Естествознание

 

     План:

 

 

Введение 

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

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

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

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

     Второй  вопрос посвящен взглядам Аристотеля.

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

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

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

 

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

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

     Механика.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

     Астрономия.

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

       I) выдвижение астрономических гипотез,

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

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

     В первом процессе было выдвинуто много  интересных предположений.

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

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

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

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

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

     Оптика.

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

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

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

     Акустика.

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

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

 

      2.  Взгляды Аристотеля, арабская  средневековая наука 
 

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