Античные науки

5

Античная наука – колыбель современной науки, т.е. на этом этапе сформировались основные понятия, проблемы науки, культура мышления, научные термины: теория, система, метод, способ, анализ, синтез.

Античная наука прошла 3 этапа в своем развитии:

1) Ранний этап античной (классической) науки. VII – IV вв. до н.э. Это была наука в основном посвященная проблемам природы (естествознания). Она занималась поиском первоосновы мира в целом (это была наука, которая стремилась отделиться от философии). Высшей точкой развития на этом этапе была достигнута в IV в. до н.э. – научная философия Аристотеля, которым была создана первая геоцентрическая картина мира.

2) Эллинский (III в. до н.э. – II в. н.э.). Важнейшая особенность – начало процесса дифференциации (расчленения) науки – появились математика, астрономия, медицина. Работа по созданию конкретных наук была начата Аристотелем (основы науки, логики, основы политической науки). Крупнейшие успехи науки этого периода связаны с именами: математика Евклида, физика Архимеда. На этом этапе античная наука достигла наивысших успехов.

3) Римский (II в. н.э. – III в. н.э.) – этап упадка античной науки, хотя были достижения в астрономии Клаудио Птолемея, который дополнил гелиоцентрическую картину мира. Достижения в медицине: римский врач Галин (лечение раненых).

Крупнейшая заслуга античности состоит в том, что античная наука впервые нарушила монополию мифологического, религиозного знания и основала такие методы познания, как исследования, доказательства. Античная наука открыла новый путь освоения мира – путь разума, рационализма и логики.

Античная математика.             

Математика – одна из важнейших фундаментальных наук и сегодня рассматривается как общий язык, используемый всеми науками. Эту фундаментальную всеобщую роль осознали уже в античности. Пифагор полагал, что «все есть число» (в философской трактовке), эту позицию разделял Платон (вход в его академию украшал лозунг «Не математик, да не войдет»). Платон подчеркивал необходимость этой дисциплины. В Академии Платона, созданной в IV в. до н.э. (просуществовала 900 лет до IV в.) главное внимание уделялось 4 наукам: 1) арифметика (изучение числа самого по себе); 2) геометрия (число на плоскости); 3) музыка (число в звуке); 4) астрономия (число в космосе) – полагалось, что все движения небесных тел можно рассчитать.

Грекам в этой сфере принадлежат конкретные научные достижения:

1) Открытие иррациональных чисел – были обнаружены в виде сопоставления некоторых отрезков (например, сторон квадрата и его диагоналей), но они не имели представлений о нулевой величине, об отрицательных числах.

2) Разработка представлений, получивших развитие в Новое время: Евклид: введение понятий плоскости, сферичной поверхности. Евклид полагал, что к сферической поверхности может быть отнесен треугольник, сумма углов которого может быть как ниже, так и выше 180 градусов. Неевклидова геометрия впоследствии была разработана Лобачевским.

Античная астрономия.

Объектом античной астрономии, также как и объектом современной астрономии были звезды, планеты, небосвод. В системе ценностей античных мыслителей данные объекты рассматривались как высшая ценность. В античной астрономии четко виден переход от религиозного, иррационального знания к рациональному, научному знанию (математически конкретному).

Аристотелю принадлежит создание первой научной картины мира – геоцентрической. В соответствии с данным представлением мир делится на 2 части – надлунная и подлунная, в центре его находится Земля. Данная картина казалась настолько убедительной, что просуществовала до 16 в. (до появления гелиоцентрической картины мира Коперника).

Античные научные воззрения имели существенную гуманитарную составляющую как по форме, так и по содержанию. Научные труды облекались в форму литературных произведений, носили отпечаток мифологичности, романтизма, мечтаний. В античном мире возникали умозрительные построения, догадки, идеи, получившие развитие в более позднее время. К таким идеям можно отнести, например, гипотезу о гелиоцентрическом устройстве мира, атомизм. Возникла традиция научных школ, первыми из которых были Академия Платона и Ликей Аристотеля.

Крупнейшие достижения науки в XX—XXI веках             

Астрономия

Крупнейшими достижениями астрономии начала XX века стали: открытие закономерности, связывающей спектральный класс и светимость звёзд (диаграмма Герцшпрунга — Рассела стала для астрономии тем же, что и таблица Менделеева для химии) и разрешение на отдельные звёзды спиральных туманностей — галактик, что вывело астрономию за пределы Млечного пути — нашей Галактики и по своему значению сравнимо с переходом от геоцентрической к гелиоцентрической системам.

Дальнейшее развитие астрономии в XX веке продолжило тенденцию XIX века — переход от описания небесных тел и их движения с позиций классической механики к изучению их строения и эволюции с использованием данных и концепций физики. Два основных открытия физики XX века — теория относительности и квантовая механика позволили астрономии не только объяснить накопившийся к началу XX века объём противоречивых фактов, но и поставить новые задачи исследований, что привело к созданию космологии и астрофизики. Примечательно, что первые подтверждения общей теории относительности пришли именно из астрономии — ими стали объяснение природы смещения перигелия орбиты Меркурия, необъяснимое в рамках теории тяготения Ньютона, и отклонение света тяготеющей массой, подтверждённое наблюдением отклонения видимого положения звёзд у лимба Солнца при его затмении.

Другим следствием синергического развития астрономии и физики стало появление новых средств наблюдения, то есть радиоастрономии, внеатмосферной рентгеновской и гамма-астрономии — и выход за пределы узкого (всего ~300 нм!) видимого диапазона к открытию множества поразительно разнообразных астрономических объектов. Если в начале XX века список астрономических объектов за пределами Солнечной системы исчерпывался туманностями, звёздами и их гипотетическими планетными системами, то к началу XXI века список типов наблюдаемых объектов исчисляется десятками.

Астрофизика

Создание гидростатической эддингтоновской модели строения звёзд и понимание термоядерной природы источника их энергии позволило количественно интерпретировать диаграмму Герцшпрунга — Рассела. Можно продолжить аналогию с таблицей Менделеева: как квантовая механика объяснила закономерности, зафиксированные в ней, так и гидростатическая модель с термоядерным источником потребовала существования главной последовательности диаграмму Герцшпрунга — Рассела и её дополнительных ветвей — как результата эволюции звёзд при смене в них различных типов термоядерных реакций.

Квантовая теория вырожденного газа объяснила «парадокс плотности» белых карликов и определила их предельную массу (предел Чандрасекара), выше которой давление вырожденного электронного газа не может остановить их коллапс в нейтронные звёзды. Эта же теория, но уже для вырожденного нейтронного газа, определила и верхний предел массы нейтронных звёзд (предел Оппенгеймера — Волкова), при превышении которого происходит коллапс в чёрные дыры.

Результатом стала теория эволюции звёзд различных масс на всех её стадиях — от конденсации протозвёздных туманностей, до таких феноменов поздних стадий эволюции звёзд, как планетарные туманности, вспышки новых и сверхновых звёзд и разнобразные формы наблюдаемой активности звёздных остатков: пульсары, магнетары, барстеры, рентгеновские источники аккреционных дисков, микроквазары и т. п.

Космология

Понимание природы пространства-времени и её связи с гравитацией позволило создать космологические модели Эйнштейна и Фридмана, основанные на уравнениях общей теории относительности, в рамках которых успешно разрешались классические космологические парадоксы, и, в сочетании с открытием Хабблом красного смещения, дало целостную картину Вселенной — Вселенной динамической и эволюционирующей. Понимание — и экспериментальное подтверждение — динамичности вселенной привело к снятию запрета на вопрос о её происхождении и её «начальном моменте». Результатом стала гипотеза, а затем и стандартная теория Большого Взрыва, в большинстве деталей совпадающая с наблюдаемой картиной Вселенной. Открытие реликтового микроволнового излучения и наблюдаемое соотношение лёгких элементов — результатов первичного нуклеосинтеза — одни из самых ярких подтверждений этой теории.

Биология

Прогресс в биологии за последнее столетие был необыкновенно велик. Важнейшее событие: появление молекулярной биологии. Всё началось с открытия Джеймсом Уотсоном и Фрэнсисом Криком структуры молекулы ДНК. После этого прорыва были быстро открыты способы кодирования наследственной информации. Наиболее знаменитое сейчас последствие этого прорыва — расшифровка генетического кода человека.

Открытие устройства наследственного аппарата сделало возможным также искусственное изменение наследственной информации — генную инженерию. Уже сейчас результаты генной инженерии используются для получения новых, более продуктивных растений, при производстве лекарств с помощью генетически модифицированных микроорганизмов и т. д. В ближайшем будущем следует ожидать создание генетической терапии: коррекции повреждений генетического аппарата клеток человека, что поможет избавить человечество от наследственных заболеваний.

Медицина

Грибок — производитель пенициллина

Революционным открытием в медицине XX века явилось открытие и широкое внедрение пенициллина, открывшее целую эру антибиотикотерапии и антибактериальной химиотерапии и спасшее жизни миллионов человек. За пенициллином вскоре последовал стрептомицин — первый антибиотик, оказавшийся активным против опаснейшей микобактерии туберкулёза, а затем целая плеяда антибиотиков разного химического строения.

Вторым важнейшим открытием медицины XX века стал мустарген (нитроген мустард, эмбихин) — исторически первый противоопухолевый химиопрепарат алкилирующего типа, азотистый аналог иприта. Он впервые сделал возможным достижение хотя бы коротких клинических ремиссий считавшихся до того абсолютно смертельными лейкозов. И тем самым доказал врачам, что лейкозы можно и нужно лечить и что они потенциально могут быть излечимыми. За мустаргеном последовал метотрексат, а затем десятки цитостатических препаратов, давших надежду на излечение сотням тысяч больных лейкозами и злокачественными опухолями. Революция в области противоопухолевой химиотерапии продолжается и сегодня, на наших глазах, и связана с расшифровкой генетических мутаций, делающих клетку злокачественной, и разработкой химиопрепаратов, избирательно «выключающих» патологические опухолетрансформирующие гены. Одним из примеров этого нового класса химиопрепаратов является иматиниб (Гливек).

Третьим важнейшим событием в медицине XX века безусловно следует назвать открытие и широкое внедрение циклоспорина А, сделавшее возможной аллотрансплантацию органов и тканей от человека человеку и открывшее целую эру трансплантологии. Успешная трансплантация почек и печени дала надежду на жизнь многим больным с тяжёлой почечной или печёночной недостаточностью.

Также стоит особого упоминания открытие и внедрение хлорпромазина (аминазина), исторически первого антипсихотика. Подобно тому, как мустарген совершил революцию в умах онкологов и гематологов, хлорпромазин в короткий срок совершил буквально революцию в психиатрии. Общее мнение психиатров до изобретения хлорпромазина состояло в том, что психические заболевания принципиально неизлечимы никакими биологическими воздействиями, лекарствами и т. д. (эффект известных в то время методов — электросудорожной терапии и инсулиновых ком — был весьма ограничен и непостоянен). Хлорпромазин доказал принципиальную возможность купирования острых и хронических психозов лекарствами и привёл к резкому снижению агрессивности психически больных. В свою очередь, это изменило саму психиатрию — стали гораздо реже применяться фиксация (связывание), смирительные рубашки и др. За хлорпромазином последовали десятки других антипсихотиков, а затем и антидепрессантов и других психотропных препаратов

Физика

Появление квантовой механики привело к огромной революции не только в физике, но и в смежных дисциплинах — в химии это объяснило структуру молекул и позволило предсказывать свойства новых соединений (см. квантовая химия). Квантовая теория помогла развитию и техники полупроводников, без которой совершенно немыслима современная электроника, а также способствовала созданию квантовых генераторов излучения — лазеров, прочно вошедших в повседневную жизнь человека.

Важнейшее последствие открытий в квантовой физике, теории относительности и ядерной физике — овладение ядерной энергией. Это наиболее известное широкой публике достижение физики.

Наиболее впечатляющим достижением физики середины XX века, которое должно иметь огромные последствия для мировоззрения и философии — открытие расширения Вселенной, а впоследствии открытия существования «начала Вселенной» — Большого взрыва.

Сейчас крупные фундаментальные открытия происходят и ожидаются в астрофизике и в космологии. В космологии обнаружили существование тёмной материи и тёмной энергии — невидимой современными инструментами материи и энергии, которая, однако, участвует в гравитационном взаимодействии. Тёмная материя и энергия составляет подавляющую долю в массе вещества Вселенной и определяет её эволюцию и дальнейшую судьбу. Недавно открытое впечатляющее проявление тёмной энергии — ускорение расширения Вселенной. Важнейшее открытие астрофизики — обнаружение планетных систем у далёких звёзд (см. Экзопланеты). Это поможет ответить на важнейший вопрос — одиноко ли человечество во Вселенной, а также позволит выяснить, ограничено ли время жизни цивилизации, см. Уравнение Дрейка.

«Стандартная Модель» в физике элементарных частиц даёт нам законы поведения микромира практически при всех доступных человечеству энергиях. Однако она является не «окончательной теорией», а лишь низкоэнергетическим проявлением неких более глубоких, пока не известных нам законов. Поэтому поиск не предсказываемых Стандартной Моделью эффектов, которые были бы окном в мир «новой физики», является важным направлением современной физики элементарных частиц. Такие эффекты ищутся как на ускорителях, так и в неускорительных экспериментах.

В настоящее время физики интересуются не только «фундаментальными» эффектами (в частности, происходящими при высоких энергиях), но и «сложными», т. е. эффектами, которые описываются давно известными фундаментальными законами, но происходят в очень сложных для понимания (неравновесных и нелинейных) системах многих частиц. Построенная современной физикой картина окружающего мира не только позволяет предсказывать его изменения, но и подчеркивает принципиальную ограниченность таких предсказаний. Так, развитие теории устойчивости и нелинейной динамики привело к открытию спонтанного возникновения хаоса в детерминированных системах.ение открытие развитие наука