Естествознание как отрасль научного познания
Наука как компонент духовной культуры
Культура - одна из важнейших характеристик человеческой жизнедеятельности. Каждый индивид представляет собой сложную биосоциальную систему, функционирующую за счет взаимодействия с окружающей средой. Необходимые, закономерные связи индивида с окружающей средой определяют его потребности, т.е. такие вещи природной и социальной среды, которые необходимы человеку для его нормального функционирования, жизнедеятельности и развития. Большинство потребностей человека удовлетворяется посредством труда.
Система человеческой культуры – это мир вещей, предметов, созданных человеком для удовлетворения его потребностей.
Т.о. под культурой в самом широком смысле этого слова принято понимать все то, что создано человеком (его деятельностью, трудом), человечеством в ходе его истории, в отличие от природных процессов и явлений.
Т.е. главная отличительная черта системы человеческой культуры состоит в том, что процесс труда всегда осуществляется при непосредственном участии и направляющем воздействии сознания человека, его мышления, знаний, чувств, воли. Значит, культура это «опредмеченный» мир человеческой духовности.
Культура есть продукт человеческой деятельности, а деятельность – есть способ бытия человека в мире. Результаты человеческого труда постоянно накапливаются, и потому система культуры исторически развивается и обогащается. Многими поколениями людей создан колоссальный мир человеческой культуры.
Сейчас на Земле не просто найти такое место, которое в той или иной мере не было освоено человеческим трудом, на котором не было бы печати человеческого духа.
Мир культуры окружает каждого. Каждый человек погружен в море вещей, предметов человеческой культуры. Более того, индивид становится человеком постольку, поскольку он усваивает (выработанные предыдущим поколением) формы деятельности по производству и использованию предметов культуры.
Понятие культуры очень широкое. Многообразную систему современной культуры в зависимости от целей деятельности принято подразделять на две большие и тесно связанные области – материальную и духовную культуру.
Явление человеческого сознания, психики (мышление, знания, оценки, воля, чувства, переживания и т.д.) относятся к миру идеальных вещей, к миру духовного. Сознание, духовное – это важнейшее, но лишь одно из свойств той сложной системы, какой является человек. Обеспечение жизнедеятельности человека – необходимое условие существования его сознания, мышления, духа. Для того чтобы мыслить, человек должен сначала существовать материально. Материальная жизнь людей – это область человеческой деятельности, которая связана с производством предметов, вещей, обеспечивающих само существование и жизнедеятельность людей.
В ходе всей человеческой истории многими поколениями создан грандиозный мир материальной культуры. Составные элементы материальной культуры – дома, улицы, заводы, транспорт, коммунальная инфраструктура, учреждения быта, снабжения продуктами питания, одеждой и др. – являются важнейшими показателями характера и уровня развития общества. Археологам удается достаточно точно определить этапы исторического развития, своеобразие исчезнувших обществ, цивилизаций, государств, народов, этносов.
Понятием «духовная культура» характеризуется духовная жизнь людей, ее результаты и средства. Духовная культура связана с деятельностью, направленной на удовлетворение не материальных, а духовных потребностей человека, т.е. потребностей в развитии, совершенствовании внутреннего мира, сознания человека, его психологии, мышления, знаний, эмоций, переживаний и др. Существование духовных потребностей в конце концов и отличает человека от животного. Эти потребности удовлетворяются в ходе не материального, а духовного производства, в процессе духовной деятельности.
Продуктами духовного производства являются идеи, понятия, представления, научные гипотезы, теории, художественные образы, сюжеты художественных произведений, моральные нормы и правовые законы, политические взгляды и программы, религиозные воззрения и др., которые воплощаются в своих особых материальных носителях. В качестве таких носителей выступают:
v Язык – универсальный и исторически первый материальный носитель мысли;
v Книги (папирусы, рукописи);
v Произведения искусства (картины, архитектурные сооружения, скульптуры и др.);
v Графика, чертежи и др.
Человек не только потребляет продукты духовной культуры, созданные другими людьми. Он может и призван создавать новые элементы духовной культуры.
В создании новых элементов духовной культуры проявляется высшее предназначение человека.
Анализ системы духовной культуры как целого позволяет выделить следующие основные компоненты духовной культуры:
· политическое сознание;
· правосознание;
· мораль;
· искусство;
· религия;
· философия;
· наука.
Каждый из этих компонентов имеет свой определенный предмет, свой специфический способ отражения, выполняет в жизни общества конкретные социальные функции, содержит в себе (в разных пропорциях) познавательные и оценочные моменты – систему знаний и систему оценок.
Такие компоненты духовной культуры, как мораль, религия являются по сути своей ценностными, но содержащими и некоторый познавательный элемент. В бо́льшей степени познавательный элемент присущ политическому сознанию и правосознанию. Примерно в одинаковых пропорциях познавательно и ценностное представлено в философии. Наука же является преимущественно познавательной формой духовной деятельности хотя и она, конечно, содержит в определенной мере и ценностные элементы, которые проявляют себя не столько в результате, сколько в процессе познания.
Наука является одним из важнейших основных компонентов духовной культуры. Ее особое место в духовной культуре определяется значением познания в способе бытия человека в мире. Материально-предметное, практическое изменение мира невозможно без познания мира. Познание является внутренним, неотъемлемым моментом практической деятельности. Практика и познание взаимно дополняют и опосредуют друг друга.
Наука – это часть культуры, представляющая собой совокупность объективных знаний о бытии.
Познание может быть донаучным, вненаучным и научным. Наука представляет собой лишь одну из исторических форм познания мира. Долгое время познание развивалось в донаучных формах – мифология, религия и др. вместе с тем некоторый познавательный момент несомненно свойственен вненаучным формам духовной культуры – искусству, политическому сознанию, правосознанию, морали.
Донаучное и вненаучное знание позволяет лишь констатировать и поверхностно описывать состояния предметов, вещей, фиксировать некоторые факты. Научное знание предполагает не только описание, но и объяснение фактов, выявление всего комплекса причин, порождающих явление. Наука ориентирована на получение такого знания, истинность которого не просто утверждается, но и доказывается, обосновывается; ориентирована на строгую, последовательную организацию знания, на его систематизацию, получение достоверных предсказаний и т.д.
Наука стремится к максимальной точности, объективности. Результаты научного познания организованы таким образом, чтобы исключить все личностное, привнесенное исследователем от себя. Одна из главных особенностей науки состоит в том, что она нацелена на отражение объективных сторон мира, т.е. на получении таких знаний, содержание которых не зависит ни от человека, ни от человечества. Наука стремится прежде всего построить объективную картину мира. Никакой другой компонент духовной культуры такой цели перед собой не ставит.
Структура естественнонаучного познания
Мифологическая картина мира
Высшим уровнем первобытного сознания являлась мифология. Мифологию можно рассматривать как некоторый «дотеоретический» способ обобщения и систематизации обыденных знаний.
Т.о., миф есть, прежде всего, способ обобщения знаний о мире в форме наглядных образов.
В первобытности отдельные стороны, аспекты мира обобщались не в понятиях, как сейчас, а в чувственно-конкретных, наглядных образах. Совокупность таких образов и есть мифологическая картина мира. (МФКМ)
§ МФКМ выступала аналогией картины рода, родовой общины, в которых сложился миф. В мифе природа очеловечивалась (антропоморфизм): в мифологическом сознании мир мыслился как живое, одушевленное существо, живущее по законам родовой общины.
§ В мифологическом сознании человек не выделяет себя из окружающей среды. Для мифа вообще не характерно разделение объекта и мысли о нем, (вначале было слово) вещи и слова, («здравствуйте»), вымысла (фантазии) и действительности, пространственных и временных отношений.
Миф это не только обобщение и понимание мира, но и переживание мира, мироощущение. В мифе выражались желания, ожидания, страдания и порывы человека.
§ Мифология не нацелена на выявление объективных закономерностей мира. Миф выполняет функции установления идеального равновесия между родовой общиной и природой.
В мифологии выделение черт предмета определяется не его объективными характеристиками, а субъективной позицией хранителя мифа (шамана и др.) – эгоцентризм отражения. Способ обобщения строится на основе подражания увиденному. Главным средством обобщения выступают умозаключения по аналогии.
Вся система объяснения МФКМ построена на убеждении в реальности мифа. Отсюда беспроблемность МФКМ: миф как миропонимание не нуждался в проверке и обосновании.
Еще одной важной особенностью мифа является его повествовательность, которая в последствии стала источником народного эпоса и эпического искусства.
Вещам окружающего мира в МФКМ придавалось определенная символическая значимость и ценность. Т.е. миф выступал и как система ценностей, протоморальных норм и правил.
Натурфилософский этап
Связан с функционированием греческой и римской цивилизаций, был подготовлен древнекитайской, индийской, ближневосточной и среднеземноморскими (минойской и микенской) культурами.
Начало этапа связывается с работами Фалеса Милетского (600 г. до н.э.).
Появление собственно науки происходит именно в Др. Греции. Именно между 6 и 7 вв. до н.э. в накопленных греками знаниях появляются те характеристики и свойства, которые позволяют говорить о греческом комплексе знаний о природе как о науке. Среди этих характеристик – деятельность по целенаправленному получению новых знаний, наличие специальных людей и организаций для этого и т.д. Цель греческой науки – постижение истины из чистого интереса к самой истине. Эта наука системна и рациональна.
Причиной того, что наука появилась именно в Др. Греции, стали появление частной собственности, развитие экономических отношений и становление рабовладельческого строя.
Становление науки в Др. Греции происходило в форме научных программ.
Математическая программа
Математическая программа – первая по времени возникновения (кон. 6 в. – середина 4 в. до н.э.).
Заложена Пифагорейским союзом (Кротон). Это научно-философско-религиозно-политическая школа. Пифагорейский союз – закрытая тайная организация с определенным уставом. Основатель – Пифагор; его представления в последствии развиты Платоном в математическую программу.
Основное мировоззренческое положение Пифагора – «все есть число». Число воспринималось как божественное начало, сущность мира, а Космос – упорядоченное, гармонично и симметричное целое ряда первоначальных сущностей (чисел). При этом числа не являются кирпичами мироздания. Вещи не равны числам, а подобны им.
Эти представления ускорили переход математики из прикладной вычислительной сферы в теоретическую. Пифагорейская картина поражала своей гармонией – мир целостен, все части его связаны между собой. Но так как «все есть число», то занятия математикой позволяют установить эти связи, логически их обосновать. А тот, кто изучит и поймет божественные числовые отношения, сам станет божественным и возвысится до абсолютного блаженства.
В такой форме закладывались предпосылки математического и естественно научного познания.
Основные направления математических исследований:
- доказательства положений египетской и вавилонской математики (теорема Пифагора);
- разработка теорий пропорций, музыкальной теории;
- разработка теории чисел.
Важнейшее открытие (после смерти Пифагора) – открытие несоизмеримости стороны квадрата и его диагоналей, Философский смысл этого открытия – крах общей идеи гармоничности, стройности и организованности Космоса, следовательно, под сомнением: «мир есть число»?
Всемирно-историческая заслуга пифагорейцев – осмысление и утверждение категорий количества. Пифагорейцы заложили основы представления о мире и его познании в соответствии с которым математические знания являются важнейшим условием познания природы. Начиная с Пифагора развивается установка на широкое развитие математических исследований.
Т.о., из изложенной посылки («мир есть число») вытекает очень разумный и плодотворный вывод: математика есть средство познания устройства мира. Это не единственный пример того, когда из ложных идейных посылок следуют истинные и плодотворные научные программы.
Следующий шаг в формировании математической программы сделали софисты и элеаты. Элеаты впервые поставили проблему человеческого познания. Парменид показал, что результатом человеческого познания является не одна, а две картины мира: 1) чувства дают одну картину. 2) разум – другую.
Это было величайшее научно-философское открытие: со всей значимостью был поставлен вопрос о том, как возможно научное познание мира и возможно ли оно вообще. В ту эпоху сама возможность научного познания мира не была самоочевидной.
Идея познаваемости мира буквально выстрадана человечеством.
Сами элеаты считали, что из двух картин мира подлинной является та, которая постигается разумом.
Свое завершение математическая программа получила в философии Платона.
Платон противоречие между значениями, полученными органами чувств и разумом, объясняет наличием двух миров.
Первый мир – мир вещей – единичных, подвижных, изменяющихся, отражаемых чувствами человека. Это материальный мир.
Второй мир – мир идей – вечных, общих, неизменных сущностей, постигаемых разумом. Идея – это то, что видно разумом в вещи. Идея – это некоторое конструктивное начало вещи, ее прообраз, парадигма, порождающая модель. Идея – это такое обобщение, которое характеризуется почти математической предельностью, это такой предел абстрагирования, за которым вещь теряет свои существенные признаки.
Мир идей первичен по отношению к материальному. (Платон – объективный идеалист).
Значительную роль в своей теории идей Платон отводил математике. «Несведущим в геометрии вход воспрещен». Только занятия математикой являются реальным средством познания вечных, идеальных, абсолютных истин.
Заслуга Платона в том, что он впервые вводит представления о неоднородности бытия, Космоса.
Атомистическая программа
Второй научной программой античности, оказавшей громадное влияние на все последующие развитие науки, стала атомистическая, созданная Демокритом. Он стремился в своем учении преодолеть противоречие, сформулированное элеатами. На этом пути он осуществил переход от континуального к дискретному видению мира. Другими словами, начало всего сущего – атомы и пустота. В противоположность элеатам, Демокрит считал, что небытие также реально как и бытие. Бытие – это атомы, небытие – пустота. Пустота неподвижна и беспредельна, следовательно, возникает идея бесконечного пространства, где во всех направлениях беспорядочно перемещаются атомы.
Пустота не оказывает ни какого влияния на находящиеся в ней тела.
Представление о пустоте – достаточно сильная абстракция, свидетельствующая о высоком уровне теоретического мышления греков. От понятия пустоты остается один шаг к понятию инерции, но древние греки этого шага не сделали.
Атом – неделимая, совершенно плотная, непроницаемая, не воспринимаемая чувствами (из-за размеров) самостоятельная частица вещества. Атом неделим, вечен, неизменен. В процессе движения в пустоте атомы сталкиваются друг с другом и сцепливаются. Так составляются вещи. Возникновение и уничтожение вещей объясняется сложением и разделением атомов.
По Демокриту, мир в целом – это беспредельная пустота, начинённая многими отдельными мирами. Отдельные миры образуются в результате того, что множество атомов, сталкиваются друг с другом, образуют вихри. В вихрях тяжелые атомы скапливаются в центре, а легкие – вытесняются к периферии (земля и небо). Каждый мир замкнут. Число миров бесконечно.
Исторической заслугой атомизма явилось также формулирование и разработка принципа детерминизма (причинности). В соответствии с этим принципом события влекут за собой определенные следствия, и в то же время сами являются следствием других событий, совершившихся ранее. Демокрит детерминизм понимал механистически, отождествляя причинность и необходимость. (Все, что происходит, не только обусловлено, но и неизбежно). Мир атомистов – мир сплошной необходимости, где нет места объективной случайности. Демокрит – материалист.
Атомизм – одна из самых эвристичных, плодотворных и перспективных научно-исследовательских программ в истории науки. И спустя 2500 лет остается краеугольной основой естествознания.
Программа Аристотеля
Программа Аристотеля стала третьей научной программой античности.
Аристотель строил свое учение отталкиваясь от критики теории идей Платона.
Главное возражение Аристотеля направлено против платоновского отрыва идеи вещи от самой вещи. Идеи и вещи не могут существовать отдельно, в разных мирах. Мир един.
В отличие от Платона Аристотель считал возможным познание мира вещей. Аристотель – объективный идеалист.
Основу естественно-научных воззрений Аристотеля составляет его учение о материи и форме. Мир состоит из вещей. Каждая вещь – это соединение материи и формы. Материя сама по себе – это бесформенное, хаотичное, пассивное начало. Чтобы стать вещью материя должна принять форму. Форма – это некое идеальное, конструирующее, моделирующее начало, которое придает вещам определенность и конкретность. Материя и формы вечны.
Аристотель вводит понятие «первоматерии». Первоматерия лишена всякой формы, свойств и качеств. Это субстанция, не имеющая определенности. Соединяясь с простейшими формами, она образует первые элементы, из которых состоят все вещи. Первоэлементы в мире расположены в определенном порядке, который задает структуру Космоса.
В центре мира находится элемент земля, который образует нашу планету. Земля является центром Вселенной, она неподвижна и имеет сферическую форму (геоцентризм). Вокруг земли распределена вода, затем воздух, затем огонь. Огонь простирается до орбиты Луны, а выше ее – надлунный, божественный мир, который принципиально отличен от мира подлунного. В надлунном мире все тела состоят из эфира. Эфир неизменен, он не превращается в остальные элементы.
Важную роль в космологии Аристотеля играл принцип отсутствия пустоты («природа не терпит пустоты») в противоположность атомизму.
Историческая заслуга Аристотеля в том, что он стал основателем физики. Центральное понятие аристотелевской физики – понятие движения. Аристотель разработал первую историческую форму учения о движении – механику. Закона инерции Аристотель не знал.
Механика Аристотеля содержала в себе глубокое противоречие – есть виды движения, происходящие без видимого приложения силы. Что вызывает эти движения? Поиски ответа растянулись на столетия.
Тем не менее, учение Аристотеля – это разработка первой естественно-научной картины мира – как итог развития античной культуры.
Развитие физики
Развитие физики в этот период тесно связано с такими именами как Галилей, Декарт и Ньютон.
Галилей – выдающаяся личность переходной эпохи от Возрождения к Новому времени. Галилей открыл дорогу математическому естествознанию. Смысл его творчества – физическое обоснование гелиоцентризма. Историческая заслуга Галилея перед естествознанием состоит в следующем:
- он разграничил понятия равномерного и неравномерного, ускоренного движения,
- сформулировал понятие ускорения (скорость изменения скорости),
- показал, что результатом действия силы на движущееся тело является не скорость , а ускорение,
- вывел формулу, связывающую ускорение, путь и время,
- сформулировал принцип инерции,
- выработал понятие инерциальной системы,
- сформулировал принцип относительности движения,
- открыл закон независимости действия сил (принцип суперпозиции).
Исследования Галилея заложили надежный фундамент динамики, а также методологии классического естествознания. С полным основанием Галилея называют «отцом современного естествознания».
Огромное влияние на развитие теоретической мысли в физике 17 века оказал Рене Декарт (Картезий). Он разработал рационалистическую методологию теоретического естествознания. («Оставим книги, посоветуемся с разумом!»)
Требование простоты и ясности – основной принцип методологии Декарта. Поэтому в научной системе Декарта первостепенную роль играют простота и очевидность математических аксиом и принципов. Выводы из аксиом получаются логическим путем. В проверке результатов важную роль играет опыт.
Рационалистическая методология вполне естественно приводит Декарта к аналитической геометрии и геометризации физики.
Декарт закладывает основы механистического мировоззрения, центральная идея которого – идея тождества материальности и протяженности. Мир Декарта – это однородное пространство, или, что то же самое, протяженная материя. Все изменения в этом пространстве сводятся к единственно возможному – механическому перемещению тел.
Декарт – основоположник научной космогонии. Он автор первой новоевропейской теории происхождения мира. Хотя мир создан Богом, Бог не принимает участия в дальнейшем его развитии. Мир развивается по естественным законам. Законы природы достаточны, чтобы понять не только совершающиеся в природе явления, но и ее эволюцию. Космогоническая теория Декарта объясняла суточное и годовое движение Земли, однако не могла объяснить другие особенности Солнечной системы, в том числе и законы Кеплера. Это была умозрительная космогония, натурфилософская схема, не обоснованная математически. И тем не менее она обладала неоспоримым достоинством – идеей развития, поразительно смелой для той эпохи. Эволюционная картина мира быстро распространилась в науке и надолго определила дальнейшее развитие физики и в целом естествознания. Ньютон говорил: «Если я вижу дальше Декарта, то это потому, что я стою на плечах гиганта».
Результаты естествознания 17 века обобщил Исаак Ньютон. Именно он завершил постройку фундамента классического естествознания. Обобщив существовавшие независимо друг от друга результаты своих предшественников в стройную теоретическую систему знания (ньютоновскую механику), Ньютон стал родоначальником классической теоретической физики. Он сформулировал ее цели, разработал ее методы и программу развития («Было бы желательно вывести из начал механики и остальные явления природы»). В основе ньютоновского метода лежит экспериментальное установление точных количественных закономерных связей между явлениями и выделение из них общих законов природы методом индукции.
С именем Ньютона связано открытие или окончательная формулировка основных законов динамики (закона инерции; пропорциональности между количеством движения и движущей силой; равенства по величине и противоположности по направлению сил при центральном характере взаимодействия). Вершиной научного творчества Ньютона стала его теория тяготения и провозглашение первого действительно универсального закона природы – закона всемирного тяготения. В теории Ньютона тяготение предстало как универсальная сила, которая проявляется между любыми материальными частицами независимо от конкретных качеств и состава, всегда пропорциональна их массам и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Ньютон показал взаимообусловленность законов Кеплера; законы движения планет предстали как следствия закона всемирного тяготения. Причину и природу тяготения Ньютон не считал возможным обсуждать, не имея на этот счет достаточного количества фактов («Гипотез не измышляю!»).
Формирование основ классической механики – величайшее достижение естествознания 17 века. Классическая механика была первой фундаментальной естественнонаучной теорией. В течение 3 столетий (17- нач. 20 вв.) она выступала единственным теоретическим основанием физического познания, а также ядром второй естественнонаучной картины мира – механистической.
Нельзя не сказать о математических достижениях Ньютона: заложил вместе с Лейбницем основы дифференциального и интегрального исчислений, а также Ньютону принадлежат важнейшие труды по алгебре, аналитической и проективной геометрии и др.
Со второй половины 17 века быстро развивается геометрическая оптика. По праву вторым великим достижением Ньютона было открытие того, что белый цвет состоит из света различных цветов и, следовательно, цветной свет имеет более простую природу, чем белый. После открытия сложного состава белого света Ньютон приступил к исследованиям преломления лучей, которое оказалось зависящим от цвета луча. Последнее открыло Ньютону причину хроматической аберрации линзовых объективов. В поисках ахроматического объектива он в 1668 г. изобрел отражательный зеркальный телескоп – рефлектор. Гримальди открыл явление дифракции.
В 1672 г. Ньютон изложил перед членами Лондонского королевского общества и свою новую корпускулярную концепцию света. Свет – это поток световых частиц, наделенных изначальными неизменными свойствами и взаимодействующих с телами на расстоянии. Корпускулярная теория хорошо объясняла аберрацию и дисперсию света, но плохо объясняла интерференцию, дифракцию и поляризацию света.
С теорией тяготения связаны космогонические представления Ньютона. Распространив закон тяготения на всю Вселенную, Ньютон рассмотрел главную космологическую проблему: конечна или бесконечна Вселенная. Он пришел к выводу, что лишь в случае бесконечности Вселенной материя может существовать в виде множества космических объектов – центов гравитации. Это было первое строгое физико-теоретическое обоснование бесконечности мира.
Развитие биологии
Великим открытием биологии 17 века является учение Гарвея о кровообращении. Развивается эмбриология. Рей определяет понятие «вид» и создает классификацию позвоночных, основанную на анатомо-физиологических признаках.
Развитие химии
В 17 веке алхимия постепенно исчерпала себя. Развитие ремесла и промышленности обуславливают постоянную потребность в определенных химикалиях - селитре, железном купоросе, серной кислоте, соде, что дает импульс к созданию химических производств и стимулирует развитие научной химии. Новому пониманию предмета химического познания способствовало возрождение античного атомизма, которое происходит именно в этот период.
Здесь важную роль сыграли труды П. Гассенди. Весьма важным в учении Гассенди было формулирование понятия молекулы. Развитие и конкретное приложение идей атомизма к химии осуществил Р. Бойль. Бойль дал первое научно обоснованное определение химического элемента, обосновал методологию химического эксперимента.
Развитие физики
На развитие физики в 18 в. существенное влияние оказало наследие 17 в., в особенности учение Ньютона. Развитие физики в 18 в. предстает именно как развитие идей Ньютона, выполнение завещанной им программы распространения основных положений механики на всю физику.
Особенно быстрыми темпами развивается механика. Работами Л. Эйлера, Ж. Д’Аламбера, Ж. Лагранжа и др. развивается аналитическая механика. Развитие производительных сил и в целом технический прогресс способствуют разработке теории машин и механизмов, механики твердого тела.
Одна из центральных тем физики 18 в. - исследование законов теплоты. Термометрия, калориметрия, плавление, испарение, горение – все эти вопросы становятся особенно актуальными. Трудами Ломоносова, Бойля, Гука, Бернулли и др. Были заложены основы молекулярно-кинетической теории теплоты. В середине 19 века было доказано, что теплота представляет собой особую форму энергии. Это позволило сформулировать закон сохранения энергии (первый закон термодинамики). Клазиусом и Томпсоном сформулирован второй закон термодинамики. Значительную роль в построении термодинамики сыграли работы Гей-Люсака, Клайперона, Менделеева. Больцман построил кинетическую теорию газов и дал статистическое обоснование законов термодинамики.
Проводятся серьезные исследования по электричеству и магнетизму. Франклин – закон сохранения электрического заряда, Кавендиш и Кулон – формулировка основного закона электростатики. Большое значение имело открытие Гальвани и Вольтой электрического тока и создание гальванических батарей. Ампер формулирует закон, определяющий силу воздействия тока. Фарадей открывает явление электромагнитной индукции, закладывает основы учения об электромагнетизме. Возникает электротехника. Электротехника изучает закономерности применения электричества в технике. Прежде всего электричество используют для связи. Были предприняты первые попытки использовать электричество в качестве двигательной силы.
В меньшей мере развивается оптика. Но и здесь получены важные результаты: зарождается фотометрия, изучается люминесценция. В начале 19 века сформулирована волновая теория света (Юнг, Френель). Следует вспомнить и фотографию (Дагер, 1839). Изобретение фотографии и ее совершенствование оказали влияние на развитие оптики.
В это время возникает ряд теорий и принципов, которые отражают основные заблуждения 18 века:
- учение о невесомых. Невесомые материи считались носителями сил. Введение невесомых материй связано с желанием последователей Ньютона объяснить различные физические явления, введя понятия различных сил – магнитных, электрических, химических и др., которые действуют на расстоянии так же, как и сила тяготения.
-принцип дальнодействия. Заключался в передаче действия тяготения через пустоту и мгновенно.
-теория теплорода. Нагревание тела связывали с присутствием некоей материи – теплорода, частицам которого присущи определенные силы. Тепловые явления изучали вне связи с другими явлениями, не затрагивая процессы превращения теплоты в работу. Физики полагали, что теплота переходит от одного тела к другому, сохраняя свое общее количество. Теория теплорода сыграла и положительную роль, объединив целый ряд накопленных фактов и частных теорий, и позволила их систематизировать с единой точки зрения.
Развитие астрономии
В 18 веке обозначился переход астрономии от изучения планет к изучению мира звезд и галактик. Это время характеризуется целым рядом достижений: Ремер – определение скорости света, Кеплер – закон ослабления силы света с расстоянием, Ламберт (1761) - определение времени прохождения света от Сириуса до Земли.
Астрономия в этот период становится внегалактической благодаря изобретению соответствующих телескопов - Гершель. Кроме того, Гершель открыл планету Уран, несколько спутников Урана и Сатурна, движение всей Солнечной системы, установил существование двойных и кратных звезд. Особая заслуга Гершеля – исследование туманностей (2,5 тыс.). Он впервые попытался оценить размеры и расстояния в Галактике. Исследования Гершеля способствовали становлению теории островной Вселенной, автором которой является Райт.
Важным элементом астрономической картины мира 18 века явилась идея космической иерархии – субординированное отношение космических систем разной степени организации.
В астрономии этого времени идеи развития Вселенной формируются в теорию развития Вселенной. Первая такая теория была создана Кантом. Кант не согласен с Ньютоном о наличии божественного первотолчка. Однако Кант не атеист. Он признает существование Бога, но отводит ему только одну роль – создание материи в виде первоначального хаоса. Несмотря на ряд принципиальных недостатков, космологическая концепция Канта – величайшее достижение астрономии со времен Коперника.
Развитие химии
Центральная проблема химии 18 в. – проблема горения. Процесс горения объяснялся теорией флогистона, созданной Бехером, Шталем. Флогистон – некоторая невесомая субстанция, которую содержат все горючие вещества и которую они утрачивают при горении. Горючесть тел объяснялась различным количеством флогистона в них. Только в конце 18 в. Лавуазье разработал кислородную теорию горения. Также он разработал номенклатуру химических веществ, которой пользуются до сих пор, открыл новые химические вещества и систематизировал их, сформулировал закон сохранения массы в химических реакциях. Т.е., Лавуазье принадлежат основные достижения в химии этого периода. Но многие из этих достижений были совершены независимо от Лавуазье Ломоносовым.
Во второй половине 18 века широкое развитие получает аналитическое направление. Объектами анализа природные руды и минералы, что приводит к открытию многих химических элементов. Также исследуются газы, открываются водород, азот, углекислый газ и т.д., устанавливается химический состав атмосферы.
Почти весь 19 век основной проблемой химии является атомно-молекулярное учение. Революцию в химии совершил Дальтон – теоретически обоснованная атомистическая теория, введение понятия атомный вес, формулировка закона кратных отношений. В утверждении и распространении атомистической теории важную роль сыграл Берцелиус, который дал первую классификацию химических элементов. Четкое разграничение понятий атома и молекулы было сделано Авогадро. Разрабатывались методы электролиза.
В первой четверти 19 века зарождается органическая химия. Первой теорией стала теория этерина (этилена) Дюма. Велером и Либихом была сформулирована теория радикалов. Огромное значение для развития химии имела теория химического строения Бутлерова. Ее основные положения:
1) в органических молекулах атомы соединяются между собой в определенном порядке согласно их валентности, что обуславливает химическое строение молекул,
2) химические и физические свойства органических соединений зависят как от природы и числа входящих в их состав атомов, так и от химического строения молекул,
3) для каждой эмпирической формулы можно вывести определенное число теоретически возможных структур (изомеров),
4) каждое органическое соединение имеет одну химическую формулу, которая дает представление о свойствах этого соединения,
5) в молекулах существует взаимное влияние атомов как связанных, так и непосредственно друг с другом не связанных.
С этой теории начинается новый период развития химии – из аналитической она превращается в синтетическую.
Развитие биологии