Содержание

Первая научная революция. Геоцентрическая картина мира__________ 3

Основное содержание специальной теории относительности_________ 9

Возникновении химии как науки_________________________________ 13

Список литературы____________________________________________ 17

Первая научная революция. Геоцентрическая картина мира

Научная революция, в отличие от периода постепенного накопления (кумуляции) знаний, рассматривается как такой некумулятивный эпизод развития науки, во время которого старая парадигма замещается полностью или частично новой парадигмой, несовместимой со старой.

Осознание кризиса, описанное в предыдущем разделе, составляет предпосылку революции.

Как во время политических революций выбор между конкурирующими политическими институтами оказывается выбором между несовместимыми моделями жизни общества, так и во время научных революций выбор между конкурирующими парадигмами оказывается выбором между несовместимыми моделями жизни научного сообщества. Кун утверждает, что "Вследствие того, что выбор носит такой характер, он не детерминирован и не может быть детерминирован просто оценочными характеристиками процедур нормальной науки... Когда парадигмы, как это и должно быть, попадают в русло споров о выборе парадигмы... каждая группа использует свою собственную парадигму для аргументации в защиту этой же парадигмы". Кун считает, что аргументация за выбор какой-то конкретной парадигмы "обращается не к логике, а к убеждению".

Кун показывает, что научные революции не являются кумулятивным этапом в развитии науки, напротив, кумулятивным этапом являются только исследование в рамках нормальной науки, благодаря умению ученых отбирать разрешимые задачи-головоломки.

Несомненно, что первая революция в математике связана с переходом от полуэмпирической математики Древнего Вавилона и Египта к теоретической математике древних греков. Кант связывал научную революцию с введением в математику доказательства (доказательство теоремы о равнобедренном треугольнике Фалесом). До Фалеса математика представляла собой свод правил для вычисления площадей фигур, объема пирамиды и т.д. Такой характер носила математика и в Египте, и в Вавилоне. Фалес же поставил вопрос о доказательстве математических утверждений, а тем самым о построении единой, логически связанной системы. Системный подход при помощи доказательств от одного положения к другому явился новой, характерной чертой греческой математики. Математика сформировалась как наука, кроме того, в математику был внесен из философии дедуктивный метод рассуждений.

Вторую по счету крупную революцию в математике следует отнести к XVII веку и связать с переходом от постоянных к изучению переменных величин. На смену сформулированному еще Аристотелем утверждению о том, что математика изучает только неподвижные предметы, пришла идея Декарта о приложимости математики к исследованию любых процессов и объектов, в которых можно выделить меру и отношение. Характеризуя эту революцию, Ф.Энгельс писал: "Поворотным пунктом в математике была Декартова переменная величина. Благодаря этому в математику вошли движение и диалектика, и благодаря этому же стало необходимым дифференциальное и интегральное исчисление ...". Именно в этот период возникли новые понятия переменной, производной, дифференциала и интеграла, которые отсутствовали в прежней математике. Основанные на этих понятиях дифференциальное и интегральное исчисление Ньютона и Лейбница дали возможность изучать процессы и движение. И, наконец, новые методы стали успешно внедряться в другие разделы математики, что привело к возникновению в дальнейшем дифференциальной геометрии, вариационного исчисления и т.п.

Третья революция в математике относится уже к XX веку, хотя ее начало и предпосылки возникновения связывают с прошлым веком. Начать с того, что именно тогда получили признание неевклидовы геометрии Лобачевского, Римана и Бойяи, в связи с чем широкое распространение получили новые взгляды на аксиомы геометрии и геометрическое пространство вообще. В то же время была создана теория множеств Кантора, ставшая фундаментом всей математики. Обнаружение парадоксов теории множеств и логики вылилось в кризис обоснований математики в начале XX века и возникновение новых теорий и концепций. Если раньше математику считали наукой о количественных соотношениях между величинами, то в нашем веке возник более широкий структурный взгляд (концепция абстрактных структур Н.Бурбаки), согласно которому математика рассматривается как наука, изучающая абстрактные свойства и отношения любого рода.

Следствием революции, происшедшей в XIX веке в геометрии (создание неевклидовых геометрий), было также новое понимание принципов построения математики на основе аксиоматического метода. Если до работ Лобачевского и др. только геометрия строилась аксиоматически, через постулаты, то после создания неевклидовых геометрий стало ясно, что подобным образом надо действовать во всех разделах математики.

По-видимому, революции в математике затрагивают в первую очередь сферу философии математики, связанную с ее концептуальной структурой и проблемами философского обоснования. А это уже ведет к решительным преобразованиям в самой математике.

Картина мира (линия развития науки)

Каждая разумная цивилизация рано или поздно должна

переходить от познания ради жизни – к жизни ради познания.

Все фундаментальные законы Природы по существу сводятся к соответствующим законам сохранения.

Основные знания о Природе, имеющие фундаментальный характер и объединенные в систему, создают единую картину мира. В зависимости от принципа, положенного в основу системы, различают религиозные, духовные и т.п. картины мира. Подчеркивая научную объективность, ученые ввели понятие – естественнонаучная картина Мира, под которой понимается система важнейших принципов и законов, лежащих в объективной основе окружающего нас мира.

Однако было бы неправомерно говорить об отсутствии влияния на картину мира социально – гуманитарных наук и других проявлений общей культуры. Однако именно концепции и методы наук о природе и естественнонаучная картина мира в целом определяют научный климат эпохи.

Следует различать естественно – научную картину мира и картину Мира в целом, в которую в качестве необходимого дополнения входят важнейшие концепции и принципы общественных наук.

С изменением системообразующих принципов изменялась и естественнонаучная картина мира. Выделяют следующие этапы:

Геоцентрическая система Мира: Анаксимандр (YI в. до н.э.) Þ Евдокс Книдский (IY в. до н.э.) Þ Каллипп из Цизикусав и завершена Аристотелем (384-322 г.г. до н.э.). Птоломей окончательно закрепил ее в науке около 120 г. н.э. Этот этап объективизации естествознания. После его завершения мир стал более совершенным – сферическим, оставшись ограниченным небесной сферой. Земля стала считаться сферической.

В основу механистической картины мира как системы научных знаний положен принцип геоцентричности (Гео – Земля) именно эта идея систематизировала знания об окружающем мире, делая их цельными и завершенными (как казалось исследователям того времени. Первые противоречия возникли в рамках христианской идеи «как совместить аристотелевскую идею замкнутого космоса с христианской идеей бесконечности божественного всемогущества?». Постулат всемогущества бога послужил основанием для отказа от ряда ключевых представлений Аристотеля и выработки новых образов и представлений. К ним могут быть отнесены:

     допущение о существовании пустоты, как нематериальной пространственности, пронизанной божественностью т.к. бог и вездесущ;

     бесконечность природы теперь рассматривается как позитивное, допустимое и очень желательное для религии начало, подтверждающее всемогущество бога;

     и как следствие, из образа бесконечного пространства возникает представление о бесконечном прямолинейном движении;

     развитием идеи бесконечности стала идея о возможности существования бесконечно большого тела, поскольку: “Бог может создать все, в чем не содержится противоречия; в допущении бесконечно большого тела противоречия нет; значит бог может его создать”;

     для объяснения траекторий движения небесных тел допускалось существование среди движений не только идеальных (равномерных, по окружности), соизмеримых между собой, но и несоизмеримых. Иррациональность переносилась из земного мира в надлунный, божественный мир. В этом перенесении усматривали признаки творящей силы бога: бог способен творить новое повсюду и всегда. Произошло снижение принципиальных различий мира небесного и мира земног.

Эти представления впоследствии способствовали формированию предпосылок новой механистической картины мира

Качественные сдвиги происходят как в кинематике, так и в динамике вводится понятие “средняя скорость” и “мгновенная скорость”, “равноускоренное движение”, постепенно вызревает понятие ускорения.

Существенный фундамент в изменение картины мира создала и алхимия, чьи постулаты можно выразить следующим образом:

     познание вещи означало, прежде всего, ее создание, как творении богом мира;

     основа всех металлов – одна, различия же объясняются их формами;

     идея всеобщей связности всего со всем (“подобное влияет на подобное”; то, что когда-то было в соприкосновении, продолжает воздействовать друг на друга и после соприкосновения; и др.). При этом существует неразличимость связи, взаимосвязи, взаимодействия и взаимопревращения;

     изменение части можно привести к изменению целого;

     мир рассматривался как живой одухотворенный организм, в котором части представляли и заменяли собой целое;

     убежденность в наличии безграничных возможностей влияния на события мира, не только со стороны бога, но и со стороны людей.

Алхимическая деятельность в своих конкретных формах выделяла состояния, качества и свойства первоэлементов: земля (твердое состояние тела), огонь (лучистое состояние), вода (жидкое состояние), воздух (газообразное состояние), квинтэссенция (эфирное состояние), считалось, что в результате взаимодействия качественных принципов (начал) и состояний первоэлементов можно осуществлять любые трансмутации веществ.

Такая практическая деятельность породила вторичные противоречия – необъяснимость новых экспериментальных данных старой картиной мира – возникло противоречие между общепризнанной картиной мира и новыми экспериментальными знаниями.

Основное содержание специальной теории относительности

В начале XX в. на смену классической механике пришла новая фундаментальная теория — специальная теория относительности (СТО). Созданная усилиями ряда ученых, прежде всего А. Эйнштейном, она позволила непротиворечиво объяснить многие физические явления, которые не укладывались в рамки классических представлений. В первую очередь это касалось закономерностей электромагнитных явлений в движущихся телах.

Создание теории электромагнитного поля и экспериментальное доказательство его реальности поставили перед физиками задачу выяснить, распространяется ли принцип относительности движения (сформулированный еще Галилеем), справедливый для механических явлении, на явления, присущие электромагнитному полю. Во всех инерциальных системах (т.е. движущихся прямолинейно и равномерно друг по отношению к другу) применимы одни и те же законы механики. Но справедлив ли принцип, установленный для механических движений материальных объектов, для немеханических явлений, особенно тех, которые представлены полевой формой материи, в частности электромагнитных явлений?

Ответ на этот вопрос требовал изучения закономерностей взаимосвязи движущихся тел с эфиром, но не как с механической средой, а как со средой — носителем электромагнитных колебаний. Отдаленные истоки такого рода исследований складывались еще в XVIII в. в оптике движущихся тел. Впервые вопрос о влиянии движения источников свеча и приемников, регистрирующих световые сигналы, на оптические явления возник в связи с открытием аберрации света английским астрономом Брадлеем в 1728 г. (см. 7.1). Данный вопрос применительно к волновой теории света был значительно более сложным, чем для теории, основанной на представлении о корпускулярной природе света. Его решение требовало введения ряда гипотетических допущений относительно явлений, которые очень сложно выявить в опыте: как взаимодействуют весомые тела и эфир (полагали; что эфир проникает в тела); отличается ли эфир внутри тел от эфира, находящегося вне их, а если отличается, то чем; как ведет себя эфир внутри тел при их движении, и т.д. В физике сложилось три различных интерпретации характера взаимодействия вещества и эфира.

Возрождавший волновую теорию света в начале XIX в. Т. Юнг, касаясь вопросов оптики движущихся тел, отметил, что явление аберрации света может быть объяснено волновой теорией света, если предположить, что эфир повсюду, в том числе и внутри движущихся тел, остается неподвижным. В этом случае явление аберрации объясняется, как и в корпускулярной теории света.

В 1846 г. английский физик Дж. Г. Стоке разработал новую теорию аберрации, основанную на аналогиях с гидродинамикой. Он исходил из предположения, что Земля при своем движении полностью увлекает окружающий ее эфир и скорость эфира на поверхности Земли в точности равна ее скорости. Но последующие слои эфира движутся все медленнее и медленнее, и это обстоятельство и вызывает искривление волнового фронта, что и воспринимается как аберрация. Из этой теории следует, что в любых оптических опытах, проведенных на Земле, не может быть обнаружена скорость ее движения.

Существовала и третья точка зрения, принадлежавшая Френелю. Он предположил, что эфир частично увлекается движущимися телами. Френель показал также, что коэффициент увлечения имеет порядок {у/с)'², а значит, опытная проверка этой идеи требует очень точного эксперимента.

Сравнивая свою теорию с теорией Френеля, Стоке указывал, что эти теории хотя и основываются на противоположных гипотезах, но практически приводят к одинаковым результатам. Опыты, имевшие целью обнаружить скорость движения Земли относительно эфира, не дали положительных результатов. Они объяснялись и теорией Стокса, и теорией Френеля, поскольку их точность была недостаточной для обнаружения эффекта порядка (у/с)'².

Принципиальная сторона вопроса сводилась в сущности к двум возможным гипотетическим допущениям. Первое допущение состояло в том, •что эфир полностью увлекается движущейся системой Второе допущение прямо противоположно первому: движущаяся система проходит через эфир, не захватывая его.

Альберт Эйнштейн, выдающийся физик, создатель теории относительности, один из создателей квантовой теории и статистической физики.

Родился в Германии, в городе Ульме. С 14 лет вместе с семьей жил в Швейцарии, где в 1900 г. окончил Цюрихский политехникум. В 1902-1909 гг. служил экспертом патентного бюро в Берне. В эти годы Эйнштейн создал специальную теорию относительности, выполнил исследования по статистической физике, броуновскому движению, теории излучения и др. Работы Эйнштейна получили известность, и в 1909 г. он был избран профессором Цюрихского университета, а затем — Немецкого университета в Праге. В 1914 г. Эйнштейн был приглашен преподавать в Берлинский университет. В период своей жизни в Берлине он завершил создание общей теории относительности, развил квантовую теорию излучения. За открытие законов фотоэффекта и работы в области теоретической физики Эйнштейн получил в 1921 г. Нобелевскую премию. В 1933 г. после прихода к власти в Германии фашистов Эйнштейн эмигрировал в США, в Принстон, где он до конца жизни работал в Институте высших исследований.

В 1905 г. была опубликована специальная теория относительности — механика и электродинамика тел, движущихся со скоростями, близкими к скорости света.

Тогда же Эйнштейн открыл закон взаимосвязи массы и энергии (Е=mc²), который лежит в основе всей ядерной энергетики.

Ученый внес большой вклад в развитие квантовой теории. В его теории фотоэффекта свет рассматривается как поток квантов (фотонов). Существование фотонов было подтверждено в 1923 г. в экспериментах американского физика А. Комптона. Эйнштейн установил основной закон фотохимии (закон Эйнштейна), по которому каждый поглощенный квант света вызывает одну элементарную фотохимическую реакцию. В 1916 г. он теоретически предсказал явление индуцированного (вынужденного) излучения атомов, лежащее в основе квантовой электроники.

Вершиной научного творчества Эйнштейна стала общая теория относительности, завершенная им к 1916 г. Идеи Эйнштейна изменили господствовавшие в физике со времен Ньютона механистические взгляды на пространство, время и тяготение и привели к новой материалистической картине мира.

Ученый работал и над созданием единой теории поля, объединяющей гравитационные и электромагнитные взаимодействия. Научные труды Эйнштейна сыграли большую роль в развитии современной физики - квантовой электродинамики, атомной и ядерной физики, физики элементарных частиц, космологии, астрофизики.

А. Эйнштейн был членом многих академий мира и научных обществ. В 1926 г. его избрали почетным членом Академии наук СССР.

Возникновении химии как науки

На протяжении длительного развития человечество не раз сталкивалось с большим числом проблем, от которых нередко зависело само его существование. Чтобы выжить, наш предок научился изготавливать и использовать простейшие орудия труда, чем компенсировал свои природные недостатки. В дальнейшем первобытный человек, оказавшись перед проблемой обеспечения пищей, освоил охоту, а затем земледелие и скотоводство. Освоение все более сложных орудий и предметов труда вызвало энергетическую проблему, потребовало перехода от естественных источников энергии к более совершенным. Энергетическая проблема привела человека последовательно к освоению энергии пара, тепловой, электрической энергии, наконец, энергии атома.

Необходимость повышения производительности труда и эффективности производства, роста темпов добычи и переработки громадного объема минеральных ресурсов, наряду с необходимостью решения энергетической проблемы вызвали к жизни широкое использование химической технологии, всеобщую химизацию, а затем и компьютеризацию общественного производства и быта.

Суммируя, можно сказать, что лейтмотивом, осью развития человеческой цивилизации является проблема выживания человеческого общества в условиях окружающей среды, природы в целом. Мотив выживания - есть ведущий мотив всей преобразующей деятельности человека на земле. Для своего выживания человек всегда был и будет вынужден решать вечные проблемы овладения веществом, энергией и информацией.

Успехи человека в решении больших и малых проблем овладения веществом, энергией и информацией в значительной мере были достигнуты благодаря становлению и развитию химии, различных химических технологий. Химизация общественного производства и быта позволила человеку решить многие социальные проблемы (наращивание производства продуктов питания, широкое освоение нефтегазопереработки, производство металлов, материалов бытовой химии и т. д.). Однако химизация обернулась "второй стороной медали". Химия нарушила сложившееся в течение миллионов лет равновесие природных процессов на планете, стала отражаться на здоровье самого человека. Химия вызвала проблемы загрязнения атмосферы, вод, рек и водоемов, оказала влияние на такое ранее не известное явление, как снижение биологической активности всего живого на земле, вызвала обострение традиционных болезней человека, появление новых, в частности, аллергических заболеваний.

Человек, пройдя ряд этапов развития — от огня костра до термоядерной бомбы, к началу XXI века оказался в условиях, когда в очередной раз встал вопрос о его выживании. На сей раз проблема выживания человечества оказалась усложненной проблемами геополитического, социального и чисто технического характера.

Место и роль химии в современной цивилизации рассматриваются системно, т. е. во всем многообразии отношений, существующих между обществом и природной средой в рамках критерия экологической безопасности. В то же время неизбежно рассмотрение самой химии как системы, состоящей из множества подсистем и элементов, находящихся во взаимосвязи друг с другом и образующих в совокупности определенную целостность.

Химия — это естественная наука, изучающая химические превращения материи и исследующая условия, при которых эти превращения происходят. Химия занимается также физическими явлениями природы, сопровождающими химические изменения материи, изучает причины и законы управления химическими процессами, а также рассматривает составные части материи и их применение на практике.

Отдельные химические процессы (получение металлов из руд, крашение тканей и др.) использовались еще на заре становления человеческой цивилизации. Позже, в III—IV веках, зародилась алхимия, задачей которой было превращение неблагородных металлов в благородные (золото, серебро). Начиная с эпохи Возрождения, химические исследования все в большей мере стали использовать для практических целей (металлургия, стеклоделие, керамика, получение красок и т. д.). Во второй половине XVII века Р. Бойль дал первое научное определение понятия "химический элемент".

Превращение химии в подлинную науку завершилось во второй половине XVIII века, когда был сформулирован закон сохранения массы вещества при химических реакциях (М. В. Ломоносов, А. Л. Лавуазье). В начале XIX века Дж. Дальтон ввел понятие "молекула". Атомно-молекулярные представления утвердились в 60-х годах XIX века. В этот период А. М. Бутлеров создал теорию строения химических соединений, а Д. И. Менделеев открыл периодический закон (периодическая система элементов Менделеева). С конца XIX — начала XX века важнейшим направлением химии стала разработка теоретических основ науки (электронная теория), изучение закономерностей химических процессов.

В современной химии постепенно оформились самостоятельные области химической науки: неорганическая химия, органическая химия, физическая химия, аналитическая химия и другие ответвления науки. На стыке химии и других областей знания возникли биохимия, агрохимия, геохимия. На базе законов химии появились такие технические науки и практические области деятельности человека, как, например, металлургия и химическая технология. Химия в XX веке сложилась как активный элемент сверхсложной системы «общество – природа», представляющий собой открытую систему со своей структурой и взаимообменом между веществом, энергией и информацией.

Вещество. Вещество представляет собой однородный (гомогенный) вид материи, т. е. такой материи, каждая частица которой имеет одинаковые физические свойства. Разные изделия, имеющие различное назначение и форму, могут быть изготовлены из одного и того же материала, и их вещество будет одинаковым. Под веществом  понимается чистая материя, без примесей. Под материалом - вещество того же наименования, полученное в реальных условиях, т. е. имеющее неизбежные примеси.

Физическим изменением вещества называют такое изменение, при котором внутреннее строение, состав и свойства вещества не подвергаются изменению.

Химическими изменениями вещества называют такие, когда в результате взаимодействия не менее двух веществ (химической реакции) происходят изменения не только физических свойств прореагировавших веществ, но меняется их химический состав и структура.

Список литературы

1.     О.Ф. Кабардин «Физика. Справочные материалы»

2.     Вейнберг С. Первые три минуты. Современный взгляд на происхождение Вселенной. -М., 1981

3.     "Принцип относительности"; Лоренц, Пуанкаре, Эйнштейн, Минковский; ОНТИ., 1935 г.

4.     Полное собрание трудов; Л. И. Мандельштам.

5.     "Парадоксы теории относительности";  Я. П. Терлецкий; Москва., 1994 г.

6.     Горелов А. А. Концепции современного естествознания. - М.: Центр, 1998.

7.     Кун Т. Предмет естествознания. М., 1989.