Этапы исторического развития естествознания

18

                                          СОДЕРЖАНИЕ.

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………..3

1.ВКЛАД АРАБСКОГО МИРА В РАЗВИТИЕ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ ……….4

2.ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ…………………..5

2.1.ДРЕВНЕГРЕЧЕСКИЙ ПЕРИОД…………………………………………….5

2.2.ЭЛЛИНИСТИЧЕСКИЙ ПЕРИОД…………………………………………...7

2.3.ДРЕВНЕРИМСКИЙ ПЕРИОД……………………………………………….9

2.4.НАУЧНАЯ РЕВОЛЮЦИЯ…………………………………………………...9

3.РЕВОЛЮЦИИ В ЕСТЕСТВОЗНАНИИ……………………………………...13

ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………….16

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.

                                           Введение.

      На протяжении всей истории развития общества основу образования составляли знания о природе, знания о человеке и знания об обществе. Таким образом, эти три составляющие тесно взаимосвязаны: природа породила человека, а люди образуют общество. Поэтому развитие естествознания и общества неизбежно происходит одновременно во взаимодействии и взаимосвязи.

        Естествознание - неотъемлемая и важная часть духовной культуры человечества. Знание его современных фундаментальных научных положений, мировоззренческих и методологических выводов является необходимым элементом общекультурной подготовки специалистов в любой области деятельности. Поэтому, изучение естественных наук - важный фактор для подготовки современных образованных специалистов.

        Естествознание возникло во второй половине XV в.; более ранние периоды естественнонаучных знаний можно рассматривать как зачаточные, или подготовительные, к систематическому изучению природы.

        Начиная с эпохи Николая Коперника, история естествознания рассматривается в свете научных революций, связанных с выявлением фундаментальных принципов природы.

       Этапов выделяют иногда три-четыре, иногда более десяти. Переходы от этапа к этапу и от одной научной революции к другой не похожи на триумфальное шествие человеческой мысли. Основные направления ее развития возникали в результате перебора многих «окольных путей», отступлений, «периодов топтания на месте».

                 1. Вклад Арабского мира в развитие естествознания.

В эпоху Средних веков возросло влияние церкви на все сферы жизни общества. Европейская наука переживала кризис вплоть до XII-XIII вв. В это время эстафету движения научной мысли Древнего Мира и античности перехватил Арабский мир, сохранив для человечества выдающиеся труды ученых тех времен.

Ислам, объединив всех арабов, позволил им, потом в течение двух-трех поколений создать огромную империю, в которую помимо Аравийского полуострова вошли многие страны Ближнего Востока, Средней Азии, Северной Африки, половина Пиренейского полуострова. Развитие исламской государственности в VIII-XII вв. оказало благотворное влияние на общемировую культуру. К Х в. сформировались наиболее крупные культурные центры Арабского мира: Багдад и Кордова. В этих городах было много общественных библиотек, книжных магазинов, существовала мода и на личные библиотеки.

Арабский мир дал человечеству много выдающихся ученых и организаторов науки. Так, например, Мухаммед, прозванный аль-Хорезми (первая половина IX в.) был выдающимся астрономом и одним из создателей алгебры; Бируни (973-1048) - выдающийся астроном, историк, географ, минералог; Омар Хайям (1201- 1274) - философ и ученый, более известный как поэт; Улугбек (XV в.) - великий астроном и организатор науки, один из наследников Тимура, а также Джемшид, Али Кушчи и многие другие ученые.

Аль-Хорезми значительно улучшил таблицы движения планет и усовершенствовал астролябию - прибор для определения положения небесных светил. Бируни со всей решительностью утверждал, что Земля имеет шарообразную форму, и значительно уточнил длину ее окружности. Он также допускал вращение Земли вокруг Солнца. Омар Хайям утверждал, что Вселенная существует вечно, а Земля и другие небесные тела движутся в бесконечном пространстве.

                      2. Основные этапы развития естествознания.

                              2.1 Древнегреческий период.

Естественнонаучные знания Древнего Востока проникли в Древнюю Грецию в VI в до н.э. и обрели статус науки как определенной системы знаний. Эта наука называлась натурфилософией (от лат. natura - природа).      Натурфилософы были одновременно и философами, и учеными. Они воспринимали природу во всей ее полноте и были исследователями в различных областях знания. Эта стадия развития науки характеризуется концептуальным хаосом, проявлением которого и стала конкуренция различных воззрений на природу. Во всех трудах древнегреческих ученых естественнонаучные идеи тонко вплетены в философскую нить их мысли.

В VI в. до н.э. в древнегреческом городе Милете возникла первая научная школа известная, прежде всего не своими достижениями, а своими исканиями. Основной проблемой этой школы была проблема первоначала всех вещей: из чего состоят все вещи и окружающий мир? Предлагались разные варианты того, что считать первоосновой всех вещей: огонь (Гераклит), вода (Фалес), воздух (Анаксимен), апейрон (Анаксимандр).

Древнегреческий философ Фалес из Милета, живший в 640—564 до н. э., считал, что первоначалом всех вещей является вода и все произошедшее от нее наделено свойствами жизни, одушевлено. Мир, по его представлениям, возник из воды. Даже Земля, по его мнению, плавала в воде, подобно куску дерева. Принятие такого взгляда позволяет объяснить значение воды для жизни.

Другое научное сообщество рассматриваемого периода, пифагорейцы, в качестве первоначала мира - взамен воды, воздуха или огня - ввели понятие числа. Они также отмечали связь между законами музыки и числами. Согласно их учению, «элементы чисел должны быть элементами вещей». Пифагор (582-500 гг. до н.э.) был не только известным математиком и астрономом, но и духовным лидером своих учеников и многих ученых того времени. Пифагорейцы проповедовали тип жизни в поисках истины, научное познание, которое, как они считали, и есть высшее очищение - очищение души от тела. Следует отметить, что пифагорейские числа не соответствуют современным абстрактным представлениям о них. Пифагорейское число тянуло за собой длинный «шлейф» физических, геометрических и даже мистических понятий.

Исследование первоосновы вещей вслед за учеными милетской школы были продолжены Демокритом (около 460-370 гг. до н.э.) и его учителем Левкиппом, которые ввели понятие атома. Новое учение, атомистика, утверждало, что все в мире состоит из атомов - неделимых, неизменных, неразрушимых, движущихся, невозникающих, вечных, мельчайших частиц. Учение об атоме явилось гениальной догадкой, которая намного опередила свое время и служила источником вдохновения для многих его последователей.

Самой яркой фигурой античной науки того периода был величайший ученый и философ Аристотель (384-322 гг. до н.э.), авторитет которого был незыблемым более полутора тысяч лет. Аристотель в совершенстве освоил учение своего учителя Платона, но не повторил его путь, а пошел дальше, выбрав свое собственное направление в научном поиске. Если для Платона было характерно состояние вечного поиска без конкретной окончательной позиции, то научный дух Аристотеля вел его к синтезу и систематизации, к постановке проблем и дифференциации методов. Он наметил магистральные пути развития метафизики, физики, психологии, логики, а также этики, эстетики, политики.

Сочинения Аристотеля разнообразны по тематике, многочисленны по объему и значительны по влиянию, которое они оказали на дальнейшее развитие различных наук. Среди его естественнонаучных работ следует выделить прежде всего «Категории», «Об истолковании», «Физика», «О небе», «Метеорологика», «Метафизика», «История животных», «О частях животных», «О передвижении животных», трактаты по логике. Во многих из этих книг Аристотель продемонстрировал всесторонние и глубокие по тому времени знания.

Аристотель разделял все науки на три больших раздела: науки теоретические и практические, которые добывают знания ради достижения морального совершенствования, а также науки продуктивные, цель которых - производство определенных объектов[1]. Формальная логика, созданная Аристотелем, просуществовала в предложенной им форме вплоть до конца XIX в.

Зарождение медицины как самостоятельного научного знания связано с именем Гиппократа (460-370 гг. до н.э.), который придал ей статус науки и создал эффективно действующий метод, преемственно связанный с ионийской философией природы. За этим методом стояли усилия древних философов дать естественное объяснение каждому явлению, найти его причину и цепочку следствий, веру в возможность понять все тайны мира. Медицинские труды Гиппократа многочисленны и разнообразны. Основной его тезис: медицина должна развиваться на основе точного метода, систематического и организованного описания различных заболеваний.

                   2.2 Эллинистический период.

Первой из эллинистических школ была школа Эпикура (341-270 гг. до н.э.). Эпикур делил философию на три части: логику, физику и этику. Эпикурейская физика - это целостный взгляд на реальность. Эпикур развил идеи атомистики, заложенные Левкиппом и Демокритом. В его школе было показано, что атомы различаются весом и формой, а их разнообразие не бесконечно. Для объяснения причины движения атомов Эпикур ввел понятие первоначального толчка (первотолчка).

С 332г. до н.э. началось сооружение города Александрии, который стал основным научным центром эллинистической эпохи, центром притяжения ученых всего средиземноморского региона.

В Александрии был создан знаменитый Музей, где были собраны необходимые инструменты для научных исследований: биологических, медицинских, астрономических. К Музею была присоединена библиотека, которая вмещала в себя всю греческую литературу, литературу Египта и многих других стран. Объем этой Библиотеки достигал 11,7 тыс. книг, в ней нашла отражение культура всего античного мира.

В первой половине III в. до н.э. в Музее велись серьезные медицинские исследования. Герофил и Эрасистрат продвинули анатомию и физиологию, оперируя при помощи скальпеля. Герофил доказал, что центральным органом живого организма является мозг, а не сердце, как думали ранее. Он изучил разновидности пульса и его диагностическое значение.

          В эллинистический период начали составляться труды, объединявшие все знания в какой-либо области. Так, например, одному из крупнейших математиков того периода Евклиду принадлежит знаменитый труд «Начала», где собраны воедино все достижения математической мысли. Опираясь на аристотелевскую логику, он создал метод аксиом, на основе которого построил все здание геометрии.

Выдающимся ученым эллинистического периода был математик теоретик Архимед (287-212 гг. до н.э.). Он был автором многих остроумных инженерных изобретений. Его баллистические орудия и зажигательные стекла использовались при обороне Сиракуз. Среди множества работ особое значение имеют следующие: «О сфере и цилиндре», «Об измерении круга», «О спиралях», «О квадратуре параболы», «О равновесии плоскости», «О плавающих телах». Архимед заложил основы статики и гидростатики.

Систематизатором географических знаний был друг Архимеда Эрастофен. Исторической заслугой Эрастофена явилось применение математики к географии для составления первой карты с меридианами и параллелями.

           Следует отметить, что в рассматриваемый период завершили свое формирование основополагающие элементы наиболее древних наук - математики (прежде всего геометрии), астрономии и медицины. Кроме того, началось формирование отдельных естественных наук, методами которых могут считаться наблюдение и измерение. Все эти науки создавались жрецами Египта, волхвами и магами Междуречья, мудрецами Древней Индии и Древнего Китая.

                     2.3.  Древнеримский период.

В 30-х гг. до н.э. новым научным центром становится Рим со своими интересами и своим духовным климатом, ориентированным на практичность и результативность. Закончился период расцвета великой эллинистической науки. Новая эпоха может быть представлена работами Птолемея в астрономии и Галена в медицине.

Особое место среди работ Птолемея (100-170 гг. н.э.) занимает «Великое построение» (в арабском переводе - «Альмагест»), которая является итогом всех астрономических знаний того времени. Эта работа посвящена математическому описанию картины мира (полученной от Аристотеля), в которой Солнце, Луна и 5 планет, известных к тому времени, вращаются вокруг Земли. Из всех наук Птолемей отдает предпочтение математике ввиду ее строгости и доказательности. Мастерское владение математическими расчетами в области астрономии совмещалось у Птолемея с убеждением, что звезды влияют на жизнь человека. Геоцентрическая картина мира, обоснованная им математически, служила основой мировоззрения ученых вплоть до опубликования труда Н.Коперника «Об обращении небесных сфер».

Наука античного мира обязана Галену систематизацией знания в области медицины. Он обобщил анатомические исследования, полученные медиками александрийского Музея; осмыслил элементы зоологии и биологии, воспринятые от Аристотеля; теорию элементов, качеств и жидкостей системы Гиппократа. К этому можно добавить его телеологическую концепцию.

Периодом «научной революции» иногда называют время между 1543 и 1687 гг.

Первая дата соответствует публикации Н. Коперником работы «Об обращениях небесных сфер»; вторая - И. Ньютоном «Математические начала натуральной философии».

Все началось с астрономической революции Коперника, Тихо Браге, Кеплера, Галилея, которая разрушила космологию Аристотеля - Птолемея, просуществовавшую около полутора тысяч лет[2].

Коперник поместил в центр мира не Землю, а Солнце; Тихо Браге - идейный противник Коперника - движущей силой, приводящей планеты в движение, считал магнетическую силу Солнца, идею материального круга (сферы) заменил современной идеей орбиты, ввел в практику наблюдение планет во время их движения по небу; Кеплер, ученик Браге, осуществил наиболее полную обработку результатов наблюдений своего учителя: вместо круговых орбит, ввел эллиптические он количественно описал характер движения планет по этим орбитам; Галилей показал ошибочность различения физики земной и физики небесной, доказывая, что Луна имеет ту же природу, что и Земля, и формируя принцип инерции. Обосновал автономию научного мышления и две новые отрасли науки: статику и динамику. Он «подвел фундамент» под выдающиеся обобщения Ньютона, которые мы рассмотрим далее.

Данный ряд ученых завершает Ньютон, который в своей теории гравитации объединил физику Галилея и физику Кеплера.

В течение этого периода изменился не только образ мира. Изменились и представления о человеке, о науке, об ученом, о научном поиске и научных институтах, об отношениях между наукой и обществом, между наукой и философией, между научным знанием и религиозной верой.

Выделим во всем этом следующие основные моменты.

1.Земля, по Копернику, - не центр Вселенной, созданной Богом, а небесное тело, как и другие. Но если Земля - обычное небесное тело, то не может ли быть так, что люди обитают и на других планетах?

2.Наука становится не привилегией отдельного мага или просвещенного астролога, не комментарием к мыслям авторитета (Аристотеля), который все сказал. Теперь наука - исследование и раскрытие мира природы, ее основу теперь составляет эксперимент. Появилась необходимость в специальном строгом языке.

3.Наиболее характерная черта возникшей науки - ее метод. Он допускает общественный контроль, и именно поэтому наука становится социальной.

4.Начиная с Галилея наука намерена исследовать не что, а как, не субстанцию, а функцию.

Научная революция порождает современного ученого-экспериментатора, сила которого - в эксперименте, становящемся все более и более точным, строгим благодаря новым измерительным приборам. Новое знание опирается на союз теории и практики, который часто получает развитие в кооперации ученых, с одной стороны, и техников и мастеров высшего разряда (инженеров, художников, гидравликов, архитекторов и т.д.) с другой.

Возникновение нового метода исследования - научного эксперимента оказало огромное влияние на дальнейшее развитие науки.

Основной метод исследований Нового времени - научный эксперимент, который отличается от всех возможных наблюдений тем, что предварительно формулируется гипотеза, а все наблюдения и измерения направлены на ее подтверждение или опровержение.

Экспериментальный метод начал готовить к разработке еще Леонардо да  Винчи(1452-1519).

Начало экспериментальному методу Нового времени положило изобретение двух важнейших инструментов: сложного микроскопа (ок. 1590г.) и телескопа (ок. 1608 г.).

С появлением телескопов развитие астрономии поднялось на качественно новый уровень. Были открыты (еще Галилеем) четыре наиболее крупных спутника Юпитера, множество новых, не видимых невооруженным взглядом, звезд; было достоверно установлено, что туманности и галактики являются огромным скоплением звезд. Кроме того, были обнаружены темные пятна на Солнце, которые вызвали особые возражения и даже ярость руководителей католической церкви.

К середине XVII в. выдающийся астроном Гевелий изготовил первую карту Луны.

В Новое время, во многом благодаря экспериментальному методу, были объяснены многие довольно простые явления, над которыми человечество задумывалось в течение многих веков, а также были высказаны идеи, определившие научные поиски на века вперед.

1.Законы функционирования линз удалось объяснить Кеплеру;

2.Проблему «почему вода в насосах не поднимается выше 10,36 м» Торричелли сумел связать с давлением атмосферы на дно колодца.

3.Правильные объяснения приливов и отливов в морях и океанах, дали Кеплер (начало рассуждений) и Ньютон.

4.Причина цветов тел была установлена Ньютоном.

В XVI-XVII вв. наблюдается бурный расцвет анатомических исследований. В 1543-1544 гг. А. Везалий опубликовал книгу «О строении человеческого тела», которая была прекрасно иллюстрирована и сразу же получила широкое распространение. Она считается первым скрупулезным описанием анатомии из всех известных человечеству. Но это было, если так можно выразиться, развитием статических представлений о человеческом теле.

У. Гарвей (1578-1657) продвинул дело гораздо дальше, начав развитие биологических аспектов механистической философии. Он заложил основы экспериментальной физиологии и правильно понял основную схему циркуляции крови в организме.

                    3. Революции в естествознании.

В истории естествознания процесс накопления знаний сменялся периодами научных революций, когда происходила ломка старых представлений и взамен их возникали новые теории.

Крупные научные революции связаны с такими достижения человеческой мысли, как:

              1. учение о гелиоцентрической системе мира Н. Коперника,

              2.создание классической механики И. Ньютоном,

              3.ряд фундаментальных открытий в биологии, геологии, химии и физике в первой половине XIX столетия, подтвердившие процесс эволюционного развития природы и установившие тесную взаимосвязь многих явлений природы,

              4.крупные открытия в начале XX столетия в области микромира, создание квантовой механики и теории относительности.

  Рассмотрим эти основные достижения.

Польский астроном Н. Коперник в труде «Об обращении небесных сфер» предложил гелиоцентрическую картину мира вместо прежней птолемеевой (геоцентрической).

Сравнимые по масштабу перемены в теоретической физике произошли в XVII в. Был осуществлен переход от аристотелевой физики к ньютоновой, которая господствовала в западной науке в течение трех столетий. Ее законы приобрели математическую формулировку, она доказала свою эффективность при решении многих проблем. Вступала в силу механистическая картина мира.

Галилео Галилей исследовал свободное падение тел и установил, что скорость свободного падения тел не зависит от их массы (в отличие от Аристотеля) и траектория брошенного тела представляет собой параболу. Известны его астрономические наблюдения Солнца, Луны, Юпитера. В работе «Диалог о двух системах мира - Птолемеевой и Коперниковой» он доказал правильность гелиоцентрической картины мира, утверждению которой способствовали передовые ученые того времени.

Первый закон механики Ньютона - это принцип инерции, сформулированный Галилеем. Во втором законе механики Ньютон утверждает, что ускорение, приобретаемое телом, прямо пропорционально приложенной силе и обратно пропорционально массе этого тела. И третий закон механики Ньютона есть закон действия и противодействия: действия двух тел друг на друга всегда равны по величине и противоположны по направлению. И еще один закон, предложенный Ньютоном, закон всемирного тяготения, звучит так: все тела взаимно притягиваются прямо пропорционально их массам и обратно пропорционально квадрату расстояния между ними. Это - универсальный закон природы, на основе которого была построена теория Солнечной системы.

Благодаря трудам Галилея и Ньютона XVIII век считается началом того длительного периода времени, когда господствовало механистическое мировоззрение.

Развитие биологии в XVIII веке также не обходилось без революционных открытий в то время шло своим путем:

              - Г. Мендель (1822-1884) открыл законы наследственности, скрещивая семена гороха в течение восьми лет.

              - Исследуя бактерии, Л. Пастер показал, что они присутствуют в атмосфере, распространяются капельным путем и их можно разрушить высокой температурой. В XIX в. микробиология помогала побеждать инфекционные болезни.

Итогом развития эволюционной концепции стала работа Ч. Дарвина (1809- 1882) «Происхождение видов путем естественного отбора» (1859)[3]. Эта теория имела такое же влияние на умы людей, какое в свое время имела теория Коперника. Это была научная революция в области биологии. Следующая научная революция, после которой резко изменилась система взглядов и подходов, также связана с физикой. Это произошло в конце XIX - начале XX столетия. Толчком к построению новой физической картины мира послужил ряд новых экспериментальных фактов, которые не могли быть описаны в рамках старых теорий, как это обычно бывает в науке. К таким фактам относятся прежде всего:

1.              исследования Фарадея по электрическим явлениям,

2.работы Максвелла и Герца по электродинамике,

3.изучение явления радиоактивности Беккерелем,

4.открытие первой элементарной частицы (электрона) Томсоном и т.д.

Поэтапно, благодаря работам ряда физиков и главным образом Бора, Гейзенберга, Шредингера, Планка, де Бройля и других, была построена физическая теория микромира, создана квантовая механика. В 1905 г. А. Эйнштейн создал специальную теорию относительности, в которой свойства пространства и времени связаны с материей и вне материи теряют смысл.

                                         Заключение.

Один из традиционных научных принципов гласит: "знание есть сила" Наука делает человека могущественным перед силами природы. С помощью естествознания человек осуществляет свое господство над силами природы, развивает материальное производство, совершенствует общественные отношения.

Естествознание  в этом смысле есть и продукт цивилизации, и условие ее развития. С помощью науки человек развивает материальное производство, совершенствует общественные отношения, образовывает и воспитывает новые поколения людей, лечит свое тело. Естествознание есть один из важнейших двигателей общественного прогресса. Как важнейший фактор материального производства естествознание выступает мощной революционизирующей силой. Великие научные открытия (и тесно связанные с ними технические изобретения) всегда оказывали колоссальное воздействие на судьбы человеческой истории. Такими открытиями были, например, открытия в XVII в. законов механики, позволившие создать всю машинную технологию цивилизации; открытие в XIX в. электромагнитного поля и создание электротехники, радиотехники, а затем и радиоэлектроники; создание в XX в, теории атомного ядра, а вслед за ним - открытие средств высвобождения ядерной энергии; раскрытие в середине XX в. молекулярной биологией природы наследственности (структуры ДНК) и открывшиеся вслед возможности генной инженерии по управлению наследственностью; и др.

Большая часть современной материальной цивилизации была бы невозможна без участия в ее создании научных теории, научно-конструкторских разработок, предсказанных наукой технологий.

Но не только последние научные данные можно считать современными, а все те, которые входят в толщу современной науки, образуя ее краеугольные камни, поскольку наука не состоит из отдельных, мало связанных между собой теорий, а представляет собой во многом единое целое, состоящее из разновременных по своему происхождению частей.

                          Список использованной литературы.

1. Карнешов С.Х. Концепции современного естествознания. Учебник нового века [ текст] / С.Х. Карнешов - М.: Культура и спорт, ЮНИТИ, 2006.- 520 с.

2. Садохин А.П. Концепции современного естествознания. Учебное пособие

[ текст] / А.П. Садохин. – 3-е изд., стер. – М.: Издательство «Омега-Л», 2008.- 239с.

3. Хорошавина С. Г. Концепции современного естествознания. Курс лекций [текст] / С.Г. Хорошавина.- 4-е изд. - Ростов Н/Д: Феникс, 2008. -450 с.

4. Электронный ресурс. Режим доступа: Концепции современного естествознания / http://www.xenoid.ru/materials/kse/5.php. Дата обращения 23.11.2010.

[1] Карнешов С.Х. Концепции современного естествознания. Учебник нового века / С.Х. Карнешов - М.: Культура и спорт, ЮНИТИ, 2006.с.98-99

[2] Садохин А.П. Концепции современного естествознания. Учебное пособие/ А.П. Садохин. – 3-е изд., стер. – М.: Издательство «Омега-Л», 2008.с.121

[3]Хорошавина С. Г. Концепции современного естествознания. Курс лекций / С.Г. Хорошавина.-  4-е изд. - Ростов Н/Д: Феникс, 2008. с 342