Естествознание по Ньютону. Учебное пособие

Введение. Мы только начинаем понимать Природу. И.Пригожин, 1983 г. “Несомненно, что разум кажется нам слабым, когда мы думаем о стоящих перед ним задачах; особенно слабым он кажется, когда мы противопоставляем его безумству и страстям человечества... Но творения науки переживают шумную суету поколений и на протяжении веков озаряют мир светом и теплом” А. Эйнштейн в статье к 300 летию со дня смерти И. Ньютона. Что такое Вселенная, Природа, Жизнь, Разум? Вряд ли найдется человек, который когда - нибудь не задумывался о существе этих понятий. В серии книг, которую открывает это пособие, мы предлагаем сопоставить Ваши размышления, Ваш взгляд на эти фундаментальные мировоззренческие понятия со взглядами великих людей науки, а точнее - Естествознания, т.е. знания о Естестве (Природе, Натуре). Научный способ познания Мира - особый способ, отличный от других. Он базируется на рациональном подходе к объяснению природных сущностей, а также на эмпирической проверке выводов. Добавим также, что естествознание основано на признании материальности Природы, т.е. опирается на уверенности в том, что кварки, электроны, живые клетки, Земля, звезды существуют вне зависимости от нашего существования, мнения о них и отношения к ним. Фундамент Науки надежен и крепок, т.к. основан на опыте и объективен. Это означает, что один и тот же результат в сходных условиях получают (получили, получат) люди в разных странах, в разное время, в разных общественных условиях. Это также означает, что никто, нигде, никогда не видел (слышал, ощущал, воспринимал по-

средством приборов) фактов, явлений, противоречащих научному закону. ... Есть ли другие способы освоения действительности? Безусловно. Их существование определяется неисчерпаемостью Бытия, а также несомненной реальностью и огромной значимостью для человека сферы духовного. Душа: добро и зло, любовь и ненависть... Эти области неподвластны науке, они лежат за пределами рационального, рассудочного, логического. Один из древнейших опытов человечества здесь - религия - область духовного, внечувственного. Как писал известный русский философ Н.Бердяев, "Религиозное знание принципиально отличается тем, что оно ниоткуда не может быть выведено. Оно достигается в результате внезапного внутреннего озарения, как наитие свыше". Сомнение как неотъемлемая черта научного метода несовместимо с религией; здесь господствует Вера. ”Религия есть такое согласие с разумом и знаниями человека, ... отношение к окружающей его бесконечной жизни, которое связывает его жизнь с этой бесконечностью и руководит его поступками”. Так говорил Л.Н. Толстой. Влияние религиозных воззрений на жизнь целых народов и стран чрезвычайно велико. Именно религия формирует такие важнейшие факторы как мораль и нравственность, тем самым определяя саму возможность существования человеческих сообществ. В частности, отказ от религии на государственном уровне привел к катастрофическому падению общественной нравственности в СССР и постсоветской России. Небезынтересно напомнить, что великий натурфилософ Ньютон был выдающимся богословом и написал 14 (!) томов комментариев к Священному Писанию. И. Ньютон подарил нам ярчайший пример не только научной, но и удивительной общекультурной системности. Как знать, быть может и непризнанные его многолетние работы по историческим хронологиям, к которым обращаются современные ученые, - необходимейшее звено этой системности, обеспечившей появление знаменитых «Начал» ? Отметим, что антагонистическое противопоставление науки и религии характерно только для западных вероучений. Великие религии Востока - индуизм, буддизм - всегда различали догматы, объясняющие Природу, и положения, трактующие человека и его духовную жизнь. На вопросы о конечности мира, вечности Вселенной, ее устройстве Будда отвечал: "Не знаю и не хочу знать, ибо каким бы ни был 4

ответ, он не имеет отношения к единственно важной проблеме как облегчить человеческие страдания". Еще один важнейший способ освоения действительности, выработанный человечеством - искусство, сфера эмоционального. “Искусство есть деятельность человеческая, состоящая в том, что один человек сознательно известными внешними знаками передает другим испытываемые им чувства, а другие люди заражаются этими чувствами и переживают их”. Вдумайтесь в это чеканное определение Л.Н. Толстого - разве не похоже оно по лаконичности и красоте на формулировку математической теоремы? Посмотрите на знаменитое полотно Ван-Гога "Подсолнухи" (кстати, это - самая дорогая картина в мире, если вообще можно определить цену этого шедевра). Похоже на фотографию из учебника ботаники или на растение в Вашем огороде? И да, и нет. Вам нравится это полотно? Это - единственный критерий в области художественного освоения действительности. Нравится - значит задевает какие-то глубинные струны души, у каждого настроенные особо. Здесь же человеческие чувства, симпатии, антипатии... "Она мне нравится.” - Почему? Никто из истинно любящих просто не в состоянии ответить на этот вопрос быть может потому, что сам вопрос не имеет смысла? Есть еще так называемый “здравый смысл”. Все мы с детских лет знакомимся с различными явлениями Природы, узнаём и понимаем их на том уровне, на котором они осознавались еще нашими далёкими предками. А именно - на бытовом, обыденном. Гром и молния, например - подавляющее большинство людей не сможет объяснить причину и смысл этих обычных атмосферных явлений. Важно, что люди не испытывают каких-либо неудобств по этому поводу. Такой взгляд на мир связан с тем, что человек - индивидуально - не может влиять на природные процессы. Зима наступит обязательно, как бы мы ни хотели продолжения теплых дней. Так зачем же задумываться над существом природных явлений? И всё же, и всё же ... Есть фактор, который присущ только человеку как мыслящему существу - стремление к познанию. Это мощный инстинкт, позволивший человеку сначала просто выжить, а затем успешно приспосабливаться к изменяющимся, часто враждебным, условиям своего существования (и приспосабливать их к своим нуждам); с другой стороны, поиск истины, видимо, такое же неотъемлемое свойство души, как стремление к красоте. 5

Чем же человек мыслящий отличается от обывателя? Люди, задумывающиеся о Природе, о своем месте в ней, о себе как составной части Природы способны и склонны задавать вопрос "Почему?". Почему листья зеленые, а небо голубое? Почему алмаз твердый, а графит мягкий? Чем отличается живое от неживого? Есть ли начало у Вселенной, и будет ли конец? Человек - продукт эволюции или “посеянная” кем - то культура, вроде шампиньонов на навозной куче? Если Вы хотя бы иногда задаете их себе - значит, курс КСЕ - для Вас. Ну, а если не задаете - давайте попытаемся разобраться - почему. Экономика, Юриспруденция, Журналистика, Менеджмент, Финансы (уважая Ваш выбор, пишем всё с большой буквы) - что это? В традиционном понимании - это идеологическая надстройка над материальной базой (т.е. Природой и техносферой). Позвольте одно шокирующее сравнение - плесень на киселе. Мягче - грибок на молоке, превращающий его в йогурт. Пенициллин, спасший человечество от инфлюэнцы - тоже плесень ... Но идея, в общем та же. Суть этой идеи в том, что не надо зарываться. Не следует считать себя царями Природы. Как писал Ф.Ницше: "Никакой он [человек] не венец творения - любое существо стоит на той же ступени совершенства, что и он". Мы, в принципе, не более, чем дети Природы, наделенные, в отличие от прочей живности, способностью осознавать себя, (даром, а может карой ?). Подумайте - может у пчел или дельфинов - своя цивилизация? Человечество же, уверовав в собственную исключительность, в последние века ведет себя как слон в посудной лавке. Расхожая "пугалка" экологов, знакомая всем, состоит в том, что Природу мы совместными и планомерными усилиями поколений ХХ века уже почти уничтожили. Однако, всё не так. Уничтожается не Природа. Самоуничтожаемся мы, т.е. человечество. Природа вечна, она, в целом, не заметит нашего исчезновения, как не заметила вымирания динозавров. Придут другие, может быть, те же тараканы или крысы (кто выживет после грядущей экологической катастрофы) и создадут свою цивилизацию. От столь пессимистического прогноза удерживает только то, что люди (в лице лучших, наиболее дальновидных представителей человечества) осознают трагическую близость антропогенного апокалипсиса и пытаются найти пути и способы избежать его. Для этого, как минимум, надо знать законы Природы, ее развития, место в ней Человека и Общества в целом. 6

Теперь более прагматично. Исследования последних десятилетий показали, что эволюцией природных и созданных человечеством сущностей управляют одни и те же законы. Следовательно, изучение естествознания, истории его становления и развития есть необходимое условие формирования целостных представлений о единстве Природы, о месте и роли самого человека и его творений в эволюции Земли, человека и общества. Иными словами, понимание естественнонаучных концепций есть необходимое условие не только осознания своего места в Природе, но и формирования творческой личности. Это положение не зависит от ориентации человека на конкретную сферу деятельности - “специальность” ; оно справедливо и для “физиков”, и для “лириков”, поскольку любая наука является таковой в той степени, в какой она явно или опосредованно соответствует природным закономерностям. В то же время общность законов развития Природы, Человека, Общества, позволяет предположить, что чем лучше мы будем понимать Природу и законы ее эволюции, тем яснее станут причины теперешних глубоких кризисов в экономике, политике, морали. Знание “универсальных правил игры” Природы, в конечном итоге должно, по нашему мнению, способствовать более гармоничному развитию Общества. В этом состоит глубокий прагматический смысл изучения естествознания и его истории. Выстраивается логическая цепочка - Спрашивать. Знать. Понимать. Уважать. Чувствовать Природу. Надеемся, что принятие этого алгоритма сделает нас единомышленниками. Быть может прав окажется Б. Мандельброт, предполагая, что в основе законов экономики, как и в основе законов Природы лежат некоторые симметрии? Не подобному ли системному, целостному взгляду на Природу учит нас сэр Исаак Ньютон, его предшественники и последователи? Урок уникальной системности, преподанный нам Ньютоном, заставляет нас думать не столько о “правилах умозаключений в физике”, сколько о Природной, а значит и исторической, экономической, правовой “универсальности”. Этот побудительный мотив и объясняет наше желание донести до современного читателя развернутые цитаты из знаменитых “Начал”. У вас есть уникальная возможность получить материал для анализа и размышления из “первых рук”, почувствовать красоту и оригинальность стиля изложения, проследить за ходом мысли величайшего мыслителя. Ибо “Пусть смертные радуются, что существовало такое украшение рода человеческого”. (из эпитафии на надгробном памятнике сэру Исааку Ньютону). 7

Исаак Ньютон - основные вехи жизни И. Ньютон родился 5 января 1643 г. в семье фермера в местечке Вулсторп, вблизи восточного побережья Англии. Отец его скоропостижно скончался еще до рождения сына. Учеба в школе протекала неровно, но в выпускных классах юноша стал первым учеником. В 1661 г. Ньютон поступил в Кембриджский университет в качестве субсайзера (бедного студента, зарабатывающего на жизнь, выполняя обязанности слуги у кого-либо из ученых). В 1665-1667 г. в Англии свирепствовала страшная эпидемия чумы. Ньютон, только что ставший бакалавром, проводит почти полтора года в родном Вулсторпе. В этот период, называемый Вулсторпским озарением, Ньютон создал фундамент всех своих значительных достижений - в математике, механике, оптике. Вернувшись в 1667 г. в Кембридж, уже через два года двадцатишестилетний Ньютон занял кафедру математики, которой руководил 26 следующих лет. Должность профессора Кембриджского университета не слишком обременяла ученого. В год он должен был прочитать только 30 получасовых лекций. Однако, видимо, бог обделил Ньютона талантом преподавателя. Лекции его не пользовались вниманием студентов из за своей “непонятности”. Семьи и детей у Ньютона не было, и все свое время ученый проводил в опытах и размышлениях. Много сил и времени посвящал Ньютон также алхимии и теологии. Однако, видимо в силу гипертрофированной научной щепетильности, полученные результаты Ньютон практически не публиковал. Только в 1684 г. английский ученый Э. Галлей (его именем названа известная комета) убедил Ньютона обнародовать итоги своих научных исследований. За два года невероятно интенсивной работы ученый написал одну из самых выдающихся книг в истории науки: “Математические начала натуральной философии”, которая вышла в свет в 1687 году. В 1696 г. Ньютон оставил университет и получил назначение на пост управляющего Лондонского монетного двора. Слава нашла Ньютона уже на исходе его жизни.

8

9

В 1703 г. он избирается президентом Лондонского королевского общества (Британской академии наук). В 1705 г. королева Анна дарует ему дворянское звание и титул пэра. В 1727 г. в возрасте 84 лет И. Ньютон скончался.

1.Фундамент современного естествознания - «Математические начала натуральной философии» И. Ньютона

Если в качестве точки отсчета развития науки принять время издания первого в мире научного журнала («Philosophical Transactions of the Royal Society» - «Философские труды Королевского общества») в Лондоне - 1665 г., то датой закладки фундамента в величественное здание «Естествознания» можно считать весну 1686 года - время выхода первой из трех книг Исаака Ньютона (дата выхода последней - апрель 1687 года) под общим названием «Математические начала натуральной философии». Этот фундамент, заложенный И. Ньютоном, верой и правдой служит естествознанию по сегодняшний день. Не случайно в предисловии к последнему изданию 1936 года на русском языке этой книги ее переводчик академик А.Н. Крылов писал: «... «Начала Натуральной Философии» Ньютона составляют незыблемое основание Механики, Теоретической Астрономии и Физики. Лагранж назвал это сочинение «величайшим из произведений человеческого ума», поэтому само собою ясна та польза, которую всякий может извлечь из изучения этого произведения». Надеемся, что настоящее пособие послужит этой цели. Newton I. Philosophiae Naturalis Principia Mathematica. 1687. Это латинское название книги И. Ньютона могло бы быть переведено и так: «Математические основы естествознания», так как в то время термин «натуральная философия», или «философия природы», был примерно равнозначен термину «естествознание». Принятое в настоящее время заглавие «Математические начала натуральной философии» предложил А.Н. Крылов.

10

11

Символическим эпиграфом к «Началам» И. Ньютона могли бы послужить его собственные слова: «Если я видел дальше других, то потому, что стоял на плечах гигантов». И не случайно А. Эйнштейн назвал Ньютона «великим систематизатором» [4]. Но главное значение книги, по-видимому, все же не в систематизации, хотя и имеющей существенное значение для естествознания. К «краеугольным камням» фундамента современного естествознания следует отнести, во-первых, общий подход - метод принципов Ньютона. Во-вторых, существенное развитие и обобщение механики, включая сюда формулировку закона всемирного тяготения в универсальном виде, завершение создания целостной механической картины мира (М.К.М.). И хотя современное естествознание шагнуло далеко вперед от М.К.М., механика И. Ньютона продолжает свое успешное развитие. История физики, астрономии и естествознания в целом прослеживается на протяжении двух тысячелетий до Ньютона. Наиболее яркие и известные имена на этом пути: Демокрит (V век до н.э.), Аристотель (384 - 322 до н.э.), Архимед (около 287 212 до н.э.), Гиппарх (II век до н.э.), Лукреций (I век до н.э.), Птолемей ( около 87 - 165), Коперник (1473 - 1543), Галилей (1564 - 1642), Кеплер (1571 - 1630), Декарт (1596 - 1650) и Гюйгенс (1629 - 1695) - старший современник Ньютона. Этот список, конечно, неполон, но он обозначает гносеологическую «шкалу времени» в естествознании (см. также Приложение 2). Для античной механики, например, характерны такие утверждения: скорость тела пропорциональна приложенной к нему силе, а при падении на землю тело приобретает скорость, пропорциональную его весу. Известно, что то и другое может быть справедливо лишь при движении в достаточно вязкой среде. Античная механика являлась, таким образом, обобщением наблюдений; (например, лист с дерева падает медленнее камня или груши). Прошли века, прежде чем Галилей сделал заключение, что все тела падают с одинаковым ускорением, не зависящем от их веса, то есть при падении с высоты достигают земли за одинаковое время и с одинаковой скоростью (конечно, это справедливо, когда сопротивление воздуха незначительно). Галилей пришел и к закону инерции, согласно которому при отсутствии сил тело сохраняет свою скорость или, точнее (в 12

масштабах расстояний, достижимых на земной поверхности) движется равномерно и прямолинейно. Галилей сформулировал также принцип относительности или, конкретно, утверждение о равноправности при рассмотрении движения тел некоторых систем отсчета, например, связанных с берегом или с равномерно движущимся кораблем. Менее известно, по-видимому, что принцип относительности в механике почти за столетие до Галилея в такой же форме использовался Коперником в качестве довода в пользу движения Земли. Действительно, Коперник замечает: «И почему нам не отнести видимость суточного вращения к небу, а его действительность к Земле?... Потому что, когда корабль идет по спокойной воде, все, что находится вне его, представляется морякам движущимся в соответствии с движением корабля; сами же они со всем, с ними находящимся, будто бы стоят на месте» [3]. Не менее важен для развития естествознания был, разумеется, и переход к гелиоцентрической системе. Правда, у Коперника, а также у Галилея сохранилось догматическое предположение о равномерном движении планет и их спутников обязательно по окружностям. Однако, лишь переход к гелиоцентрической системе позволил Кеплеру установить в 1609 году первые два закона, а в 1619 г. - третий закон планетных движений. Только на основе законов Кеплера Ньютону в «Началах» удалось в сколько-нибудь законченной и общей форме открыть закон всемирного тяготения [3]. Такая выдающаяся роль, которую сыграли законы Кеплера, побуждает их напомнить: 1. Планеты движутся по эллипсам, причем Солнце находится в одном из фокусов эллипсов. 2. Радиус-вектор планеты (или, другими словами, прямая линия, соединяющая планету и Солнце) в равные времена описывает равные площади (закон площадей). 3. Квадраты времени обращений планет Т относятся как кубы больших полуосей а эллиптических орбит, по которым они движутся вокруг Солнца. Другими словами, для всех планет солнечной системы a3 T2

= K , где К - постоянная Кеплера ,одинаковая для всех планет

солнечной системы, но другая для иных аналогичных систем, 13

например, для системы спутников Юпитера. Второй закон Кеплера был им установлен в конце 1601-го или в начале 1602 г., а первый закон - в 1605 г. Указанная выше дата (1609 г.) относится ко времени опубликования Кеплером «Новой астрономии», содержавшей два его первых закона [3]. Кеплер пришел к своим законам, отказавшись от равномерного движения по окружностям и тем самым преодолев барьер огромной важности, просуществовавший почти два тысячелетия. Эйнштейн, характеризуя достижения Кеплера, употребляет такие термины, как «поистине гениальная идея» и «замечательный выход», пишет о «восхищении перед этим замечательным человеком» [4]. Здесь нет преувеличения, знакомство с трудами и жизнью Кеплера не может не вызывать чувства самого глубокого уважения [3]. Кеплер задумывался и о причинах, приводящих к движению планет и Луны по орбитам или, если угодно, о природе тяготения: «Гравитацию (тяготение) я определяю как силу, подобную магнетизму - взаимному притяжению. Сила притяжения тем больше, чем оба тела ближе одно к другому. Поэтому тела сильнее сопротивляются отдалению друг от друга, если они еще близки одно к другому». И далее: «Причины океанских приливов и отливов видим в том, что тела Солнца и Луны притягивают воды океана с помощью сил, подобных магнетизму» [3]. Правда, Кеплер считал, что сила притяжения (сила всемирного тяготения) хотя и пропорциональна массе (скажем это современным языком), но обратно пропорциональна расстоянию между телами. К правильной зависимости силы тяготения от расстояния закону F ∝

1 r2

- также пришли до Ньютона. Он сам в этой связи

упоминает имена Буллиальда (латинизированная фамилия француза Буйо, 1605 - 1694; закон ∝

1 r2

фигурировал в его книге,

опубликованной в 1645 г.), Борелли и Гука. До Ньютона была v2 известна и формула w = для центростремительного ускорения r

(ее еще в 1659 г. получил Гюйгенс, но опубликован этот результат был только в его книге «Часы с маятником» в 1673 г.). Соче14

тание закона для силы F ∝

1 r2

и формулы для центростремитель-

ного ускорения w позволяет найти третий закон Кеплера для круговых орбит. Это и было сделано Ньютоном в 1665 - 1666 гг. - в знаменательные годы его жизни, когда во время эпидемии чумы 22летний Ньютон жил на ферме в родном Вульстропе. «Я в то время был в расцвете моих изобретательских сил и думал о математике и философии больше, чем когда-либо после», - писал Ньютон много лет спустя [1,3]. В этот период, согласно широко распространенному рассказу, Ньютон пришел к закону всемирного тяготения, на что его навело падение яблока с дерева. Иногда к такому утверждению относятся как к легенде, но С.И. Вавилов склонен считать рассказ достоверным и приводит его со слов Стекелея, описавшего такую сцену, относящуюся, правда, к старости Ньютона (беседа со Стекелеем, на современном языке - с Вильямом Стекли, врачом, членом Королевского общества состоялось 15 апреля 1726 года, когда Ньютону было уже 83 года): «После обеда (в Лондоне, у Ньютона) погода была жаркая; мы перешли в сад и пили чай под тенью нескольких яблонь; были только мы вдвоем. Между прочим сэр Исаак сказал мне, что точно в такой же обстановке он находился тогда, когда впервые ему пришла в голову мысль о тяготении. Она была вызвана падением яблока, когда он сидел, погрузившись в думу. Почему яблоко всегда падает отвесно, подумал он про себя, почему не в сторону, а всегда к центру Земли. Должна существовать притягательная сила в материи, сосредоточенная в центре Земли. Если материя так тянет другую материю, то должна существовать пропорциональность ее количеству. Поэтому яблоко притягивает Землю так же, как Земля яблоко. Должна, следовательно, существовать сила, подобная той, которую мы называем тяжестью, простирающаяся по всей вселенной». Аналогичен более известный пересказ Вольтера слов племянницы Ньютона [3]. Результаты, полученные Ньютоном в 1665 - 1666 годах, тогда опубликованы не были, долгое время о них практически никто не знал. Между тем проблема тяготения и теоретического обоснования законов Кеплера становилась все более актуальной, довольно широко обсуждалась в научных кругах (конкретно, речь идет о Королевском обществе, основанном в Лондоне в 15

1662 г.; Ньютон был избран членом общества в 1672 г.). Третий закон Кеплера для круговых орбит был получен на основе выражений F ∝

1 r2

v2 и w= , вероятно, независимо несколькими авr

торами. Камнем преткновения явился вывод первого закона Кеплера, т.е. доказательство того, что под действием силы, обратно пропорциональной квадрату расстояния, возникает (или, точнее, может иметь место) движение по эллипсу. В 1684 г. Галлей (1656 - 1742; его имя хорошо всем нам известно, ибо именно в его честь названа комета Галлея) из разговора с Ньютоном узнал, что последний уже давно знает искомое доказательство (вывод) первого закона Кеплера. Галлей счел, и с полным основанием, результаты Ньютона исключительно важными как для развития небесной механики, так и для естествознания в целом, и уговорил Ньютона опубликовать наконец некоторые работы по механике. Так родились «Начала», состоящие из трех книг. Они были получены в Королевском обществе соответственно весной и осенью 1686 г. и в апреле 1687 г. За отсутствием у общества денег Галлей издал (в 1687 г.) «Начала» за свой счет в количестве 300 400 экземпляров. Издание разошлось довольно быстро (в 1691 г. оно уже исчезло с книжного рынка), но, по оценке И.Ю. Кобзарева [3], первое издание «Начал» изучали в тот период человек 40 во всей Европе; а в Англии и того меньше - всего человек десять. При жизни Ньютона «Начала» вышли еще два раза - в 1713 и 1726 гг. Мы не можем продвинуться дальше без того, чтобы не остановиться на содержании «Начал» (тем более, что на русском языке «Начала» трудно доступны). Если коснуться предисловия автора (И. Ньютона), то можно обратить внимание на следующие цитаты [1]: «Так как древние, по словам Паппуса, придавали большое значение механике при изучении Природы, то новейшие авторы, отбросив субстанции и скрытые свойства, стараются подчинить явления Природы законам математики. В этом сочинении имеется в виду тщательное развитие приложений математики к физике. Древние рассматривали механику двояко: как рациональную (умозрительную), развиваемую точными доказательствами, и как практическую. К практической механике относятся все 16

ремесла и производства, «именуемыя» механическими, от которых получила свое название и самая механика. ... Геометрия за то и прославляется, что заимствовав извне столь мало основных положений, она столь многого достигает. Итак, геометрия основывается на механической практике и есть не что иное, как та часть общей механики, в которой излагается и доказывается искусство точного измерения. Но так как в ремеслах и производствах приходится по большей части иметь дело с движением тел, то обыкновенно все касающееся лишь величины относят к геометрии, все же касающееся движения - к механике. В этом смысле рациональная механика есть учение о движениях, производимых какими бы то ни было силами, и о силах, требуемых для производства каких бы то ни было движений, точно изложенное и доказанное. Древними эта часть механики была разработана лишь в виде учения о пяти машинах, применяемых в ремеслах (рычаг, ворот, блок, винт, клин); при этом даже тяжесть (так как это не есть усилие, производимое руками) рассматривалась ими не как сила, а лишь как грузы, движимые сказанными машинами. Мы, рассуждая не о ремеслах, а об учении о Природе, и следовательно, не об усилиях, производимых руками, а о силах Природы, будем, главным образом, заниматься тем, что относится к тяжести, легкости, силе упругости, сопротивлению жидкостей и к тому подобным притягательным или напирающим силам. Поэтому и сочинение это нами предлагается как математические основания физики. Вся трудность физики, как будет видно, состоит в том, чтобы по явлениям движения распознать силы Природы, а затем по этим силам объяснить остальные явления. Для этой цели предназначены общие предложения, изложенные в книгах первой и второй. В третьей же книге мы даем пример вышеупомянутого приложения, объясняя систему мира, ибо здесь из небесных явлений, при помощи предложений, доказанных в предыдущих книгах, математически выводятся силы тяготения тел к Солнцу и отдельным планетам. Затем по этим силам, также при помощи математических предложений, выводятся движения планет, комет, Луны и моря. Было бы желательно вывести из начал механики и остальные явления Природы, рассуждая подобным же образом, ибо многое заставляет меня предполагать, что все 17

эти явления обусловливаются некоторыми силами, с которыми частицы тел, вследствие причин покуда неизвестных, или стремятся друг к другу и сцепляются в правильные фигуры, или же взаимно отталкиваются и удаляются друг от друга. Так как эти силы неизвестны, то до сих пор попытки философов объяснить явления Природы и оставались бесплодными. Я надеюсь, однако, что или этому способу рассуждения, или другому более правильному, изложенные здесь основания доставят некоторое освещение. При издании этого сочинения оказал содействие остроумнейший и во всех областях науки ученейший муж Эдмунд Галлей, который не только правил типографские корректуры и озаботился изготовлением рисунков, но даже по его лишь настояниям я приступил и к самому изданию. Получив от меня доказательства вида орбит небесных тел, он непрестанно настаивал, чтобы я сообщил их Королевскому обществу, которое затем своим благосклонным вниманием и заботливостью заставило меня подумать о выпуске их в свет. После того я занялся исследованием неравенств движения Луны, затем я попробовал сделать другие приложения, относящиеся к законам и измерению сил тяготения и других; к исследованию вида путей, описываемых телами под действием притяжения, следующего какому-либо закону; к движению многих тел друг относительно друга; к движению тел в сопротивляющейся среде; к силам, плотностям и движениям среды; к исследованию орбит комет, и к тому подобным вопросам; вследствие этого я отложил издание до другого времени, чтобы все это обработать и выдать в свет совместно. ... Я усерднейше прошу о том, чтобы все здесь изложенное читалось с благосклонностью и чтобы недостатки в столь трудном предмете не осуждались бы, а пополнялись новыми трудами и исследованиями читателей. Ис. Ньютон 8 мая 1686 г.» Обращая внимание на понимание «научного метода» во времена Ньютона, не утратившего во многом своего значения и для современного естествознания, приведем цитату из Предисловия издателя ко второму изданию «Начал» Рожера Котеса, профессора астрономии и опытной физики [1]: «... Пытавшихся излагать физику можно вообще отнести к трем категориям. Прежде всего выделяются приписывавшие раз18

ного рода предметам специальные скрытые качества, от которых неизвестно каким образом и должно было происходить, по их мнению, взаимодействие отдельных тел. В этом заключалась сущность схоластических учений, берущих свое начало от Аристотеля и перипатетиков. Они утверждали, что отдельные действия тел происходят вследствие особенностей самой их природы, в чем же эти особенности состоят, тому они не учили, следовательно, в сущности, они ничему не учили. Таким образом все сводилось к наименованию отдельных предметов, а не к самой сущности дела, можно сказать, что ими создан философский язык, а не самая философия. Другие, отбросив напрасное нагромождение слов, надеялись с большею пользою затратить свой труд. Они утверждали, что все вещество во вселенной однородно и что все различие видов, замечаемое в телах, происходит в некоторых простейших и доступных пониманию свойствах частиц, составляющих тела. Восходя, таким образом, от более простого к более сложному они были бы правы, если бы они на самом деле приписали этим первичным частицам лишь те самые свойства, которыми их одарила Природа, а не какие-либо иные. Но на деле они предоставляют себе право допускать какие им вздумается неведомые виды и величины частиц, неопределенные их расположения и движения, а также измышлять различные неощутимые жидкости, свободно проникающие через поры тел и обладающие всемогущею тонкостью и скрытыми движениями. Таким образом они предаются фантазиям, пренебрегая истинною сущностью вещей, которая, конечно, не может быть изыскана обманчивыми предположениями, когда ее едва удается исследовать при помощи точнейших наблюдений. Заимствующие основания своих рассуждений из гипотез, даже если бы все дальнейшее было ими развито точнейшим образом на основании законов механики, создали бы весьма изящную и красивую басню, но все же лишь басню. Остается третья категория - это те, кто является последователями экспериментальной философии (т.е. экспериментального метода при исследовании явлений Природы). Они также стремятся вывести причины всего сущего из возможно простых начал, но они ничего не принимают за начало как только то, что подтверждается совершающимися явлениями. Они не измышля19

ют гипотез и не вводят их в физику иначе, как в виде предположений, коих справедливость подлежит исследованию. Таким образом они пользуются двумя методами - аналитическим и синтетическим. Силы Природы и простейшие законы их действия они выводят аналитически из каких-либо избранных явлений, и затем синтетически получают законы остальных явлений. Вот этот-то самый лучший способ исследования Природы и принят преимущественно перед прочими нашим знаменитейшим автором. Лишь к этому методу он счел достойным приложить свои труды для его усовершенствования и развития. Он же дал и знаменитейший пример приложения этого метода, выведя счастливейшим образом изъяснение системы мира из теории тяготения. Уже и другими предполагалось или подозревалось существование тяготения как общего свойства тел, но лишь он первый и один из всех смог доказать существование тяготения на основании совершающихся явлений и положить его в основу самых возвышенных изысканий». «Начала» открываются «Определениями» и «Аксиомами и законами движения». Затем следует книга I «О движении тел», книга II «О движении тел» (в отличие от книги I здесь учитывается сопротивление, т.е. трение) и книга III «О системе мира». Знакомство с категориями и принципами Естествознания в их историческом развитии предполагает, безусловно, изучение некоторых разделов знаменитых «Начал». Приведем ряд фрагментов: « ОПРЕДЕЛЕНИЯ Определение I Количество материи (масса) есть мера таковой, устанавливаемая пропорционально плотности и объему ее. Воздуха двойной плотности в двойном объеме вчетверо больше, в тройном - вшестеро. То же относится к снегу или порошкам, когда они уплотняются от сжатия или таяния. Это же относится и ко всякого рода телам, которые в силу каких бы то ни было причин уплотняются. Однако при этом я не принимаю в расчет той среды, если таковая существует, которая свободно проникает в промежутки между частицами. Это же количество я подразумеваю в дальнейшем под названием тело или масса. Определяется масса по весу тела, ибо она пропорциональна весу, что мною найдено опытами над маятниками, произведенными 20

точнейшим образом, как о том сказано ниже. Определение II Количество движения есть мера такового, устанавливаемая пропорционально скорости и массе. Количество движения целого есть сумма количеств движений отдельных частей его, значит, для массы, вдвое большей, при равных скоростях оно двойное, при двойной же скорости четверное. ................................................................................................. ............. Определение IV Приложенная сила есть действие, производимое над телом, чтобы изменить его состояние покоя или равномерного прямолинейного движения. Сила проявляется единственно только в действии и по прекращении действия в теле не остается. Тело продолжает затем удерживать свое новое состояние вследствие одной только инерции. Происхождение приложенной силы может быть различное: от удара, от давления, от центростремительной силы. ................................................................................................. ............. Поучение В изложенном выше имелось в виду объяснить, в каком смысле употребляются в дальнейшем менее известные названия. Время, пространство, место и движение составляют понятия общеизвестные. Однако необходимо заметить, что эти понятия обыкновенно относятся к тому, что постигается нашими чувствами. Отсюда происходят некоторые неправильные суждения, для устранения которых необходимо вышеприведенные понятия разделить на абсолютные и относительные, истинные и кажущиеся, математические и обыденные. I. Абсолютное, истинное математическое время само по себе и по самой своей сущности, без всякого отношения к чемулибо внешнему, протекает равномерно, и иначе называется длительностью. Относительное, кажущееся или обыденное время есть или точная, или изменчивая, постигаемая чувствами, внешняя, 21

совершаемая при посредстве какого-либо движения, мера продолжительности, употребляемая в обыденной жизни вместо истинного математического времени, как то: час, день, месяц, год. II. Абсолютное пространство по самой своей сущности, безотносительно к чему бы то ни было внешнему, остается всегда одинаковым и неподвижным. Относительное есть его мера или какая-либо ограниченная подвижная часть, которая определяется нашими чувствами по положению его относительно некоторых тел и которое в обыденной жизни принимается за пространство неподвижное: так, например, протяжение пространств подземного воздуха или надземного, определяемых по их положению относительно Земли. По виду и величине абсолютное и относительные пространства одинаковы, но численно не всегда остаются одинаковыми. Так, например, если рассматривать Землю подвижною, то пространство нашего воздуха, которое по отношению к Земле остается всегда одним и тем же, будет составлять то одну часть пространства абсолютного, то другую, смотря по тому, куда воздух перешел, и следовательно, абсолютно сказанное пространство беспрерывно меняется. III. Место есть часть пространства, занимаемая телом, и по отношению к пространству бывает или абсолютным, или относительным. Я говорю «часть пространства», а не положение тела и не объемлющая его поверхность. Для равнообъемных тел места равны, поверхности же от несходства формы тел могут быть и неравными. Положение, правильно выражаясь, не имеет величины, и оно само по себе не есть место, а принадлежащее месту свойство. Движение целого то же самое, что совокупность движений частей его, то есть перемещение целого из его места то же самое, что совокупность перемещений его частей из их мест; поэтому место целого то же самое, что совокупность мест его частей, и следовательно, оно целиком внутри всего тела. IV. Абсолютное движение есть перемещение тела из одного абсолютного его места в другое, относительное - из относительного в относительное же. Так, на корабле, идущем под парусами, относительное место тела есть та часть корабля, в которой тело находится, например, та часть трюма, которая заполнена телом и которая, следовательно, движется вместе с кораблем. Относительный покой есть пребывание тела в той же самой области 22

корабля или в той же самой части его трюма. Истинный покой есть пребывание тела в той же самой части того неподвижного пространства, в котором движется корабль со всем в нем находящимся. Таким образом, если бы Земля на самом деле покоилась, то тело, которое по отношению к кораблю находится в покое, двигалось бы в действительности с тою абсолютною скоростью, с которой корабль идет относительно Земли. Если же и сама Земля движется, то истинное абсолютное движение тела найдется по истинному движению Земли в неподвижном пространстве и по относительным движениям корабля по отношению к Земле и тела по кораблю. Так, если та часть Земли, где корабль находится, движется на самом деле к востоку со скоростью 10010 частей, корабль же идет к западу со скоростью 10 частей, моряк же ходит по кораблю и идет к востоку со скоростью 1 части, то истинно и абсолютно моряк перемещается в неподвижном пространстве к востоку со скоростью 10001 частей, по отношению же к Земле - на запад со скоростью 9 частей. Абсолютное время различается в астрономии от обыденного солнечного времени уравнением времени. Ибо естественные солнечные сутки, принимаемые при обыденном измерении времени за равные, на самом деле между собою неравны. Это неравенство и исправляется астрономами, чтобы при измерениях движений небесных светил применять более правильное время. Возможно, что не существует (в Природе) такого равномерного движения, которым время могло бы измеряться с совершенною точностью. Все движения могут ускоряться или замедляться, течение же абсолютного времени изменяться не может. Длительность или продолжительность существования вещей одна и та же, быстры ли движения (по которым измеряется время), медленны ли, или их совсем нет, поэтому она надлежащим образом и отличается от своей доступной чувствам меры, будучи из нее выводимой при помощи астрономического уравнения. Необходимость этого уравнения обнаруживается как опытами с часами, снабженными маятниками, так и по затмениям спутников Юпитера. Как неизменен порядок частей времени, так неизменен и порядок частей пространства. Если бы они переместились из мест своих, то они продвинулись бы (так сказать) в самих себя, 23

ибо время и пространство составляют как бы вместилища самих себя и всего существующего. Во времени все располагается в смысле порядка последовательности, в пространстве - в смысле порядка положения. По самой своей сущности они суть места, приписывать же первичным местам движения нелепо. Вот эти-то места и суть места абсолютные, и только перемещения из этих мест составляют абсолютные движения. Однако совершенно невозможно ни видеть, ни как-нибудь иначе различить при помощи наших чувств отдельные части этого пространства одну от другой, и вместо них приходится обращаться к измерениям, доступным чувствам. По положениям и расстояниям предметов от какого-либо тела, принимаемого за неподвижное, определяем места вообще, затем и о всех движениях судим по отношению к этим местам, рассматривая тела лишь как переносящиеся по ним. Таким образом вместо абсолютных мест и движений пользуются относительными; в делах житейских это не представляет неудобства, в философских необходимо отвлечение от чувств. Может оказаться, что в действительности не существует покоящегося тела, к которому можно было бы относить места и движения прочих. Абсолютное и относительное движение и абсолютный и относительный покой отличаются друг от друга: свойствами, причинами происхождения и проявлениями. Свойство покоя состоит в том, что тела истинно покоящиеся находятся в покое и друг относительно друга. Возможно, что какое-нибудь тело в области неподвижных звезд, а может быть, и много далее, находится в абсолютном покое, но узнать по взаимному положению тел в наших областях, не сохраняет ли какое-нибудь из них постоянное положение относительно этого весьма отдаленного нельзя. Невозможно также определить истинный их покой по относительному их друг к другу положению. Свойство движения состоит в том, что части, сохраняющие постоянное положение по отношению к целому, участвуют в движении этого целого. Так, все части вращающихся тел стремятся удалиться от оси вращения, для движущихся поступательно полное движение образуется из соединения отдельных частных движений. Следовательно, когда движутся окружающие тела, то движутся и те, которые по отношению к ним находятся в покое; поэтому нельзя определить истинное абсо24

лютное движение по перемещениям от соседних тел, рассматриваемых как неподвижные. Эти тела должны быть действительно в покое, а не только приниматься за покоящиеся. В противном случае все содержащиеся тела участвовали бы в истинных движениях тел, их окружающих, и если бы это последнее движение прекратить, то они оказались бы на самом деле не в покое, а лишь представлялись до тех пор находящимися в таковом. Окружающие тела по отношению к содержащимся стоят в том же отношении, как наружная часть целого к его внутренней части или как скорлупа к ядру. При движении скорлупы движется и ядро, не перемещаясь относительно скорлупы, то есть движется как часть целого. В тесной связи с предыдущим свойством находится такое: тело, движущееся в подвижном пространстве, участвует и в движении этого пространства, поэтому тело, движущееся от подвижного места, участвует в движении своего места. Следовательно, все движения, совершающиеся от подвижных мест, суть лишь составляющие части полных абсолютных движений, и всякое полное движение составляется из движения тела от первого места своего, из движения этого первого от его места и так далее, пока не достигнем до места неподвижного, как это было пояснено примером моряка, приведенным выше. Таким образом полные абсолютные движения могут быть определены не иначе, как при помощи мест неподвижных, почему я и относил их выше к местам неподвижным, относительные же движения - к местам подвижным. Места же неподвижны не иначе, как если они из вечности в вечность сохраняют постоянные взаимные положения и, следовательно, остаются всегда неподвижными и образуют то, что я называю неподвижным пространством. Причины происхождения, которыми различаются истинные и кажущиеся движения, суть те силы, которые надо к телам приложить, чтобы произвести эти движения. Истинное абсолютное движение не может ни произойти, ни измениться иначе, как от действия сил, приложенных непосредственно к самому движущемуся телу, тогда как относительное движение тела может быть и произведено и изменено без приложения сил к этому телу; достаточно, чтобы силы были приложены к тем телам, по отношению к которым это движение определяется. Когда эти тела будут уступать действию сил, то будет изменяться и то 25

относительное положение, которым определяется относительный покой или относительное движение. Наоборот, истинное движение всегда изменяется от приложения к телу сил, относительное же движение может при таком приложении сил и не изменяться. Так, например, если и к тем телам, к которым движение заданного тела относится, будут приложены такие силы, что относительное положение всех тел будет сохраняться, то сохранится и относительное движение заданного тела по отношению к прочим. Таким образом всякое относительное движение может быть изменяемо такими действиями, при которых абсолютное движение не меняется, и может сохраняться при таких, от которых абсолютное изменяется, так что абсолютное движение совершенно не зависит от тех соотношений, которыми определяется движение относительное. Проявления, которыми различаются абсолютное и относительное движения, состоят в силах стремления удалиться от оси вращательного движения, ибо в чисто относительном вращательном движении эти силы равны нулю, в истинном же и абсолютном они больше или меньше, сообразно количеству движения. ... ... Таким образом относительные количества не суть те самые количества, коих имена им обычно придаются, а суть лишь результаты измерений сказанных количеств (истинные или ложные), постигаемые чувствами и принимаемые обычно за самые количества. Если значение слов определять по тому смыслу, в каком эти слова обычно употребляются, то под названиями «время», «пространство», «место» и «движение» и следует разуметь эти постижимые чувствами меры их. Речь стала бы необычной и чисто математической, если бы под этими названиями разуметь действительно сами измеряемые количества. Поэтому воистину насилуют смысл священного писания те, кто эти слова истолковывают в нем как самые количества. Не менее того засоряют математику и физику те, кто смешивает самые истинные количества с их отношениями и их обыденными мерами. Распознание истинных движений отдельных тел и точное их разграничение от кажущихся весьма трудно, ибо части того неподвижного пространства, о котором говорилось и в котором совершаются истинные движения тел, не ощущаются нашими 26

чувствами. Однако это дело не вполне безнадежное. Основания для суждений можно заимствовать частью из кажущихся движений, представляющих разности истинных, частью из сил, представляющих причины и проявления истинных движений. Так, если два шара, соединенные нитью на данном друг от друга расстоянии, будут обращаться около общего их центра тяжести, то по натяжению нити можно будет узнать стремление шаров к удалению от оси вращения и по нему вычислить угловую его скорость. Если затем на противоположные стороны шаров заставить действовать равные силы, так чтобы они или увеличивали, или уменьшали круговращательное движение, то по увеличившемуся или уменьшившемуся натяжению нити может быть обнаружено увеличение или уменьшение скорости движения, и таким образом можно будет найти те стороны шаров, к которым надо приложить силы, чтобы увеличение скорости движения стало наибольшим, и значит, найти те стороны шаров, которые обращены по направлению движения или по направлению, ему обратному. Когда эти передние и задние стороны будут найдены, то и движение будет вполне определено. Таким способом могло бы быть определено количество и направление кругового движения внутри огромного пустого пространства, где не существовало бы никаких внешних доступных чувствам признаков, к которым можно было бы относить положения шаров. Если бы в этом пространстве, кроме того, находились бы еще некоторые весьма удаленные тела, сохраняющие относительные друг к другу положения, подобно тому как наши неподвижные звезды, то по перемещению шаров относительно этих тел мы не могли бы определить, чему принадлежит это перемещение - телам или шарам. Но если бы мы, определив натяжение нити, нашли бы, что это натяжение как раз соответствует движению шаров, то мы бы заключили, что движение принадлежит шарам, а не внешним телам, и что это тела находятся в покое. Таким образом по видимому перемещению шаров относительно внешних тел мы вывели бы их движение. Нахождение же истинных движений тел по причинам, их производящим, по их проявлениям и по разностям кажущихся движений и, наоборот, нахождение по истинным или кажущимся движениям их причин и проявлений излагаются подробно в последующем. Именно с этою-то целью и составлено предлагаемое сочинение. 27

АКСИОМЫ ИЛИ ЗАКОНЫ ДВИЖЕНИЯ (В большой физической аудитории физического факультета МГУ, да и вероятно во многих других аудиториях во всем мире, оригинальная (латинская) формулировка этих законов украшала одну из стен). Закон I Всякое тело продолжает удерживаться в своем состоянии покоя или равномерного и прямолинейного движения, пока и поскольку оно не понуждается приложенными силами изменять это состояние. («Corpus omne perseverare in statu suo quiescendi vel movendi uniformiter in directum, nisi quatenus illud a viribus impressis cogitur statum snum mutare»). Брошенное тело продолжает удерживать свое движение, поскольку его не замедляет сопротивление воздуха и поскольку сила тяжести не побуждает это тело вниз. Волчок, коего части, вследствие взаимного сцепления, отвлекают друг друга от прямолинейного движения, не перестает вращаться (равномерно), поскольку это вращение не замедляется сопротивлением воздуха. Большие же массы планет и комет, встречая меньшее сопротивление в свободном пространстве, сохраняют свое как поступательное, так и вращательное движение в продолжение гораздо большего времени. Закон II Изменение количества движения пропорционально приложенной движущей силе и происходит по направлению той прямой, по которой эта сила действует. («Mutationem motus proportionalem esse vi motrici impressae et fieri secundum lineam rectam qua vis illa imprimitur»). Если какая-нибудь сила производит некоторое количество движения, то двойная сила произведет двойное, тройная - тройное, будут ли они приложены разом все вместе, или же последовательно и постепенно. Это количество движения, которое всегда происходит по тому же направлению, как и производящая его сила, если тело уже находилось в движении, при совпадении направлений прилагается к количеству движения тела, бывшему ранее, при противоположности - вычитается, при наклонности прилагается наклонно и соединяется с бывшим ранее, сообразно 28

величине и направлению каждого из них. Закон III Действию всегда есть равное и противоположное противодействие, иначе - взаимодействия двух тел друг на друга между собою равны и направлены в противоположные стороны. («Actioni contrariam semper et aequalem esse reactionem: sive corporum duorum actiones in se mutuo semper esse aequales et in partes contrarias dirigi»). Если что-либо давит на что-нибудь другое или тянет его, то оно само этим последним давится или тянется. Если кто нажимает пальцем на камень, то и палец его также нажимается камнем. Если лошадь тащит камень, привязанный к канату, то и, обратно (если можно так выразиться), она с равным усилием подтягивается к камню, ибо натянутый канат своею упругостью производит одинаковое усилие на лошадь в сторону камня и на камень в сторону лошади, и насколько этот канат препятствует движению лошади вперед, настолько же он побуждает движение вперед камня. Если какое-нибудь тело ударившись в другое тело, изменяет своею силою его количество движения на сколько-нибудь, то оно претерпит от силы второго тела в своем собственном количестве движения то же самое изменение, но обратно направленное, ибо давление этих тел друг на друга постоянно равны. От таких взаимодействий всегда происходят равные изменения не скоростей, а количеств движения, предполагая, конечно, что тела никаким другим усилиям не подвергаются. Изменения скоростей, происходящие также в противоположные стороны, будут обратно пропорциональны массам тел, ибо количества движения получают равные изменения. Этот закон имеет место и для притяжений, как это будет доказано в поучении. Следствие I При силах совокупных тело описывает диагональ параллелограмма в то же самое время, как его стороны - при раздельных. ................................................................................................. .............

29

A

B

C

D

Следствие II Отсюда явствует составление силы, направленной по АD, из каких-либо двух наклоненных друг к другу AB и BD и, наоборот, разложение любой силы, направленной по AD, на наклонные AB и BD. Как это сложение, так и разложение беспрестанно подтверждаются в учении о машинах. ................................................................................................. ............. Следствие III Количество движения, получаемое беря сумму количеств движения, когда они совершаются в одну сторону, и разность, когда они совершаются в стороны противоположные, не изменяется от взаимодействия тел между собою. ................................................................................................. ............. Следствие IV Центр тяжести системы двух или нескольких тел от взаимодействия тел друг на друга не изменяет ни своего состояния покоя, ни движения; поэтому центр тяжести системы всех действующих друг на друга тел (при отсутствии внешних действий и препятствий) или находится в покое, или движется равномерно и прямолинейно. ................................................................................................. ............. Следствие V Относительные движения друг по отношению к другу тел, заключенных в каком-либо пространстве, одинаковы, покоится ли это пространство, или движется равномерно и прямолинейно без вращения. ... Это подтверждается обильно 30

опытами. Все движения на корабле совершаются одинаково, находится ли он в покое, или движется равномерно и прямолинейно. ................................................................................................. ............. КНИГА ТРЕТЬЯ О СИСТЕМЕ МИРА В предыдущих книгах я изложил начала философии, не столько чисто философские, поскольку математические, однако такие, что на них могут быть обоснованы рассуждения о вопросах физических. Таковы законы и условия движений и сил, имеющие прямое отношение к физике. Чтобы они не оказались бесплодными, я пояснил их некоторыми физическими поучениями, рассматривая те общие вопросы, на которых физика, главным образом, основывается, как то: о плотности и сопротивлении тел, о пространствах, свободных от каких-либо тел, о движениях света и звука. Остается изложить, исходя из тех же начал, учение о строении системы мира. ................................................................................................. ............. ПРАВИЛА УМОЗАКЛЮЧЕНИЙ В ФИЗИКЕ (Заглавие в подлиннике есть «Regulae philosophandi», то есть «Правила философствования»... Натуральной философией называлась наука о Природе вообще, в частности физика, а под словом physics разумелась медицина. В те времена была гораздо более тесная связь между «философией» и «физикой» в теперешнем смысле этих слов. ...) Правило I Не должно принимать в Природе иных причин сверх тех, которые истинны и достаточны для объяснения явлений. По этому поводу философы утверждают, что Природа ничего не делает напрасно, а было бы напрасным совершать многим то, что может быть сделано меньшим. Природа проста и не роскошествует излишними причинами вещей. Правило II Поэтому, поскольку возможно, должно приписывать те 31

же причины того же рода проявлениям Природы. Так, например, дыханию людей и животных, падению камней в Европе и в Африке, свету кухонного очага и Солнца, отражению света на Земле и на планетах. Правило III Такие свойства тел, которые не могут быть ни усиляемы, ни ослабляемы и которые оказываются присущими всем телам, над которыми возможно производить испытания, должны быть почитаемы за свойства всех тел вообще. Свойства тел постигаются не иначе, как испытаниями; следовательно, за общие свойства надо принимать те, которые постоянно при опытах обнаруживаются и которые, как не подлежащие уменьшению, устранены быть не могут. Понятно, что в противность ряду опытов не следует измышлять на авось какихлибо бредней, не следует также уклоняться от сходственности в Природе, ибо Природа всегда и проста и всегда сама с собой согласна. Протяженность тел распознается не иначе как нашими чувствами, тела же не все чувствам доступны, но так как это свойство присуще всем телам, доступным чувствам, то оно и приписывается всем телам вообще. Опыт показывает, что многие тела тверды. Но твердость целого происходит от твердости частей его, поэтому мы по справедливости заключаем, что не только у тех тел, которые нашим чувствам представляются твердыми, но и у всех других неделимые части тверды. О том, что все тела непроницаемы, мы заключаем не по отвлеченному рассуждению, а по свидетельству чувств. Все тела, с которыми мы имеем дело, оказываются непроницаемыми, отсюда мы заключаем, что непроницаемость есть общее свойство всех тел вообще. О том, что все тела подвижны и, вследствие некоторых сил (которые мы называем силами инерции), продолжают сохранять свое движение или покой, мы заключаем по этим свойствам тех тел, которые мы видим. Протяженность, твердость, непроницаемость, подвижность и инертность целого происходит от протяженности, твердости, непроницаемости, подвижности и инерции частей, отсюда мы заключаем, что все малейшие частицы всех тел протяженны, тверды, непроницаемы, подвижны и обладают инерцией. Таково основание всей физики. Далее мы знаем по совершающимся явлениям, что делимые, но смежные части тел могут быть разлуче32

ны друг от друга, из математики же следует, что в нераздельных частицах могут быть мысленно различаемы еще меньшие части. Однако неизвестно, могут ли различные частицы, до сих пор не разделенные, быть разделены и разлучены друг от друга силами Природы. Но если бы, хотя бы единственным опытом, было установлено, что некоторая неделимая частица при разломе твердого и крепкого тела подвергается делению, то в силу этого правила мы бы заключили, что не только делимые части разлучаемы, но что и неделимые могут быть делимы до бесконечности и действительно разлучены друг от друга. Наконец, как опытами, так и астрономическими наблюдениями устанавливается, что все тела по соседству с Землею тяготеют к Земле, и притом пропорционально количеству материи каждого из них; так, Луна тяготеет к Земле пропорционально своей массе, и взаимно наши моря тяготеют к Луне, все планеты тяготеют друг к другу; подобно этому и тяготение комет к Солнцу. На основании этого правила надо утверждать, что все тела тяготеют друг к другу. Всеобщее тяготение подтверждается явлениями даже сильнее, нежели непроницаемость тел, для которой по отношению к телам небесным мы не имеем никакого опыта и никакого наблюдения. Однако я отнюдь не утверждаю, что тяготение существенно для тел. Под врожденною силою я разумею единственно только силу инерции. Она неизменна. Тяжесть при удалении от Земли уменьшается. Правило IV В опытной физике предложения, выведенные из совершающихся явлений с помощью наведения (индукции), несмотря на возможность противных им предположений, должны быть почитаемы за верные или в точности, или приближенно, пока не обнаружатся такие явления, которыми они еще более уточняются или окажутся подверженными исключениям. Так должно поступать, чтобы доводы наведения не уничтожались предположениями» [1]. 2. Современный взгляд на «фундамент естествознания». Как видно из текста, Ньютон построил свой труд в духе классического образца - «Начал геометрии» Евклида. Такой 33

стиль вообще характерен для Ньютона [3,6]. Так же построены «Лекции по оптике», которые он читал в 1669 - 1671 гг., хотя опубликованы они были лишь после смерти Ньютона. Подражание форме «Начал» Евклида - это не столько стиль Ньютона, сколько стиль эпохи, стиль формирования «фундамента естествознания», одной из составных частей которого и стали «Начала». Какова же направленность «правил умозаключений», какова их цель? Ответить на эти вопросы можно лишь в свете того мировоззрения и той методологии, которые доминировали до Ньютона, с которыми он боролся. Речь идет, в частности, о картезианских представлениях о Природе и путях ее изучения (см. Декарт, Приложение 2). В основе лежали не наблюдения или опыты, а гипотезы о природе явлений, их причинах. Так, тяготение связывалось с вихрями в некой «тонкой материи» и целиком трактовалось в духе близкодействия. Но на таком пути продвинуться вперед и создать количественную теорию было совершенно невозможно, особенно в те времена. Фактически, программа Декарта и его последователей сводилась к построению теории гравитационного поля или, конкретно, общей теории относительности, до создания механики и теории всемирного тяготения Ньютона. В.Л. Гинзбург отмечал [3], что огромная заслуга последнего состояла, в частности, именно в понимании реальных возможностей физики его времени, и, в этой связи, в использовании упомянутых правил, и, если говорить о тяготении, в постулировании закона всемирного тяготения с его дальнодействием. Только путь, на который встал Ньютон, его теория всемирного тяготения привели к успеху, к развитию механики, астрономии и естествознания в целом. Характерно в этом отношении замечание, сделанное А. Эйнштейном в «Автобиографических заметках», написанных на 68-м году жизни и представлявших собой «что-то вроде собственного некролога» [3]. Обсуждая механику Ньютона и ее слабые стороны, Эйнштейн восклицает: «Прости меня, Ньютон; ты нашел единственный путь, возможный в твое время для человека величайшей научной творческой способности и силы мысли. Понятия, созданные тобой, и сейчас еще остаются ведущими в нашем физическом мышлении, хотя мы теперь и знаем, что если мы стремимся к более глубокому 34

пониманию взаимных связей, то мы должны будем заменить эти понятия другими, стоящими дальше от сферы непосредственного опыта» [4]. Сам Ньютон вовсе не считал, что сформулированный им закон всемирного тяготения исчерпывает проблемы и что выяснение природы тяготения не нужно. Напротив, он указывал, что доискиваться до причины нужно, но при наличии достаточно прочной базы, в первую очередь наблюдений. Об этом свидетельствует, в частности, окончание последнего «общего поучения», которым заканчиваются «Начала» [1].«До сих пор я изъяснял небесные явления и приливы наших морей на основании силы тяготения, но я не указывал причины самого тяготения. Эта сила происходит от некоторой причины, которая проникает до центра Солнца и планет без уменьшения своей способности и которая действует не пропорционально величине поверхности частиц, на которые она действует (как это обыкновенно имеет место для механических причин), но пропорционально количеству твердого вещества, причем ее действие распространяется повсюду на огромные расстояния, убывая пропорционально квадратам расстояний. Тяготение к Солнцу составляется из тяготения к отдельным частицам его и при удалении от Солнца убывает в точности пропорционально квадратам расстояний даже до орбиты Сатурна, что следует из покоя афелиев планет, и даже до крайних афелиев комет, если только эти афелии находятся в покое. Причину этих же свойств силы тяготения я до сих пор не мог вывести из явлений, гипотез же я не измышляю. Все же, что не выводится из явлений, должно называться гипотезою, гипотезам же метафизическим, физическим, механическим, скрытым свойствам не место в экспериментальной философии. В такой философии предложения выводятся из явлений и обобщаются помощию наведения (индукции). Так были изучены непроницаемость, подвижность и напор тела, законы движения и тяготение. Довольно того, что тяготение на самом деле существует и действует согласно изложенным нами законам и вполне достаточно для объяснения всех движений всех небесных тел и моря. Теперь следовало бы кое-что добавить о некотором тончайшем эфире, проникающем во все сплошные тела и в них содержащемся, коего силою и действиями частицы тел при весьма 35

малых расстояниях взаимно притягиваются, а при соприкосновении сцепляются, наэлектризованные тела действуют на большие расстояния, как отталкивая, так и притягивая близкие малые тела, свет испускается, отражается, преломляется, уклоняется и нагревает тела, возбуждается всякое чувствование, заставляющее члены животных двигаться по желанию, передаваясь именно колебаниями этого эфира от внешних органов чувств мозгу и от мозга мускулам. Но это не может быть изложено вкратце, к тому же нет и достаточного запаса опытов, коими законы действия этого эфира были бы точно определены и показаны». Еще ярче, возможно, Ньютон высказался против дальнодействия в письме к Р. Бентли, написанном в 1693 г. [3]: «Предполагать, что тяготение является существенным, неразрывным и врожденным свойством материи, так что тело может действовать на другое на любом расстоянии в пустом пространстве, без посредства чего-либо передавая действие и силу это, по-моему, такой абсурд, который немыслим ни для кого, умеющего достаточно разбираться в философских предметах. Тяготение должно вызываться агентом, постоянно действующим по определенным законам». Приведенные выше слова Ньютона «гипотез я не измышляю» особенно часто цитировались (при этом стало нормой приводить их по-латыни: hypotheses non fingo), но как ясно из всего изложенного [3], это утверждение нужно понимать не как отрицание роли и необходимости гипотез, а в духе противопоставления методов Ньютона необоснованным спекуляциям. Более того, если говорить о гипотезах в тех смыслах, которые обычно вкладываются в термин «гипотеза» в современных научных исследованиях, то Ньютон и был одним из величайших гигантов среди не столь уж многочисленного отряда создателей гипотез. Но он действительно не измышлял безосновательных и непроверяемых мнений [3,5,6]. Ньютон построил, несомненно, стройное в целом здание классической механики. Это здание с успехом продолжают строить и использовать современное естествознание и современная математика. Слабые места «Начал» подробно проанализированы в статье В.Л. Гинзбурга [3], и мы не будем здесь на этом останавливаться. Отметим некоторые «пророчества» Ньютона. Предполагая, 36

что авторская формулировка второго закона Ньютона допускает релятивистскую интерпретацию, Зоммерфельд писал, что эта формулировка «оправдалась прямо-таки пророчески» [3]. Или «чего стоят», например, два замечания И. Ньютона, которые С.И. Вавилов использовал в числе других в качестве эпиграфов к главам своей книги [5]: «Не обращаются ли большие тела и свет друг в друга? Превращение тел в свет и света в тела соответствует ходу Природы, которая как бы услаждается превращениями», «Не действуют ли тела на свет на расстоянии и не изгибают ли этим действием его лучей; и не будет ли caeteris paribus (при прочих равных условиях), это действие сильнее всего на наименьшем расстоянии?». Разумеется, чтобы правильно оценить эти замечания, нужно помнить, что Ньютон склонялся к корпускулярной теории света. С этой точки зрения световые корпускулы порождаются (испускаются) и поглощаются, а также обладают массой как инертной, так и тяжелой. Не случайно поэтому, что на основе корпускулярной теории света еще в конце 18 века было введено, по сути дела, представление о «черных дырах», а в самом начале 19 века вычислено отклонение световых лучей в поле Солнца, (правда при этом предсказывается отклонение, которое в два раза меньше вытекающего из общей теории относительности) [3,5,6]. В заключение приведем еще один отрывок из статьи В.Л. Гинзбурга [3]: «Логически не исключено, что классическая механика ограничена не только, так сказать, с релятивистской и квантовой сторон, но и еще в каких-то случаях. Так, не раз делались предположения о непригодности классической механики в применении к скоплениям галактик или самим галактикам, в силу огромных масс и расстояний, фигурирующих в этих случаях, и т.д. ... Никаких реальных указаний на подобные ограничения не имеется, но если бы они даже появились (это представляется нам крайне маловероятным), то в обсуждаемом здесь плане ничего бы не изменилось. Несомненно, даже при отсутствии какихлибо неизвестных ограничений механика Ньютона не абсолютна, она пригодна лишь с некоторой точностью, при пренебрежении релятивистскими и квантовыми эффектами. Однако в некоторой области ньютоновская механика точна и полна, или, как нам кажется удобным говорить, точна и полна в области ее применимо37

сти. Таким образом, роль и ценность ньютоновской механики не преходящи, они сохраняются навсегда. Навсегда сохранится и благодарная память потомства о Ньютоне и его «Математических началах натуральной философии»». Ясность мысли Ньютон сохранил до конца. К периоду, близкому к концу жизни, относятся знаменитые слова Ньютона: «Не знаю, чем я могу казаться миру, но сам себе я кажусь только мальчиком, играющим на морском берегу, развлекающимся тем, что от поры до времени отыскиваю камешек, более цветистый, чем обыкновенно, или красивую раковину, в то время как великий океан истины расстилается передо мной неисследованным». Именно этими словами С.И. Вавилов заканчивает биографию Ньютона [5]. Поступим здесь иначе и в качестве заключения вернемся к оценке Ньютона и его деятельности со стороны Альберта Эйнштейна. Такой выбор понятен, ибо именно Эйнштейна нередко сравнивали и сравнивают с Ньютоном, называли вторым Ньютоном и третьим Архимедом (вторым Архимедом считают Ньютона) [3]. Разумеется, всякие подобные сравнения достаточно условны, но, бесспорно, со времен Ньютона не укажешь более крупной фигуры как в физике, так и в Естествознании в целом, чем Эйнштейн. И вот что он писал в одной из своих статей в 1927 году [4]: «На днях исполняется 200 лет со времени кончины Ньютона. Мы должны восстановить в памяти образ этого блестящего гения; он указал Западу пути мышления, экспериментальных исследований и практических построений, как никто другой ни до, ни после него. Ньютон не только создал гениальные методы; он в совершенстве владел всем известным в его время эмпирическим материалом и был исключительно изобретателен в нахождении математических и физических доказательств. По всему этому он заслуживает нашего высокого уважения. Но фигура Ньютона означает больше, чем это вытекает из его собственных заслуг, ибо самой судьбо й он был поставлен на поворотном пункте умственного развития человечества. Чтобы это образно представить себе, вспомним, что до Ньютона не существовало законченной системы физической причинности; системы, которая бы как-то отражала более глубокие черты внешнего мира». Такая оценка вклада Ньютона вполне гармонирует с известным двустишием английского поэта Александра Попа (1688 38

1744) [3]: Nature and nature’s laws lag hid in night. God sad: «Let Newton be!» And all was light. («Природы строй, ее закон в отвечной тьме таился. И Бог сказал: «Явись, Ньютон!» И всюду свет разлился»).

39

Заключение В статье «Теория вакуума, быть может, решает загадку космологии» [7] Я.Б. Зельдович, оценивая современное развитие Естествознания, отметил, что «критерий простоты Природы сменился критерием единства и симметрии Природы». Не отвергая принципа наименьшего действия, («Природа проста и не роскошествует излишними причинами вещей», - из «Правил умозаключений» И. Ньютона [1]), следствием которого являются основные физические законы; современное естествознание обращает пристальное внимание на другое высказывание И. Ньютона: «Природа весьма согласна и подобна в себе самой». Яркий представитель и творец современного естествознания И.Р. Пригожин отмечал [8]: «Сейчас много говорят о гуманитаризации знания - да, она происходит. Вероятно, мы находимся лишь в начале долгого пути и только начинаем понимать Природу. На глазах меняется наука, меняются ее служители. Они становятся более чем когдалибо естествоиспытателями. Видимо, это - финал великой научной революции, начатой в свое время Галилеем и Ньютоном. Установившееся в результате ее успехов, ставших для европейцев традиционным видение мира - взгляд со стороны. Человек ставит опыты, ищет объяснение их результатам, но сам себя частью изучаемой Природы не считает. Он - вне ее, выше. Теперь же начинают изучать Природу изнутри, учитывать и наше личное присутствие во Вселенной, принимать во внимание наши чувства и эмоции... Классическое видение мира допускало неограниченную власть индивидуального разума. Целью познания считалось открытие абсолютно ясных, однозначных законов, позволяющих до мельчайших подробностей описать и предсказать любое событие. Интеллекту ученого, в сущности, передавались функции только что вытесненного бога. Теперь наука избавляется от рудиментов метафизики. Я бы сказал, что это способствует большей терпимости, менее догматическому подходу, «ересь» становится все менее наказуемой. Едва ли чей-то разум может объять современное знание полностью. И вот какая напрашивается аналогия. Я давно интересуюсь наукой о поведении насекомых, особенно муравьев. В последнее время она достигла немалых успехов. Поражает следующее: каждый муравей, существо, в милли40

он раз меньше человека, знает очень мало и весьма уязвим. Однако сообщество множества особей оказывается экологически весьма устойчивым. Причина успеха - в замечательной коллективной стратегии поведения, развитой системе сотрудничества. Наука наших дней, как мне кажется, тоже коллективная стратегия, помогающая человечеству сохранять устойчивость. Стратегия сотрудничества, которое не может быть успешным, если в нем не будут участвовать люди разных стран, представители разных отраслей знания». Что привлекательно в позиции И. Пригожина? Во-первых, мы уже доросли до того, чтобы понять, что человек и его творения - это часть Природы, достойная весьма тщательного изучения именно как часть Природы. Во-вторых, четко определена реальная причина любого успеха общества - развитие системы сотрудничества представителей всех отраслей знания и деятельности. Какой же мостик от ...Ньютона к Пригожину...? Методология Ньютона блестяще показала себя в познании сущего; здание, им построенное, хорошо послужило современным естествознанию и математике. Но сейчас, по нашему мнению, настало время для нового витка в извлечении «пользы из Ньютона». Основные положения «Начал» почти напрямую применимы к развитию и технических, и гуманитарных наук. В перечне «вопросов для самостоятельных занятий» мы обозначили только явно видимые, конкретные точки соприкосновения Природных и социальных закономерностей. Но это далеко не полный набор. Перечитывая ньютоновские Поучения, Аксиомы и Правила, убеждаешься, что сущность их всеобща. «Природа всегда и проста, и всегда сама с собой согласна». А в какой степени «согласны» с Природой и сами с собой наши с Вами построения и деяния? Общество и его социальные структуры, которые мы то строим, то перестраиваем... Наша техника, столь разнообразная, могучая, весьма сложная и примитивная одновременно...И культура человеческая - те самые Искусство и Наука вообще... И Ваша конкретная наука - будь то механика, экономика, теория управления, юриспруденция... В какой степени они «просты» и «согласны» сами с собой и между собой? Иными словами, достойны ли Человек и его творения называться Явлениями Природы? Или это Ошибка Природы? Ваше мнение, уважаемые коллеги? 41

Литература 1. И. Ньютон. Математические начала натуральной философии / Пер. с латин. с примечаниями и пояснениями А.Н. Крылова // Последнюю публикацию перевода см.: А.Н. Крылов. Собрание трудов. Т.VII. - М.; Л: Изд-во АН СССР, 1936. 2. А.Д. Суханов, Ю.Г. Рудой. Место и роль эволюционных представлений (ЭП) в фундаментальном образовании (ФЕНО) // Вестник РУДН, сер. «Фундаментальное естественнонаучное образование», 1996, N 2 (1), с. 60 - 74. 3. В.Л. Гинзбург. К трехсотлетию «Математических начал натуральной философии» Исаака Ньютона // УФН, 1987, т. 151, вып.1, с.119 - 141. 4. А. Эйнштейн. Собрание научных трудов. Т.IV. - М., Наука, 1967. 5. С.И. Вавилов. Исаак Ньютон. - М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1945. 6. В.П. Карцев. Ньютон. - М., 1987, (серия ЖЗЛ, вып.17). 7. Я.Б. Зельдович. Теория вакуума, быть может, решает загадку космологии // УФН, 1981, т.133, вып.3, с.479 - 503. 8. И.Р. Пригожин. Мы только начинаем понимать Природу // В сборнике «Краткий миг торжества», М., 1989, с.310. 9. А.А. Детлаф, Б.М. Яворский. Курс физики. - М.: Высш.шк., 1989. 10. Б.Л. Свистунов. Концепция современного Естествознания. Часть I. Современная естественнонаучная картина мира. Изд-во ПГТУ, 1995. 11.Ю.В. Горин, В.В. Евстифеев, П.П. Першенков, С.Е. Кривецков, Б.Л. Свистунов. Концепции современного Естествознания. Часть II. Техносфера и основы современных технологий. Изд-во ПГТУ, 1997. 12. И.Г. Дмитриев. Неизвестный Ньютон. Силуэт на фоне эпохи., изд-во «Алетейя», Санкт-Петербург, 1999.

42

Приложение 1 Предметный указатель •Биосфера - та часть оболочки Земли, состав, структура и энергетика которой определяются деятельностью живых организмов. Понятие «биосферы» ввел Э. Зюсс в 1875 г.; ныне биосфера трактуется как единая динамическая система, включающая живые организмы и всю среду их обитания. Учение о биосфере как об активной оболочке, в которой деятельность живых организмов, включая человека, проявляется как фактор планетарного масштаба, создано В.И. Вернадским и изложено в его книге «Биосфера», 1926 г. Биосфера охватывает часть литосферы, всю гидросферу и часть атмосферы до высот 20 - 25 км. Максимум живого вещества приходится на приповерхностные участки суши и гидросферу. Суммарная масса биосферы оценивается в 2 . 10 21 кг, из которых всего 2.5 . 10 15 кг приходится на живое вещество. •Естествознание - наука о жизнедеятельности Природы во всем многообразии ее состояний и эволюционного развития. •Закон - необходимая, существенная, повторяющаяся, устойчивая связь и взаимосвязь между явлениями, предметами или их свойствами. Вскрываемые естествознанием законы Природы представляют собой объективные характеристики изучаемой реальности. В то же время формулировки законов отражают достигнутый на настоящий момент уровень познания. Примеры: законы Природы, общественно-экономического развития, мышления. •Искусство - творческое отражение, воспроизведение действительности в художественных образах. - художественное творчество в целом - литература, архитектура, скульптура, живопись, графика, декоративноприкладное искусство, музыка, танец, театр, кино и другие разновидности человеческой деятельности, объединяемые в качестве художественно-образных форм отражения и прогнозирования действительности. •Информация - (от лат. Informatio -разъяснение, изложение), первоначально: сведения, передаваемые и получаемые людьми. С середины 20 века - сведения как объект генерации, хранения, переработки и передачи. Передача включает: обмен сведениями между людьми, между человеком и автоматом, меж43

ду автоматами; обмен сигналами между живыми организмами различных уровней организации, в том числе передачу признаков по наследству. В кибернетике информация есть количественная мера устранения неопределенности. Как раздел кибернетики, теория информации изучает количественные закономерности, связанные со сбором, получением, преобразованием и выдачей сведений, организованных определенным образом. •Категория - научное понятие, выражающее наиболее общие свойства и связи явлений действительности, форма осознания в понятиях объективных законов. Категории: Взаимодействие - категория, отражающая процессы воздействия объектов друг на друга, их взаимную обусловленность и порождение одним объектом другого. Взаимодействие - объективный и универсальный механизм движения, развития, определяет существование и структурную организацию любой материальной системы. В физике воздействие тел или частиц друг на друга, приводящее к изменению их состояния. В механике Ньютона взаимное действие тел друг на друга количественно характеризуется силой. Более общей характеристикой взаимодействия является потенциальная энергия. Время - форма существования материи. В физике величина, характеризующая последовательную смену явлений и состояний материи, длительность их бытия. Время вместе с Пространством имеет объективный характер, они неотделимы от материи, неразрывно связаны с ее движением и друг с другом, обладают количественной и качественной бесконечностью. Универсальные свойства времени длительность (метрическое), неповторяемость, необратимость; топологические свойства времени - размерность, непрерывность, связность, порядок и направление времени. Движение - способ существования материи, ее важнейший атрибут; в самом общем виде - изменение вообще, всякое взаимодействие материальных объектов. Нет материи без движения, как нет и движения без материи. Движение материи абсолютно, тогда как всякий покой относителен (один из моментов движения). Движение выступает как единство противоположностей - изменчивости и устойчи44

вости (при ведущей роли изменчивости), прерывности и непрерывности, абсолютного и относительного. Основные формы движения материи: физическая, химическая, биологическая, общественная. Пространство - форма существования материальных объектов и процессов, характеризует структурность и протяженность материальных систем. Протяженность - метрическое свойство пространства. Существуют и топологические свойства: размерность, непрерывность и связность пространства (единство непрерывности и прерывности). Материя - (лат. Materia) - объективная реальность, существующая вне и независимо от человеческого сознания. Все, что есть во Вселенной, представляет собой различные формы существования материи. Первоначально под материей понималось вещество, из которого состоят физические тела (строение материи). В дальнейшем была установлена материальность «физических полей» - гравитационного, электромагнитного, ядерных. В современной квантовой физике «вещество» и «поле» трактуются как единая субстанция, основа всех реально существующих в мире свойств, связей и форм движения. В самом общем смысле материя есть бесконечное множество всех взаимодействующих во времени и пространстве объектов и систем мира. Категории Материи, Движения, Взаимодействия, Времени и Пространства неразрывно связаны друг с другом. Фактически система категорий «МаДВВиП» образует единую обобщенную категорию, своего рода форму осознания человеком Вселенной. •Кибернетика - (от греч. kybernëtikë - искусство управления) - наука об общих чертах процессов передачи информации и управления в системах различных по происхождению и уровням организации. Основные идеи кибернетики изложены ее создателем, математиком Норбертом Винером в работе «Кибернетика, или управление и связь в животном и машине» (1948 г.). Кибернетика с самого начала формировалась как наука об общности структур и функций управления у живых организмов и искусственных устройств, поддающихся математическому описанию. Примеры кибернетических систем - автопилот, компью45

теры всех поколений. В функционировании человеческого мозга, биологических популяций, человеческого общества и его социальных структур обнаруживаются черты кибернетических систем, поскольку процессы восприятия, запоминания, переработки и обмена информацией в этих системах во многом аналогичны. •Концепция - (от лат. conceptio - понимание, система) система взглядов на что-либо, основная мысль; определенный способ понимания, трактовки каких-либо явлений, основная точка зрения, конструктивный принцип различных видов деятельности. Пример. Концепции современного естествознания - существующие на настоящий момент научные системы описания Природы как единого целого. •Культура - (от лат. cultura - возделывание, обрабатывание) исторически достигнутый уровень развития творческих сил и способностей человека, творческая деятельность человечества, уровень развития общества в сфере познания и самопознания, определяющий эволюционирующее состояние науки и искусства. Предметно культура включает созданную человеком и обществом совокупность материальных, интеллектуальных и духовных ценностей, т.е. достижения человечества в познании законов природы и общества, в творчестве и производстве. Эволюционно культура складывается как результат целенаправленной деятельности человечества по удовлетворению своих духовных, интеллектуальных и анатомо-физиологических потребностей. •Наука - компонент общечеловеческой культуры, один из способов познания мира, та сфера человеческой деятельности, функция которой - выработка и систематизация объективных знаний о природе, обществе и мышлении. Наука включает в себя исследовательскую деятельность по получению нового знания и результат деятельности в виде системы знаний, лежащих в основе научной картины мира. Наука как система состоит из множества направлений («частных наук»), каждое из которых познает свой участок мира на уровне объектов с описанием их в рамках определенного языка. •Ноосфера - (от греч. Nóos - разум и сфера) новое эволюционное состояние биосферы, при котором разумная деятельность человека становится решающим фактором ее развития. Понятие ноосферы введено французскими учеными Э. Леруа и П. 46

Тейяром де Шарденом (1927 г.). В.И. Вернадский развил материалистическое представление о ноосфере как качественно новой форме организованности, возникающей при взаимодействии Природы и общества. Для ноосферы характерна тесная взаимосвязь законов Природы с законами мышления и социальноэкономическими законами. •Общество - совокупность исторически сложившихся форм совместной деятельности людей; (в узком смысле - исторически конкретный тип социальной системы, определенная форма социальных отношений). •Понятие - одна из форм отражения мира на определенной стадии познания, языковая форма обобщения предметов и явлений. Понятие имеет тем большую значимость, чем более существенны признаки, по которым осуществляется обобщение. С течением времени понятие превращается в определенную систему знаний. В науке понятия служат концентраторами накапливаемых знаний. •Принцип - центральное понятие, основание системы, представляющее обобщение и распространение определенных положений на всю область, где абстрагируется данный принцип. В естествознании принцип всегда есть выражение необходимости или закона явлений. Основные принципы: Антропный - слабый антропный принцип: «то, что мы предполагаем наблюдать, должно удовлетворять условиям, необходимым для присутствия человека в качестве наблюдателя»; сильный антропный принцип: «вселенная должна быть такой, чтобы в ней на некоторой стадии эволюции мог существовать наблюдатель». (Б. Картер) Дополнительности - (сформулирован Н. Бором) В широком смысле - единство противоположностей в природных объектах и структурах. В квантовой механике при экспериментальном исследовании микрообъекта могут быть получены точные данные либо о его энергиях и импульсах, либо о поведении во времени и пространстве. Эти две взаимоисключающие картины: энергетически-импульсная и пространственновременная, получаемые при взаимодействии микрообъекта 47

с соответствующими измерительными приборами, «дополняют» друг друга. Принцип сыграл важную роль при формировании квантовой механики. Наименьшего действия - «Природа проста и не роскошествует излишними причинами вещей» (И. Ньютон). Относительности (Эйнштейна) - устанавливает, что любое физическое явление (механическое, тепловое, оптическое и др.) протекает одинаково (при прочих одинаковых условиях) во всех инерциальных системах отсчета. Иными словами, принцип относительности означает «универсальность законов Природы» по отношению к различным «наблюдателям». Причинности - в физике устанавливает допустимые пределы влияния физических событий друг на друга; принцип причинности исключает влияние данного события на все прошедшие, а также требует отсутствия взаимного влияния событий, пространственное расстояние между которыми столь велико, а временной интервал между ними столь мал, что они не могут быть связаны световым (или каким-нибудь другим) сигналом. Причинность - генетическая связь между отдельными состояниями видов и форм материи в процессах ее движения и развития. Возникновение любых объектов и систем и изменение их свойств во времени имеют свои основания в предшествующих состояниях материи, эти основания называют причинами, а вызываемые ими изменения - следствиями. Самоорганизации - одно из «универсальных правил игры» Природы, механизм формирования структур, далеких от равновесия, в открытых, нелинейных, диссипативных системах. В таких системах наблюдается согласованное поведение подсистем, в результате чего возрастает степень их упорядоченности. Один из примеров самоорганизации: саморазвитие - тип самодвижения, для которого характерен переход на более высокую ступень организации. Самоподобия - «Природа весьма согласа и подобна в себе самой» (И. Ньютон). Один из разделов современной математики - фрактальная геометрия - в качестве основного структурного принципа использует принцип самоподобия. Благодаря этому она приобрела название «фрактальной 48

геометрии Природы». Соответствия - утверждение, согласно которому новая теория, претендующая на более широкую область применимости, чем старая, должна включать последнюю как предельный случай. В частности, физические результаты квантовой механики при больших квантовых числах должны совпадать с результатами классической механики; релятивистская механика при малых скоростях переходит в классическую механику Ньютона. •Природа - все существующее во Вселенной, органический и неорганический мир. В широком смысле к Природе относят и человека, его мышление и все его творения - культуру, общество, техносферу. •Синергетика - (от греч. Synergëtikós - совместный, согласованно действующий) научное направление, изучающее связи между элементами структуры (подсистемами), которые образуются в открытых системах (биологических, физико-химических, социальных и др.) благодаря интенсивному обмену веществом, энергией и информацией с окружающей средой в неравновесных условиях. В таких системах возможен процесс самоорганизации, когда согласованное поведение подсистем приводит к возрастанию степени их упорядоченности, т.е. уменьшению энтропии. Основа синергетики - термодинамика неравновесных процессов, теория случайных процессов, теория нелинейных колебаний и волн. •Техносфера - системная совокупность объектов искусственного происхождения, т.е. совокупность всех объектов техники и технологических процессов. Понятие восходит к греческому «technë» - ремесло, мастерство, искусство. Техносфера есть созданное разумными существами вещественная часть экосферы. •Эволюция - (от лат. evolutio - развертывание) В широком смысле - представление об изменениях в Природе и обществе, их направленности, порядке, закономерностях; определенное состояние какой-либо системы рассматривается как результат более или менее длительных изменений ее предшествовавшего состояния; изменения бытия и сознания, включающие в себя и количественные и качественные преобразования объекта. В более 49

узком смысле - представление о медленных, постепенных количественных изменениях (в отличие от революции). Биологическая эволюция - необратимое историческое развитие живой Природы. Определяется изменчивостью, наследственностью и естественным отбором организмов. Сопровождается приспособлением их к условиям существования, образованием и вымиранием видов, преобразованием биогеоценозов и биосферы в целом. •Экосфера - (от греч. cлов Oikos - дом, родина и Sphera шар, окружение). Экосфера включает в себя многообразие всех предметов и явлений окружающего мира, способных оказывать какое-либо влияние на жизнь человечества. К экосфере принадлежат жизненно важные компоненты среды нашего обитания солнечное излучение, атмосфера, флора и фауна Земли, люди и т.п. Сюда же относятся объекты и явления, влияние которых, по нашим представлениям, мало или значительно растянуто во времени. Это, например, серебристые облака, движение и излучение комет и галактик, состояние вещества в ядре Земли и т.д. В самом общем смысле экосфера трактуется как единая надсистема, структурно включающая в себя неживую природу, техносферу, биосферу, социум, а также связи между этими компонентами.

50

Приложение 2 Именной указатель Гносеологическая «стрела времени» в естествознании • Сократ (около 470 - 399 гг. до н. э.) - древнегреческий философ, один из родоначальников диалектики как метода отыскания истины путем постановки наводящих вопросов - так называемого сократического метода. Излагал свое учение устно (главный источник сведений - сочинения его учеников Ксенофонта и Платона). Цель философии - самопознание как путь к постижению истинного блага; добродетель есть знание или мудрость. Для последующих эпох Сократ стал воплощением идеала мудреца. Был обвинен в «поклонении новым божествам» и «развращении молодежи» и приговорен к смерти (принял яд цикуты). • Демокрит (около 460 - 370 гг. до н. э.) - древнегреческий ученый, философ-материалист, главный представитель древней атомистики. Согласно Демокриту, материя состоит из бесчисленного множества мельчайших неделимых частиц - атомов, которые соединяясь и разъединяясь, образуют все безграничное разнообразие вещей в природе. Атомы вечны и неизменны, отличаются по форме и величине. Считал, что во Вселенной существует бесчисленное множество миров, которые возникают, развиваются и гибнут. В трудах по этике Демокрит развил учение о душевном спокойствии как высшей ценности в человеке. • Аристотель (384 - 322 гг. до н. э.) - древнегреческий философ и ученый. Сочинения относятся ко всем областям знания того времени. Взгляды на мир изложил в своей космологии, господствовавшей в науке до Н. Коперника. По Аристотелю, Вселенная состоит из ряда концентрических хрустальных сфер, которые движутся с разными скоростями и приводятся в движение крайней сферой неподвижных звезд; в центре Вселенной расположена шарообразная неподвижная Земля, вокруг которой по концентрическим окружностям вращаются планеты. Наиболее совершенным элементом считал эфир. Физика Аристотеля, основанная на принципе целесообразности Природы, хотя и содержала ряд правильных положений, вместе с тем отбрасывала прогрессивные идеи предшественников, в том числе идеи гелиоцентризма и атомизма. • Архимед (около 287 - 212 гг. до н. э.) - древнегреческий 51

ученый. Научные труды относятся к математике, механике, физике и астрономии. Автор многих открытий и изобретений, в частности, закона плавания тел, винта, блоков и т. д. Разработал научные основы статики, в частности ввел понятие центра тяжести и момента сил относительно прямой и плоскости. Математически вывел законы рычага, сформулировал правило сложения параллельных сил, заложил основы гидростатики. • Гиппарх (около 180 или 190 - 125 гг. до н. э.) - древнегреческий астроном, один из основоположников астрономии, улучшил методику расчета видимого движения Солнца и Луны, определил расстояние до Луны, продолжительность года; составил каталог положений 850 звезд, в котором разделил их по блеску на шесть классов, открыл прецессию, ввел географические координаты. • Тит Лукреций Кар (99 - 45 гг. до н. э.) - римский поэт и философ-материалист первого века до н. э. Дидактическая поэма «О природе вещей» - единственное полностью сохранившееся, систематическое изложение материалистической философии древности; популяризирует учение Эпикура и Демокрита. • Птолемей Клавдий (около 90 - 160 гг. н. э.) - древнегреческий ученый, автор трактата «Великое математическое построение астрономии в XIII книгах» (в переводе на арабский «Альмагест»), который более тысячелетия оставался сводом астрономических знаний. В «Альмагесте» Птолемей определил продолжительность года, дал методы расчета лунных и солнечных затмений, описание астролябии, поместил каталог 1028 звезд, объяснил явление прецессии, первым ввел поправку на рефракцию и т.д. Придал завершенный вид геоцентрической теории мироздания (Птолемеева система мира), разрабатываемую до него Эвдоксом Книдским, Аристотелем и Гиппархом. Система мира Птолемея хотя и объясняла видимые движения планет и давала возможность вычислить их положения в будущем, но была очень сложной и ошибочной в своей основе. Со временем ее заменила система мира Н. Коперника. • Фома Аквинский (1225 – 07.03.1274) - философ и теолог, систематизатор схоластики на базе христианского аристотелизма (учение об акте и потенции, форме и материи, субстанции и акциденции и т.д.), доминиканец. Сформулировал пять доказательств бытия бога, описываемого как первопричина, конечная 52

цель сущего и т.п. Признавая относительную самостоятельность естественного бытия и человеческого разума (концепции естественного права и др.), утверждал, что природа завершена в благодати, разум в вере, философское познание и естественная теология - в сверхъестественном откровении. • Коперник Николай (19.02.1473 - 24.05.1543) - выдающийся польский астроном, каноник; создатель гелиоцентрической системы мира, согласно которой Земля, как и другие планеты, вращается вокруг Солнца, а видимое суточное перемещение небесного свода является лишь следствием движения Земли вокруг оси. Новая система мира раскрыла природу видимых перемещений планет, вывела их из простейших движений, осуществляемых небесными телами вокруг Солнца, и вращения Земли, на которой находится наблюдатель. Это была не простая замена одной схемы строения одной планетной системы другой. Необходимо было выступить против многовекового авторитета Аристотеля и Птолемея, а также церкви, канонизировавшей старую систему мира и сделавшей ее составной частью своего мировоззрения. Необходимо было также отказаться от идеи о центральном положении человека в Природе. Это был научный подвиг, переворот в естествознании, разрушивший основы религиозного мировоззрения средневековья, освободивший рождающуюся науку от теологии и схоластики. Свою систему мира, над которой работал более 30 лет, Коперник изложил в сочинении «О вращениях небесных сфер», опубликованном в 1543 г. и посвященном папе Павлу III. В 1616 году книга была запрещена католической церковью; однако новые идеи, открытие Коперника дало толчок естествознанию для движения по новому пути. • Галилей Галилео (15.02.1564 - 08.01.1642) - выдающийся итальянский физик и астроном, один из основателей экспериментального естествознания. Именно от него берет начало физика как наука. Галилею человечество обязано двумя принципами механики, сыгравшими большую роль в развитии естествознания. Это известный галилеевский принцип относительности для прямолинейного и равномерного движения и принцип постоянства ускорения силы тяжести. Исходя из галилеевского принципа относительности, И. Ньютон пришел к понятию инерциальной системы отсчета; второй принцип, связанный со свободным падением тел, привел его к понятию инертной и тяжелой массы. А. 53

Эйнштейн, распространив механический принцип относительности Галилея на все физические процессы, вывел из него следствия о природе пространства и времени. Объединение же второго галилеевского принципа, который Эйнштейн толковал как принцип эквивалентности сил инерции силам тяготения, с принципом относительности привело его к общей теории относительности. Галилей установил закон инерции (1609), законы свободного падения, движения тела по наклонной плоскости (1604 - 1609) и тела, брошенного под углом к горизонту; открыл закон сложения движений и закон постоянства периода колебаний маятника (явление изохронизма колебаний, 1583). От Галилея ведет свое начало динамика. В июле 1609 года Галилей построил свою первую подзорную трубу. Астрономические открытия Галилея сыграли огромную роль в развитии научного мировоззрения, они со всей очевидностью убеждали в правильности учения Коперника, ошибочности системы Аристотеля и Птолемея, способствовали утверждению гелиоцентрической системы мира. • Кеплер Иоганн (27.12.1571 - 15.11.1630) - немецкий ученый, один из творцов небесной механики. Работы в области астрономии, механики, оптики, математики. Используя наблюдения Тихо Браге и свои собственные, открыл законы движения планет (три закона Кеплера). Законы Кеплера стали основой для открытия И. Ньютоном закона всемирного тяготения. Был активным сторонником коперниковского учения и своими работами способствовал его утверждению и развитию. Считал также, что Солнце - это одна из многочисленных звезд, причем другие звезды, рассеянные в пространстве, также окружены планетами. У Кеплера находим также идею тяготения (1609) и мысль о том, что причиной приливов и отливов в океанах является Луна. Предложил понятие силы как причины ускорения. • Гарвей Уильям (1.4.1578 – 3.6.1657) - английский врач, основатель современной физиологии и эмбриологии. Описал большой и малый круги кровообращения. В труде «Анатомическое исследование о движении сердца и крови у животных» (1628) изложил учение о кровообращении, опровергавшее представления, господствовавшие со времен Галена, за что подвергался гонениям со стороны современных ему ученых и церкви. Впервые высказал мысль, что «все живое происходит из яйца». • Декарт Рене (латинизированное имя Картезий, 54

31.03.1596 - 11.02.1650) - французский философ, физик, математик и физиолог. Физические исследования относятся главным образом к механике, оптике и строению Вселенной. Ввел понятие «силы» (меры) движения (количества движения), подразумевая под ним произведение «величины» тела (массы) на абсолютное значение его скорости, сформулировал закон сохранения движения (количества движения), однако толковал его неправильно, не учитывая, что количество движения является векторной величиной (1644). Исследовал также законы удара, впервые четко сформулировал закон инерции (1644). Первый математически вывел закон преломления света (экспериментально этот закон установил около 1621 года В. Снеллиус). Дал теорию магнетизма. Был основоположником картезианства, стремился построить общую картину Природы, в которой все физические и другие явления объяснялись бы как результат движения больших и малых частиц, образованных из единой материи. Не имея возможности опираться на достаточный экспериментальный материал, Декарт злоупотреблял гипотетическими построениями. В математике первым ввел в 1637 году понятие переменной величины и функции, определил понятие системы координат, заложил основы аналитической геометрии. В учении о познании был основоположником рационализма. • Гюйгенс Христиан (14.04.1629 - 08.07.1695) - голландский физик, механик, математик и астроном. Сконструировал первые мятниковые часы со спусковым механизмом (1656), разработал их теорию (1673) и ряд проблем, связанных с ними. Исследовал столкновение упругих тел и вывел его законы (1669), установил законы сохранения количества движения и «живых» сил. Разработал волновую теорию света (опубликованную в «Трактате о свете» в 1690 г.). Объясняя механизм распространения света, выдвинул известный принцип, названный его именем (принцип Гюйгенса), объяснил рад оптических явлений. Открыл в 1678г. поляризацию света. С помощью сконструированного телескопа в 1655г. открыл кольцо Сатурна и первый спутник Сатурна - Титан, определил его период обращения вокруг планеты. Первый пришел к выводу, что Земля сжата возле полюсов, и высказал идею об измерении ускорения силы тяжести с помощью секундного маятника. Значительных результатов достиг также в математике. 55

• Ньютон Исаак (04.01.1643 - 31.03.1727) - выдающийся английский ученый, заложивший основы современного естествознания, создатель классической физики, член Лондонского Королевского общества с 1672г. и его президент с 1703 г. Работы относятся к механике, оптике, астрономии, математике. Сформулировал основные законы классической механики, открыл закон всемирного тяготения, дисперсию света, развил корпускулярную теорию света; разработал (независимо от Г. Лейбница) дифференциальное и интегральное исчисление, широко используя их как язык науки. Обобщив результаты исследований своих предшественников в области механики и свои собственные, создал огромный труд «Математические начала натуральной философии», изданный в 1687г. «Начала» содержали основные понятия и аксиоматику классической механики, в частности, понятия массы (которому Ньютон придавал большое значение как основному в механических процессах) , количества движения, силы, ускорения, центростремительной силы и три закона движения (законы Ньютона). Тут же дан его закон всемирного тяготения, исходя из которого Ньютон объяснил движение небесных тел и создал теорию тяготения. Открытие этого закона знаменовало переход от кинематического описания солнечной системы к динамическому объяснению явлений и окончательно утвердило победу учения Коперника. Создал физическую картину мира, которая длительное время господствовала в науке (ньютоновская теория пространства и времени). По своему мировоззрению Ньютон был стихийным материалистом, вторым после Р. Декарта великим представителем механистического материализма в естествознании 17-18 веков. Научное творчество Ньютона сыграло исключительно важную роль в истории развития естествознания. По словам А. Эйнштейна, «Ньютон был первым, кто попытался сформулировать элементарные законы, которые определяют временной ход широкого класса процессов в природе с высокой степенью полноты и точности» и «...оказал своим трудами глубокое и сильное влияние на все мировоззрение в целом». • Галлей Эдмунд (29.10.1656 – 14.01.1742) - английский астроном и геофизик, составил первый каталог звезд южного неба, открыл собственное движение звезд (1718), вычислил орбиты свыше 20 комет. Предсказал время появления (1758) кометы 1682 г. (так называемой кометы Галлея), впервые доказав нали56

чие периодических комет. Исследовал земной магнетизм. • Ломоносов Михаил Васильевич (19.11.1711 15.04.1765) - первый русский ученый-естествоиспытатель мирового значения; поэт, заложивший основы современного русского литературного языка; художник, историк, поборник отечественного просвещения, развития русской науки и экономики. С 1745 года первый русский академик Петербургской АН. Его идеи далеко опередили науку того времени. Развивал атомномолекулярные представления о строении вещества. В период господства теории теплорода утверждал, что теплота обусловлена движением корпускул. Сформулировал принцип сохранения материи и движения. Исключил флогистон из числа химических агентов. Заложил основы физической химии. Исследовал атмосферное электричество и силу тяжести. Выдвинул учение о цвете. Открыл атмосферу на Венере. Описал строение Земли, объяснил происхождение многих полезных ископаемых и минералов. Будучи сторонником деизма, материалистически рассматривал явления Природы. • Кант Иммануил (22.04.1724 – 12.02.1804) - немецкий философ, родоначальник немецкой классической философии. В 1747 - 1755 годах разработал космогоническую гипотезу происхождения солнечной системы из первоначальной туманности («Всеобщая естественная история и теория неба», 1755). В развитой с 1770 года «критической философии» («Критика чистого разума», 1781; «Критика практического разума», 1788; «Критика способности суждения», 1790) выступил против догматизма умозрительной метафизики и скептицизма с дуалистическим учением о непознаваемых «вещах в себе» (объективном источнике ощущений) и познаваемых явлениях, образующих сферу бесконечного возможного опыта. Условие познания - общезначимые априорные формы, упорядочивающие хаос ощущений. Идеи бога, свободы, бессмертия, недоказуемые теоретически, являются, однако, постулатами «практического разума», необходимой предпосылкой нравственности. Центральный принцип этики Канта, основанной на понятии долга - категорический императив. Учение Канта об антиномиях теоретического разума сыграло большую роль в развитии диалектики. • Гегель Георг Вильгельм Фридрих (27.08.1770 – 14.11.1831) - немецкий философ, создавший на объективно57

идеалистической основе систематическую теорию диалектики. Ее центральное понятие - развитие - есть характеристика деятельности абсолюта (мирового духа), его сверхвременного движения в области чистой мысли, в восходящем ряду все более конкретных категорий (бытие, ничто, становление; качество, количество, мера; сущность, явление, действительность, понятие, объект; идея, завершающаяся абсолютной идеей), его перехода в отчужденное состояние инобытия - в природу, его возвращения к себе в человеке в формах психической деятельности индивида (субъективный дух); сверхиндивидуального «объективного духа» (право, мораль и «нравственность» - семья, гражданское общество, государство) и «абсолютного духа» (искусство, религия, философия как формы самосознания духа). Противоречие - внутренний источник развития, описываемого в виде триады. История - «прогресс духа в сознании свободы», последовательно реализуемый через «дух» отдельных народов. • Дарвин Чарльз Роберт (12.2.1809 – 19.4.1882) - английский естествоиспытатель, создатель дарвинизма. В основном труде «Происхождение видов путем естественного отбора» (1859), обобщив результаты собственных наблюдений (плавание на «Бигле», 1831 - 1836) и достижений современной ему биологии и селекционной практики, вскрыл основные механизмы эволюции органического мира - изменчивость, отбор и наследование признаков. В книге «Происхождение человека и половой отбор» (1871) обосновал гипотезу происхождения человека от обезьяноподобного предка. • Энгельс Фридрих (28.11.1820 - 05.08.1895) - выдающийся немецкий мыслитель. Внес существенный вклад в развитие материалистической диалектики. Кроме вопросов международной политики, много занимался естественными науками. Автор известной «Диалектики Природы» (1894). • Мендель Грегор Иоганн (22.7.1822 – 6.1.1884) - австрийский естествоиспытатель, монах, основоположник учения о наследственности (менделизм). Применив статистические методы для анализа результатов по гибридизации сортов гороха (1856 - 1863), сформулировал закономерности наследственности (законы Менделя). • Менделеев Дмитрий Иванович (08.02.1834 - 02.02.1907) - русский химик, разносторонний ученый, педагог, обществен58

ный деятель. Открыл (1869) периодический закон химических элементов - один из основных законов естествознания. Автор фундаментальных исследований по химии, химической технологии, физике, метрологии, воздухоплаванию, метеорологии, сельскому хозяйству, экономике, народному просвещению и др., тесно связанных с потребностями развития производительных сил России. Заложил основы теории растворов, предложил промышленный способ фракционного разделения нефти, изобрел вид бездымного пороха, пропагандировал использование минеральных удобрений, орошение засушливых земель и др. Организатор и первый директор Главной палаты мер и весов. • Мах Эрнст (18.02.1838 - 19.02.1916) - австрийский физик, философ-идеалист, один из основателей эмпириокритицизма (махизма). Труды по механике, газовой динамике, акустике и оптике. Открыл и исследовал ударные волны. Считал, что исходные понятия классической физики (пространство, время, движение) субъективны по своему происхождению; мир - «комплекс ощущений», задача науки - их описание («Анализ ощущений», 1886). Поставил ряд проблем (например, проблема происхождения «массы»), ждущих своего разрешения по сегодняшний день. • Павлов Иван Петрович (14.9.1849 – 27.2.1936) - российский физиолог, создатель материалистического учения о высшей нервной деятельности, основатель крупнейшей физиологической школы современности, новых подходов и методов физиологических исследований. Классические труды по физиологии кровообращения и пищеварения (Нобелевская премия 1904 года). Ввел в практику эксперимент, позволяющий изучать деятельность практически здорового организма. С помощью разработанного им метода условных рефлексов установил, что в основе психической деятельности лежат материальные физиологические процессы, происходящие в коре головного мозга. Исследования Павлова по физиологии высшей нервной деятельности сыграли большую роль в развитии физиологии, медицины, психологии и педагогики. • Крылов Алексей Николаевич (15.08.1863 - 26.10.1945) выдающийся российский кораблестроитель, механик и математик, академик АН СССР (академик Петербургской АН с 1916 года). В его работах последовательно доказывалась мысль о том, что получение новых практически значимых результатов в со59

временных условиях невозможно без опоры на строгие теории соответствующего явления. А.Н. Крылов утверждал, что подготовка и исследователей и практиков должна базироваться на широкой образованности личности. Крылов перевел с латыни на русский язык многие сочинения классиков науки, в том числе Эйлера и Ньютона. • Эйнштейн Альберт (14.03.1879 - 18.04.1955) - выдающийся физик-теоретик, один из создателей современного Естествознания. Создатель специальной и общей теории относительности, коренным образом изменивших представления о пространстве, времени и материи. Исходя из своей теории, в 1905 году открыл закон взаимосвязи массы и энергии. Показал, что масса является мерой энергии, заключенной в телах. Это соотношение Эйнштейна ( E 0 = m ⋅ c2 ) лежит в основе всей энергетики (в том числе ядерной). Значительна роль Эйнштейна в создании квантовой теории. Эйнштейну принадлежит теоретическое открытие фотона. Начиная с 1933 года работы Эйнштейна были посвящены вопросам космологии и единой теории поля. • Пригожин Илья Романович (родился 25.01.1917 в Москве) - бельгийский физик и физико-химик, один из создателей неравновесной термодинамики; член Бельгийской АН (1953), президент с 1969 года. Один из выдающихся творцов современного Естествознания, создатель нового, «неравновесного» взгляда на законы Природы. За работы по термодинамике необратимых процессов и их использование в химии и биологии удостоен в 1977 году Нобелевской премии по химии. • Мандельброт Бенуа (родился в 1924 году в Варшаве) французский и американский современный математик. Один из создателей «фрактальной геометрии», получившей название «геометрии Природы».

60

Приложение 3 Вопросы для практических занятий 1. Приведите Ваш вариант определения понятию «Естествознание». 2. Как Вы понимаете, что такое «Природа» и что следует отнести к «законам Природы»? 3. Какой смысл Вы могли бы придать понятию «язык Природы»? 4. Что для Вас означает термин «Вселенная»? Можно ли говорить о тождестве «Природа» ≡ «Вселенная»? 5. Дайте Ваши варианты определений системе следующих понятий: Пространство, Время, Материя, Движение, Взаимодействие. 6. Охарактеризуйте возможные аналогии между законами Природы и законами, действующими в экономике, истории, социологии, юриспруденции? 7. Как могут быть использованы аналогии принципов Естествознания (принцип наименьшего действия, относительности, причинности, дополнительности...) при анализе развития экономических, исторических, социальных, правовых систем? Приведите возможные примеры. Ответы обоснуйте. 8. Что такое «наука»? Расшифруйте утверждение: «любая наука является таковой в той мере, в какой явно или неявно она соответствует природным свойствам и закономерностям»? Обоснуйте Ваш ответ. 9. Приведите примеры полезности переноса утверждений, содержащихся в «Правилах умозаключений» И. Ньютона, в анализ развития экономики, истории, социологии, юриспруденции? (Например: „ «Природа проста и не роскошествует излишними причинами вещей»; „ «Природа весьма согласна и подобна себе самой»). 10. Приведите примеры возможных «симметрий» в экономике, истории, социологии, юриспруденции. Можно ли говорить по Вашему мнению (и в каком смысле?) о «спонтанном нарушении симметрии» в общественно-экономических системах? 11. Как по Вашему мнению следует сформулировать «зако61

ны сохранения» и «инварианты» в экономике, истории, социологии, юриспруденции? Приведите возможные примеры и обоснования. 12. Обоснуйте полезность знания законов Природы и механизмов ее развития при изучении экономики, истории, социологии, юриспруденции; при принятии реальных управленческих решений. 13. Приведите Ваш возможный вариант «словаря языка Природы». 14. Как бы Вы могли определить такие понятия как «Развитие», «Эволюция»? Попробуйте их сопоставить. Что для Вас означает принцип «глобального эволюционизма»? 15. Какие механизмы развития Природы Вам известны? Приведите примеры соответствия механизмов развития Природы и механизмов развития экономических, социальных, правовых систем. Обоснуйте Вашу точку зрения.

62

Содержание Введение 3 1. Фундамент современного естествознания - «Математические начала натуральной философии» И. Ньютона. 10 2. Современный взгляд на «фундамент естествознания».33 Заключение 38 Литература 40 Приложение 1. Предметный указатель. 42 Приложение 2. Именной указатель. Гносеологическая «стрела времени» в естествознании. 51 Приложение 3. Вопросы для практических занятий. 61

63