Этапы формирования физической картины мира

Становление той или иной физической картины мира связано с эволюцинй основных концепций и закономерностей природы: материей, пространством и временем, движением и развитием, детерминизмом и стохастичностью.

Различают следующие исторически сложившиеся системы взглядов на окружающий мир - механистическая картина мира (МКМ), электромагнитная картина мира (ЭКМ), квантово-полевая картина мира (КПКМ).

1.Механистическая картина мира (МКМ). Система формиру­ется на основе классической механики И. Ньютона, эксперимен­тального естествознания Г. Галилея, законов небесной механики И. Кеплера, учения Н. Коперника.

Основные и характерные особенности МКМ.

- В рамках МКМ сложилась дискретная модель объективной реальности. Материя - вещественная субстанция, состоящая из атомов (корпускул). Атомы абсолютно прочны, неделимы, непро­ницаемы, обладают массой.

- Действует ньютоновская концепция абсолютных простран­ства и времени, т. е. пространство, окружающее тела, является трехмерным, евклидовым, оно постоянно, не зависит от вещества; время не зависит ни от пространства, ни от вещества; как про­странство, так и время не связаны с движением тел.

- Движение в МКМ - простое механическое перемещение. Законы механики рассматриваются как фундаментальные законы мироздания. Самостоятельные тела движутся равномерно и пря­молинейно, изменение характера такого движения есть проявле­ние действия на тела внешней силы. Масса тела является мерой инерции (неизменности характера) в его движении. Все тела подвержены дальнодействующей силе всемирного тяготения. В целом существует тенденция сведения закономерностей высших форм движения материи к простейшему механическому пере­мещению.

- Всё движение происходит на основе законов механики Ньютона, все наблюдаемые явления и превращения сводятся к механическим перемещениям и столкновениям атомов и молекул. Мир выглядит как огромная машина с множеством деталей, рычагов, колёсиков. Точно также представляются и процессы, протекающие в живой природе.

- Работает принцип дальнодействия - взаимодействие между телами происходит мгновенно на любом расстоянии, иначе говоря, действие передается в пустоте с бесконечной скоростью.

- Механические процессы подчиняются принципу детерми­низма, т. е. они однозначны и строго закономерны. Случайность исключается из физической картины мира.

- Пространство - пустое вместилище тел. Всё пространство заполняет невидимая невесомая «жидкость» - эфир.

- Время - это длительность процессов. Время абсолютно.

Механика описывает все процессы, происходящие в микромире и макромире. В механистической картине мира господствует лапласовский детерминизм - учение о всеобщей закономерной связи и причинной обусловленности всех явлений в природе.

Механика и оптика составляли основное содержание физики до начала XIX века. Картина мира строилась на достаточно очевидных и простых механических аналогиях. И в повседневной практической деятельности людей основные выводы классической механики не приводили к противоречиям с опытными данными.

С развитием науки механическая картина мира не была отброшена, а лишь был вскрыт её относительный характер. Механистическая картина мира используется и сейчас во многих случаях, когда в рассматриваемых явлениях материальные объекты движутся с небольшими скоростями, и мы имеем дело с небольшими энергиями взаимодействия. Механистический взгляд на мир по-прежнему остается актуальным при строительстве зданий, дорог, мостов, деталей машин и механизмов, и т.д.

Однако позже, с развитием техники и средств измерения, стало известно, что при изучении многих явлений, например, космической механики необходимо учитывать сложные эффекты, связанные с движением частиц со скоростями, близкими световым.

Понятие материи как носителя массы, отделенное от категорий силы, энергии, пространства и времени, сильно деформируется. Вопрос о физическом смысле и понимании пространства опять актуален.

Теория относительности А. Эйнтштейна (1879…1955г.г.) сделала эквивалентными друг другу массу и энергию пространства (Е = mc²). И то, и другое рассматриваются как различные аспекты одной и той же реальности и, в конечном счете, они отождествляются. Выражение массы через энергию позволяет опять поднять вопрос о свойствах поля.

Изучая свойства микрочастиц, ученые выяснили, что в микромире частицы могут обладать свойствами волны.

Возникли трудности при описании электромагнитных явлений (испускание, распространение и поглощение света, движение электромагнитной волны), которые не могли быть разрешены классической ньютоновской механикой.

Формирование и становление МКМ происходило в течение нескольких столетий до середины девятнадцатого века под сильным влиянием взглядов выдающихся мыслителей древности. МКМ явилась необходимым и очень важным шагом на пути познания природы.

Кеплер (1571…1630г.г.) усматривал в материи два наиболее важных параметра – силу движения и силу инерции (параметры, связанные с массой). Систематичность и точность наблюдений позволила Кеплеру установить ритмичность и закономерность движения планет и звезд (что далее оказалось востребованным и в биоритмике).

Ньютон (1643…1727г.г.) установил в классической механике основные понятия, характеризующие материи – инерцию (способность сохранять состояние покоя или равномерного прямолинейного движения) и тяжесть (способность масс взаимно притягиваться в соответствии с законом гравитации). “Гипотез не измышляю” – знаменитое высказывание Ньютона, свидетельствующее о содержании научных методов ученого – фундаментальные научные знания составляют принципы, установленные на основании опытов, экспериментов, знания описываются математическими выражениями с дальнейшим их развитием в согласованную теоретическую базу. Трудами Ньютона был заложен фундамент механистической картины мира.

У Канта (1724…1804г.г.) и у Лейбница (1646…1716г.г.) материя полностью сводилась к проявлениям силы, Кант при этом подчеркивает зависимость пространства от времени.

Французский философ-естествоиспытатель Ламарк (1744…1829г.г.), создатель первого целостного учения об эволюции органического мира, предшественник Дарвина, отмечал, что упражняемые органы – развиваются, неупражняемые – атрофируются и ослабевают. Ламарк был убежден в необходимости совершенствования организмов и приспособляемости организмов к окружающей среде.

Ч. Дарвин (1809…1882г.г.) - англ. естествоиспытатель, основатель теории эволюции органического мира и учения о происхождении видов. Выделял в эволюционном процессе материальные факторы – наследственность, изменчивость, естественный отбор. Создал предпосылки для создания Синтетической теории эволюции (СТЭ), в формировании которой принимали участие Н. Вавилов, Дж. Холдрейн, А. Колмогоров, Н. Тимофеев-Ресовский и т.д. Дарвинизм вошел в СТЭ в качестве основной части. Современное развивающееся дополнение СТЭ – молекулярная эволюция.

Н. Коперник (1473…1543г.г.), польский мыслитель эпохи возрождения, обоснованно критиковавшим геоцентрическую систему мира. В мае 1543г. увидела свет его книга «О вращениях небесных сфер». Учение Коперника противоречило церковным воззрениям на устройство мира и сыграло огромную роль в истории мировой науки.

Г. Галилей (1564…1642г.г.), наряду с Ньютоном, также считается одним из основоположников механистической картины мира, одним из основателей точного естествознания. Галилей считал, что первичные качества материи – это ее арифметические свойства (вычисляемость), геометрические свойства (форма, величина, положение, касание) и кинематические свойства (подвижность). Галилей сконструировал первый в мире термоскоп, который явился прообразом термометра. С помощью подзорной трубы он сделал несколько выдающихся астрономических открытий. Наблюдения за спутниками Юпитера, фазами Венеры, строением Млечного Пути, солнечными пятнами, кратерами и горами на Луне и движениями других небесных тел сделали его убеждённым сторонником гелиоцентрической системы. Открытия Галилея подрывали доверие к официальным и религиозным взглядам на строение мира. Деятельность Галилея была подвергнут суду инквизиции (1633), вынудившей его отречься от своего учения. До конца жизни Галилей был принужден жить под домашним арестом. И только в 1992г. папа Иоанн Павел II реабилитировал Галилея и объявил решение суда инквизиции ошибочным.

Р. Декарт (1596…1650г.г.), французский философ, математик, физик и физиолог, заложивший основы аналитической геометрии, определивший понятия переменной величины и функции, предположил существование закона сохранения количества движения, положил в основу своих построений принцип несотворимости и неуничтожимости движения. При этом все формы движения он сводил к механическому перемещению тел.

П.С. Лаплас (1749…1827г.г.), французский астроном, математик, физик, автор классических трудов по теории вероятностей и небесной механике. Лапласом и Кантом была предложена гипотеза происхождения Солнечной системы из газопылевого облака, принятая и развитая современными астрономами.

В.И. Ленин (1870…1924г.г.), внесший свою лепту в познание материи, писал, что неабсолютный характер некоторых свойств, считавшихся ранее первичными и базовыми (размеры частиц микроуровня в процессе познания уменьшились до пределов, позволяющих говорить об “исчезновении материи”), вовсе не означает, что материя исчезла: ” исчез лишь тот предел, до которго мы знали материю до сих пор, наше знание идет глубже. ... Природа бесконечна”… . Если прежний материализм отождествлял материю с веществом, то для диалектического материализма ”материя есть объективная реальность, существующая независимо от человеческого сознания и отображаемая им”. Таким образом, наметился зазор между трактовками материи и вещества.

В XIX в. естественные науки накопили огромный эмпирический материал, нуждающийся в переосмыслении и обобщении. Многие результате исследований и научные факты не вписывались в устоявшиеся механические представления об окружающем мире. Во второй половине XIX в. на основе исследований в области электромагнетизма сформировалась новая физическая картина мира - электромагнитная картина мира.