Картина Мира античных философов. Иерархия материального мира

СОДЕРЖАНИЕ

1.      Картина Мира античных философов…………………………………….3

2.      Иерархия материального мира………………………………………….14

      Литература……………………………………………………………………20

1.      Картина Мира античных философов

Из истории человечества известно, что космологические представления (космология - наука о строении, происхождении и эволюции Вселенной как целого), наиболее развиты были у древних цивилизаций - Египта, Китая, Индии, Греции. В Европе наука о космосе берет свое начало в Древней Греции, куда в свою очередь знания пришли из Египта, Вавилона и Древней Индии.

Одним из первых, дошедших до нас космологических взглядов, является высказывание не ученого, а поэта Гесиода (725–650 гг. до н. э.) в поэме «Теогония». В этой поэме говорится, что весь Мир и бессмертные боги возникли одновременно из вечного, бесконечного, темного Хаоса: богиня Земли - Гея, могучая, созидающая и преобразующая сила - Любовь (Эрос); вечный мрак -Эреб; вечная ночь - Ньюкта; вечный свет - Эфир; бесконечно голубое небо -Уран и т. д.

Таким образом, было определено первичное состояние Вселенной - Хаос (хаотичность, бессистемность, аморфность), затем последовало преобразование, упорядоченность, появилась системность, разумность и справедливость и т. д.

Возникновение европейской науки принято связывать с милетской школой (Фалес, Анаксимандр, Анаксимен). Представители этой школы впервые сформулировали наиболее фундаментальную проблему - проблему первоначала, из которого возникают все вещи и в которое они со временем превращаются.

На уровне чувственного восприятия люди осознают, что окружающий мир представляет собой многообразие самых разнообразных вещей. Естествознание начинается тогда, когда сознание человека поднимается до уровня выработки высокой абстракции субстанции, позволяющей сформулировать вопрос, существует ли за многообразием вещей некое единое начало.

Основатель милетской школы, естествоиспытатель-философ, математик, экономист, политик Фалес (625–547 гг. до н. э.) из Милета (греческая колония на западе Малой Азии) выделил четыре материальных сущности -   Земля, Вода, Воздух и Огонь, что соответствует по современным представлениям четырем агрегатным состояниям вещества. Из этих сущностей главной среди всех, первоначальной Фалес считал Воду. Земля, по Фалесу, плавает в Океане, имея форму круглой плиты диаметром 8000 км.

Продолжателем идей милетской школы был ученик Фалеса Анаксимандр (610–546 гг. до н. э.), который развил представления учителя. Источником всего сущего он считал нечто вечное, беспредельное, бесконечное начало - апейрон (т.е. «беспредельное»). По Анаксимандру четыре «стихии» образуются из апейрона, находящегося в вечном движении и весь Мир периодически зарождается и возвращается в первовещество. Впервые было выдвинуто утверждение, что Земля никем и ничем не поддерживается, и что таких миров как Земля существует множество. По своей форме Земля представлялась в виде цилиндра, на торце которого и располагалось человечество. Сферическую форму Земли, предполагается, ввел и обосновал Пифагор.

Гераклит из Эфеса (544–470 гг. до н. э.) - один из самых глубоких мыслителей Греции, оказавший огромное влияние на развитие науки и философии. С милетскими учеными его связывала проблема субстанции, первооснова бытия. Он считал, что «Мир един, не создан ни богачами, ни людьми, а был, есть и будет вечно живым огнем, закономерно воспламеняющимся и закономерно угасающим».

Другая важнейшая идея в учении Гераклита - идея безостановочной изменчивости вещей, их текучести. В мире все изменчиво, «все течет», т. е. имеем постоянное изменение, преобразование, движение, ведущее к созданию новых форм (независимо от того, какими эти формы являются -более сложными или простыми, прогрессивными или регрессивными).

Развитие древнегреческой астрономии шло по пути, как накопления эмпирических наблюдений, так и разработки теоретических моделей структуры, организации Космоса. Первые натурфилософы (VI–V вв. до н. э.) имели весьма слабые представления об устройстве Вселенной. Только пифагорейцами было осознано различие между звездами и планетами («блуждающие светила»). Под Вселенной ученые понимали солнечную систему, в которой было известно пять видимых невооруженным взглядом планет: Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн. Исходя из принципа «Мир таков, каким я его вижу», Вселенная устроена следующим образом: в центре находится Земля (шар в пустом пространстве), вокруг которой вращаются Луна, Солнце и, пять указанных выше планет. И далее - купол неба в виде хрустальной сферы, с прикрепленными к ней звездами. Такая модель называется геоцентрической.

Одной из первых моделей Мира была модель Пифагора (570–500 гг. до н. э.), которая имела подробную математическую проработку и музыкальность.

По Пифагору, в центре Мира - шарообразная Земля, «никем и ничем неподдерживаемая». Каждая планета, Солнце, Луна, расположены на своих сферах, которые вместе с планетами вращаются вокруг Земли. При вращении с определенным периодом (частотой) возникает у каждой планеты звучание - имеем так называемую «гармонию сфер» или звучание «небесного органа», которое, по преданию, слышал сам Пифагор. Расстояние между сферами, т. е. отличия радиусов сфер, соответствуют тонам и полутонам. За один тон было взято расстояние до Луны, соответственно расстояние до Солнца было равно 4 тонам, до сферы неподвижных звезд -7 тонов. Конечно, значения расстояний до планет было неточным. Так расстояние до Луны (20000 км) было определено с ошибкой в 20 раз меньше, чем на самом деле. Но музыкальность, а точнее октава в Солнечной системе действительно имеется.

В основе музыки, т. е. приятного звучания звуков и интервалов, лежит гамма. Октава - это интервал, через который частота или период звуковых колебаний изменяется в 2 раза. Так, нота ля малой октавы имеет частоту колебаний 220 Гц, нота ля 1‑й октавы - 440 Гц, 2‑й октавы - 880 Гц и т. д. (имеем показательную функцию 2n).

Пифагор пытался получить математическую формулу радиусов сфер движения материи, но не успел. Октава в Солнечной системе была открыта немецким астрономом Тициусом в 1766 г.и носит название закона планетных расстояний:

а. е.,

где              n = 0, 1, 2, 3…, а. е. - астрономическая единица, равная среднему расстоянию от Земли до Солнца.

Другой особенностью музыкальности (гармонии) Мира, по мнению Пифагора, является наличие аккордов (резонансов) у планет и их спутников. Для «правильного» звучания тех или иных аккордов необходимо определенное соотношение участвующих в аккордах звуков (частот или периодов). Это и соотношения должны соответствовать целочисленному ряду чисел:

1:2:3:4:5…

Так, парные отношения, например, дают: 1:1 - прима; 1:2 - октава; 2:3 -квинта; 3:4 - кварта; 4:5 - терция и т. д.

Наблюдая за движением планет (известных ранее пяти и девяти в настоящее время), были действительно обнаружены парные резонансы (аккорды) между всеми планетами и их спутниками. Так, Луна и Земля находятся в резонансе 1:1 (прима), имея собственный (спиновый) период 24 ч у Земли и орбитальный период у Луны. В таком же резонансе находятся крупные спутники Юпитера и Сатурна.

В резонансе 2:3 (квинта) находится Меркурий по отношению к Солнцу. За два оборота вокруг Солнца Меркурий делает три оборота вокруг собственной оси. В соотношении 4:5 (терция) с Солнцем находится Венера.

Резонансные отношения, как показали современные исследования, наблюдаются как между планетами и их спутниками, так и между спутниками крупных планет.

Наиболее важными для Солнечной системы является чисто орбитальные резонансы для больших планет, благодаря которым и объясняется устойчивость самой системы. Так Нептун и Плутон имеют орбитальные резонансы 2:3, Уран и Нептун - 1:2, Юпитер и Сатурн - 2:5.

Проблема механической устойчивости Солнечной системы решается с учетом резонансов. В частности, взаимные возмущения планет-гигантов Юпитера и Сатурна носят периодический характер (900 лет). Самое мощное возмущение в системе планет проявляется раз в 10 000 лет (парад планет), когда планеты располагаются на самом близком расстоянии друг к другу. В это время гравитационное возмущение достигает наибольшего значения. Но поскольку Солнечная система является открытой, то часть энергии возмущения выбрасывается в открытый космос, и система на следующие 10 000 лет снова отправляется в свое устойчивое существование.

Античный философ Демокрит (460–370 гг. до н. э.), один из основателей атомизма, говорил, что во Вселенной таких миров, как наш, и в то же время разнообразных, существует бесконечное множество. Эти миры постоянно меняются, эволюционируют (рождаются, расцветают, умирают).

Демокрит высказал ряд совершенно правильных, по тем временам, гениальных догадок: что Солнце намного больше Земли, что Луна светит отраженным светом, что Млечный путь - скопление огромного числа звезд.

Платон (427–347 гг. до н. э.) создает теорию Космоса, как целостного организма, живого, разумного, одушевленного. Космос - это совершенное творение высшего разума и должен иметь совершенную, т. е. сферическую форму. В иде­альном космосе все должно быть идеальным, в том числе и движения небесных тел. Поскольку видимые движения планет являются неравномерными и не круговые, то им (Платоном) было предложено разложить их на простые составляющие, т. е. круговые. С такой задачей позднее справился математик и астроном Птоломей.

Ученик Платона Аристотель (384–322 гг. до н. э.) пошел значительно дальше учителя в исследовании устройства мироздания, впервые создав действительно универсальную картину Мира. В ней были объединены, систематизированы и развиты все ранее существовавшие знания о природе (физике), т. е. рас­сматривались учения о структуре, движении и свойствах окружающего нас Мира. В трактате «О небе» была изложена космологическая картина Вселенной.

Под Вселенной понималась совокупность всей материи и всего пространства. Пространство - вместилище, заполняемое материей. Вселенная представлялась конечной сферой, за пределами которой нет ничего материального, а значит и нет  пространства. Аристотель, определив время как меру движения материи (движения нет без тела физического), впервые высказал предположение о взаимосвязи материи, пространства и времени. За пределами Вселенной, где нет ни материи, ни пространства находится нематериальный (духовный) Божественный мир.

В такой шарообразной Вселенной должна существовать равноудаленная от периферии точка, т. е. центр Вселенной. Что находится в этом центре - Земля или Солнце? Аристотель рассмотрел оба случая, но так как инструментальная техника тех времен не соответствовала поставленной задаче, то в центре Вселенной осталась Земля (геоцентрическая модель только укрепила свои позиции). Суть опыта заключалась в следующем.

Пусть в центре Вселенной находится Солнце. На сфере неподвижных звезд из Т1 выбираются две звезды и определяют угловое расстояние между ними (α1). Через полгода, когда Земля окажется на другом конце диаметра своей орбиты (Т2) снова определяют угловое расстояние между этими же звездами (α2). Так как в Т2 Земля находится дальше от звезд M1M2, то угол α2 должен быть меньше α1. На практике эти углы оказались равны (α1 = α2).  

Причина очень проста. Поскольку расстояние до звезд в сотни тысяч раз больше, чем диаметр орбиты, то изменения угла наблюдения составляют менее чем одна угловая секунда. Измерение таких малых величин смогли осуществить только в XIX в.

Таким образом, по Аристотелю, в центре Вселенной находится Земля, на которой властвуют четыре стихии, в небе движутся Солнце, Луна и планеты, расположенные на своих сферах. Самая большая - это сфера неподвижных звезд, которая служит границей материальной Вселенной.

Весь материальный Мир делится на две части: мир подлунный (все, что ниже Луны) и мир надлунный - Луна и выше.

В подлунном мире действуют земные стихии, тела имеют «тяжесть», движения их конечны и имеют начало и конец. В надлунном мире тела не имеют тяжести, находятся в бесконечном, равномерном круговом движении.

Физическая и космологическая картина Мира Аристотеля была практически единственной физической теорией вплоть до XVII в. Научное наследие ученого состоит из многочисленных работ по логике, философии, естествознанию, психологии, истории, эстетике, политике.

Идею геоцентризма значительно усилил великий математик и астроном Птолемей (87–165 гг. н. э.). Полностью приняв идею Платона и Аристотеля о круговом движении небесных светил, Птолемей математически описал их движение. Кажущее петлеобразное движение планет Птолемей представил как движение, состоящее из двух круговых движений: по деференту и эпициклу. Деферент - главная окружность каждой планеты. По деференту движется центр эпицикла. При сложении двух вращательных движений имеем замкнутую саму на себя спираль. Радиус эпицикла и скорость движения по ней определялись методом подбора. Вначале построения и расчеты движения известных небесных тел: Солнца, Луны и пяти планет дали схему 13 кругов (Приложение 1). Математические уравнения движения планет позволяли определять координаты тел для последующих моментов времени. Имея вначале не очень удовлетворительные результаты, Птолемей усовершенствовал схему. На месте эпицикла он помещал центр второго эпицикла, который вращался по первому эпициклу. Если и в этом случае точность была недостаточной, то добавлялся третий эпицикл, четвертый и т. д. Угловые скорости, радиусы эпициклов опять же подбирались, чтобы расчетные координаты местонахождения планет соответствовали наблюдаемым.

Такие усовершенствования схемы делались самим Птолемеем, а затем и его учениками. Схема, как это видно, становилась все сложнее и все более громоздкой, пока не достигла 112 кругов.

Схема Птолемея, такая громоздкая и сложная прекрасно работала, что позволяла вычислять лунные и солнечные затмения, положения планет на звездном небе. Данной схемой человечество пользовалось более 1300 лет, пока не появилась система Коперника.

На закономерный вопрос, почему неверная по своей физической сути схема Птолемея давала правильный результат, ответ находим в высшей математике. По сути дела, Птолемей использовал математический метод, который позднее получил название гармонического анализа (ряды Фурье), позволяющий вычислять значение функции с любой степенью точности.

Схема Птолемея была использована в знаменитых сейчас путешествиях Колумба, Васко да Гама, Америго Веспуччи.

Николай Коперник (1473–1543), современник Леонардо да Винчи, Рафаэля, Микеланджело, положил в основу своей системы Мира эстетический принцип красоты и простоты. Идею гелиоцентризма взял у Аристарха Самосского (III в. до н. э.), в основе которой было: вращение Земли вокруг оси, центральное положение Солнца внутри планетной системы и вращение Луны вокруг Земли.

Схема Коперника позволила определить относительные масштабы Солнечной системы. За единицу он принял расстояние от Земли до Солнца - астрономическую единицу. Оставалось определить размер астрономической единицы.

Основной труд Коперника был напечатан в 1543 г., когда он уже был при смерти. Началась революция в естествознании, так как произошла полная смена физической картины Мира.

Одним из основателей естествознания является Галилео Галилей (1564–1642). Даже краткое описание его вклада в развитие естествознания показывает, что наступает эпоха становления классического естествознания. Во‑первых, им был впервые разработан метод научного исследования из четырех фаз наблюдения («чувственный опыт»), создание рабочей гипотезы («аксиомы»), вывод законов природы («математическое развитие») и опытная проверка как критерий правильности сделанных выводов. В настоящее время этот метод ученые называют знаменитой триадой: эксперимент - теория - практика. Кроме того, Галилей одним из первых начал применять математику как язык описания физических явлений.

Таким образом, с Галилеем в физике и аст­рономии началась новая эра - эра опытных проверок и экспериментальных доказательств теоретических выводов науки.

Во-вторых, Галилею мы обязаны построением науки о движении - кинематики. Наклонные плоскости, свободное падение тел (ускорение свободного падения), равноускоренное движение, математический маятник.

В-третьих, Галилей, впервые в истории человечества, взглянул на небо «вооруженным» взглядом - с помощью зрительной трубы, названной впоследствии телескопом.

Построив телескоп («труба Галилея») с увеличением 32х, он сделал ряд астрономических открытий, подтверждающих концепцию Коперника о гелио­центричности Солнечной системы. Галилеем было установлено, что Венера, как и Луна, светит отраженным светом, были открыты спутники Юпитера (4 спут­ника), как Луна у Земли. При исследовании Луны Галилей открыл, что на ее поверхности есть горы, определил их высоту и изобразил лунный ландшафт.

В-четвертых, предметом пристальных наблюдений Галилея стал Млечный путь. Все споры философов о туманности Млечного пути были наглядным образом сняты. Это оказалось громадным количеством отдельных звезд. Рассматривая то, что астрономы называли туманными звездами, Галилей обнаружил, что они, как и Млечный путь, состоят из большого числа звезд (речь идет о других галактиках).

В-пятых, Галилеем был впервые сформулирован принцип относительности, который далее был использован в теориях Ньютоном и Эйнштейном.

Вторая, после Аристотеля, научная революция завершилась творчеством одного из величайших ученых в истории человечества, каковым был Исаак Ньютон (1643–1727). Его научное наследие чрезвычайно разнообразно. В него входят  создание дифференциального и интегрального исчисления (одновременно с Лейбницем), важные астрономические наблюдения, полученные на изобретенном им же телескопе-рефлекторе. Ньютон внес большой вклад в оптику, исследовав и объяснив явления дисперсии света.

С именем Ньютона связано открытие или окончательная формулировка основных законов динамики - знаменитых трех законов Ньютона, т. е. заложен фундамент классической физики.

Современная космология - наука о строении, происхождении и эволюции Вселенной, в целом, имеет как теоретический, так и экспериментальный фундаменты. Экспериментальную основу образуют многовековые данные по наблюдению звездного неба. Теоретическая же основа космологии появилась лишь в 1666 г., когда Ньютоном был открыт закон всемирного тяготения, похоронив древнюю идею взаимного стремления тел друг к другу (любви), основанной на антропорфности и таинственности. Появление теории гравитации после открытия закона всемирного тяготения и послужило теоретической основой научной космологии.

Не будет преувеличением сказать, что 28 апреля 1686 г. - одна из важнейших дат в истории человечества. В этот день Ньютон представил Лондонскому королевскому обществу свою новую всеобщую теорию - механику земных и небесных процессов, которая в систематической форме была изложена в кни­ге «Математические начала натуральной философии», вышедшей в следую­щем году.

Лишь после появления теории гравитации стало возможным применять научный подход к решению проблем строения и эволюции Вселенной как целого, единого физического объекта.

Занимаясь вопросами космологии, любой ученый должен ответить на многие вопросы, но среди них на шесть обязательно. Эти главные вопросы о Вселенной можно разбить на две группы:

Во-первых, как изменяется Вселенная во времени? Будет ли Мир существовать вечно в будущем? Существовал ли он всегда в прошлом?

Во-вторых, как организована Вселенная в пространстве? Есть ли у нее границы и центр?

Таким образом, данные вопросы тесным образом связаны с такими важнейшими философскими понятиями как пространство и время.

Отвечая на вопросы, Ньютон создал стройную научную теорию строения Вселенной, которая господствовала более 200 лет. Кратко отметим главные черты картины Мира Ньютона:

1. Стрежнем такого научного построения является принцип материального единства мира, т. е. все земное и небесное развивается по единым законам Природы. Отметим, что в современном построении картины Мира это положение осталось практически неизменным.

2. Физическая картина Мира Ньютона опиралась на абсолютные философские категории: пространство и время, т. е. независимые друг от друга материи (вспомним Аристотеля, у которого эти категории были взаимосвязанными).

Таким образом, Ньютон, опираясь на вышеприведенные положения и при­менив теорию тяготения, пришел к выводу, что Вселенная бесконечна, стационарна и вечна. Так, теория тяготения предполагает  бесконечность Вселенной, в противном случае все материальные объекты должны слиться в одно тело. Бесконечность Вселенной автоматически снимает вопрос о ее границах и центре.

Рассуждая далее, Ньютон приходит к выводу, что материя в бесконечном пространстве под действием закона всемирного тяготения собирается в беско­нечное множество больших масс, удаленных друг от друга на большие расстояния. Эти большие массы, находясь в уравновешенном (стационарном состоянии), могут находиться бесконечно долго, т. е. Вселенная вечна по отношению к будущему. Относительно прошлого, Ньютон полагал, что Вселенная имеет свое начало во времени, так как Мир был создан могущественным творцом, т.е. богом.

2.      Иерархия материального Мира

          Самодостаточность вселенной подразумевает, что существование каждого объекта обеспечивается какими-то условиями, имеющимися во вселенной. Сама вселенная тоже объект, и тоже существует потому, что во вселенной имеются необходимые для этого условия. Фактически, самодостаточность следует из специально выбранного определения вселенной: она объединяет всё существующее, и поэтому кроме неё ничего не существует.

           Есть и другие толкования слова вселенная. Но давайте поговорим не о смысле слов, а обо «всём существующем». Этот всеохватывающий объект является самодостаточным, так как, по определению, кроме него ничего не существует. Никакие «внешние» условия и причины не требуются для обеспечения существования этого объекта. Вселенная существует без «внешних» причин. Другими словами, причина и «объяснение» существования самодостаточного объекта находится в нём самом, а не в других объектах.

        Из факта существования нашей самодостаточной вселенной следует, что и другие самодостаточные объекты обязаны существовать без всяких причин и условий, то есть неизбежно. (Если допустить, что для существования самодостаточного объекта требуются какие-то внешние условия, то такой объект не является самодостаточным.) Неизбежное существование - свойство самодостаточного объекта. А если бы ничего не существовало, то самодостаточные объекты должны возникнуть, так как их существование неизбежно и не зависит от того, существует ли что-либо ещё. Следовательно, возникновение и существование самодостаточных объектов - обычное явление природы.

       Как вселенная, так и любые «другие» самодостаточные объекты не обнаружимы извне, потому что они строго замкнуты и не имеют этого «извне». В частности, они не могут взаимодействовать с другими объектами. Тем не менее, они должны существовать. Любые имеющиеся условия и уже существующие объекты не могут помешать их возникновению, поскольку с самодостаточным объектом невозможно взаимодействовать. Как же такое возникновение и необнаружимое существование может сказаться на свойствах уже существующих объектов?

         Существование объекта подразумевает наличие пространства, в котором этот объект может быть обнаружен другими объектами. Если нет никакого пространства, то нет и существования. Но если самодостаточные объекты неизбежно возникают и существуют, и это явление не требует существования других объектов, то приходится признать, что оно само образует некое пространство, то есть связанное множество возникающих

   В основе современных представлений о строении материального мира лежит системный подход, согласно которому, любой объект материального мира может быть рассмотрен как сложное образование, включающее составные части, организованные в целостность.

Система - совокупность элементов и связей между ними.

Элемент - минимальный, далее уже неделимый компонент в данной системе. Элемент является таковым лишь по отношению к данной системе. В других же отношениях он сам может представлять собой сложную систему.

Совокупность связей между элементами образует структуру системы.

Устойчивые связи элементов определяют упорядоченность системы. Существуют два типа связей между элементами системы - по горизонтали и по вертикали.

Связи по горизонтали - это связи координации между однопорядковыми системами. Они носят коррелирующий характер: изменение любой части системы вызывает изменение другой.

Связи по вертикали - это связи субординации, т. е. соподчинение элементов. Они выражают сложное внутренне устройство системы, где одни части по своей значимости могут уступать другим и подчиняться им. Вертикальная структура включает уровни организации системы, а также их иерархию.

Итак, согласно современным научным взглядам на природу, все природные объекты представляют собой упорядоченные, структурированные, иерархически организованные системы.

В естественных науках выделяют два больших класса материальных систем: системы неживой природы и системы живой природы.

Так, например, в неживой природе обычно структуры различного масштаба выстраивают в определенном порядке от самых больших до самых малых и называют структурно-масштабной лестницей.

В зависимости от размеров этих структур их условно делят на три блока: мегамир, макромир и микромир.

К мегамира (великий) относят космические объекты - звезды, галактики.

К макромиру (большой, крупный) относят объекты соразмерные человеку.

Микромир (малый) - это мир атомов, молекул, элементарных частиц.

Дадим структурно-масштабную лестницу в виде таблицы, в которой указаны характерные размеры в метрах и  тип фундаментального взаимодействия ответственного за формирование данной структуры.