической схеме как единство чувственного и ра­ционального, аналитического и синтетического. Имея в виду способ мышления Галилея и сделанные на его ос­нове открытия, А. Эйнштейн и Л. Инфельд писали, что они были одним из самых важных достижений в ис­тории человеческой мысли и отмечают собой действительное начало физики.

Завершается вторая научная революция творчеством Исаака Ньютона(1643—1727), научное насле­дие которого чрезвычайно глубоко и разнообразно, что сам он объяснял тем, «что стоял на плечах гигантов».

Программа, намеченная Галилеем, была систематически развита Ньютоном в его книге «Математиче­ские начала натуральной философии». Отметим в этой связи четыре наиболее существенных аспекта меха­ники Нью­тона: 1) метод принципов; 2) математический язык; 3) законы и начальные условия; 4) гипотетико-дедуктивную структуру механики.

Ньютон считал, что надо исходить из двух-трех принципов и уже на их основе объяснять все явления. Именно таким методом строятся важнейшие физические теории. В механике Ньютона главным принципом явля­ется первый закон Ньютона, который представляет собой переформулировку принципа относительности Гали­лея. Принцип всегда выражается положениями максимально общего характера. Другими словами, он фиксирует как раз то единое во многом, что так интересовало древних мыслителей. Древние представляли себе это единое очень наглядно, а на самом деле оно состоит в применимости одних и тех же законов к раз­личным явлениям.

Но принципы желательно формулировать математически. Математическое описание удивительно эффективно. Почему? Прежде всего по­тому, что в адекватной форме фиксируется своеобразие физических теоретических конструкций. Широкой примени­мости физических принципов соответствуют математические преобразования, которые оставляют неизменными уравнения, выражающие физические законы. Физик-теоретик в своем стремлении обнаружить физические прин­ципы ищет такие уравнения, которые, с одной стороны, описывали бы экспериментальные факты, а с другой – подчинялись бы определенным преобразованиям, оставляющим их инвариантными. Если это удается, то прин­цип найден.

Наряду с принципами теория содержит законы, которые описывают определенные классы явлений. В теории структура мира как бы разбивается на законы и на начальные условия. Закон всегда один и тот же, а на­чальные и последующие условия весьма изменчивы. В итоге оказывается «схваченным» сложное многооб­разие мира. В механике Ньютона законы справедливы при любых начальных условиях. И хотя в наши дни выяснена зависи­мость законов от начальных условий, незыблемым остается стремление к математическому отображе­нию зако­нов, однако при этом всегда сохраняется и представление о начальных условиях.

Рассмотренное нами строение ньютоновской механики фиксирует то, что в современных выражениях на­зывают гипотетико-дедуктивной структурой научной теории. От принципов на путях дедукции – к экспери­мен­ту. Принципы изобретаются и опровергаются, а потому целесообразно, избегая доктринерства, не отри­цать их в определенной степени гипотетического характера. Ньютон дал гениальный образец гипотетико-дедуктивного построения теории.

Содержание научного метода Ньютона сводится к следующим последовательным действиям:

1) провести наблюдения и эксперименты;

2) посредством индукции вычленить в чистом виде отдельные стороны естественного процесса и сде­лать их объективно наблюдаемыми;

3) понять управляющие этими процессами фундаментальные принципы и закономерности;

4) математически сформулировать взаимосвязи естественных процессов, осуществить математическое вы­ражение этих принципов.

5) путем дедуктивного развертывания фундаментальных принципов построить целостную теоретиче­скую систему.

6) использовать познанные силы природы, подчинив их, в том числе и посредством техники, человече­ским целям.

Сам Ньютон с помощью своего метода решил три кардинальные задачи. Во-первых, четко отделил науку от натурфилософии и дал критику последней («Физика, бойся метафизики!»). Во-вто­рых, разра­ботал классическую механику как целостную систему знаний о механическом движении тел, кото­рая стала эта­лоном научной теории более чем на двести лет и в определенной степени сохраняет свое значение до настояще­го времени. В-третьих, завершил построение новой, революционной для того времени картины мира, сформули­ровав ее основные идеи, принципы и понятия.

Таким образом, теоретическое естествознание, возникшее в эту историческую эпоху, завершило долгий процесс становления науки в собственном смысле этого слова. Превратившись в одну из важнейших ценно­стей цивилизации, наука сформировала внутренние механизмы порождения знаний, которые обеспечили ей система­тические прорывы в новые предметные области. В свою очередь, эти прорывы открывают новые воз­можности для технико-технологических инноваций и для приложения научных знаний в различных сферах человеческой деятельности.