Физическая картина мира
1.Введение.
Познание единичных вещей и процессов невозможно без одновременного
познания всеобщего, а последнее в свою очередь познается только через
первое. Сегодня это должно быть ясно каждому образованному уму. Точно также
и целое постижимо лишь в органическом единстве с его частями, а часть может
быть понята лишь в рамках целого. И любой открытый нами "частный" закон -
если он действительно закон, а не эмпирическое правило - есть конкретное
проявление всеобщности. Нет такой науки, предметом которой было бы
исключительно всеобщее без познания единичного, как невозможна и наука,
ограничивающая себя лишь познанием особенного.
Всеобщая связь явлений - наиболее общая закономерность существования
мира, представляющая собой результат и проявление универсального
взаимодействия всех предметов и явлений и воплощающаяся в качестве научного
отражения в единстве и взаимосвязи наук. Она выражает внутреннее единство
всех элементов структуры и свойств любой целостной системы, а также
бесконечное разнообразие отношений данной системы с другими окружающими ее
системами или явлениями. Без понимания принципа всеобщей связи не может
быть истинного знания. Осознание универсальной идеи единства всего живого
со всем мирозданием входит в науку, хотя уже более полувека назад в своих
лекциях, читанных в Сорбонне, В.И.Вернадский отмечал, что ни один живой
организм в свободном состоянии на Земле не находится, но неразрывно связан
с материально энергетической средой. "В нашем столетии биосфера получает
совершенно новое понимание. Она выявляется как планетное явление
космического характера".
Естественнонаучное миропонимание (ЕНМП) - система знаний о природе,
образующаяся в сознании учащихся в процессе изучения естественнонаучных
предметов, и мыслительная деятельность по созданию этой системы.
Понятие "картина мира" является одним из фундаментальных понятий
философии и естествознания и выражает общие научные представления об
окружающей действительности в их целостности. Понятие "картина мира"
отражает мир в целом как единую систему, то есть "связное целое", познание
которого предполагает "познание всей природы и истории..."
В основе построения научной картины мира лежит принцип единства
природы и принцип единства знания. Общий смысл последнего заключается в
том, что знание не только бесконечно многообразно, но оно вместе с тем
обладает чертами общности и целостности. Если принцип единства природы
выступает в качестве общей философской основы построения картины мира, то
принцип единства знаний, реализованный в системности представлений о мире,
является методологическим инструментом, способом выражения целостности
природы.
Система знаний в научной картине мира не строится как система
равноправных партнеров. В результате неравномерного развития отдельных
отраслей знания одна из них всегда выдвигается в качестве ведущей,
стимулирующей развитие других. В классической научной картине мира такой
ведущей дисциплиной являлась физика с ее совершенным теоретическим
аппаратом, математической насыщенностью, четкостью принципов и научной
строгостью представлений. Эти обстоятельства сделали ее лидером
классического естествознания, а методология сведения придала всей научной
картине мира явственную физическую окраску.
В соответствии с современным процессом "гуманизации" биологии
возрастает ее роль в формировании научной картины мира. Обнаруживаются две
"горячие точки" в ее развитии... Это - стык биологии и наук о неживой
природе, и стык биологии и общественных наук...
Представляется, что с решением вопроса о соотношении социального и
биологического научная картина мира отразит мир в виде целостной системы
знаний о неживой природе, живой природе и мире социальных отношений.
2. История развития взглядов на
пространство и время в истории науки.
Даже в античном мире мыслители задумывались над природой и сущностью
пространства и времени. Так, одни из философов отрицали возможность
существования пустого пространства или, по их выражению, небытия. Это были
представители элейской школы в Древней Греции. А знаменитый врач и философ
из г. Акраганта, Эмпедокл, хотя и поддерживал учение о невозможности
пустоты, в отличие от элеатов утверждал реальность изменения и движения. Он
говорил, что рыба, например, передвигается в воде, а пустого пространства
не существует.
Некоторые философы, в том числе Демокрит, утверждали, что пустота
существует, как материи и атомы, и необходима для их перемещений и
соединений.
В доньютоновский период развитие представлений о пространстве и
времени носило преимущественно стихийный и противоречивый характер. И
только в "Началах" древнегреческого математика Евклида пространственные
характеристики объектов впервые обрели строгую математическую форму. В это
время зарождаются геометрические представления об однородном и бесконечном
пространстве.
Геоцентрическая система К. Птолемея, изложенная им в труде
"Альмагест", господствовала в естествознании до XVI в. Она представляла
собой первую универсальную математическую модель мира, в которой время было
бесконечным, а пространство конечным, включающим в себя равномерное
круговое движение небесных тел вокруг неподвижной Земли.
Коренное изменение пространственной и всей физической картины
произошло в гелиоцентрической системе мира, развитой Н. Коперником в работе
"Об обращениях небесных сфер". Принципиальное отличие этой системы мира от
прежних теорий состояло в том, что в ней концепция единого однородного
пространства и равномерности течения времени обрела реальный эмпирический
базис.
Признав подвижность Земли, Коперник в своей теории отверг все ранее
существовавшие представления о ее уникальности, "единственности" центра
вращения во Вселенной. Тем самым теория Коперника не только изменила
существовавшую модель Вселенной, но и направила движение естественнонаучной
мысли к признанию безграничности и бесконечности пространства.
Космологическая теория Д. Бруно связала воедино бесконечность
Вселенной и пространства. В своем произведении "О бесконечности, Вселенной
и мирах" Бруно писал: "Вселенная должна быть бесконечной благодаря
способности и расположению бесконечного пространства и благодаря
возможности и сообразности бытия бесчисленных миров, подобных этому...".
Представляя Вселенную как "целое бесконечное", как "единое, безмерное
пространство", Бруно делает вывод и о безграничности пространства, ибо оно
"не имеет края, предела и поверхности".
Практическое обоснование выводы Бруно получили в "физике неба" И.
Кеплера и в небесной механике Г. Галилея. В гелиоцентрической картине
движения планет Кеплер увидел действие единой физической силы. Он установил
универсальную зависимость между периодами обращения планет и средними
расстояниями их до Солнца, ввел представление об их эллиптических орбитах.
Концепция Кеплера способствовала развитию математического и физического
учения о пространстве.
Подлинная революция в механике связана с именем Г. Галилея. Он ввел в
механику точный количественный эксперимент и математическое описание
явлений. Первостепенную роль в развитии представлений о пространстве сыграл
открытый им общий принцип классической механики — принцип относительности
Галилея. Согласно этому принципу все физические (механические) явления
происходят одинаково во всех системах, покоящихся или движущихся равномерно
и прямолинейно с постоянной по величине и направлению скоростью. Такие
системы называются инерциальными. Математические преобразования Галилея
отражают движение в двух инерциальных системах, движущихся с относительно
малой скоростью (меньшей, чем скорость света в вакууме). Они устанавливают
инвариантность (неизменность) в системах длины, времени и ускорения.
Дальнейшее развитие представлений о пространстве и времени связано с
рационалистической физикой Р. Декарта, который создал первую универсальную
физико-космологическую картину мира. В основу ее Декарт положил идею о том,
что все явления природы объясняются механическим воздействием элементарных
материальных частиц. Взаимодействием элементарных частиц Декарт пытался
объяснить все наблюдаемые физические явления: теплоту, свет, электричество,
магнетизм. Само же взаимодействие он представлял в виде давления или удара
при соприкосновении частиц друг с другом и ввел таким образом в физику идею
близкодействия.
Декарт обосновывал единство физики и геометрии. Он ввел координатную
систему (названную впоследствии его именем), в которой время представлялось
как одна из пространственных осей. Тезис о единстве физики и геометрии
привел его к отождествлению материальности и протяженности. Исходя из этого
тезиса он отрицал пустое пространство и отождествил пространство с
протяженностью.
Декарт развил также представление о соотношении длительности и
времени. Длительность, по его мнению, "соприсуща материальному миру. Время
же — соприсуще человеку и потому является модулем мышления". "... Время,
которое мы отличаем от длительности, — пишет Декарт в "Началах философии",
— есть лишь известный способ, каким мы эту длительность мыслим... ".
Таким образом, развитие представлений о пространстве и времени в
доньютоновский период способствовало созданию концептуальной основы
изучения физического пространства и времени. Эти представления подготовили
математическое и экспериментальное обоснование свойств пространства и
времени в рамках классической механики.
Новая физическая гравитационная картина мира, опирающаяся на строгие
математические обоснования, представлена в классической механике И.
Ньютона. Ее вершиной стала теория тяготения, провозгласившая универсальный
закон природы — закон всемирного тяготения. Согласно этому закону сила
тяготения универсальна и проявляется между любыми материальными телами
независимо от их конкретных свойств. Она всегда пропорциональна
произведению масс тел и обратно пропорциональна квадрату расстояния между
ними.
Распространив на всю Вселенную закон тяготения, Ньютон рассмотрел и
возможную ее структуру. Он пришел к выводу, что Вселенная является не
конечной, а бесконечной. Лишь в этом случае в ней может существовать
