История естествознания

Введение
Естествознание: смысл термина и содержание понятия
Естествознание в античных цивилизациях
Особенности естествознания в эпоху средневековья
Естественнонаучное знание эпохи Возрождения
Построение новой картины мира
Заключение
Литература

История естествознания

- военное дело, мореплавание, торговля;
- управление государством, обществом, политика;
- религия и магия.
К началу последнего тысячелетия до н.э. народам Средиземноморья были достаточно хорошо известны те пять простейших подъемных приспособлений, которые впоследствии получили название простых машин: рычаг, блок, ворот, клин, наклонная плоскость. Однако до нас не дошел ни один древнеегипетский или вавилонский текст с описанием действия подобных машин, результаты практического опыта, видимо, не подвергались теоретической обработке. Строительство больших и сложных сооружений диктовало необходимость знаний в области геометрии, вычислении площадей, объемов, которое впервые выделилось в теоретическом виде. Для развития строительной механики необходимо знание свойств материалов, материаловедение. Древний Восток хорошо знал, умел получать очень высокого качества кирпич (в том числе обожженный и глазурованный), черепицу, известь, цемент.
В древности (еще до греков) было известно 7 металлов: золото, серебро, медь, олово, свинец, ртуть, железо, а также сплавы между ними: бронзы (медь с мышьяком, оловом или свинцом) и латуни (медь с цинком). Цинк и мышьяк использовались в виде соединений. Существовала и соответствующая техника для плавки металлов: печи, кузнечные мехи и древесный уголь как горючее, что позволяло достигнуть температуры 15000С для плавления железа. Разнообразие керамики, производимой древними мастерами, позволило, в частности, археологии в будущем стать почти точной наукой. В Египте варили стекло, причем разноцветное, с применением разнообразных пигментов-красителей. Широкой гамме пигментов и красок, применявшихся в различных областях древнего мастерства, позавидует современный колорист. Наблюдения над изменениями природных веществ в ремесленной практике, наверное, послужили основой для рассуждений о первооснове материи у греческих физиков [9, стр. 74].
Особенности естествознания в эпоху средневековья
В эпоху средневековья меняется отношение к природе. Помимо обычно природной, чувственной реальности существует и другая, истинная реальность, которая является в чудесах и которая окончательно явится по воскресении. Интерес вызывают не обычные, а именно эти чудесные, удивительные, исключительные явления, которые подтверждают всемогущество божие. Что касается естественных явлений, то в отношении них для бога в силу его всемогущества и всеведения нет ничего невозможного. Эта подчиненность, приниженность естественного порядка вещей, природных законов совершенно чужда античности.
Понятно, что принижение значения разумного знания с одной стороны и лишение природы самостоятельности с другой, привели к изменению статуса естествознания, т. е. разумного знания (науки) о природе. Ведь коль скоро природа утратила свой прежний статус безусловной реальности, то и наука о природе потеряла свое прежнее значение и стала рассматриваться либо символически, либо в аспекте ее практической полезности. Ибо безусловной реальностью для христианской теологии является только бог. Итак, отношение к естествознанию меняется: во-первых, ему отводится второстепенное место по сравнению с познанием бога и души; во-вторых, даже если внимание и привлекается к природным явлениям, то они выступают в качестве символов, указывающих на другую реальность, которая опять таки религиозно-нравственная [8, стр. 171].
Однако то новое отношение между человеком и природой, в котором человек из-за сопричастности к творцу может быть господином природы, заложило основы для расцвета техники и науки позже, начиная с XIII в. и в конце концов даже в XVII веке, в эпоху становления механистической физики и философии. Изменилось ведь и понимание человека. В античности человек - высший в ряду природных существ. В христианстве человек не чувствует себя органической частью природы, моментом космоса, он вырван из природной жизни и поставлен вне ее. По замыслу бога он выше космоса, должен быть его господином, но в силу своего грехопадения его положение господина пошатнулось, хотя он и не утратил и не может утратить своего сверхприродного статуса.
Таким образом, понятно, почему в VI-XI вв. мы видим определенный упадок естествознания. Работы в этой области носят компиляторский характер, роль науки - чисто прикладная. Так, Бэда Достопочтенный (VII в.) занимается изучением арифметики и астрономии, чтобы вычислить даты религиозных праздников, прежде всего пасхи.
Однако в XI, особенно, в XII веках возникает известный перелом в отношении к естествознанию, связанный с общими изменениями условий жизни. В это время в Западной Европе происходит "технологическая революция" прежде всего в сельском хозяйстве, связанных с целым рядом технических изобретений и нововведений. В X веке благодаря распространению подковы ширится использование лошади в сельском хозяйстве, вместо древнего шейного хомута внедряется плечевой хомут, увеличивающий в 4 раза тягловую силу лошади. В том же веке внедряется совместное использование нескольких тягловых животных, новый тяжелый колесный плуг. Широко распространяются водяные мельницы, в Испании появляются впервые отмеченные у арабов ветряные мельницы. Все это существенно повысило продуктивность сельского хозяйства. Происходят изменения в ремесленных искусствах - варка цветного стекла, плавка чугуна, благодаря мощным мехам, приводимым в движение силой воды. В руках человека впервые в истории сосредотачивается такая сила - мощность водяных мельниц достигает 40 - 60 лошадиных сил. Все это, в свою очередь; приводит к развитию торговли и росту городов. Не стоит отбрасывать последствия крестовых походов, существенно раздвинувших горизонты общественной мысли. В обществе наряду со знатью и крестьянством, появились еще два многочисленных класса: буржуа и рыцарство.
Все это, в конечном счете, потребовало обществу большого количества образованных, по крайней мере, грамотных, людей. Именно в это время возникают первые университеты в Париже, Болонье, Оксфорде, Кембридже. Затем - в Неаполе, Риме, Падуе. В этих университетах высшим факультетом являлся богословский. В парижском - существовали еще медицинский и юридический.
В соединении философии Аристотеля, которого в средневековых университетах называли просто Философом, и христианской догматики в XII в. рождается схоластическая наука и философия, достигающая расцвета трудами Вильгельма Оккама (1270-1347), Альберта Великого (1193-1280), Раймонда Луллия (1234-1315), Роджера Бэкона (1214-1292), Жана Буридана (1300-1358), Никола Орема (1323-1382), Альберта Саксонского (1316-1390) и других. Схоластика определяется ныне как тип религиозной философии, характеризующийся принципиальной подчиненностью примату теологии, соединением догматических предпосылок с рационалистической методикой и особым интересом к формально-логической проблематике. При разработке этой "формально-логической проблематики" рождается ряд интересных для естествознания положений и нововведений [10, стр. 64].
Всемогущество и сверхприродность бога открывает для средневековых ученых интересный метод, который назывался "воображаемыми допущениями". Для античности характерно уважение к природному закону. Но поскольку бог выше природных законов, то он может вносить в них изменения. Открывается широкий простор воображения; что возможно в природе при том или ином вмешательстве бога? Пример: "Может ли бог создать пустоту?" (Генрих Гентский) "Может ли бог заставить последнее небо (неподвижные звезды) двигаться прямолинейным движением?" Эти допустимые возможности создают глубокие противоречия в аристотелевой физике и даже логике. Всемогущество бога служит, таким образом, средством отмены тех запретов, которые составляют сущность аристотелевской научной программы:
- запрет мыслить пустоту как место или пространство вне мира;
- запрет мыслить прямолинейное движение не вверх и не вниз, а за пределы мира;
- тезис о недопустимости актуальной бесконечности, т.е. существования бесконечно большого тела. Джон Баконторп (1316) писал: «Бог в силу абсолютного могущества может сделать актуально бесконечное» [10, стр. 35].
Галилей в своих научных пристрастиях, несмотря на "кабинетное", университетское происхождение своей учености, сильно отличается от типичного профессора-схоласта. Для него характерен интерес прежде всего к природным явлениям, в "пределах чистых естественных понятий" и отказ от поиска глубоких, тем более метафизических причин явлений и, прежде всего, движения. Поэтому Галилей в своей защите Коперника не обращается к причинам движения, для него тяготение, понятие которого тогда активно формировалось, это нечто мистическое. "Мне кажется, что сейчас неподходящее время для занятий вопросом о причине ускорения естественного движения тел, по поводу которого различными философами было высказано столько различных мнений; одни приписывали его приближению к центру, другие - к постепенному уменьшению сопротивления среды, третьи - некоторому воздействию окружающей среды, которая смыкается позади тела и оказывает на него давление, как бы постепенно его подталкивая. Все эти предположения следовало рассмотреть, что, однако, принесло бы мало пользы". Т.о. Галилей сознательно абстрагируется от природы сил, дествующих в мире, сводя тем самым решение задачи движения к самым простым - кинематическим моделям.
Начиная с Галилея природа есть бесконечное поле для исследования, которое пользуется мирскими, рациональными методами. Причем эти методы заключаются в объяснении всех природных явлений законами механики. Механика дает универсальное объяснение природе. Наука о природе становится бесконечным рядом механических причин и механических следствий. Именно этот круг идей лежит у истоков классического механистического естествознания. Религиозные же убеждения ученого - это его внутреннее дело, Галилей стремится убрать их из науки. Скоро, впрочем, пойдет «обратный» процесс привлечения данных науки для целей теологии (Бойль, Ньютон).
Переворот, осуществленный Галилеем именно в объяснении движения, положил начало новому пониманию науки вообще. Поэтому нам важно показать, в чем именно состоит этот переворот, и какие методологические принципы легли в основу галилеевской механики.
Средневековая физика при рассмотрении движения исходила из двух фундаментальных принципов перипатической кинематики:
1. Всякое движение предполагает двигатель. 2. Любому движению тело оказывает сопротивление. Это сопротивление должно быть преодолено, чтобы движение началось, и постоянно преодолеваемо, чтобы движение продолжалось. Первый закон дополнялся положением, что состояние покоя для своего сохранения не нуждается ни в каком внешнем факторе. Тем самым утверждалась онтологическая неравноценность 2-х различных состояний: покоя и движения. Движение мыслится Аристотелем как изменение состояния тела, а покой - как неизменность этого состояния.
Тем самым установлен факт огромной принципиальной важности: любая система отсчета, находящаяся в равномерном и прямолинейном движении относительно Галилеевой равноправна с ней в отношении описания механических процессов. Галилеева и равноправные с ней системы называются инерциальными системами отсчета. В них справедлив закон инерции и другие законы Ньютона. В этом и заключается классический принцип относительности Галилея.
Таким образом, естественно равномерное движение, а не покой. Галилей демонстрирует современное понимание инерции и инертности тела, почти формулируя 1-й закон Ньютона [5, стр. 123].
Естественнонаучное знание эпохи Возрождения
Новое соотношение между материей и формой, новое понимание материи свидетельствует о том, что в XVI веке сформировалось сознание, существенно отличное как от античного, так и от средневекового. Если для древнегреческого философа предел выше беспредельного, завершенное и целое прекраснее незавершенного, то для философа эпохи Возрождения возможность богаче актуальности, движение и становление предпочтительнее неподвижно-неизменного бытия. И не случайно в этот период особо притягательным оказывается понятие бесконечного: парадоксы актуальной бесконечности играют роль своего рода метода не только у Николая Кузанского и Джордано Бруно, но и у таких выдающихся ученых конца XVI-начала XVII века, как Галилей и Кавальери.
XVII-XVIII вв. - период окончательного утверждения капиталистической общественно-экономической формации, которая была закреплена буржуазными революциями в Англии (1642-1649) и Франции (1789-1794). Утверждение новых производительных сил и производственных отношений обусловило становление естествознания и нового мировоззрения. В XVII в., по оценке крупного исследователя истории науки Д. Бернала, завершается становление экспериментальной науки. Двумя важнейшими достижениями естествознания XVII в. явились механика И. Ньютона — первая целостная естественнонаучная теория, относящаяся к широкой области природы, - и прогресс математики, прежде всего возникновение теории бесконечно малых величин, или, в терминологии Ньютона, дифференциального исчисления, творцами которого были Ньютон и Лейбниц. Оценивая значение главного труда Ньютона «Математические начала натуральной философии» (1686). По убедительности аргументации, подкрепленной физическими доказательствами, книга эта не имеет себе равных во всей истории науки. В математическом отношении ее можно сравнить только с «Элементами» Евклида, а по глубине физического анализа и влиянию на идеи того времени — только с «Происхождением видов» Дарвина. Она сразу же стала библией новой науки, не столько как благоговейно чтимый источник догмы, хотя известная опасность этого и существовала, особенно в Англии, сколько как источник расширения изложенных в ней методов. Весьма важной особенностью теории Ньютона было широкое применение методов количественной, математической физики [5, стр. 153].
Теория Ньютона завершила преобразование прежней, аристотелевской, картины мира, которое было начато Коперником. На место представления о небесных сферах, управляемых ангелами и богом как перводвигателем, Ньютон поставил представление о механизме, действующем на основе естественных законов.
Наука XVII в. обладала уже определяющим ее единством, в котором Бернал различает три стороны: единство лиц (состоявшее в том, что ученый того времени был в состоянии охватить все отрасли известной науки); наличие единой руководящей идеи и метода, который был представлен математикой; огромный интерес к важнейшим техническим проблемам того времени. Наука XVII в. в значительной мере подготовила промышленную революцию XVIII в. (по терминологии Маркса и Тойнби).
Формирование науки в XVII в., ее дальнейшее укрепление и развитие в XVIII в. означало безусловную победу реалистической, материалистической интеллектуальной парадигмы объяснения природы из нее самой. Религиозное объяснение было решительно устранено из познания природы. Пора господства теологии над наукой прошла. Теология могла еще извращать и задерживать прогресс науки, но не могла его остановить. По молчаливому соглашению религия была ограничена моральной и духовной сферой. В сфере же материального мира — хотели ли этого или не хотели — окончательно свершилась научная революция”. В свою очередь ученые как бы обязались не нарушать границ сферы действия религии — мира человеческой жизни с ее чаяниями и обязанностями, пока в XIX в. этот молчаливый запрет не был опрокинут Ч. Дарвиным.
Построение новой картины мира
Новое естествознание формировалось на базе достижений науки, однако последняя не могла бы возникнуть и стать на ноги без помощи философской мысли. Формирование научного образа мышления в XVII-XVIII вв. происходило в процессе тесного взаимодействия частных наук и материалистической философии. Тесный союз естествознания и материалистической философии выражал важнейшие особенности нового типа интеллекта. Этот тип интеллекта может быть определен как формирующийся научный интеллект. Преобладающими чертами этого типа интеллекта были материализм в объяснении природы, атеизм, вера в безграничные возможности разума.
Естествознание XVII-XVIII вв. было всецело основано на идее сохранения, исключавшей идею развития, возникновения нового, никогда ранее не существовавшего. Развитие, возникновение нового представлялось философами как появление из ничего, т.е. сотворение. Без учета «парадокса всесовершенства» субстанции нельзя понять природы донаучного материализма. Материализм Нового времени, исключая развитие, исходил из скрытой, неосознанной парадигмы, согласно которой возникновение нового следовало толковать как «сотворение» и поэтому надлежало отвергнуть. Материализм XVII-XVIII вв. не смог выработать такую форму мысли, которая могла бы совместить идеи материальности мира и его развития.
В силу указанных недостатков естествознание в XVII-XVIII вв. еще не было научным, поскольку оно не поднялось еще до уровня всеобщности, имело ограниченное содержание. Вместе с тем оно уже несло в себе существенные зерна научности, которые были выражены в недрах этого понятия, заключавшем в себе возможности дальнейших обобщений: в сущности материалисты Нового времени понимали природу как нечто существующее «в себе» и «для себя», в своем собственном содержании, независимом от какой-либо духовной силы — бога, идеи, человеческого сознания. Понятие материи как субстанции таило в себе возможности дальнейшего развития.
Сложились основные принципы и критерии естественнонаучного мышления: объяснение природы из самой себя, наличие достаточного эмпирического (наблюдательного и экспериментального) материала, применение методов индукции и дедукции, законов и форм логики, в частности, доказательств полученных заключений науки, принципа сомнения и др.
Формирование научного мышления в сфере естествознания было одновременно причиной и следствием формирования и развития реалистической парадигмы в материалистической философии XVII-XVIII вв. Материализм стоял у истоков современного естествознания и современной цивилизации в целом. Однако в области философской мысли Нового времени возникли лишь элементы собственно научной парадигмы, т.е. реалистической парадигмы в ее научной форме. Естествознание XVII-XVIII вв. еще не могло получить научного характера. Наука имела еще слишком узкую эмпирическую и конкретно-научную базу и могла приобрести объективный характер только на основе развитого естествознания в целом, в котором физика, химия и биология получили бы достаточно зрелый вид. Наиболее впечатляющим примером этого является теория, созданная Альбертом Эйнштейном (1879—1955) общая теория относительности, квантовая гипотеза Макса Планка (1858—1947), квантовые постулаты Нильса Бора (1885—1962) и квантовая теория Вернера Гейзенберга (1901—1976) для дискретного микромира, а также необходимый синтез этих теорий в концепцию макро- и микросимметрии Вселенной, уже утвердившейся в современной космологии.
Заключение
Таким образом, в развитии естествознания как науки можно обнаружить наличие нескольких фаз или этапов, существенно отличающихся друг от друга. Зачатки естественнонаучных знаний Античного мира, средневековая наука XII — XIII вв., наука эпохи Возрождения, великая научная революция XVI—XVII вв., наука эпохи промышленного капитализма, наконец, научно-техническая революция XX в. - вот те этапы, в которых нашла яркое выражение преемственность развития естествознания. Уходят в прошлое культурные эпохи, сменяются социально-экономические формации, но наука об окружающей Природе развивается все ускоряющимися темпами, причем нет никаких указаний на то, что эти темпы начнут в обозримом будущем замедляться [6, стр. 4].
История естествознания свидетельствует о том, что в своем познании Природы, начиная с самых первых его шагов в древности, человечество прошло через три стадии и вступает в четвертую. На первой из них сформировались общие синкретические (нерасчлененные, недетализированные) представления об окружающем мире как о чем-то целом, появилась так называемая натурфилософия (философия Природы), превратившаяся во всеобщее вместилище идей и догадок, ставших к XIII—XV столетиям начатками естественных наук.