Содержание 
 

     Введение

     Актуальность данного исследования связана с происходящими в современном обществе экономическими, социально-политическими, культурными и экологическими изменениями, которые привели к повышенному вниманию к различным отраслям естествознания.

     Современные средства естествознания позволяют изучать многие сложнейшие процессы, в связи с чем рациональный естественно-научный метод все шире проникает в гуманитарную среду, формируя целостное научное знание общества.

     Ведь, как показал ход истории, развитие естествознания происходит в неразрывной связи с великими научными открытиями. Не случайно три с половиной века назад английский материалист Фрэнсис Бэкон назвал науку силой. Каждый новый фундаментальный переворот в науке дает толчок для развития не только какой-то узкой отрасли, но и всей системы знаний человека о природе.

     Вышесказанное обусловливает актуальность изучения великих переворотов в науке, которые происходили в прошлом и получили затем закономерное продолжение и развитие в наши дни, оказав основополагающее влияние на облик современного научного знания.

     Цель  данной работы – проанализировать великие перевороты в науке.

     Цель  работы конкретизируется следующими задачами:

     1. проследить основные этапы развития естествознания;

     2. рассмотреть великие перевороты в становлении научного знания.

     В работе применялись как общенаучные (метод диалектического познания), так и частнонаучные методы (метод  анализа и синтеза материала  по теме).

     Структура работы обусловлена ее задачами и состоит из введения, двух глав, заключения и списка литературы, включающего 8 источников.

     1. Основные этапы развития естествознания

     За  несколько тысячелетий до нашей  эры в речных цивилизациях Востока  появились и запечатлелись в  памятниках древнейшей письменности некоторые  представления о природе. С этого времени последовательно развивалась общая идея о Вселенной, в которой все явления связаны единой цепью причин и следствий.

     Египет, Вавилон, Древний Китай и Индия  знали конкретные причинные связи  явлений, пользовались некоторыми обобщенными  понятиями (не только качественными, но и количественными), подошли к сравнительно разработанной картине, объясняющей смену дня и ночи, смену времен года, некоторые метеорологические явления. В странах Древнего Востока были высказаны идеи естественного причинного порядка во Вселенной.

     Однако  единая естественно-научная картина мира была создана только в античный период в Древней Греции¹.

     Когда греки - носители уже не речной, а  средиземноморской цивилизации - познакомились  с естественно-научными представлениями  Египта и культурных стран Азии и дополнили их астрономическими, географическими и биологическими сведениями, выросшими из обобщения собственного земледельческого, ремесленного, строительного и навигационного опыта, тогда в ионийских колониях появились первые единые концепции мира как целого, противостоявшие религиозно-мифологической картине строения, происхождения и развития небесных тел и Вселенной. В греческих колониях на западных берегах Малой Азии (Иония), на юге Италии и в Сицилии в VI в. до н. э. началось бурное развитие науки, в частности философии, как учения о природе. Именно здесь на смену простому созерцанию явлений природы и их наивному толкованию приходят попытки научно объяснить эти явления, разгадать их истинные причины.

     Так, первую теорию строения мира, объясняющую прямое и попятное движение планет, создал греческий философ Евдокс Книдский (ок. 408-355 гг. до н. э.). Он предположил, что у каждой планеты имеется не одна, а несколько сфер, скрепленных друг с другом. Одна из этих сфер совершает один оборот в сутки вокруг оси небесной сферы по направлению с востока на запад. Время обращения другой (в обратную сторону) предполагалось равным периоду обращения планеты. Тем самым объяснялось видимое движение планеты вдоль эклиптики. При этом предполагалось, что ось второй сферы наклонена к оси первой под определенным углом. Комбинация с этими сферами позволяла объяснить попятное движение планеты и ее наклонное движение по отношению к эклиптике. Все особенности движения Солнца и Луны объяснялись с помощью трех сфер. Звезды Евдокс разместил на одной сфере, вмещающей в себя все остальные. Таким образом, все видимое движение небесных светил Евдокс свел к вращению 27 сфер².

     В дальнейшем развитии мировоззрения  большую роль сыграла математическая программа Пифагора-Платона. Платон (427-347 гг. до н. э.) полагал, что основой мира являются огонь, воздух, вода, земля. Пифагор и его последователи высказали мысль о шарообразности Земли: Земля - сфера, подобная самой себе во всех направлениях: она не имеет ни верха, ни низа. Пифагор также обратил внимание на то, что Солнце совершает полный оборот в течение года по эклиптике в направлении, противоположном суточному вращению звездного неба, которое представлялось сферой, окружающей Землю.

     Пифагореец  Филолай (V в. до н. э.) предложил пироцентрическую систему мира, в которой Земля, Солнце, Луна, 5 планет, противоземля и сфера неподвижных звезд обращаются вокруг центрального огня.

     Пироцентрическая  система Филолая уступила геоцентрической  системе Платона (она связывается  с именем Птолемея и продержалась до XVI в.). Платон высказал предположение, что Земля находится в центре мира, что вокруг нее обращаются Луна, Солнце, далее - утренняя звезда Венера, звезда Гермеса (Меркурий), звезды Ареса, Зевса и Кронуса (Марс, Юпитер и Сатурн). У Платона впервые встречаются названия планет по имени богов, полностью совпадающие с вавилонскими. Представления о равномерном, круговом, совершенно правильном движении небесных тел высказал также Платон. Он впервые сформулировал задачу: найти, с помощью каких равномерных и правильных круговых движений можно «спасти явления, представляемые планетами». Другими словами, Платон ставил задачу построить геометрическую модель мира, в центре которой должна была находиться Земля.

     Усовершенствованием системы мира Евдокса занялся ученик Платона Аристотель (384-322 гг. до н. э.), взгляды которого безраздельно господствовали в физике и астрономии в течение почти двух тысяч лет³.

     Аристотель  предположил существование четырех  «стихий»: земли, воды, воздуха и  огня, из смешения которых будто бы произошли все тела, встречающиеся на Земле. По Аристотелю, стихии вода и земля естественным образом стремятся двигаться к центру мира («вниз»), тогда как огонь и воздух движутся «вверх» к периферии и тем быстрее, чем ближе они к своему «естественному» месту. Поэтому в центре мира находится Земля, над ней расположены вода, воздух и огонь. Таким образом, Аристотель различает естественные и насильственные движения тел.

     Для земных тел естественными являются движения по прямой к центру Космоса (т. е. вниз) или от центра Космоса (вверх): тяжелые тела по самой своей природе стремятся вниз, а легкие - вверх. Всякие иные движения земных тел являются насильственными.

     Представления Аристотеля о естественных и насильственных движениях тел господствовали в науке в течение многих столетий - вплоть до XVI-XVII вв., когда возникла механика Галилея-Ньютона.

     Большое влияние на становление реалистической картины мира оказала также атомистическая физическая программа Демокрита-Эпикура.

     По  мнению этих философов, возникновение живого - естественный процесс, результат природных сил, а не «акта творения» внешних сил. Согласно Левкиппу и Демокриту, в мире есть лишь два «начала» - пустота (небытие) и атомы (бытие).

     Значительный  вклад в развитие представлений о Вселенной внес древнегреческий астроном Гиппарх (II в. до н. э.). Он уточнил каталог китайских астрономов Чань Чун и Ши Шень (355 г. до н. э.) и греческих астрономов Аристилла и Тимохариса (280 г. до н. э.), и его каталог содержал сведения о 850 звездах и 48 созвездиях. Гиппарх обнаружил, что видимое движение Солнца и Луны на небе является неравномерным. Поэтому он считал, что эти светила движутся равномерно по круговым орбитам, однако центр круга смещен по отношению к центру Земли. Такие орбиты были названы эксцентрами. Гиппарх составил таблицы, по которым можно было определить положение Солнца и Луны на небе на любой день года. Благодаря работам Гиппарха астрономы отказались от мнимых прозрачных сфер, предложенных Евдоксом, и перешли к более сложным построениям с помощью эпициклов и деферентов.

     Таким образом, воззрения античных философов содержали ряд важнейших элементов эволюционизма: во-первых, мысль о естественном возникновении живых существ, их изменении в результате борьбы противоположностей и выживании удачных вариантов; во-вторых, идею ступенчатого усложнения организации живой природы; в-третьих, представление о целостности организма (принцип корреляции) и об эмбриогенезе как процессе новообразования⁴.

     Однако  классическую форму теории эпициклических движений придал александрийский астроном Клавдий Птолемей (II в. н. э.). Он разработал метод, пользуясь которым можно было рассчитать положение той или другой планеты на любой заданный момент времени. Это была логически стройная кинематическая схема Вселенной, которая, несмотря на ложность своих теоретических основоположений давала удовлетворительное описание основных особенностей видимого движения небесных тел. В историю науки она вошла как геоцентрическая система мира.

     В Средневековье развитие науки надолго затормозилось. Системы мира Аристотеля и Птолемея были признаны согласными с религиозной идеологией. Основа христианской религии - тезис искупления (пришествие на Землю бога для спасения людей) гармонировал с представлением об исключительном положении Земли как центра мира. Некоторый подъем астрономической науки в Средние века нужно отметить у арабов, народов Средней Азии и Кавказа.

     Труды Птолемея вместе с другими древними астрономическими источниками послужили  отправной точкой для ряда усовершенствований геоцентрической системы мира, разработанной средневековыми учеными и философами, в особенности Ибн Хайсамом (известным в Европе под именем Альхазена) и Ибн Шатиром, принадлежавшим к астрономической школе Насир эд Дина Туси (XII в.).

     Значительным  шагом вперед было геологическое учение Ибн Сины (Авиценны). Впервые в истории науки он открыл закон последовательности залегания осадочных пород (500 лет спустя его вновь открыл датский естествоиспытатель Николаус Стено). Это открытие послужило отправным пунктом для формулировки Авиценной более общей научной концепции - учения об эволюции земной коры. К идее эволюции независимо от Ибн-Сины пришел также его современник Абу Райхан Бируни. Это учение имело огромное мировоззренческое значение вследствие того, что идея постоянного изменения земной поверхности резко противоречила религиозному постулату о единовременном и совокупном творении всего космоса и его пребывании в дальнейшем в вековечном, абсолютно неизменном состоянии.

     В то же время у различных ученых начинают намечаться попытки нового подхода к объяснению небесных явлений, пока, наконец, польский мыслитель Николай Коперник не сделал великого шага к созданию нового мировоззрения, давшего толчок мощному развитию астрономии как науки и создавшего гелиоцентрическую систему мира. В ее основе лежали следующие утверждения:

     1. В центре мира находится Солнце.

     2. Земля и другие планеты движутся  вокруг Солнца в одном направлении  и вращаются вокруг одного  из своих диаметров.

     3. Это движение происходит по  круговым орбитам.

     4. Оно является равномерным, т.  е. скорости движения планет  по круговым орбитам постоянны⁵.

     Учение  Коперника произвело настоящую  революцию не только в астрономии, но и во всем человеческом мировоззрении. Коперник стер грань между «земным» и «небесным», а основой возникновения всех этих новых идей выступил грандиозный хозяйственный переворот.

     Последующие шаги в создании новой картины  мира были сделаны Г. Галилеем и К. Кеплером, которые, отталкиваясь от динамических и кинематических законов Аристотеля, переосмысливали его механику и в итоге перехода от геоцентризма к гелиоцентризму пришли к своим кинематическим законам. Эти законы предопределили принципиально единую для земных и небесных тел механику Ньютона со всеми сформированными им классическими законами механики, включая универсальный закон всемирного тяготения. Галилей, рассматривая движение свободного падения тел, первым ввел понятие инерции и сформулировал принцип относительности для механических движений, известный как принцип относительности Галилея.

     Однако  решающий вклад в становление механики внес И. Ньютон.

     Согласно  законам механики И. Ньютона гравитационные силы связывают все без исключения тела природы, они являются не специфическим, а общим взаимодействием. Законы тяготения определяют отношение материи к пространству и всех материальных тел друг к другу. Тяготение создает в этом смысле реальное единство Вселенной.

     Объяснение  характера движения небесных тел  и даже предсказание новых планет Солнечной системы было триумфом ньютоновской теории тяготения, поэтому долгое время в науке доминировала механистическая картина мира.

     Развитие  биологии в XVIII веке также не обходилось без революционных открытий. Так, Г. Мендель (1822-1884) открыл законы наследственности, а Л. Пастер, исследуя бактерии, показал, что они присутствуют в атмосфере, распространяются капельным путем и их можно разрушить высокой температурой⁶.

     Итогом  развития эволюционной концепции стала  работа Ч. Дарвина (1809-1882) «Происхождение видов путем естественного отбора» (1859). Эта теория имела такое же влияние на умы людей, какое в свое время имела теория Коперника. Это была научная революция в области биологии. Можно сказать, что коперниковская революция указала место человека в пространстве, а теория Дарвина определила место человека во временной шкале мира⁷.

     Во  второй половине XIX в. на основе исследований М. Фарадея и Д. Максвелла возникла электромагнитная картина мира.

     М. Фарадей исходил из основной идеи о взаимной связи явлений природы. Он считал, что если ток способен вызывать магнитные явления, то и обратно, при помощи магнитов или других токов, можно получить электрические токи. В результате настойчивости и многих попыток Фарадей действительно открыл в 1831 г. это явление, которое еще более укрепило представление о связи между электричеством и магнетизмом.

     Второй  важнейшей идеей в работах  Фарадея было признание основной, определяющей роли промежуточной среды  в электрических явлениях. Фарадей  не допускал действия на расстоянии и  считал, что электрические магнитные  взаимодействия передаются промежуточной средой и что именно в этой среде разыгрываются основные электрические и магнитные процессы.

     В работах Максвелла идеи Фарадея  подверглись дальнейшему углублению и развитию и были превращены в  строгую математическую теорию. В  теории Максвелла мысль о тесной связи электрических и магнитных явлений получила окончательное оформление в виде двух основных положений теории. Поэтому теория Максвелла явилась завершением важного этапа в развитии учения об электричестве и привела к классическому представлению об электрическом поле, содержащем в общем случае и электрическое, и магнитное поля, связанные между собой и способные взаимно превращаться друг в друга.

     При этом теория Максвелла не только объяснила  уже известные факты, но и предсказала новые и важные явления. Совершенно новым в этой теории явилось предположение Максвелла о магнитном поле токов смещения. На основе этого предположения Максвелл теоретически предсказал существование электромагнитных волн, т. е. переменного электромагнитного поля, распространяющегося в пространстве с конечной скоростью. Теоретическое исследование свойств электромагнитных волн привело затем Максвелла к созданию электромагнитной теории света, согласно которой свет представляет собой также электромагнитные волны. В дальнейшем электромагнитные волны действительно были получены на опыте, а еще позднее электромагнитная теория света, а с нею и вся теория Максвелла получили полное и блестящее подтверждение.

     При этом хочется отметить, что, несомненно, электромагнитная картина мира по сравнению  с механистической картиной мира представляла собой значительный шаг  вперед в познании окружающего мира. Многие детали электромагнитной картины  мира сохранились в современной естественно-научной картине мира: понятие физического поля, электромагнитная природа сил, ядерная модель атома, дуализм корпускулярных и волновых свойств и многое другое. В то же время в электромагнитной картине мира, как и в механистической, господствовали однозначные причинно-следственные связи, по-прежнему все было жестко определено, характерна метафизическая омертвелость, внутренние противоречия отсутствовали. Открытые Максвеллом и Больцманом вероятностные закономерности не признавались фундаментальными, и они не включались ни в механистическую, ни в электромагнитную картину мира. Столь же однозначными, жесткими представлялись и максвелловские законы, управляющие электромагнитным полем⁸.

     Таким образом, девятнадцатый век подвел к пониманию диалектики природы, но сам век еще оставался на позициях метафизического материализма. Нужен был диалектический материализм⁹.

     2. Великие перевороты  в науке

     Необходимо  отметить, что в настоящее время  популярна идея о том, что в  истории науки со времени становления  ее как социального института в XVII в. произошли четыре глобальные революции и были соответственно три периода в развитии науки, различающиеся по типам преобладающей рациональности¹⁰.

     Первая  научная революция произошла  в XVII в. и завершилась становлением классического естествознания. С этого времени основное внимание уделялось поиску очевидных, наглядных принципов бытия, на базе которых можно строить теории, объясняющие и предсказывающие опытные факты. В соответствии с распространенной идеей о возможности реакции (сведения) всего знания о природе к фундаментальным принципам и представлениям механики строилась и развивалась механистическая картина природы, которая выступала одновременно и как картина реальности применительно к сфepe физического знания, и как общенаучная картина мира. Преобладали представления о познании как наблюдении и экспериментировании с объектами природы, которые раскрывают тайны своего бытия познающему разуму.

     Такая система взглядов соединялась с  представлениями об изучаемых объектах как о малых системах или механических устройствах, которые характеризовались относительно небольшим количеством элементов, их силовыми взаимодействиями и жестко предопределенными (детерминированными) связями. Их знание связано с предположениями о том, что свойства целого полностью определяются состояниями и свойствами его отдельных частей, вещь можно представлять как относительно устойчивое тело, а процесс - как перемещение тел в пространстве с гением времени. Это обеспечивало успех механики и предопределяло редукцию (сведение) к ее понятиям представлений всех других областей естественно-научного исследования.

     Вторая  научная революция произошла  в конце XVIII - первой половине XIX в. и  отмечена переходом к дисциплинарно  организованному естествознанию¹¹. В это время механистическая картина мира утрачивает статус общенаучной. Формирующиеся в биологии, геологии, географии и других областях естествознания специфические картины реальности несводимы к панической, а отражают идеалы эволюционного объяснения. Физика же продолжает строить свои знания, абстрагируясь от идеи развития, однако разработка теории поля приводит к постепенному размыванию ранее преобладавших норм механического объяснения, хотя познавательные установки классической науки еще сохраняются. Одной из центральных становится проблема соотношения методов науки, синтеза знаний и классификации наук. Поиск путей единства науки, проблема дифференциации и интеграции знания превращаются в фундаментальную проблему.

     Итак, первая и вторая глобальные революции  в естествознании характеризуются формированием и развитием классической науки и ее стиля мышления.

     В свою очередь, в конце XIX-начале XX в. в естествознании были сделаны крупнейшие открытия, которые коренным образом изменили представления о картине мира. Прежде всего, это открытия, связанные со строением вещества, и открытие взаимосвязи вещества и энергии.

     Так, проникая в область микромира, физики столкнулись с неожиданными проявлениями физической реальности, для описания которой возникла потребность в новой теории, ибо сделать это с помощью классической механики не удавалось. Поэтапно, благодаря работам ряда физиков и, главным образом, Бора, Гейзенберга, Шредингера, Планка, де Бройля и других, была построена физическая теория микромира, создана квантовая механика¹². Согласно этой теории, движение микрочастиц в пространстве и времени не имеет ничего общего с механическим движением макрообъектов и подчиняется соотношению неопределенностей: если известно положение микрочастицы в пространстве, то остается неизвестным ее импульс и наоборот.

     Наконец, в 1905 г. А. Эйнштейн создал специальную теорию относительности, в корне изменившую научное представление о пространстве и времени, в которой свойства пространства и времени связаны с материей и вне материи теряют смысл.

     Важный методологический урок, который был получен из специальной теории относительности, состоит в том, что все движения, происходящие в природе, имеют относительный характер, в природе не существует никакой абсолютной системы отсчета и, следовательно, абсолютного движения, которые допускала ньютоновская механика¹³. Здесь пространство и время носят относительный характер.

     Еще более радикальные изменения  в учении о пространстве и времени  произошли в связи с созданием  общей теории относительности, которую  нередко называют новой теорией тяготения, принципиально отличной от классической ньютоновской теории. Эта теория впервые ясно и четко установила связь между свойствами движущихся материальных тел и их пространственно-временной метрикой. Теоретические выводы из нее были экспериментально подтверждены во время наблюдения солнечного затмения. Согласно предсказаниям теории, луч света, идущий от далекой звезды и проходящий вблизи Солнца, должен отклониться от своего прямолинейного пути и искривиться, что и было подтверждено наблюдениями. Общая теория относительности показала глубокую связь между движением материальных тел, а именно тяготеющих масс и структурой физического пространства-времени.

     Таким образом, третья научная революция  была связана со становлением неклассического естествознания в период с конца XIX до середины XX в. В это время в физике открыта делимость атома, происходит становление релятивистской и квантовой теории; в космологии формулируется концепция нестационарной Вселенной; в химии начинается развитие квантовой химии; в биологии происходит становление генетики; возникают кибернетика и теория систем, сыгравшие огромную роль в построении современной научной картины мира¹⁴.

     Идеалы  и нормы неклассической науки  связаны с пониманием относительной  истинности теорий и картины природы, выработанной на том или ином этапе развития естествознания. Вместо представлений о единственно истинной теории допускается истинность некоторого количества отличающихся друг от друга теоретических описаний одной и той же реальности. Образцом служили идеалы и нормы квантово-релятивистской физики, где в качестве необходимого условия объективности объяснения и описания выступала фиксация особенностей средств наблюдения, взаимодействующих с объектом. Новая система познавательных идеалов и норм открывала путь к освоению сложных саморегулирующихся систем с уровневой организацией, наличием относительно независимых и изменчивых подсистем, вероятностным взаимодействием их элементов, существованием управляющего уровня и обратных связей, обеспечивающих целостность системы.

     Включение таких систем в процесс научного исследования вызвало трансформации  картин мира многих областей естествознания. Создавались предпосылки для  построения целостной картины природы, отмеченной иерархической организованностью Вселенной как сложного динамического единства. На этом этапе картины реальности, вырабатываемые в отдельных науках, еще сохраняли свою самостоятельность, но каждая из них участвовала в формировании представлений, которые затем включались в общенаучную картину мира. Последняя рассматривалась не как точный и окончательный портрет природы, а как постоянно уточняемая и развивающаяся система знания о мире.

     Четвертая научная революция происходит в  современную эпоху, начиная с  последней трети XX в. В ходе этой научной революции рождается новая, постнеклассическая наука. Характер научной деятельности меняется в связи с применением научных знаний практически во всех сферах социальной жизни, а также вследствие радикальных изменений в средствах хранения и получения знаний (компьютеризация науки, появление сложных приборных комплексов и т.д.). На передний план науки выдвигаются междисциплинарные и проблемно ориентированные формы исследовательской деятельности. Если классическая наука была ориентирована на постижение все более сужающегося, изолированного фрагмента действительности - предмета конкретной научной дисциплины, то специфику современной науки определяют комплексные исследовательские программы, в которых принимают участие специалисты из различных областей знания¹⁵. Кроме того, в процессе определения исследовательских приоритетов наряду с собственно познавательными целями все большую роль начинают играть цели экономического и социально-политического характера.

     В настоящее время усиливаются  процессы взаимодействия частных картин мира, они становятся взаимозависимыми и предстают как фрагменты  целостной общенаучной картины  мира. На ее развитие оказывают влияние  и достижения фундаментальных наук, и результаты междисциплинарных прикладных исследований. В их рамках приходится сталкиваться со сложными системными объектами, которые в отдельных дисциплинах обычно изучаются лишь фрагментарно, поэтому эффекты, обусловленные их системностью, могут быть обнаружены только при синтезе фундаментальных и прикладных задач в проблемно ориентированном поиске.

     Объектами современных междисциплинарных  исследований все чаще становятся открытые и саморазвивающиеся системы, что  начинает определять характер современного, постнеклассического естествознания. Ориентация современного естествознания на исследование сложных, развивающихся систем приводит к трансформации идеалов и норм исследовательской деятельности. Историчность комплексного объекта и изменчивость его поведения предполагают построение возможного поведения системы в точках бифуркации (раздвоения). В естествознание начинает внедряться идеал исторической реконструкции, причем не только в дисциплинах, традиционно изучающих эволюционные объекты (геология, биология, география), но и в современной космологии и астрофизике.