|
Реферат: Науки (История)
Науки
[1]Науки возникли в Древней Греции. Их названия произошли от корней
древнегреческих слов.
Зоо... (от греч. zoon — животное, живое существо), часть сложных слов,
указывающая на отношение к животному миру (например, зоология,
зоогеография).
...графия (от греч. grapho — пишу, черчу, рисую), часть сложных слов,
означающих: 1) название науки, изучающей, описывающей предмет, указанный в
первой части слова (например, география, историография). 2) Название
графического способа воспроизведения чего-либо при помощи записи, чертежа,
рисунка, печатания (например, каллиграфия, стенография, литография), а
также предприятия, в котором применяются подобные способы (например,
типография). 3) Тематический характер научного произведения, посвященного
определенной проблеме (монография).
Гео... (от греч. ge — земля), часть сложных слов, указывающая на их
отношение к наукам о Земле, земному шару в целом, земной коре (например,
география, геология).
Логия (от греч. lуgos — слово, учение), часть сложных слов, означающая:
учение, знание, наука, например геология, биология, социология.
Астро... (от греч. astron — звезда), первоначально в сложных словах
означало: «звёздный», «относящийся к звёздам». Позже получило более широкий
смысл: «относящийся к небесным телам вообще, к космическому пространству».
Так, в слове «астрономия» А. соответствует планетам, кометам, звёздам,
туманностям, галактикам и другим небесным объектам, изучаемым астрономией,
астрология свои ложные предсказания делает главным образом на основе
положений планет; астродинамика посвящена движению искусственных
космических объектов вокруг Земли, в Солнечной системе и за её пределами;
астробиология изучает жизнь в космическом пространстве во всех её
проявлениях.
…Номос (от греч. Закон)
...Логия (от греч. lуgos — слово, учение), часть сложных слов, означающая:
учение, знание, наука, например геология, биология, социология.
Ботаника
(от греч. botanikуs - относящийся к растениям, botбn? - трава, растение),
наука о растениях. Б. охватывает огромный круг проблем: закономерности
внешнего и внутреннего строения (морфология и анатомия) растений, их
систематику, развитие в течение геологического времени (эволюция) и
родственные связи , особенности прошлого и современного распространения по
земной поверхности (география растений), взаимоотношения со средой
(экология растений), сложение растительного покрова (фитоценология, или
геоботаника), возможности и пути хозяйственного использования растений
(ботаническое ресурсоведение, или экономическая ботаника). По объектам
исследования в Б. выделяют фикологию - науку о водорослях, микологию - о
грибах, лихенологию - о лишайниках, бриологию - о мхах и др.; изучение
микроскопических организмов, преимущественно из мира растений (бактерий,
актиномицетов, некоторых грибов и водорослей), выделяют в особую науку -
микробиологию. Болезнями растений, вызываемыми вирусами, бактериями и
грибами, занимается фитопатология.
Основная ботаническая дисциплина - систематика растений разделяет
многообразие растительного мира на соподчинённые друг другу естественные
группы - таксоны (классификация), устанавливает рациональную систему их
наименований и выясняет родственные (эволюционные) взаимоотношения между
ними . В прошлом систематика основывалась на внешних морфологических
признаках растений и их географическом распространении, теперь же
систематики широко используют также признаки внутреннего строения растений,
особенности строения растительных клеток, их хромосомного аппарата, а также
химический состав и экологические особенности растений. Установление
видового состава растений (флоры) какой-либо определенной территории обычно
называется флористикой, выявление областей распространения отдельных
видов, родов и семейств - хорологией . Изучение древесных и кустарниковых
растений иногда выделяют в особую дисциплину - дендрологию.
В тесной связи с систематикой находится морфология растений, изучающая
форму растений в процессе индивидуального и исторического развития. В узком
смысле морфология изучает внешнюю форму растений и их частей, в более
широком - включает анатомию растений, изучающую их внутреннее строение,
эмбриологию, исследующую образование и развитие зародыша, и цитологию,
изучающую строение растительной клетки. Некоторые разделы морфологии
растений выделяют в особые дисциплины в связи с их прикладным или
теоретическим значением: органографию - описание частей и органов растений,
палинологию - изучение пыльцы и спор растений, карпологию - описание и
классификация плодов, тератологию - изучение аномалий и уродств в строении
растений. Различают сравнительную, эволюционную, экологическую морфологию
растений.
[2]Ботаника - комплекс научных дисциплин, исследующий царства растений и
грибов:
- закономерности их внешнего и внутреннего строения;
- их видовое разнообразие;
- особенности их жизнедеятельности;
- закономерности их географического распространения;
- их взаимоотношения со средой;
- структуру их растительного покрова;
- особенности индивидуального развития растений,
- эволюцию растительного мира.
греч. Ботанике - трава, растение
Зоология
(от зоо.... и... логия), наука о животных - часть биологии, изучающая
многообразие животного мира, строение и жизнедеятельность животных, их
распространение, связь со средой обитания, закономерности индивидуального и
исторического развития. З. тесно связана с производственной деятельностью
человека, с освоением, реконструкцией и охраной животного мира Земли.
По задачам исследования зоология распадается на ряд основных дисциплин.
Систематика животных имеет целью описание многообразия видов,
систематизацию их по признакам сходства и различия, построение естественной
системы, отображающей пути исторического развития животного мира.
Морфология животных исследует внешнее и внутреннее строение животных (их
анатомию). Сравнительная и эволюционная морфология сопоставляет строение
животных разных систематических групп, устанавливая закономерности их
исторического развития. Филогенетика изучает пути эволюции животного мира.
Эмбриология животных - их индивидуальное развитие. Экология животных -
взаимоотношения их между собой и с др. организмами, а также неорганическими
факторами среды обитания. Этология - поведение животных в сравнительном и
эволюционном плане. Зоогеография - раздел зоологии и физической географии,
исследует распределение животных на суше и в воде, а также факторы,
определяющие это распределение. Палеозоология изучает вымерших животных
прежних геологических эпох; она тесно связана с филогенетикой и
эволюционной морфологией. Физиология животных, исторически возникшая как
одна из ветвей зоологии, развивалась в самостоятельную биологическую науку,
изучающую функции животного организма. По объектам исследования зоологии
подразделяют на ряд подчинённых дисциплин: протозоологию - науку об
одноклеточных животных, гельминтологию - о паразитических червях,
малакологию - о моллюсках, карцинологию - о ракообразных, арахнологию - о
паукообразных, акарологию - о клещах, энтомологию - о насекомых, ихтиологию
- о рыбах и рыбообразных, герпетологию - о земноводных и пресмыкающихся,
орнитологию - о птицах, териологию - науку о млекопитающих, и т. п.
Зоология пользуется разнообразными методами исследования, общими для многих
биологических дисциплин.
Зоология тесно связана с др. биологическими науками, а также с медициной и
ветеринарией. Некоторые разделы зоологии входят как составная часть в такие
комплексные дисциплины, как паразитология, гидробиология, эпизоотология,
эпидемиология. Так, например, для медицинской и ветеринарной паразитологии
особое значение имеет изучение животных - паразитов человека, домашних и
полезных животных и животных - переносчиков возбудителей болезней.
Зоологические исследования лежат в основе организации мероприятий по борьбе
с животными - вредителями сельского и лесного хозяйства. Многие
беспозвоночные животные - некоторые моллюски, ракообразные, насекомые
(пчела, тутовый шелкопряд и др.) используются человеком как источник
пищевых продуктов и как сырьё для технических целей. Эколого-зоологические
исследования лежат в основе мер по воспроизводству рыбных запасов, по
регулир[3]ованию численности объектов охотничьего хозяйства, акклиматизации
полезных животных.
Краткая историческая справка. Описания животных известны с древнейших
времён; имеются книги о животных, созданные в Древнем Китае, Индии и
некоторых др. странах, однако З. как наука берёт начало в Древней Греции и
связана с именем Аристотеля. В его произведениях описано около 500 видов
животных; ему принадлежит ряд важных идей и обобщений, в том числе учение о
взаимозависимости частей организма, учение о градациях. Среди
естествоиспытателей Древнего Рима наиболее известен Гай Плиний Младший,
автор "Естественной истории" (37 книг), в которой описаны все известные в
то время животные. Значительное развитие З., как и естествознания в целом,
происходит в эпоху Возрождения. В течение 16-17 вв. идёт первоначальное
накопление знаний о многообразии животных, их строении, образе жизни.
география
(от гео... и ...графия), система естественных и общественных наук,
изучающих природные и производственные территориальные комплексы и их
компоненты. Объединение естественных и общественных географических
дисциплин в рамках единой системы наук определяется тесной взаимосвязью
между изучаемыми ими объектами и общностью научной задачи, состоящей в
комплексном исследовании природы, населения и хозяйства в целях наиболее
эффективного использования природных ресурсов, рационального размещения
производства и создания наиболее благоприятной среды для жизни людей.
Система географических наук и их связь со смежными науками. Система
географических наук сформировалась в ходе развития и дифференциации
первоначально не расчленённой Г., которая была энциклопедическим сводом
знаний о природе, населении и хозяйстве разных территорий. Процесс
дифференциации привёл, с одной стороны, к специализации на изучении
отдельных компонентов природной среды (рельеф, климат, почва и др.) или
хозяйства, а также населения, с другой стороны - к необходимости
синтетического исследования территориальных сочетаний этих компонентов, т.
е. природных и производственных комплексов.
Геология
(от гео. и .логия), комплекс наук о земной коре и более глубоких сферах
Земли; в узком смысле слова - наука о составе, строении, движениях и
истории развития земной коры и размещении в ней полезных ископаемых.
Большинство прикладных и теоретических вопросов, решаемых Г., связано с
верхней частью земной коры, доступной непосредственному наблюдению.
На прямых полевых наблюдениях основаны главным образом и геологические
методы. Геологические исследования определённой территории начинаются с
изучения и сопоставления горных пород, наблюдаемых на поверхности Земли в
различных естественных обнажениях, а также в искусственных выработках
(шурфах, карьерах, шахтах и др.). Породы изучаются как в их природном
залегании, так и путём отбора образцов, подвергаемых затем лабораторному
исследованию.
Г. включает ряд научных дисциплин, занимающихся исследованием и описанием
Земли. Комплекс этих дисциплин пополняется по мере расширения исследований
планеты за счёт их дифференциации и появления новых научных направлений,
возникающих главным образом на стыке Г. с другими областями знания. Предмет
большинства геологических дисциплин относится ко всем трём направлениям Г.
(описательной, динамической и исторической). Этим объясняется тесная
взаимосвязь геологических дисциплин и трудность их классификации,
разделения на четко разграниченные группы.
Астрономия
(греч. astronomнa, от астро... и nуmos - закон), наука о строении и
развитии космических тел, их систем и Вселенной в целом.
Задачи и разделы астрономии. А. исследует тела Солнечной системы, звёзды,
галактические туманности, межзвёздное вещество, нашу Галактику (систему
Млечного Пути), другие галактики, их распределение в пространстве,
движение, физическую природу, взаимодействие, происхождение и развитие. А.
изучает и разрабатывает способы использования наблюдений небесных тел для
практических нужд человечества. Таковы служба времени, определение
географических координат и азимутов на земной поверхности, изучение фигуры
Земли по наблюдениям искусственных спутников Земли, ориентация
искусственных спутников и космических зондов по звёздам и т. п. А.
способствует выработке правильных материалистических представлений о
мироздании. А. тесно связана с другими точными науками, прежде всего - с
математикой, физикой и некоторыми разделами механики, используя достижения
этих наук и, в свою очередь, оказывая влияние на их развитие. В зависимости
от предмета и методов исследований А. разделяется на ряд дисциплин
(разделов). Астрометрия занимается построением основной инерциальной
системы координат для астрономических измерений, определением положений и
движений небесных [4]объектов, изучением закономерностей вращения Земли и
исчислением времени, определением значений фундаментальных астрономических
постоянных; к ней относятся также сферическая астрономия, включающая
математические методы определения видимых положений и движений небесных
объектов, и практическая астрономия, посвященная теории угломерных
инструментов и применению их для определения времени, географических
координат (широты и долготы) и азимутов направлений. Небесная механика
(теоретическая А.) изучает движения небесных тел, в том числе и
искусственных (астродинамика) под влиянием всемирного тяготения, а также
фигуры равновесия небесных тел. Звёздная астрономия рассматривает систему
звёзд, образующую нашу Галактику (Млечный Путь), а внегалактическая
астрономия - другие галактики и их системы. Астрофизика, включающая
астрофотометрию, астроспектроскопию и другие разделы, исследует физические
явления, происходящие в небесных телах, их системах и в космическом
пространстве, а также химические процессы в них. Радиоастрономия изучает
свойства и распределение в пространстве космических источников излучения
радиоволн. Создание искусственных спутников Земли и космических зондов
привело к возникновению имеющей большое будущее внеатмосферной астрономии.
Космогония занимается вопросами происхождения как отдельных небесных тел,
так и их систем, в частности Солнечной системы, а космология -
закономерностями и строением Вселенной в целом.
Астрономия в древности. А. возникла в глубокой древности в результате
потребности людей определять время и ориентироваться при путешествиях. Уже
простейшие наблюдения небесных светил невооружённым глазом позволяют
определять направления как на суше, так и на море, а изучение периодических
небесных явлений легло в основу измерения времени и установления системы
календаря, позволяющего предвидеть сезонные явления, что было важно для
практической деятельности людей.
Астрономические знания Др. Китая дошли до нас в очень неполном и часто
искажённом виде. Они состояли в определении времени и положения среди звёзд
точек равноденствий и солнцестояний и наклонения эклиптики к экватору. В 1
в. до н. э. уже были известны точные синодические периоды движения планет.
В Индии была составлена система летосчисления, в которой большую роль
играло движение Юпитера. В Др. Египте по наблюдениям звёзд определяли
периоды весенних разливов Нила, обусловливавших сроки земледельческих
работ; в Аравии, где из-за дневной жары многие работы совершались по ночам,
существенную роль играли наблюдения фаз Луны; в Др. Греции, где было
развито мореплавание и вопросы ориентирования были крайне актуальными, в
особенности до изобретения компаса, получили развитие способы
ориентирования по звёздам. У многих народов, в частности в странах ислама,
с периодичностью небесных явлений, главным образом фазами Луны, был связан
религиозный культ.
Довольно точные астрономические наблюдения производились и передавались
последующим поколениям уже в самой глубокой древности. Благодаря этому
египтяне за 28 в. до н. э. определили продолжительность года в 3651/4 сут.
Период чередования лунных фаз (синодический месяц) был известен с точностью
до нескольких мин, о чём свидетельствует найденный в 5 в. до нашей эры
Метонов цикл, в котором по истечении 19 лет фазы Луны падают на те же даты
года. Период повторяемости солнечных затмений, составляющий 18 лет 10 дней
и названный саросом, был известен уже в 6 в. до нашей эры. Все эти сведения
были получены на основе многовековых наблюдений небесных явлений древними
народами Китая, Египта, Индии и Греции.
Звёзды, как бы прикрепленные к небесному своду и вместе с ним совершающие
суточное вращение, практически не меняя взаимного расположения, были
названы неподвижными. В их неправильных группах пытались найти сходство с
животными, мифологическими персонажами, предметами домашнего обихода. Так
появилось деление звёздного неба на созвездия, различные у разных народов.
Но, кроме таких неподвижных звёзд, уже в незапамятные времена стали
известны 7 подвижных светил: Солнце, Луна и 5 планет, которым были
присвоены имена римских божеств, - Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн.
В честь Солнца, Луны и 5 планет были установлены 7 дней недели, названия
которых в ряде языков до сих пор отражают это. Проследить движение по
звёздному пути Луны и планет было нетрудно, т. к. они видны ночью на фоне
окружающих звёзд. Установить такое движение Солнца помогли наблюдения ярких
звёзд, которые появлялись перед восходом Солнца на фоне утренней зари (т.
н. гелиакические восходы). Эти наблюдения в сочетании с измерением
полуденной высоты Солнца над горизонтом с помощью простейших приспособлений
позволили довольно точно определить путь Солнца среди звёзд и проследить
его движение, совершающееся с годичным периодом по наклонному к экватору
большому кругу небесной сферы, названному эклиптикой. Расположенные вдоль
него созвездия получили название зодиакальных (от греч. zoon - животное),
т. к. многие из них имеют имена живых существ (Овен, Телец, Рак, Лев и
др.). В Др. Китае звёздное небо было подробно изучено и разделено на 122
созвездия, из них 28 зодиакальных. Составленный там список 807 звёзд на
несколько столетий опередил звёздный каталог греческого учёного Гиппарха.
Но у [5]большинства народов было 12 зодиакальных созвездий, и Солнце в
течение года проходило каждое созвездие примерно в течение месяца. Луна и
планеты также движутся по зодиакальным созвездиям (хотя и могут отходить от
эклиптики на несколько угловых градусов в обе стороны).
В то время как движение Солнца и Луны всегда происходит в одном направлении
- с запада на восток (прямое движение), движение планет гораздо сложнее и
временами совершается в обратном направлении (попятное движение).
Причудливое движение планет, не укладывавшееся в простую схему и не
подчинявшееся элементарным правилам, казалось, говорило о существовании у
них личной воли и способствовало их обожествлению древними. Это, а также
такие "устрашающие" явления, как лунные и особенно солнечные затмения,
появление ярких комет, вспышки новых звёзд, породили лженауку - астрологию,
в которой расположения планет в созвездиях и упомянутые явления связывались
с происшествиями на Земле и служили для предсказания судьбы народов или
отдельных личностей. Не имея ни малейшей научной основы, астрология,
используя суеверия и невежество людей, тем не менее получила
распространение и надолго удержалась у многих народов. Так, многие
правители, военачальники и знатные люди держали специальных астрологов, с
которыми советовались при принятии важных решений. Для того чтобы по
правилам астрологии составлять гороскопы, по которым производилось мнимое
предсказание будущего, нужно было знать расположение зодиака относительно
горизонта в данный момент, а также положения планет, что повело к усилению
астрономических наблюдений, уточнению периодов движения светил и созданию
первых, хотя и очень несовершенных теорий движения планет. Т. о.,
астрология, несмотря на всю свою абсурдность, способствовала на
определённом этапе развитию науки А.
Астрономия в средние века. "Альмагест" Птолемея, в котором были подытожены
астрономические знания того времени, оставался в течение многих веков
фундаментом геоцентрической системы мира. Возникновение христианства с его
догматизмом, нашествия варваров привели к упадку естествознания и, в
частности, А. в средние века. В течение целого тысячелетия в Европе было
мало прибавлено, но много позабыто из того, что было известно о строении
Вселенной благодаря трудам учёных античного мира. Священное писание явилось
каноном, из которого черпались ответы на все вопросы, в том числе и из
области А.
Анатомия
(от греч. anatom? - рассечение, расчленение), наука о форме и строении
отдельных органов, систем и организма в целом; часть морфологии. Различают
анатомию животных (зоотомию), из которой выделяют анатомию человека
(антропотомию), чаще применяя к ней термин "А.", и анатомию растений
(фитотомию). Основной метод, применяемый в А., - метод рассечения.
Изучением сходства и различия в строении животных занимается сравнительная
анатомия животных, которая помогает выяснить родственные связи между
различными группами животных и их происхождение в процессе эволюции.
А. человека. Некоторые сведения о строении тела человека в связи с опытом
бальзамирования трупов были получены в Древнем Египте, содержались в
лечебнике китайского императора Гванг Ти (около 3 тыс. лет до н.э.). В
индийских Ведах (1-е тыс. до н. э.) указывалось, что у человека 500 мышц,
90 сухожилий, 900 связок, 300 костей, 107 суставов, 24 нерва, 9 органов,
400 сосудов с 700 разветвлениями. Один из основоположников анатомии
Аристотель, изучая А. на животных, указал на различие между сухожилиями и
нервами, ввёл термин "аорта".
По мере развития А. дифференцировалась на ряд дисциплин: остеология -
учение о костях, синдесмология - учение о различных видах связи между
частями скелета, миология - учение о мышцах, спланхнология - учение о
внутренних органах, входящих в состав пищеварительной, дыхательной и
мочеполовой систем, ангиология - учение о кровеносной и лимфатической
системах, неврология - учение о центральной и периферической нервной
системах, эстезиология - учение об органах чувств. Важным, быстро
развивающимся разделом А. является учение о строении эндокринной системы.
Все эти разделы составляют систематическую, или описательную. А.
Описанием расположения и формы органов по областям тела человека, их
взаиморасположения и отношения к расположенным рядом кровеносным сосудам и
нервам занимается топографическая А., имеющая прикладное значение, особенно
для хирургии. Сравнительная А. изучает основные этапы эволюции организма
человека и животных. Пластическая А. изучает особенности внешней формы тела
человека, определяет его пропорции, что имеет большое значение для
изобразительного искусства. Функциональная А. выясняет взаимосвязи
особенностей строения органов и систем человеческого организма с характером
их функционирования, исследует процессы становления формы и структуры
[6]органов в ходе индивидуального развития. Установление крайних форм
индивидуальной изменчивости представляет большой интерес для лечебной
практики. Проведение анатомических исследований в областях А., пограничных
с др. науками (с биохимией, биофизикой, генетикой, физиологией и др.),
позволяет вскрыть новые закономерности строения человеческого организма.
Отдельной, ставшей со времени Дж. Б. Морганьи (18 в.) самостоятельной,
ветвью А. является патологическая А., изучающая структурные изменения
органов и тканей организма человека, вызванные развитием патологического
процесса.
Физика
Ф. - наука, изучающая простейшие и вместе с тем наиболее общие
закономерности явлений природы, свойства и строение материи и законы её
движения. Поэтому понятия Ф. и сё законы лежат в основе всего
естествознания. Ф. относится к точным наукам и изучает количественные
закономерности явлений.
Слово "Ф." происходит от греч. phэsis - природа. Первоначально, в эпоху
античной культуры наука не была расчленённой и охватывала всю совокупность
знаний о природных явлениях. По мере дифференциации знаний и методов
исследования из общей науки о природе выделились отдельные науки, в том
числе и Ф. Границы, отделяющие Ф. от др. естественных наук, в значительной
мере условны и меняются с течением времени.
В своей основе Ф. - экспериментальная наука: её законы базируются на
фактах, установленных опытным путём. Эти законы представляют собой
количественные соотношения и формулируются на математическом языке.
Различают экспериментальную Ф. - опыты, проводимые для обнаружения новых
фактов и для проверки известных физических законов, и теоретическую Ф.,
цель которой состоит в формулировке законов природы и в объяснении
конкретных явлений на основе этих законов, а также в предсказании новых
явлений. При изучении любого явления опыт и теория в равной мере необходимы
и взаимосвязаны.
В соответствии с многообразием исследуемых объектов и форм движения
физической материи Ф. подразделяется на ряд дисциплин (разделов), в той или
иной мере связанных друг с другом. Деление Ф. на отдельные дисциплины не
однозначно, и его можно проводить, руководствуясь различными критериями. По
изучаемым объектам Ф. делится на Ф. элементарных частиц, Ф. ядра, Ф. атомов
и молекул, Ф. газов и жидкостей, Ф. твёрдого тела, Ф. плазмы. Др. критерий
- изучаемые процессы или формы движения материи. Различают: механическое
движение, тепловые процессы, электромагнитные явления, гравитационные,
сильные, слабые взаимодействия; соответственно в Ф. выделяют механику
материальных точек и твёрдых тел, механику сплошных сред (включая
акустику), термодинамику и статистическую механику, электродинамику
(включая оптику), теорию тяготения, квантовую механику и квантовую теорию
поля. Указанные подразделения Ф. частично перекрываются вследствие глубокой
внутренней взаимосвязи между объектами материального мира и процессами, в
которых они участвуют. По целям исследования выделяют иногда также
прикладную Ф. (например, прикладная оптика).
Особо выделяют в Ф. учение о колебаниях и волнах, что обусловлено общностью
закономерностей колебательных процессов различной физической природы и
методов их исследования. Здесь рассматриваются механические, акустические,
электрические и оптические колебания и волны с единой точки зрения.
Современная Ф. содержит небольшое число фундаментальных физических теорий,
охватывающих все разделы Ф. Эти теории представляют собой квинтэссенцию
знаний о характере физических процессов и явлений, приближённое, но
наиболее полное отображение различных форм движения материи в природе.
Экология
(от греч. уikos - жилище, местопребывание и ...логия), биологическая наука,
изучающая организацию и функционирование надорганизменных систем различных
уровней: популяций, видов, биоценозов (сообществ), экосистем, биогеоценозов
и биосферы. Часто Э. определяют также как науку о
[7]взаимоотношениях организмов между собой и с окружающей средой.
Современная Э. интенсивно изучает также проблемы взаимодействия человека и
биосферы.
Основные разделы экологии. Э. подразделяется на общую Э., исследующую
основные принципы организации и функционирования различных надорганизменных
систем, и частную Э., сфера которой ограничена изучением конкретных групп
определённого таксономического ранга. Общая Э. классифицируется по уровням
организации надорганизменных систем. Популяционная Э. (иногда называется
демэкологией, или Э. населения) изучает популяции - совокупности особей
одного вида, объединяемых общей территорией и генофондом.Э. сообществ (или
биоценология) исследует структуру и динамику природных сообществ
-совокупностей совместно обитающих популяций разных видов. Биогеоценология-
раздел общей Э., изучающий экосистемы (биогеоценозы). Частная Э. состоит из
Э. растений и Э. животных. Сравнительно недавно оформилась Э. бактерий и Э.
грибов. Правомерно и более дробное деление частной Э. (например, Э.
позвоночных, Э. млекопитающих, Э. зайца-беляка и т.п.). Относительно
принципов деления Э. на общую и частную нет единства во взглядах учёных. По
мнению некоторых исследователей, центральный объект Э. - экосистема, а
предмет частной Э. отражает подразделение экосистем (например, на наземные
и водные; водные подразделяются на морские и пресноводные экосистемы;
пресноводные экосистемы, в свою очередь, - на экосистемы рек, озёр,
водохранилищ и т.д.). Э. водных организмов и образуемых ими систем изучает
гидробиология.
Экология - наука о составе, структуре, свойствах, функциональных
особенностях и эволюции систем надорганизменного уровня, популяционных
экосистем и биосферы. Экология изучает основные фундаментальные
закономерности: поток энергии, циркуляцию химических элементов. Обычно
экология считается частью биологии.
греч.Oikos - жилище + Logos - наука
Химия
Химия - одна из отраслей естествознания, предметом изучения которой
являются химические элементы (атомы), образуемые ими простые и сложные
вещества (молекулы), их превращения и законы, которым подчиняются эти
превращения. По определению Д. И. Менделеева (1871), "химию в современном
ее состоянии можно... назвать учением об элементах". [Происхождение слова
"химия" выяснено не окончательно. Многие исследователи полагают, что оно
происходит от старинного наименования Египта - Хемия (греч. Chemнa,
встречается у Плутарха), которое производится от "хем" или "хаме" - чёрный
и означает "наука чёрной земли" (Египта), "египетская наука".]
Современная Х. тесно связана как с др. науками, так и со всеми отраслями
народного хозяйства. Качественная особенность химической формы движения
материи и её переходов в др. формы движения обусловливает разносторонность
химической науки и её связей с областями знания, изучающими и более низшие,
и более высшие формы движения. Познание химической формы движения материи
обогащает общее учение о развитии природы, эволюции вещества во Вселенной,
содействует становлению целостной материалистической картины мира.
Соприкосновение Х. с др. науками порождает специфические области взаимного
их проникновения. Так, области перехода между Х. и физикой представлены
физической химией и химической физикой. Между Х. и биологией, Х. и
геологией возникли особые пограничные области - геохимия, биохимия,
биогеохимия, молекулярная биология. Важнейшие законы Х. формулируются на
математическом языке, и теоретическая Х. не может развиваться без
математики. Х. оказывала и оказывает влияние на развитие философии и сама
испытывала и испытывает её влияние.
Исторически сложились два основных раздела Х.: неорганическая химия,
изучающая в первую очередь химические элементы и образуемые ими простые и
сложные вещества (кроме соединений углерода), и органическая химия,
предметом изучения которой являются соединения углерода с др. элементами
(органические вещества). До конца 18 в. термины "неорганическая Х." и
"органическая Х." указывали лишь на то, из какого "царства" природы
(минерального, растительного или животного) получались те или иные
соединения. Начиная с 19 в. эти термины стали указывать на присутствие или
отсутствие углерода в данном веществе. Затем они приобрели новое, более
широкое значение. Неорганическая Х. соприкасается прежде всего с геохимией
и далее с минералогией и геологией, т. е. с науками о неорганической
природе. Органическая Х. представляет отрасль Х., которая изучает
разнообразные соединения углерода вплоть до сложнейших биополимерных
веществ; через органическую и биоорганическую химию Х. граничит с биохимией
и далее с биологией, т. е. с совокупностью наук о живой природе. На стыке
между неорганической и органической химией находится область
элементоорганических соединений.
[8]В Х. постепенно сформировались представления о структурных уровнях
организации вещества. Усложнение вещества, начиная от низшего, атомарного,
проходит ступени молекулярных, макромолекулярных, или высокомолекулярных,
соединений , затем межмолекулярных, наконец, многообразных макроструктур
вплоть до неопределённых нестехиометрических образований. Постепенно
сложились и обособились соответствующие дисциплины: Х. комплексных
соединений, полимеров, кристаллохимия, учения о дисперсных системах и
поверхностных явлениях, сплавах и др.
Изучение химических объектов и явлений физическими методами, установление
закономерностей химических превращений, исходя из общих принципов физики,
лежит в основе физической химии. К этой области Х. относится ряд в
значительной мере самостоятельных дисциплин: термодинамика химическая,
кинетика химическая, электрохимия, коллоидная химия, квантовая химия и
учение о строении и свойствах молекул, ионов, радикалов, радиационная
химия, фотохимия, учения о катализе, химических равновесиях, растворах и
др. Самостоятельный характер приобрела аналитическая химия, методы которой
широко применяются во всех областях Х. и химической промышленности. В
областях практического приложения Х. возникли такие науки и научные
дисциплины, как химическая технология с множеством её отраслей,
металлургия, агрохимия, медицинская Х., судебная Х. и др.
Как область практической деятельности Х. уходит корнями в глубокую
древность (Египет, Индия, Китай и др. страны). Задолго до нашей эры человек
познакомился с превращениями различных веществ и научился пользоваться ими
для своих нужд. Одна из древнейших ветвей Х. - металлургия. За 4-3 тыс. лет
до н. э. начали выплавлять медь из руд, а позже изготовлять сплав меди с
оловом (бронзу). Во 2-м тысячелетии до н. э. научились получать из руд
железо сыродутным процессом. За 1600 лет до н. э. начали применять для
крашения тканей природную краску индиго, а несколько позже - пурпур и
ализарин, а также приготовлять уксус, лекарства из растительных материалов
и др. продукты, выработка которых связана с химическими процессами. К
истокам Х. относятся альтернативные в то время атомистическое учение и
учение об элементах-стихиях древней натурфилософии.
В 3-4 вв. н. э. в Александрии зародилась алхимия, признававшая возможным
превращение с помощью т. н. философского камня неблагородных металлов в
благородные - в золото и серебро. Главным в Х. этого периода было
наблюдение отдельных свойств веществ и объяснение их с помощью субстанций
(начал), якобы входящих в состав этих веществ.
Начиная с эпохи Возрождения в связи с развитием производства всё большее
значение в алхимии стало приобретать производственное и вообще практическое
направление: металлургия, стеклоделие, изготовление керамики и красок.
Возникло особое медицинское направление - ятрохимия. Эти два направления
характерны для этапа практической Х. 16 - 1-й половины 17 вв., который
непосредственно подвёл к созданию Х. как науки. В этот период были
накоплены навыки экспериментальной работы и наблюдений в области Х., в
частности разработаны и усовершенствованы конструкции печей и лабораторных
приборов, методы очистки веществ (кристаллизация, перегонка и др.),
получены новые химические препараты. В начале 2-й половины 17 в. Р. Бойль
доказал несостоятельность алхимических представлений, дал первое научное
определение понятия химического элемента и тем самым впервые поднял Х. на
уровень науки. Процесс превращения Х. в науку занял более ста лет и
завершился открытиями А. Л. Лавуазье. Первая теория в Х. - теория
флогистона, хотя и была ошибочной, тем не менее обобщила широкий круг
фактов, касавшихся горения и обжига металлов. Со 2-й половины 17 в. стал
быстро развиваться химический анализ, сначала - качественный (начиная с
Бойля), а с середины 18 в. – количественный.
-----------------------
[1]
[2]
3
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
Реферат на тему: Научная революция XVII века
Санкт-Петербургский Государственный Институт Точной Механики и Оптики
(Технический Университет)
Реферат по предмету «История науки и техники»
«Научная революция
XVI - XVII века»
Студент: Мироводин Д.А.
Группа: 431
Преподаватель: Чепагина Н.И.
Санкт-Петербург, 1999
Содержание :
Введение
Изменение познавательной ситуации
Разрушение старого Космоса
Новая модель Космоса
Космология и механика Галилея
Новая картина мира
Основные положения теории Ньютона
Философско-методологическая манифестация научной революции
Социальная сторона научной революции XVII века
Выводы и обобщение
Список литературы :
. Келле В.Ж. Наука и культура. – М. Наука, 1984.
. Лейзер Д. Создавая картину вселенной: Пер с англ./ Под ред. И с предисл.
Л.П. Грищука. – М. Мир,1988.
А. А. Печенкин Обоснование научной теории. Классика и современность. –
М. Н
. Ван- дер- Варден Б. Пробуждающаяся наука II. Рождение астрономии: Пер. с
англ. / Под ред. А. А. Гурштейна. - М.
Наука. Гл. ред. физ.-мат, лит., 1991.
. Старостин Б.А. Параметры развития науки. - М. Наука, 1980.
. Губарев В. От Коперника до "Коперника" - М. Полит. Литература, 1973.
. Т. Кун Структура научных революций, М., Прогресс, 1977
. Майоров Г.Г. Теоретическая философия Готфрида В. Лейбница. М.,
Издательство Московского Университета, 1973.
Введение
Общеустановленным считается положение о том, что именно в XVII веке
возникла европейская наука (прежде всего это относится к классическому
естествознанию), причем "в начале века ее еще не было, в конце века она уже
была". Характерно, что возникла она сразу во взаимосвязи всех составляющих:
теоретического знания, его логического обоснования и математического
описания, экспериментальной проверки, социальной структуры с сетью научных
коммуникаций и общественным применением.
Основное внимание при анализе данного периода уделяется рассмотрению
соотношения когнитивных, социальных и психологических факторов процесса
возникновения науки Нового времени, ее отличию от того, что может быть
названо "не наукой". Источниками для изучения темы являются в первую
очередь изданные труды творцов науки естественнонаучного, гуманитарного и
технического направлений Нового времени - от Ф. Бэкона, Р. Декарта, Г.
Галилея до И. Ньютона.
Рассмотрим географию периода. Она включает в себя немало европейских
стран и городов, но представляется возможным выделение Италии в начале, и
Англии в конце периода, как главных научных центров.
Хронология периода. В данной теме используется специфический критерий
периодизации, связанный с науковедческим пониманием небесспорного феномена
научной революции. Условно могут быть выделены три этапа. Первый,
связанный, прежде всего, с деятельностью Г. Галилея - формирование новой
научной парадигмы; второй - с Р. Декартом - формирование теоретико-
методологических основ новой науки; и третий - "главным" героем которого
был И. Ньютон, - полное завершение новой научной парадигмы - начало
современной науки.
Развитию науки в XVII веке посвящено огромное число работ различного
плана: скрупулезно изданных многотомных трудов Галилея, Декарта, Лейбница,
Ньютона, детальных биографий, переписок, исторических исследований
естественнонаучного, философского и социологического характера.
И хотя не все согласны с определением "научная революция", впервые
введенным в 1939 году А. Койре и впоследствии столь удачно использованным
Т. Куном, но все сходятся в том, что именно в XVII веке была создана наука
- классическая наука современного типа. В связи с этим, XVII веке как
целостное историческое явление, чрезвычайно важен для понимания процессов
генезиса и современного состояния науки.
Изменение познавательной ситуации
На вопрос: "Почему возникает наука?" - вряд ли возможно дать сколь- ни
будь исчерпывающий ответ, но вполне можно проследить и описать механизм
возникновения этого явления.
Познавательной моделью античности был Мир как Космос; и мыслителей
волновала скорее проблема идеальной, чем "реальной" природы.
Познавательной моделью средневековья был Мир как Текст; и "реальная"
природа также мало заботила схоластов. Познавательной моделью Нового
времени стал Мир как Природа.
В Новое время религиозность не исчезла, но она "обратилась" на
природу, как на наиболее адекватное, "не замутненное" последующими
толкованиями высказывание Бога. Поэтому иногда суть научной революции XVII
века интерпретируется как первое прямое и систематическое "вопрошание"
Природы. Разработка общезначимой процедуры "вопрошания" - эксперимента и
создания специального научного языка описания диалога с Природой -
составляет главное содержание научной революции.
Разрушение старого Космоса
В каждой революции решаются две проблемы: разрушения и созидания
(точнее, разрушения для созидания). В содержательном плане научная
революция XVII века ознаменовала собой смену картин мира. Поэтому главной
предметной областью проходивших процессов была физика и астрономия.
Разрушение-созидание совпадали (правда, в различной степени) в трудах
отдельных "героев" научной революции. Если Возрождение выявило тенденцию к
разрушению старого Космоса, то, начиная с 1543 года - года выхода книги Н.
Коперника (1473 - 1543) "О вращении небесных сфер" - процесс приобретает
четкие научные формы.
“Старый космос" - это мир по Аристотелю и Птолемею. Их модели были
призваны воспроизвести с максимальной точностью, то что они непосредственно
наблюдали на небе, а не истинную картину мира. Космос имеет шаровидную
форму, вечен и неподвижен; за его пределами нет ни времени, ни
пространства. В центре его – Земля. Он дихотомичен: изменяющийся подлунный
мир и совершенно неизменный надлунный. Пустоты нет: в подлунном мире - 4
элемента: земля, вода, воздух, огонь, в надлунном – эфир. Все движения в
космосе - круговые, в соответствии с кинематикой Птолемея.
"Новый космос" (по Копернику) начинался с простой модели, совпадавшей
с моделью Аристарха Самосского: вращение Земли происходило вокруг оси,
центральное положение Солнца - внутри планетной системы. Земля - планета,
вокруг которой вращается Луна. Именно эта модель, как пифагорейский символ
гармоничного мира вдохновляла и самого Коперника, Галилея, и Кеплера,
поскольку соответствовала астрономическим наблюдениям лучше, чем
геоцентрическая модель Птолемея. Нельзя сказать, что теория Коперника
позволила с большей точностью толковать астрономические наблюдения: в одних
отношениях она была более точной, в других менее. А в одном важном
отношении она явно противоречила тому, что считалось неоспоримым: она
предсказывала наличие параллактического смещения звезд на протяжении года.
Ни сам Коперник, ни кто-либо из его предшественников не могли обнаружить
такого рода смещений. Коперник объяснял это удаленностью звезд, вследствие
чего параллакс слишком мал, чтобы его заметить. Но возникала другая
проблема: если при большой удаленность звезд мы их видим достаточно
крупными, то по своим размерам они должны превосходить диаметр земной
орбиты. Это противоречило здравому смыслу.
Модель Коперника, когда он попытался ее расширить, оказалась
малопригодной для практического применения. Гелиоцентрическая модель была
столь же громоздкой, как и геоцентрическая. Не отличалась большой
точностью, вытекающие из нее выводы о размерах звезд – абсурдными. К тому
же, она сохраняла и весь аппарат птолемеевской модели - круговые орбиты,
эпициклы и т.д.. Значительно мощнее оказался удар этой модели по
христианскому мировоззрению - недаром Мартин Лютер и Джон Донн в своей
сатирической поэме "Святой Игнатий, его тайный совет .." всячески
поносили католического священника Коперника. Коперник, "остановив Солнце",
лишил Землю сакральности центра мироздания.
В практической же деятельности, как до Коперника, так и после него
использовалась видоизмененная астрономическая модель Птолемея. Практика
включала два основных направления деятельности: реформу календаря и
обеспечение навигации.
Переход на новую систему летоисчисления был узаконен папской буллой от
24 февраля 1582 года. Она предписывала всем христианам по всей Европе
принять григорианский календарь со следующего года. Необходимость реформы
календаря была очевидна с XIV века, но отсутствовали точные астрономические
данные. Прежде всего, не была известна истинная величина тропического года
(промежуток времени между двумя последовательными прохождениями центра
Солнца через точку весеннего равноденствия).
Для ориентации корабля, как и вообще для определения положения планет
на небесной сфере, использовались альфонские таблицы, составленные по
указанию Альфонса X еще в 1252 году. В 1474 году в Нюрнберге впервые были
напечатаны "Эфемериды" Региомонтана, а следующее их издание уже содержало
таблицы для решения самой сложной задачи - определения широты места. Все
великие мореплаватели XV века - Диас, Васко да Гама, Америго Веспуччи и
Колумб пользовались этими таблицами. С их помощью Веспуччи определил в 1499
году долготу Венесуэлы, а Колумб смог поразить туземцев, сообщив им о
предстоящем солнечном затмении 29 февраля 1504 года.
Новая модель Космоса
Первый "рабочий чертеж" новой модели мира суждено было выполнить
Иоганну Кеплеру, на которого с детства выпало столько личных несчастий,
что трудно найти более тяжелую судьбу. Кеплер был открытым и
последовательным пифагорейцем и совершенство своей астрономической модели
искал (и нашел) в сочетании правильных многогранников и описывавших их
окружностей, правда, нашел их в своей третьей геометрической модели,
отказавшись при этом от круговой орбиты небесных тел.
В книге "Новая астрономия” завершенной в 1607 году, Кеплер приводит
два, из своих трех знаменитых законов движения планет:
. Каждая планета движется по эллипсу, в одном из фокусов которого находится
Солнце.
. Каждая планета движется в плоскости, проходящей через центр Солнца,
причем, линия соединяющая Солнце с планетой (радиус-вектор планеты), за
ее равные промежутки времени описывает равные площади.
Эти законы были выведены в следствии изучения движения планеты Марс, когда
Кеплер стал помощником датского астронома Тихо Браге. Кеплер внес несколько
коренных изменений в геометрическую модель мира Аристарха:
. Планетарные орбиты, которые в модели Аристарха целиком лежали в оной
плоскости, следовало поместить в различные плоскости. Плоскости должны
проходить через Солнце.
. Принцип равномерного кругового движения, который неизменно лежал в основе
математического подхода к астрономии с момента зарождения до конца XVI
века, следовало заменить новым – отрезок прямой, соединяющий планету с
Солнцем, описывает равные площади за равные промежутки времени.
. Движение планет по круговой орбите заменить эллиптическим, поместив в
один из фокусов эллипса Солнце.
Никаких промежуточных моделей за всю предшествующую историю астрономии не
было. Для достижения этих идей от Кеплера требовалось беспрецедентные по
точности наблюдения, самоотверженность, математический гений.
Кеплер не смог объяснить причины планетных движений: он считал, что их
"толкает" Солнце, испуская при своем вращении особые частицы (species
immateriata), при этом эксцентричность орбиты определяется магнитным
взаимодействием Солнца и планеты. Все его усилия ушли на математическое
описание предложенной геометрической модели. Сколь не простой была эта
задача, свидетельствует множество безуспешных попыток Кеплера совместить
его закон площадей с круговыми формами орбит. В отчаянии он усомнился в
верности закона, пока не преодолел стереотип мышления: "Загипнотизированный
общепринятым представлением, я заставлял их (планеты) двигаться по кругам,
подобно ослам на мельнице".
Закон площадей Кеплера - это первое математическое описание
планетарных движений, исключившее принцип равномерного движения по
окружности как первооснову:
. Квадраты периодов обращения планет вокруг Солнца соотносятся как кубы
больших полуосей их орбит.
Более того, он впервые выразил связь между мгновенными значениями
непрерывно изменяющихся величин угловой скорости планеты относительно
Солнца и ее расстояния до него. Этот "мгновенный" метод описания, который
Кеплер впоследствии вполне осознано использовал при анализе движения Марса,
стал одним из выдающихся принципиальных достижений науки XVII века -
методом дифференциального исчисления, оформленного Лейбницем и Ньютоном.
В конце концов Кеплеру удалось построить модель Солнечной системы,
которая за малым исключением, описывала движение планет и их спутников в
пределах точности наблюдений Тихо Браге. Так Кеплер завершил научную
программу, начатую последователями Пифагора, и заложил первый камень
(вторым - стала механика Галилея) в фундамент, на котором покоится теория
Ньютона.
Космология и механика Галилея
У Галилео Галилея (1564 - 1642) впервые связь космологии с наукой о
движении приобрела осознанный характер, что и стало основой создания
научной механики. Первоначально (до 1610 г.) Галилеем были открыты законы
механики, но первые публикации и трагические моменты его жизни были связаны
с менее оригинальными работами по космологии. Галилей первым отчетливо
понимал два аспекта физики Архимеда : поиск простых и общих математических
законов и эксперимент, как основа подтверждения этих законов.
Изобретение в 1608 году голландцем Хансом Липперсхеем, изготовителем
очков, телескопа (правда, не предназначавшегося для астрономических целей),
дало возможность Галилею, усовершенствовав его, в январе 1610 года "открыть
новую астрономическую Эру".
Оказалось, что Луна покрыта горами, Млечный путь состоит из звезд,
Юпитер окружен четырьмя спутниками и т.д. "Аристотелевский мир" рухнул
окончательно. Галилей спешит с публикацией увиденного в своем "Звездном
вестнике", который выходит в марте 1610 г. Книга написана на латыни и была
предназначена для ученых.
В 1632 г. во Флоренции была напечатана наиболее известная работа
Галилея, послужившая поводом для процесса над ученым. Ее полное название -
"Диалог Галилео Галилея Линчео, Экстраординарного Математика Пизанского
университета и Главного Философа и Математика Светлейшего Великого Герцога
Тосканского, где в четырех дневных беседах ведется обсуждение двух Основных
Систем Мира, Птолемеевой и Коперниковой и предполагаются неокончательные
философские и физические аргументы как с одной, так и с другой стороны".
Эта книга была написана на итальянском языке и предназначалась для
"широкой публики". В книге много необычного. Так, например, один из ее
героев Симпличио (в переводе с латинского - простак), отстаивающий точку
зрения Аристотеля, - явный намек на выдающегося комментатора Аристотеля,
жившего в VI веке - Симпликия. Несмотря на легкость и изящество
литературной формы, книга полна тонких научных наблюдений и обоснований (в
частности таких сложных физических явлений как инерции, гравитации и
прочие.) Вместе с тем, Галилей не создал цельной системы.
В 1638 г. вышла последняя книга Г. Галилея "Беседы и математические
доказательства, касающиеся двух новых отраслей науки, относящихся к
механике и местному движению...", в которой он касался проблем, решенных
им около 30 лет назад.
Механика Галилея дает идеализированное описание движения тел вблизи
поверхности Земли, пренебрегая сопротивлением воздуха, кривизной земной
поверхности и зависимостью ускорения свободного падения от высоты. В основе
"теории" Галилея лежат четыре простые аксиомы, правда в явном виде Галилеем
не сформулированные.
. Свободное движение по горизонтальной плоскости происходит с постоянной по
величине и направлению скоростью (сегодня - закон инерции, или первый
закон Ньютона).
Исходя из этого утверждения становится ясно, что тело скользящее без
трения по горизонтальной поверхности не будет не ускоряться, не замедляться
ни отклоняться в сторону. Это утверждение не является прямым следствием
наблюдений и экспериментов. В законе говорится о движении, которое никогда
не наблюдалось. Будучи последователем Архимеда, Галилей считал, что
физические законы похожи на геометрические аксиомы. В природе не существует
идеальных вещей и предметов. Но он не пренебрегал усложнениями вносимыми
трением, воздухом – он пытался поставить эксперимент показывающий
незначительность этих эффектов. Свой закон свободного движения Галилей
получил не из реальной жизни и экспериментов, а из мысленного опыта.
. Свободно падающее тело движется с постоянным ускорением.
Равноускоренным называется движение, при котором скорость тела за равные
промежутки времени увеличивается на одну и ту же величину:
[pic].
Рассмотрим как Галилей пришел к этому выводу. Сначала он предположил, что
первоначально покоящееся тело постепенно увеличивает свою скорость от
начального значения V=0. Во времена Галилея полагали, что как только на
тело начинает действовать сила тяжести, оно мгновенно приобретает скорость
и эта скорость тем больше, чем тяжелее тело. Галилей мысленно поставил
эксперимент, который показывал что тело, падающее из состояния покоя,
должно двигаться очень медленно, а по мере падения увеличивать скорость.
Далее Галилей полагал, что движение падающих тел должно описываться простым
законом.
На какое то время он решил, что это закон : [pic],равные приращения
скорости, за равные промежутки расстояния. Но он отверг этот закон, когда
понял что если бы он был справедлив, то тело, первоначально покоящееся,
осталось бы в покое навсегда.
Проверить закон в первоначальном виде было практически невозможно. В
то время не существовало точных часов, кратчайший промежуток времени
который можно было определить 10 секунд. За 10 секунд свободно падающее
тело пролетает 490 метров ! По этому для применения закона ему потребовался
постулат:
. Тело, скользящее без трения по наклонной плоскости, движется с
постоянным ускорением [pic]
[pic] угол наклона плоскости к горизонту
Свободное падение можно рассматривать как частный случай движения по
наклонной плоскости [pic], а закон инерции соответствует горизонтальной
плоскости. Используя в своих экспериментах наклонную плоскость с малыми
углами наклона, Галилей смог проверить гипотезу постоянства ускорения при
вертикальном падении.
Из закона вытекает, что конечная скорость тела, скользящего без трения по
наклонной плоскости из состояния покоя, зависит лишь от высоты, с которой
тело начало двигаться, но не зависит от угла наклона плоскости: [pic]
.Галилей гордился этой формулой, поскольку она позволяла определить
скорость при помощи геометрии. Измерение скорости в то время было
малонадежной процедурой из за отсутствия точных часов. Теперь можно
измерить только расстояние. Если мы захотим придать телу скорость [pic] ,
то нужно столкнуть его с высоты [pic], предполагая отсутствие трения.
. Принцип относительности Галилея
Представим корабль движущийся с постоянной скоростью. С его мачты
сбрасывают предмет, куда он упадет? Соотечественники Галилея сказали бы,
что он упадет отклонившись от
Основания мачты в сторону кормы при движении корабля, и не отклонился
бы вообще будь корабль неподвижен. Однако Галилей доказал, что траектория
падающего тела отклоняется от вертикали только от сопротивления воздуха. В
вакууме тело упало бы точно под точкой, из которой начала падать, если
корабль движется с постоянной скоростью и с неизменным направлением.
Траектория падения тела для наблюдателя с берега будет парабола.
Новая картина мира
К концу XVII века "Новый космос", новая картина мира, что и было
когнитивной сутью науки, была полностью создана. "Ньютоновская физика была
.... спущена с Небес на Землю по наклонной плоскости Галилея", Анри
Бергсон. Ее архитектором и прорабом стал Исаак Ньютон (1643 - 1727). Роль
Ньютона в истории науки удивительна. Многое, чем он занимался, что он
описал, в частности, в знаменитых "Математических началах натуральной
философии" - первое издание вышло в 1687 году под наблюдением Э. Галлея,
было раньше высказано и описано другими. Например, в частных экспериментах
и рассуждениях Х. Гюйгенс (1629 - 1695) фактически использовал основные
положения, которые позднее легли в основу теории Ньютона :
. Пропорциональность веса тела его массе [pic].
. Соотношение между приложенной силой, массой и ускорением [pic].
. Равенство действия и противодействия.
В истории известны не всегда красивые приоритетные споры, героем которых
был Ньютон (чего стоит один спор с Лейбницем! ). Но все это не умаляет
величие научного подвига Ньютона. Он показал себя настоящим Мастером,
который не столько обобщал, сколько создавал оригинальную новую концепцию
мира.
Основные положения теории Ньютона и Лейбница
У Ньютона, также как и у Галилея, слились космология и механика
(правда, без философии - "гипотез не измышляю"), главными положениями
которых стали следующие.
Понятие движущей силы - высшей по отношению к телу (любому: снаряду
или Луне, например), которая может быть измерена по изменению движения его
производного.
При этом Ньютон понял, что сила, скорость и ускорение представляют
собой векторные величины, а законы движения должны описываться как
соотношения между векторами. Наиболее полно все это выражается вторым
законом Ньютона:
Ускорение [pic], сообщаемое телу массы [pic], прямо пропорционально
приложенной силе [pic] и обратно пропорционально массе, т.е. [pic]
Понятие инерции, которая изначально присуща материи и измеряется ее
количеством. Первый закон Ньютона гласит: "Если бы на тело не действовало
никаких сил вообще, то оно после того, как ему сообщили начальную скорость,
продолжало бы двигаться в соответствующем направлении равномерно и
прямолинейно". Следовательно, никаких свободных движений нет, а любое
криволинейное движение возможно лишь под действием силы.
Понятие соотношения гравитационной и инертной масс (они прямо
пропорциональны друг другу). Отсюда следует обоснование тяготения как
универсальной силы, а также третий закон Ньютона: "Каждое действие
вызывает противодействие, равное по величине и противоположно направленное,
или, иными словами, взаимное действие двух тел друг на друга равно по
величине и противоположно по направлению".
Особое место в размышлениях Ньютона принадлежит поиску адекватного
количественного (математического) описания движения. Отсюда берет начало
новый раздел математики, который Ньютон назвал "методом начальных и
конечных отношений" (дифференциальное исчисление). Ньютон пользовался этим
методом для доказательства многих фундаментальных теорем. Тем не менее
многие из современников Ньютона в принципе отвергали этот метод. Они
утверждали, что «конечное отношение» двух «исчезающих» ( величин
стремящихся к нулю ) представляют собой неопределенность и, следовательно
лишины всякого смысла. Возражая им в своем труде «Математическое начала
натуральной философии», Ньютон писал : “Предельные отношения исчезающих
количеств не есть суть отношения пределов этих количеств, а суть те
пределы, к которым при бесконечном убывании количеств приближаются
отношения их и к которым эти отношения могут подойти ближе, нежели на любую
наперед заданную разность, но которых превзойти или достигнуть на самом
деле не могут, ранее чем эти количества уменьшатся бесконечно.”
Исследуя движения по некруговой орбите, Ньютон рассматривал его как
постоянно "падающее". При этом он ввел понятие "предельное отношение",
основанное на интуитивном представлении о движении, так же, как евклидовы
понятия "точки" и "линии" основаны на интуитивном восприятии пространства -
это своего рода кванты движения.
Важное значение при этом имеют те "предельные отношения", которые
характеризуют скорость изменения каких-либо величин, т.е. изменения в
зависимости от времени. Ньютон назвал их "флюксиями", сейчас – производные.
Вторая производная при этом звучала как "флюксия от флюксий", что особенно
возмущало одного из критиков Ньютона епископа Дж. Беркли, который считал
это нелепым изобретением, подобным призраку призрака.
Отдельно упоминания заслуживают понятия абсолютного ("пустого")
пространства, в котором находятся сосредоточенные массы (с их взаимным
дальнодействием и единым центром масс); и абсолютного же времени с
начальной точкой отсчета (полностью обратимого, поскольку перемена знака
времени в формулах механики не меняет их вида и смысла).
Теория Ньютона - простая, ясная, легко проверяемая и наглядная -
стала фундаментом всего "классического естествознания", механической
картиной мира и философии, интегральным выражением и критерием самого
понимания научности на более чем 200 лет. Не утратила она своего значения
и сегодня.
В "тени" Ньютона несколько теряются фигуры других выдающихся
исследователей и мыслителей XVII века. Прежде всего, следует отметить
Готфрида Лейбница (1646-1716) и упомянуть его значительно более глубокое,
чем у Ньютона, осмысление понятия дифференциала как общенаучного термина
(сам термин принадлежит Лейбницу), как собственно научного метода, а не
только языка научного описания конкретного научного факта; и указать его
удивительную теорию - "Монадологию" - о своеобразных квантах -"монад | |
