Естествознание

     План:

Введение 

     Естествознание - комплексная наука, изучающая физические, химические, астрономические, биологические и иные процессы и явления в окружающем нас мире. Естествознание изучает мир,  как он есть, в его естественном состоянии, независимо от человека.

     Предмет естествознания - факты и явления, происходящие в окружающем мире и объясняющие наиболее важные законы функционирования окружающего мира.

     Концепции современного естествознания  - учебный  курс, который знакомит с основами естествознания, с основными положениями естественных наук: физики; химии; астрономии; биологии и др.

     Работа  состоит из трех вопросов, цель первого  раскрыть состояние наук в эллинистическом мире и речь ведется о механике,  астрономии,  оптике,  акустике.

     Второй  вопрос посвящен взглядам Аристотеля.

     Аристотель - древнегреческий философ и учёный, ученик Платона. Создал понятийный аппарат, который до сих пор пронизывает философский лексикон и сам стиль научного мышления.

     Аристотель  был первым учёным, создавшим всестороннюю систему философии, охватившей все  сферы человеческого развития - социологию, философию, политику, логику, физику. Его взгляды на онтологию имели серьёзное влияние на последующее развитие человеческой мысли.

     Третий  вопрос раскрывает понятие натурфилософии эпохи Возрождения. Натурфилософия Возрождения выдвинула принцип целостного рассмотрения природы и ряд глубоких диалектических положений, однако понимание природы в целом носило во многом фантастический характер, включая астрологические и алхимические представления. Страстное стремление к овладению силами природы породило увлечение магией, кабалистикой и пифагорейской мистикой чисел. 

      1. Состояние наук в эллинистическом мире. III до н.э. – III н.э. 
 

     Начиная с Аристотеля разделение наук, стихийно начатое еще ранее, получило свое теоретическое обоснование. Великих философских систем уже не рождал греческий дух, зато в отдельных науках и, прежде всего естественных, наблюдался значительный прогресс. Этот период связан с Александрией Египетской, с городом, где благодаря династии Птолемеев был создан центр наук - Мусейон и где ученые поддерживались государством. Знаменита Александрийская библиотека, содержавшая при Цезаре 700 тыс. свитков. С Александрией связана деятельность таких ученых как Евклид, Архимед, Аристарх, Герон, Феофраст и многих других. 3десь же был и центр истории, филологии, изобразительных искусств.

     Механика.

     Для античного мышления характерно противопоставление естественного с одной стороны  и искусственного, созданного человеком, с другой. Для античности именно здесь разделялись наука и  техника. Физика рассматривает природу вещей, их сущность, их свойства, движения и рассматривает так, как они существуют сами по себе. Механика же -  это искусство, позволяющее создавать инструменты для осуществления таких действий, которые не могут быть произведены самой природой. Механика для древних это вовсе не часть физики, а особое искусство построения машин, оно не может добавить ничего существенного к познанию природы, ибо представляет собой не познание того, что есть в природе, а изобретение того, чего в природе нет. Само слово “механика” означает “орудие”, более того ухищрение, уловка.

       То есть механика есть средство  перехитрить природу и получить  пользу. А известно как наука  в Древней Греции относилась  к пользе.

     В гидростатике Архимед формулирует  закон, при этом он исходит из одного предположения, задающего модель идеальной жидкости: “Предположим, что жидкость имеет такую природу, что из ее частиц, расположенных на одинаковом уровне и прилежащих друг к другу, менее сдавленные выталкиваются более сдавленными и что каждая из частиц сдавливается жидкостью, находящейся над ней по отвесу, если только жидкость не заключена в каком-нибудь сосуде и не сдавливается чем-то другим". Это единственное предположение, исходя из которого, Архимед выводит все остальное.

     - Поверхность всякой жидкости, установившейся неподвижно, будет иметь форму шара, центр которого совпадает с центром Земли.

     - Тела равнотяжелые с жидкостью,  будучи опущенными в эту жидкость, погружаются так, что никакая  их часть не выступает над  поверхностью жидкости, и не будут двигаться вниз.

     - Тело более легкое, чем жидкость, будучи опущено в эту жидкость, погружается настолько, чтобы  объем жидкости, соответствующий  погруженной части тела имел  вес, равный весу самого тела.

     - Тела, более легкие, чем жидкость, опущенные в эту жидкость насильственно, будут выталкиваться вверх с силой, равной тому весу, на который жидкость, имеющая равный объем с телом, будет тяжелее этого тела.

     - Тела более тяжелые, чем жидкость, опущенные в эту жидкость, будут  погружаться пока не дойдут до самого низа и в жидкости станут легче на величину веса жидкости в объеме, равному объему погруженного тела.

     Все эти положения доказываются. Это  великолепный образец математической физики, не имеющий равных вплоть до нового времени.

     В теоретической механике Архимед.- основатель статики, одного из трех разделов механики. Именно он разработал учение о равновесии твердых тел: установил понятие центра тяжести, разработал методы его нахождения, дал первую теорию рычага, вообще создал единую систему, дающую возможность решать задачи на равновесие, которая оформилась в самостоятельную научную область.

     В области практической механики Архимед  изобрел “архимедов винт” - винт для  подъема воды, который затем широко использовался в Египте для подъема  воды из Нила на высоту до 4-х метров.

     Другим  великим механиком античности был  Герон Александрийский (около 120 г  н.э.). Это практик-механик и практик-математик. В математике он разрабатывал методы приближенных вычислений, задачи на землемерение. Его многочисленные механические изобретения, впрочем, носили характер игрушек. Например, автомат для открывания дверей в храм с одновременным возжиганием жертвенного огня. В своих автоматах Герон впервые использовал силу пара.

     Астрономия.

     На  первом этапе становления греческой астрономии этот процесс шел в двух направлениях:

       I) выдвижение астрономических гипотез,

     2)развитие  систематических и все более  точных и регулярных наблюдений.

     И лишь в эллинистическую, даже римскую  эпоху произошло соединение победившей гипотезы с накопленными наблюдениями, вернее гипотеза побеждает потому, что объясняет наблюдаемое. В первом направлении развивали астрономию в основном философы: Анаксимандр, Анаксимен, Пифагор, Анаксагор, Филолай; во втором – те, кто занимался календарной астрономией: Клеостат с Тенедоса (конец 6-го в. до н.э.), Эпонид Хиосский (ок.450 г.до н.э.), Метон и Евктемон из Афин (ок. 430 г. до н.э.).

     В первом процессе было выдвинуто много  интересных предположений.

     По-видимому, пифагорейцам принадлежит идея о  шарообразности Земли, очевидно, из идей симметрии и геометрической идеальности. Эта идея стала общепризнанной в античной астрономии.

     Еще Анаксимандр выдвинул идею о центральном  положении Земли, свободно висящей  в пространстве (правда ее форма  ему виделась цилиндрической). Парадоксальная идея, но также принятая практически без доказательств.

     Выдвигались разного рода негеоцентрические  системы. Из них первой следует признать пифагорейскую, согласно которой в  центре мира находится огонь - Гестия. Земля совместно с подобной ей Противоземлей вращается вокруг Гестии. Гестия в находящуюся между Землей и Противоземлей щель посылает свет, отражением которого светит Солнце, планеты и звезды. Подвижные планеты, Луна и Солнце находятся на одной оси

     Наиболее  близкой к современным воззрениям следует признать гелиоцентрическую систему Аристарха Самосского (ок. 250 г. до н.э.) С точки зрения кинематики совершенно безразлично, обращается ли Земля вокруг Солнца или Солнце вокруг Земли: расстояние между ними остается неизменным. Он рассчитал соотношение между диаметрами Земли, Солнца и Луны и диаметрами орбит Земли и Луны. Причем методы расчета были безупречны, но точность измерения весьма низка, и поэтому результаты далеки от действительных.

     “Генеральной  линией” развития греческой космологии стала геоцентрическая система Платона - Аристотеля – Птолемея. Платон поручил своему ученику Евдоксу Книдскому (408 – З55 гг.до.н.э.) разработать астрономическую модель Вселенной в соответствие со своими космогоническими идеями, что последний и осуществил. В результате возникла система, в которой небесные светила располагались на правильных сферах (хрустальных).

     Оптика.

     Оптика  – один из самых древних разделов физики, внимание к природе зрительных ощущений характерно почти для всех греческих ученых и философов. В греческом мире существовали две основные теории зрения:

     1. Атомисты- “физики” объясняли возникновение  зрительных ощущений истечением  “образов” или “призраков”  из светящихся тел (Левкипп,  Демокрит, Эпикур). Зрительные ощущения  возникают благодаря проникновению «образов» в тело человека. “Призраки” распространяются прямолинейно (Лукреций Карр) в отличие от звуков: “Мы не способны видеть сквозь стены домов, голоса же оттуда мы слышим”. По Анаксагору образы есть “отражения”. Причиной отражений является свет (поэтому мы видим днем). Видим мы благодаря отражению в зрачках. Ощущение вызывается противоположным, то есть преобладающий цвет скорее отражается на противоположный.

     2. Пифагорейцы - “математики” разработали  субъективную теорию. Согласно ей свет распространяется благодаря зрительным лучам (opsies), исходящим из глаза и как-бы ощупывающим видимые предметы. К этой школе относились виднейшие греческие математики: Евдокс, Евклид и Птолемей.

     Акустика.

     Первыми исследованиями по акустике можно считать эксперименты Пифагора со струнами и найденные им отношения музыкальной гармонии. Пифагорейцы проводили подобные опыты с духовыми инструментами, с сосудами одинаковой формы, которые заполнялись различными объемами воды. Звук они совершенно верно представляли как совокупность следующих друг за другом толчков воздуха. Высоту звука также верно связывали с частотой колебаний. Однако скорость звука считали зависящей от частоты.

     Подробное изложение акустических вопросов дается у римского военного инженера и архитектора Витрувия (50 г. до н. э. – 20 г. н. э.). Он продолжает линию Аристотеля, а точнее, его ученика Аристоксена. Аристоксен отрицал наличие количественных отношений в акустике: “Для этого они (пифагорейцы) придумывают чисто умственные причины и утверждают, что высота или низкость тона основываются на определенных соотношениях между числами и скоростями. Все это рассуждение совершенно чуждо существу дела и совершенно противоположно явлениям”. Тем не менее, качественно Аристоксен и его продолжатель Витрувий дают верную теорию звука, о волновой природе звука.

      2.  Взгляды Аристотеля, арабская  средневековая наука 
 

     Уже на заре древнегреческой философии  родилась идея о том, что в окружающем человека мире существует необходимая  связь между явлениями. Это была идея природы как внутреннего порядка в чувственно воспринимаемых вещах. Ранние греческие философы называли свои произведения одинаково - «О природе». Они построили множество противоречащих друг другу теорий (умозрений), так и не сумев свести их в единую картину.

     В эпоху Платона созрела насущная необходимость преодолеть разноголосицу  в метафизике природы. Проявив недюжинную глубину мышления, Платон создал единое и прекрасное учение о природе, включив  в него все сильные стороны  прежних представлений. Но, по Платону, нет гарантии, что нарисованная им картина соответствует реальному миру. Это был великолепный миф о Космосе, не имеющий ничего общего с твердым знанием. Платон полагал, что иного человеку не дано. Получилось, что в платонизме греческий дух, стремившийся к истинному знанию и природе, пришел к своему самоотрицанию. Неслучайно впоследствии неоплатонизм всё больше и больше тяготел к религии.

     Аристотель - его лучший ученик, с Платоном не согласился («Платон мне друг, но истина дороже!»). Он понял, что от идеи природы до науки о ней - дистанция огромного размера. Надо доказать, что наука о природе возможна, надо обосновать не только идею природы, но и идею физики как науки о ней. Аристотель назвал физику второй философией, подчеркивая этим, что физика существует как род знания, что природу можно постичь разумом. Для греческого философа идея физики представлялась побочным продуктом идеи философии как знания вообще.

     Как же возможна наука о природе? Именно наука, а не правдоподобный миф? Аристотель впервые четко осознал, что физика возможна только благодаря методу - системе правил, в соответствии с которыми добывается знание о природе. Так через триста лет после возникновения идеи природы родилась идея метода её постижения.

     Вот почему Аристотеля можно считать не только крестным отцом физики, но и в определенном смысле её родоначальником.

     Аристотель  разработал множество физических теорий и гипотез, основываясь на знаниях  того времени, как и сам термин «физика», который был введён также  Аристотелем. Объединяя и систематизируя доступные знания о природе, Аристотель создал свою физико-космологическую картину мира. Суть его метода можно выразить в трех положениях.

     Во-первых, недопустимо пренебрегать наблюдаемыми фактами - физическая теория должна объяснять  все факты. Во-вторых, нельзя нарушать логику - теория должна быть формально непротиворечивой, а также должна соответствовать первой философии - учению о сущем как таковом. Последнее требование настолько важно, что его можно выделить в отдельный - третий - пункт.

     Физика - фундаментальный трактат Аристотеля, заложивший основы физики как науки (в доклассическом, доньютонианском  смысле). Трактат состоит из 8 книг. Физика впервые рассматривается  не как учение о природе, а как  наука о движении, категория которого подразумевает время, пустоту и место. В трактате Аристотель полемизирует с элеатами, утверждавшими невозможность движения.

     К физической проблематике у Аристотеля относятся все естественно научные  вопросы - от теории элементов и движения, структуры космоса, превращении элементов до биологии, зоологии и психологии (учение о душе, ее частях и функциях).

     Аристотель  исходит из первичности качественных характеристик чувственно-данного  сущего по отношению к его количественным описаниям, согласно его теории в  основе природных закономерностей лежит фундаментальное взаимодействие двух пар противоположных качеств: горячего -- холодного и сухого -- влажного, которые образуют т. н. элементы: огонь, воздух, воду и землю, которые могут преобразовываться друг в друга благодаря силам взаимодействия.

     Четыре  элемента образуют весь чувственный  космос (подлунный мир). В космических  сферах, которые находятся выше Луны (надлунный мир), материя иная, она  образована пятым элементом -- эфиром (лат. квинтэссенция), вечным и совершающим  круговые движения телом.

     Бесконечной величины не может существовать, потому космос конечен и вечен, его движение концептуально инициировано божественным перводвигателем, который движет все  в мире нетелесным образом, но как  благо и предмет любви, к которому устремлено все сознательно и бессознательно.

     Для научного осмысления фактических данных необходимо предварительно открыть  критерии (принципы) этого осмысления, создать своего рода «очки», через  которые исследователь природы  должен смотреть на мир. У Аристотеля такими «очками» стало разработанное им учение о четырех причинах всего сущего. Для объяснения всего существующего во Вселенной Аристотель предлагает использовать принцип греческой философии - универсальную схему четырех причин, которая играет важную роль, как в физике, так и в метафизике:

     - формальная причина (что это?),

     - материальная причина (из чего  состоит?),

     - движущая причина (откуда произошло?),

     - целевая причина (ради чего  существует?).

     Природа есть причина всего существующего  по природе, искусство -- причина всех рукотворных вещей; основное отличие сущего по природе в том, что оно существует «для себя», а цель сущего согласно искусству всегда установлена его создателем и, таким образом, является внешним по отношению к его сущности.

     Основные постулаты физики Аристотеля:

     1. Естественное место -- каждый элемент  тяготеет к своему естественному  месту, каким-то образом расположенному  относительно центра Земли, а  значит и в центра Вселенной.

     2. Гравитация / Левитация - на объекты  действует сила, двигающая эти объекты к их естественному месту.

     3. Прямолинейное движение - в ответ  на эту силу тело двигается  по прямой линии с постоянной  скоростью.

     4. Зависимость скорости от плотности  - скорость обратно пропорциональна  плотности среды.

     5. Невозможность вакуума - так как движение в вакууме была бы бесконечно большой.

     6. Всепроникающий эфир - каждая точка  пространства заполнена материей.

     7. Бесконечная вселенная -  пространство  ничем не ограничено.

     8. Теория континуума - между атомами  был бы вакуум, таким образом, материя не может состоять из атомов.

     9. Эфир - объекты из надлунного мира  сделаны из иной материи, чем  земные.

     10. Неизменный и вечный космос - Солнце  и планеты - совершенные, неизменяемые  сферы.

     11. Движение по окружности - планеты  совершают совершенное круговое движение.

     Отметим, что «Метафизика», получила свое название случайно, в силу того, что в собрании Андроника Родосского, составившего список произведений Аристотеля, эта  работа находилась «после физики». Однако в дальнейшем слово «метафизика» получило свой, особый смысл - как учение о принципах бытия, не раскрываемых физикой, т.е. умозрительных, онтологических положениях, из которых выводятся другие философские положения.

     Первая  философия (метафизика) - теоретическая  философия (или первая философия в отличие от второй - физики) изучает бытие как таковое, т.е. сущность, причем в связи с разделением сущего на природные и искусственные вещи, первую философию интересуют сущности природные, самоцельные и самоценные. Сущность интерпретируется двояко: как отдельное нечто и как мыслимая суть каждой вещи, последнее значение передается понятием «чтойности» (греч. «то, чем было бытие»).

     Аристотель, насчитывает четыре первоначала, или  высшие причины бытия: форма (сущность, суть бытия) («Что это есть?»), материя («Из чего?»), цель («Ради чего?»), перводвижитель («Откуда начало движения?»). В трудах Аристотеля ведётся речь об отношении между этими стихиями, их развитии, как они воплощаются в явлениях природы и т.п. Он также проводит различие между возможностью и действительностью.

     Иерархия сущностей (в первом смысле) выстраивается в зависимости от их способности быть носителями также и сущностного содержания во втором смысле. Чем меньше в сущности «материального» (возможного, динамического) и чем больше в ней «формального» (действительного, энергийного), тем более мы приближаемся к идеалу, к совпадению сущности и существования.

     В неологизме «энтелехия» выражено совпадение формального и телеологического причинного ряда: уже в самом факте  деятельности дано осуществление задачи данной деятельности (например, глаз видит уже когда он смотрит, а строитель не сразу построил дом, когда он приступил к его строительству).

     Совпадение  результата и процесса деятельности имеет место для чистого ума, мыслящего наилучший предмет  мысли - себя самого. Этот божественный ум лишен материи и именно поэтому в нем нет ничего возможного - он чистая деятельность созерцания, чистая мысль и, таким образом, полнота бытия.

     Аристотелем было сделано много ценного и  важного в области натурфилософии, физики, хотя последняя не отделена резкой границей от первой философии. Физика Аристотеля - это не физика в современном понимании, а те же общефилософские вопросы, но тесно связанные с пониманием природы, т.е. натурфилософия. Т.е. конкретно-научная методология Аристотеля-физика определялась методологическими взглядами Аристотеля-философа.

     Осознание роли метода и разработка исторически  первого его варианта позволили  Аристотелю построить оригинальную физическую картину мира, впервые  реализовать идею науки о природе.

     Аристотель впервые создал систему философии как всеобъемлющей энциклопедической науки. Он впервые отделил собственно философское знание (первую философию или метафизику) от частно-научного или конкретно-научного знания.

     Его «Метафизика» - одно из главных философских произведений во всей истории мировой философии.

     Аристотель  отталкивается от платоновского  учения об эйдосе как общей сущности вещи. Однако он не соглашается с  тем, что сущность вещи существует сама по себе вне самой вещи, и критикует  Платона за ненужное удвоение мира.

     Он  помещает сущность вещи в саму отдельную, чувственно воспринимаемую вещь, и  понимает эту сущность как процесс  целенаправленного формирования, как  деятельность, как «энергию».

     Вещь  может полностью реализовать  свою идею, или сущность, свою «форму». Поэтому истинно сущее бытие для Аристотеля - это отдельная чувственно воспринимаемая вещь, «первое сущее», в котором нераздельно слиты его материя и его «идея» (форма).

     «Материя» Аристотеля - это всего лишь возможность  вещи, действительность которой дает форма. Все вещи в мире различаются степенью полноты реализации своей цели и формы, их можно сравнивать по степеням совершенства.

     Космос - вечная и неподвижная иерархия степеней совершенства, в которой  есть «верх» и «низ», т.е. первая материя (чистая возможность) и чистая форма, или абсолютная актуальность - «божественное» начало в мире.

     Все последующие мыслители, и прежде всего средневековые, строили свои методологические концепции конкретно-научного уровня подобным же образом.

     С тех пор развитие физики определяется стремлением человека всё полнее и глубже воплотить эту идею в жизнь, причем общая методологическая установка Аристотеля присутствовала в умах физиков и последующих эпох.

     Он  создал и отшлифовал той стиль  мышления, который получил название аристотелизма, и который постоянно доминировал и до настоящего времени доминирует в европейской культуре, философии и науке.

     Его учение, в котором он стремится  связать сильные стороны учения Демокрита с достижениями Платона, допускает и последовательно материалистическое, и объективно-идеалистическое истолкование.

     Материалистическая  переработка началась в его школе  уже Страбоном и привела в  арабской философии Авиценны и Аверроэса  к материалистическому пантеизму.

     Он  дал начало в том или ином смысле большинству последующих философских систем. По своему характеру его творчество было выдающимся вкладом в развитие научных, в частности естественнонаучных, исследований. Содержательность и разработанность философской системы Аристотеля были универсальны.

     Ему принадлежит заслуга в систематизации знаний и выделении ряда научных областей, которые в последующем стали отпочковываться в самостоятельные направления.

     Аристотель  производит разделение основных видов  философских проблем, легшее в основу деления на этику, физику и логику, ставшего для европейской философии классическим.