3.2 эволюция научных взглядов на природу

Первые научные программы возникли в Древней Греции.

Математическая программа Пифагора. В ее основе лежит представление о том, что Космос – это упорядоченное выражение целого ряда сущностей, которые можно постигать различными путями. Пифагор нашел эти сущности в числах и представил их в качестве первоосновы мира. Причем цифры не являются кирпичиками мира, а отражают количественные отношения действительности: движение небесных тел, пропорции тела человека и др. Именно школа Пифагора стоит у истоков теоретической системы математики – они стали строго выводить одни математические положения из других, т.е. ввели математическое доказательство.

Рассматривались вопросы делимости чисел. Введены арифметическая, геометрическая и гармоническая пропорции, а также различные средние: арифметическое, геометрическое, гармоническое.

Важнейшим событием в истории пифагореизма (уже после смерти Пифагора) было открытие несоизмеримости диагонали и стороны квадрата, равной единице. Это открытие имело не только чисто научное, математическое, но и большое мировоззренческое значение.

Значительны и астрономические идеи пифагорейцев. Есть сведения о том, что еще Пифагор высказал идею шарообразности Земли. Пифагорейцы первыми в Древней Греции научились распознавать на небесном своде планеты, отличать их от звезд (в то время распознавали лишь пять планет). Им же принадлежит идея гармонии «небесных сфер». Пифагорейцы заложили основания космологии и создали первые теоретические модели Вселенной как целого. В одной из них (Филолай, V в. до н. э.) центром Вселенной объявляется не Земля и не Солнце, а некий «центральный огонь» – Гестия, центр мира и его исток, основа: все остальные планеты, Солнце и Луна вращаются вокруг этого истока. В космологической модели Гераклида Понтийского (IV в. до н. э.) Земля находится в центре Вселенной, вокруг нее вращается Луна, Солнце, Марс, Юпитер, Сатурн, а Венера и Меркурий вращаются вокруг Солнца, а вместе с Солнцем – вокруг Земли. Именно представители пифагорейской школы сформулировали в античности идею гелиоцентризма (Аристарх Самосский).

Следующий шаг в формировании этой программы сделали софисты и элеаты, разработавшие теорию доказательства (апории Зенона). В них он сумел показать невозможность описания движения непротиворечивым образом.

Платон, разделив мир вещей и идей, полагал, что мир идей организован на основании математических закономерностей, которые пытался установить. О значении, которое он придавал математике, свидетельствует надпись над входом в платоновскую Академию: «Несведущим в геометрии вход воспрещен». Эта высокая оценка математики определялась философскими взглядами Платона. Он считал, что только занятия математикой являются реальным средством познания вечных, идеальных, абсолютных истин. Платон не отвергал значения эмпирического знания о мире земных вещей, но считал, что это знание не может быть основой науки, так как приблизительно, неточно и лишь вероятно. Только познание мира идей, прежде всего с помощью математики, является единственной формой научного, достоверного познания. Математическими образами и аналогиями пронизана вся философия Платона. Он первым сделал ясные формулировки логики как науки, но мало пользовался ими в отношении естествознания.

Атомизм – вторая важнейшая программа античности, оказавшая огромное влияние на все последующее развитие науки. Основателями этой научной программы являются Левкипп и Демокрит. Согласно данной теории, в основе мироздания лежат неделимые частицы-атомы и пустота.

Атом – неделимая, совершенно плотная, непроницаемая, невоспринимаемая чувствами (вследствие своей, как правило, малой величины), самостоятельная частица вещества; атом неделим, вечен, неизменен. Атомы никогда не возникают и никогда не погибают. Они бывают самой разнообразной формы – шарообразные, угловатые, крючкообразные, вогнутые, выпуклые и т.п. Атомы различны по размерам. Они невидимы, их можно только мыслить. В процессе движения в пустоте атомы сталкиваются друг с другом и сцепляются. Сцепление большого количества атомов составляет вещи. Возникновение и уничтожение вещей объясняются сложением и разделением атомов; изменение вещей – изменением порядка и положения (поворота) атомов. Если атомы вечны и неизменны, то вещи преходящи и изменчивы.

Таким образом, атомизм соединил в одной картине рациональные моменты двух противоположных учений – Гераклита и Парменида: мир вещей текуч, изменчив, а мир атомов, из которых состоят вещи, неизменен, вечен.

По Демокриту, мир в целом – это беспредельная пустота, начиненная многими отдельными мирами. Отдельные миры образовались в результате того, что множество атомов, сталкиваясь друг с другом, образуют вихри - кругообразные движения атомов. В вихрях крупные и тяжелые атомы скапливаются в центре, а более легкие и малые вытесняются к периферии. Так возникли земля и небо. Небо образует огонь, воздух, светила. Земля – центр нашего мира, на краю которого находятся звезды. Каждый мир замкнут. Число миров бесконечно. Многие из них могут быть населенными. Демокрит впервые описал Млечный Путь как огромное скопление звезд. Миры преходящи: одни из них только возникают, другие находятся в расцвете, а третьи уже гибнут.

Ничто не возникает из несуществующего и не исчезает в небытие. Возникновение вещей есть соединение атомов, уничтожение – распад атомов. Причиной возникновения является вихрь, собирающий атомы вместе. В основе данного объяснения лежит механистическая причина – движение атомов. Атомизм оказал значительное влияние на физику Нового времени, основанную на механистическом подходе.

Программа Аристотеля – третья научная программа античности. Пытаясь найти свой путь, возражая Демокриту и Платону, Аристотель выделяет четыре причины бытия: формальную, материальную, действующую и целевую. Предметом науки, по Аристотелю, должно стать изучение неизменной, но познаваемой сущности мира. Он исходил в рассуждениях из принципа отсутствия пустоты в природе, т.е. он строил континуальную картину мира, принципиально противоположную атомистической, дискретной. Аристотелевский космос иерархически организован, состоит из многих субординированных уровней, слоев. Каждый слой обладает своими специфическими закономерностями, и в каждой точке мира, в каждом направлении пространства действуют свои законы.

Средством познания мира, по Аристотелю, является логика, которая позволяет правильно организовать мышление. Задача логики – познать истинное соотношение между общим и частным. Способ познания состоит в выведении из общего частного, потому что общее (идея) как истинное бытие, составляет причину явлений и то, из чего и посредством чего может быть понято и объяснено воспринятое явление. Наука должна показать как из познанного в форме понятия общего вытекает воспринятое частное. Общее же представляет, в то же время, основание, посредством которого и из которого доказывается частное.

Свое теоретическое учение Аристотель применил к громадному материалу, собранному непосредственным наблюдением в зоологии, физике, обществознании. В его трудах заложены начала почти всех конкретных естественных наук.

Эти три основные научные программы античности заложили основы естествознания и науки вообще. Один из наиболее существенных процессов этого времени заключается в том, что был осознан и опробован механизм замещения вещей, их свойств и отношений идеальными объектами.

Евклидова геометрия – первая стандартная научная теория. Из дошедших до нас сочинений Евклида наиболее знамениты «Начала», в которых формулируются исходные положения геометрии, излагаются основы геометрической алгебры, рассматриваются теории отношений и ее применение к решению алгебраических задач, теории целых и рациональных чисел, рассматриваются основы стереометрии. Изложение, подчинено строгой логике, причем теоремы выводятся из корректно сформулированных физических гипотез и математических посылок. В «Началах» Евклида окончательно определена античная математика как стройная наука, исходящая из определений, постулатов и аксиом. Математика Евклида – вершина древнегреческой дедуктивной науки.

В эллинистический период теоретическому осмыслению были подвергнуты эмпирически усвоенные приемы, что привело к формулированию базовых физических законов в области статики, гидростатики (так, Архимед создал теорию рычага, сформулировал законов плавающих тел).

В эллинистический период были заложены методологические основы науки – разработано систематическое наблюдение.

Так, Гиппарх из Никеи (190 – 125 гг. до н. э.), выдающийся древнегреческий астроном, вел первые систематические астрономические наблюдения. Наблюдение новой звезды (134 г. до н. э.) побудило его к созданию звёздного каталога, который был использован впоследствии Птолемеем. Этот каталог содержит данные о положении 850 звёзд, разделённых по степени яркости на 6 звёздных величин. Путём сравнения найденных им точек расположения звёзд с теми, которые были обозначены в других каталогах, Гиппарх открыл явление прецессии равноденствий. Он исследовал видимое движение Солнца и Луны и составил таблицы этого движения. Рассчитал аномалии солнечного движения и объяснил их тем, что Солнце проходит эксцентрический путь вокруг Земли.

Благодаря Гиппарху астрономия становилась точной математической наукой, что позволяло приступить к созданию универсальной математической теории астрономических явлений. Эту задачу решил александрийский астроном Клавдий Птолемей в труде «Большое математическое построение астрономии» в 13 книгах («Альмгест»). Создал математическую теорию видимого движения планет, опиравшуюся на постулаты: шарообразность Земли; колоссальная удаленность от сферы звезд; равномерность и круговой характер движения небесных тел; неподвижность Земли; центральное положение Земли во Вселенной.  Теория Птолемея сочетала теории эпициклов и эксцентриков. Для описания вновь открываемых неравномерностей в движении планет вводились новые эпициклы. Теория Птолемея позволяла предвычислять сложные петлеобразные движения планет (их ускорения, замедления, стояния и попятные движения). Построение геоцентрической системы Птолемея завершило становление первой естественно-научной картины мира.

Античность постепенно накапливает эмпирические биологические знания, формирует концептуальный аппарат протобиологии. Как и в других областях естествознания, в накоплении биологических знаний конструктивную роль сыграла пифагорейская школа.

К представителям пифагорейской школы относится Алкмеон Кротонский, которого считают основоположником античной анатомии и физиологии. О нем сообщают, что он первый начал анатомировать трупы животных для научных целей. Алкмеон признавал мозг органом ощущений и мышления и объяснил роль нервов, идущих от органов чувств (глаз, ушей) к мозгу.

Одной из древних медико-биологических школ была Книдская школа, сложившаяся еще в VI в. до н. э. под влиянием восточной медицины. Она продолжала традиции вавилонских и египетских врачей. Ее принципы нацеливали на детальное описание отдельных комплексов болезненных симптомов и требовали разработки для каждой болезни свой особой (и часто сложной) терапии. Сочинения представителей Книдской школы до нас не дошли, но их фрагменты, очевидно, вошли в состав трактатов Свода Гиппократа.

С именем Гиппократа, современника Демокрита, связан тот период развития биологии и медицины, когда медико-биологические знания начали отпочковываться от религии, магии и мистицизма. Гиппократ и его ученики считали, что медицина должна основываться не на умозрительных схемах и предположениях или фантазиях, а на скрупулезном, тщательном (эмпирическом) наблюдении и изучении больного, на накоплении и обобщении медицинского опыта.

Гиппократ выдвинул идею о естественных причинах болезней. К таким причинам он относит и факторы, исходящие из внешней среды, и возраст больного, и его образ жизни, и его наследственность и др. Гиппократ учил, что лечить надо не болезнь, а больного, поэтому все назначения должны быть строго индивидуальны. Один из теоретических принципов Гиппократова учения – единство жизни как процесса. Он считал, что основу всякого живого организма составляют четыре «жидкости тела» – кровь, слизь, желчь желтая и черная. Отсюда – и четыре типа темпераментов людей – сангвиники, флегматики, холерики и меланхолики. Весь организм оживотворяется пневмой – воздухоподобным веществом, которое во все проникает и все осуществляет – жизненные процессы, мышление, движение и проч.

Свод Гиппократа сложился в Косской медицинской школе, получившей свое наименование от острова Кос. Из Косской медицинской школы вышли пользовавшиеся известностью и славой Праксагор и его ученик Герофил, который в первой половине III в. до н. э. считался величайшим греческим врачом. В конце своей жизни Праксагор с группой учеников переселился в Александрию и основал Александрийскую медицинскую школу.

Герофил развивал эмпирическую традицию античной биологии и медицины, выше всего ставил наблюдение и опыт. В его эпоху в Александрии уже не имел силы предрассудок, запрещавший анатомирование трупов. Более того, древние авторы сообщают о том, что Герофил проводил опыты по вивисекции над преступниками, которые поставлялись ему царем. Он изучал строение и функционирование нервной системы, провел четкое различение между артериями и венами и пришел к правильному заключению (окончательно доказанному лишь несколько столетий спустя Галеном), что артерии получают кровь от сердца. Герофил впервые оценил диагностическое значение пульса, хотя связывал его с механизмом дыхания. Герофил дал подробное описание анатомии глаза, печени и других органов тела, провел сопоставительное изучение устройства человека и животных, внес существенный вклад в разработку анатомической терминологии. В сфере практической медицины он уделял большое внимание фармакологии, действию лекарственных препаратов, особенно тех, которые изготовлялись из трав, разработке правил диеты, лечебной физкультуры.

Завершителем античной биолого-медицинской традиции был Клавдий Гален. Он родился в Пергаме, в семье архитектора, изучал философию и медицину, с 162 года жил в Риме. Гален был прекрасным анатомом. Поскольку в Риме в ту эпоху вскрытие трупов было запрещено, он изучал анатомию человека по аналогии с анатомией различных животных (быков, овец, свиней, собак и др.). Он заметил большое сходство в строении человека и обезьяны, проводя опыты над маленькой мартышкой, которая в то время водилась на юге Европы. Физиологические воззрения Галена базировались во многом на трудах Гиппократа. Гален детально изучал центральную и периферическую нервные системы, искал связь спинномозговых нервов с процессами дыхания и сердцебиения. Он окончательно доказал, что артерии наполнены кровью, а не воздухом. Гален закладывал предпосылки научного экспериментального метода в биологии и физиологии.

В греческой науке воплотились такие свойства, как объективность, идеальное моделирование действительности, поиск первоосновы, что позволяет констатировать появление науки как особого типа отношения к реальности.

Средневековая наука не предложила новых фундаментальных научных программ. Её значение состояло в том, что был предложен ряд новых обобщений, уточнений, понятий и методов исследования, которые подготовили основу механики Нового времени.

Основными чертами средневековой науки являются:

– Теологизм – толкование любых проблем с точки зрения Священного писания. Считалось, что природа  создана Богом для блага человека, а явления природы являются промыслом божьим, непостижимым для человека. В целом толкование явлений действительности сводилось к констатации проявления божественного промысла.

– Моральный символизм – характерная черта средневекового знания. Интерес к явлениям природы ведет не к научным обобщениям, а делает их символами церкви, например, Луна – это образ Церкви, отражающая божественный свет; ветер – символ Духа и т.д.

Например, Исидор Севильский (570 – 636), епископ Севильский в  трактате «О природе вещей», так характеризовал небо: «В духовном понимании небо – это церковь, которая сверкает в этой жизни добродетелями святых, подобно светилам небесным. Часто под небом подразумеваются все святые и ангелы, ибо небеса, о которых сказано «Небеса проповедуют славу Божию», следует считать пророками и апостолами, ведь именно они возвестили миру о его пришествии и смерти, и они же – о воскресении Христа и о его славе. Святой Амвросий в написанных им книгах о сотворении мира так говорил о небе: «По-гречески небо называется Uranus, у латинян же оно называется caelum, что из-за блестящих звезд, как бы нанесенных резцом, оно кажется чеканным, подобно тому, как мы называем чеканным серебро, искрящееся выпуклым узором. Писание же показывает, насколько тонка природа неба, говоря, что Он укрепил небо как дым»[2].   

– Рациональность – ориентированность на постижение явлений на основе разума.

Это выразилось в господстве схоластического метода с его необходимым компонентами – цитированием авторитетов, что лишало первостепенной значимости задачу по исследованию естества Природы, и дедуктивным способом рассуждения. Но значение разума в рамках официальной доктрины Средневековья уменьшалось по отношению к главенствующей роли веры и истины откровения. Разум не имел значения главного арбитра в вопросах истины, к тому же Бог, благодаря своему всемогуществу, может действовать и вопреки естественному порядку.

– Отсутствие содержательной определенности научных понятий явилось следствием утраты наукой в раннем Средневековье своих теоретических позиций.

Например, задача сблизить аристотелевскую и библейскую концепции Вселенной достигалась этимологическим методом сближения подчас противоречащих друг другу понятий и идей. Исидор представляет, казалось бы, библейскую картину мира: «Вселенная – это небеса, земля, море и то, что в них создано Богом, о котором сказано: «И вселенная была сотворена Им». Вселенная (mundus) названа так по-латыни философами, потому что она находиться в постоянном движении (motus), как, например, небеса, Солнце, Луна, воздух, моря. Её элементам не доступен никакой покой, и потому она всегда находиться в движении. Поэтому также элементы казались Варрону живыми созданиями, поскольку, говорит он, они движутся сами собой. Греки приняли название Вселенной от слова «украшение» (ornament) по причине разнообразия элементов и красоты созвездий. И она называется у них «космос», что означает «украшение», потому что мы не видим телесными глазами ничего более прекрасного, чем Вселенная» (Исидор «Этимология»). Исходя из христианского догмата о творении, Исидор преображает образ Вселенной под влиянием идей, заимствованных у античных авторов, в частности, придавая ей постоянное движение – в отличие от неподвижного мира Библии. Для него несущественно противоречие между принципиально отличающимися между собой концепциями вечного и бескрайнего космоса греков и имеющей начало, сотворенной и ограниченной в пространстве Вселенной в Библии.

– Появление идеи экспериментальности – логически вытекает из утверждения церкви о том, что мир создан для человека, который является его господином и имеет право его переделывать. На уровне философского заявления сформулирована идея о  роли опытного знания, наблюдения и эксперимента в познании (Р. Гроссет, Р. Бэкон).

В деятельности английского епископа Роберта Гроссетеста (1175 – 1253) и английского францисканского монаха Роджера Бэкона (ок. 1214 – 1292) была осмыслена роль опытного знания.

Медиевисты считают Гроссетеста пионером средневековой науки. Ему принадлежат трактаты «О тепле Солнца», «О радуге», «О линиях угла и фигурах», «О цвете», «О сфере», «О движении небесных тел», «О кометах». Сопровождающее их математическое обоснование связано с символикой цифр: «Форма как наиболее простая и не сводимая ни к чему сущность приравнивается им к единице; материя, способная под влиянием формы изменяться, демонстрирует двойственную природу и потому выражается двойкой; свет как сочетание формы и материи – это тройка, а каждая сфера, состоящая их четырех элементов, есть четверка. Если все числа сложить, – пишет Гроссетест, – будет десять. Поэтому десять – это число, составляющее сферы универсума». Гроссетест описывает широко распространенный метод наблюдения за фактами, называя его резолюцией, обращается к методу дедукции, а соединение двух конечных результатов образует, по его мнению, метод композиции.

Источники сообщают много удивительного о персоне Роджера Бэкона, в частности то, что он пытался смоделировать радугу в лабораторных условиях. Ему принадлежит идея подводной лодки и летательного аппарата. Он с огромной убеждающей силой призывал перейти от авторитетов к вещам, от мнений к источникам, от диалектических рассуждений к опыту, от трактатов к природе. «Опытная наука – владычица умозрительных наук». Он стремился к количественным исследованиям, к всемерному распространению математики, «которая есть дверь и ключ к наукам», без неё невозможно никакое исследование и знание.

– Представление о научном знании как системе взаимосвязанных дисциплин (отражающих целостность и иерархичность организации универсума) воплотилось в двух основных формах: в выделении семи свободных искусств для образования и создании многочисленных классификаций наук.

Кроме того, астрология, алхимия, ятрохимия, натуральная магия, представлявшие собой промежуточное звено между натурфилософией и техническими ремеслами, способствовали разрушению созерцательности и переходу к опытной науке. Фактическое ограничение рациональности за счет введения требования оценки практической пригодности идеальных объектов через экспериментальную проверку, происходит только в XVII веке.

Наука была объявлена «служанкой богословия», средством решения чисто прикладных задач. На фоне общего упадка науки развивались арифметика, астрономия, необходимые для вычисления дат религиозных праздников.

Ситуация в средневековой науке стала меняться к  лучшему с XII века, когда в научном обиходе стало использоваться научное наследие Аристотеля. Оживление в средневековую науку внесла схоластика, использовавшая научные методы (аргументацию, доказательство) в богословие. Самыми популярными книгами Средневековья были энциклопедии, отражавшие иерархический подход к объектам и явлениям природы.

Эпоха Возрождения сделала значительный вклад в развитие науки благодаря новому пониманию роли человека в мире и развитию естественной магии.

Магия вышла из подполья культуры и стала общей темой философии и науки, не перестав играть роль идейной альтернативы господствующему религиозному сознанию. М. Фичино, П. дела Мирандола находили в магии Гермеса Трисмегиста гуманистические мотивы, Д. Бруно называл мага мудрецом, умеющим не только мыслить, но и действовать. Парацельс искал философский камень и универсальный ключ познания. Ф. Бэкон представлял науку не как созерцание (по-аристотелевски), а как активное действие, овладевающее природой по её собственным законам, и магия занимала важное место в его классификации наук. Переход от коперниковской небесной  кинематики к динамике Кеплер совершал в убеждении, что небесные сферы вращаются духами. Р. Декарт в молодости штудировал «Энциклопедию оккультных наук» Агриппы, надеясь постичь «чудесное основание» всего знания[3].

Науки о природе, возникая как синтез многообразных интеллектуальных традиций, долго несла отпечаток антихоластического и антирационального движения, выражающегося в наивной вере и оставались эмпирически-описательными. Натуральная магия, т.е. учение о тайных силах, присущих самой природе, а также практика их использования, были близки натуралистической науке. Адепты магии критически оценивали математизацию естествознания, считая, что «скрытые качества» (флогистон, теплород, эфир) нельзя исследовать с помощью одного разума, и настаивали на экспериментальном «вопрошании природы».

Стихийно-эмпирическое накопление знаний о мире органических явлений длилось тысячелетиями. Но долгое время знания о биологических явлениях не выделялись из общей совокупности знаний о природе в самостоятельную отрасль. Биологические знания излагались вперемешку со знаниями о химических, физических, географических, климатических, метеорологических, социально-исторических явлениях. В эпоху Возрождения ситуация в сфере познания живого изменилась. Ренессансный гуманизм, пересмотрев представление о месте человека в природе, возвысил роль человека в мире. В человеке видели венец природы, полагая, что уже в силу одного этого он достоин самого тщательного изучения, внимания и заботы. Отражением главной ориентации той эпохи – ориентации на человека, на совокупность его ближайших потребностей и прежде всего на решение наиболее близких ему медицинских проблем – было быстрое развитие биологического познания.

Известный историк естествознания П. Таннери, характеризуя данный период развития биологии, писал: «...История науки в первой половине ХVI столетия была в сущности только историей медицины». В сторону человека развернулась даже алхимия; результатом слияния алхимии с медициной стала ятрохимия. Основоположник ятрохимии Парацельс утверждал, что «настоящие цели алхимии заключаются не в изготовлении золота, а в приготовлении лекарств».

Новые взгляды на мир и человека позволили сделать выдающиеся научные открытия, создать новые теории и подготовить базу последующей научной революции, благодаря которой сформировалось классическое естествознание. Были сделаны открытия Н. Коперника, Д. Бруно, давшие науке гелиоцентризм и идею бесконечности Вселенной. Пока это были еще догадки, требовавшие естественно-научного и философского обоснования.

Вплоть до эпохи Великих географических открытий Колумба, Магеллана и других, большинство людей считало, что Земля – это «круг» (так написано в Библии: Исаия 40:22), до краев которого можно дойти и заглянуть с его края «вниз» – в «бездну». На краю круга Земли небесный свод («Твердь»), подобно шатру, опирается на Землю. По тверди ходят Солнце и Луна. А звезды – это шляпки серебряных гвоздей, вбитых в купол-твердь (слово «звезды» – это «гвезды» – гвозди).

Вокруг шарообразной Земли, согласно модели Птолемея, как матрешки – одна в другой, располагались несколько небес – вращающихся прозрачных хрустальных сфер, к которым были прикреплены: плоский фонарь Луна – к ближайшему от Земли небу, к следующему небу – Меркурий, далее Венера, затем Солнце, к следующим – Марс, Юпитер, Сатурн, и к последнему – то ли седьмому, то ли девятому небу – знакомые нам «серебряные гвозди» – звезды.

Хотя было непонятно, как жители противоположной стороны Земли могут жить там вверх ногами и удерживаться от падения «вниз», в «бездну», но всему этом приходилось верить, ведь в основе модели Птолемея лежали элементарные измерения и расчеты, произведенные в Египте.

Господствовала геоцентрическая система мира Анаксемандра – Аристотеля – Птолемея, которая основывалась на идее системы идеально равномерно вращающихся гомоцентрических небесных сфер, сочлененных друг с другом своими осями вращения.

Николай Коперник по прошествии более чем тысячи лет обратил внимание на некоторые несуразности в модели Птолемея и предложил свою модель – с Солнцем в центре мира. А Галилей, открывший силы инерции, заявил: если страшно удаленное седьмое небо со звездами делает один оборот за сутки, оно развалится на куски от такой скорости вращения, – вращается не небо, а Земля! И, наконец, Джордано Бруно подытожил: «Значит, нет никакого твердого неба со звездами-гвоздями, звезды – это такие же солнца, как наше. И, значит, нет у Вселенной никакого центра».

Эти идеи подхватывались и развивались. На основе законов динамики Галилея и закона всемирного тяготения Ньютона были вычислены расстояния от Солнца до вращающихся вокруг него планет, а также их размеры и массы. И тем же методом, каким путешественники по Нилу вычислили размер Земного шара, теперь, «путешествуя» на Земном шаре вокруг Солнца, и измеряя из противоположных точек уже измеренной орбиты угол между Солнцем и звездами, вычислили расстояния до ближайших из них. Для большинства же звезд изменения угла (называемые параллаксом) были столь малы, что их нельзя было измерить – так эти звезды оказались далеки.

В ХVI – ХVII вв. утвердилась гелиоцентрическая модель потенциально иерархического звездного мира Кеплера, Ньютона (Вселенная однородна, изотопна, абсолютно неизменна и неподвижна как целое, с абсолютным евклидовым пространством и равномерно текущим, единым временем; центром солнечной системы является Солнце, вокруг которого по эллипсоидным орбитам движутся планеты и Земля, также совершающая суточное вращение вокруг полярной оси).

Научная революция XVI – XVII вв.

Термин «научная революция» – классическое понятие для обозначения периода, охватывающего XVI и XVII века, со времени публикации «Об обращении небесных сфер» Коперника (1543) до выхода в свет «Математических начал натуральной философии» Ньютона (1687). Астрономия Коперника и физическое экспериментирование, с одной стороны, и аналитическая геометрия, дифференциальное и интегральное исчисление – с другой, привели к замене «библии» – мнений Аристотеля и донаучного анимизма – механистическим пониманием законов природы.

Отправной точкой первой научной революции, в результате которой появилась классическая наука и современное естествознание, стал выход книги Н. Коперника «Об обращении небесных сфер» в 1543 году. Высказанные в книге гелиоцентрические идеи были лишь гипотезой и нуждались в доказательстве.

Предшественники Коперника не имели смелости отказаться от геоцентрического принципа и пытались либо совершенствовать мелкие детали птолемеевской системы, либо обращаться к еще более древней схеме гомоцентрических сфер. Коперник сумел разорвать с этой тысячелетней консервативной астрономической традицией, преодолеть преклонение перед древними авторитетами. Он был движим идеей внутреннего единства и системности астрономического знания, искал простоту и гармонию в природе, ключ к объяснению единой сущности многих, кажущихся различными явлений. Результатом этих поисков и стала гелиоцентрическая система мира.

В отличие от своих предшественников, Коперник пытался создать логически простую и стройную планетную теорию. В отсутствие простоты, стройности, системности Коперник увидел коренную несостоятельность теории Птолемея, в которой не было единого стержневого принципа, объясняющего системные закономерности в движениях планет.

Коперник был уверен, что представление движений небесных тел как единой системы позволит определить реальные физические характеристики небесных тел, т.е. то, о чем в геоцентрической модели вовсе не было и речи. Поэтому свою теорию он рассматривал как теорию реального устройства Вселенной.

Возможность перехода к гелиоцентризму (подвижности Земли, обращающейся вокруг реального тела – неподвижного Солнца, расположенного в центре мира) Коперник совершенно справедливо усмотрел в представлении об относительном характере движения, известном еще древним грекам, но забытом в средние века. Неравномерное петлеобразное движение планет, неравномерное движение Солнца Коперник, как и Птолемей, считал кажущимся эффектом. Но он представил этот эффект не как результат подбора и комбинации движений по условным вспомогательным окружностям, а как результат перемещения самого наблюдателя. Иначе говоря, этот эффект объяснялся тем, что наблюдение ведется с движущейся Земли. Допущение подвижности Земли было главным новым принципом в системе Коперника.

Революционное значение гелиоцентрического принципа состояло в том, что он представил движения всех планет как единую систему, объяснил многие ранее непонятные эффекты.

Так, с помощью представления о годичном и суточном движениях Земли теория Коперника сразу же объяснила все главные особенности запутанных видимых движений планет (попятные движения, стояния, петли) и раскрыла причину суточного движения небосвода. Петлеобразные движения планет теперь объяснялись годичным движением Земли вокруг Солнца. В различии же размеров петель (и, следовательно, радиусов соответствующих эпициклов) Коперник правильно увидел отображение орбитального движения Земли: наблюдаемая с Земли планета должна описывать видимую петлю тем меньшую, чем дальше она от Земли. Впервые получила объяснение смена времен года: Земля движется вокруг Солнца, сохраняя неизменным в пространстве положение оси своего суточного вращения.

Теория Коперника логически стройная, четкая и простая. Она способна рационально объяснить то, что раньше либо не объяснялось вовсе, либо объяснялось искусственно, связать в единое то, что ранее считалось совершенно различными явлениями. Это – ее несомненные достоинства; они свидетельствовали об истинности гелиоцентризма.

Поиск аргументов в пользу гипотезы Коперника стал основной задачей научной революции XVI-XVII вв., которая началась с работ Г. Галилея.

Г. Галилей заложил основы новой науки и мировоззрения нового типа. Новая научная методология Галилея может быть сведена к следующим положениям:

– Объективность.

Ученый считал, что для формулирования четких суждений в науке необходимо учитывать только объективные, т. е. поддающиеся точному измерению, свойства предметов – размер, форма, количество, масса, движение. Только с помощью количественных измерений наука может получить истинные знания о мире. Субъективные свойства – цвет, звук, вкус, осязание и другие можно оставить без внимания.

– Экспериментальность.

Проверка истинности гипотез осуществлялась ученым эмпирически. Для этой цели Галилей изобрел и усовершенствовал множество технических приборов и экспериментальных установок: линзу, телескоп, микроскоп, воздушный термометр, барометр и др. Он сам испытал изобретенный им водолазный колокол.

– Доказательность.

Научная теория должна, по мысли ученого, иметь подтверждение. Галилей использовал доказательство как прием проверки истинности гипотезы.

– Математизация.

Свою ориентацию на опыт Галилей сочетал с математическим осмыслением, которое ставил чрезвычайно высоко, считая возможным заменить математикой традиционную логику.

Особое значение для науки имели открытия Галилея в области механики. Законы механики Галилея в комплексе с его астрономическими открытиями подвели научную базу под теорию Коперника и способствовали утверждению гелиоцентрической доктрины в науке. Но остался нерешенным вопрос о соотношении земных и небесных движений, объясняющих движение самой Земли.

Завершил первую научную революцию И. Ньютон.

Заслуга Ньютона заключается в том, что он:

– соединил механистическую философию Декарта, законы Кеплера о движении планет и законы Галилея о земном движении, сведя их в единую теорию;

– доказал существование тяготения как универсальной силы, которая является причиной замкнутых орбит, по которым движутся небесные тела. Каждая частица материи во Вселенной притягивает каждую другую частичку с силой, прямо пропорциональной произведению их масс и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними;

– математическим путем вывел эллиптическую форму планетных орбит;

–  объяснил, что планеты движутся и одновременно удерживаются в пределах своих орбит под действием сил инерции и гравитации;

– разработал физический принцип дальнодействия, выражающийся в мгновенном воздействии тел друг на друга на разных расстояниях без посредников;

– ввел в физику понятия абсолютного пространства и абсолютного времени.

Результатом развития классической механики явилось создание единой механистической картины мира. В её рамках все качественное многообразие мира объяснялось различиями в движении тел, подчиняющимся законам ньютоновской механики. Согласно механистической картине мира, если физическое явление мира можно было объяснить на основе законов механики, то такое объяснение признавалось научным. Механика Ньютона, таким образом, стала основой механистической картины мира, господствовавшей вплоть до научной революции на рубеже XIX – XX столетий.

Механика Ньютона, в отличие от прежних механических концепций, решала любую задачу, связанную с движением в любой точке пространства при известных фактах, обусловливающих это движение, а также обратную задачу определения величины и направления действия этих факторов в любой точке при известных элементах движения. Благодаря этому механика Ньютона могла использоваться в качестве метода количественного анализа механического движения. Любые физические явления могли изучаться как движение в чисто феноменологическом плане, независимо от вызывающих их факторов. Законы ньютоновской механики связывали силу не с движением, а с изменением движения. Это позволило отказаться от традиционных представлений о том, что для поддержания движения нужна сила, и отвести трению, которое делало силу необходимой в действующих механизмах для поддержания движения, второстепенную роль.

Установив динамический взгляд на мир вместо традиционного статического взгляда, Ньютон свою динамику сделал основой теоретической физики. Хотя Ньютон проявлял осторожность в механических истолкованиях природных явлений, тем не менее, он считал желательным выведение из начал механики остальных явлений природы. Дальнейшее развитие физики стало осуществляться в направлении дальнейшей разработки аппарата механики применительно к решению конкретных задач, по мере решения которых механистическая картина мира укреплялась.

Значительные изменения происходят и в науках о живой природе, в способе биологического познания – вырабатываются стандарты, критерии и нормы исследования органического мира. На смену стихийности, спекулятивным домыслам, фантазиям и суевериям постепенно приходит установка на объективное, доказательное, эмпирически обоснованное знание. Благодаря коллективным усилиям ученых многих европейских стран такая установка обеспечила постепенное накопление колоссального фактического материала. Значительную роль в этом процессе сыграли Великие географические открытия. Фауна и флора вновь открытых стран и континентов не только значительно расширили эмпирический базис биологии, но и поставили вопрос о его систематизации.

Огромная описательная накопительная работа, проведенная в XVI – XVII вв. в биологии, имела важные последствия.

Во-первых, она вскрыла реальное многообразие растительных и животных форм и наметила общие пути их систематизации. Если в ранних ботанических описаниях (О. Брунфельса, И. Бока, К. Клузиуса и др.) еще отмечается множество непоследовательностей и отсутствуют четкие принципы систематизации и классификации, то уже М. Лобеллий, К. Баугин и особенно А. Цезальпино закладывают программу создания искусственной систематики.

Во-вторых, накопительная биологическая работа в XVI – XVII вв. значительно расширила сведения о морфологических и анатомических характеристиках организмов. В трудах Р. Гука, Н. Грю, Я. Гельмонта, М. Мальпиги и других получила развитие анатомия растений, были открыты клеточный и тканевый уровни их организации, сформулированы первые догадки о роли листьев и солнечного света в питании растений. Установление пола у растений и внедрение экспериментального метода в ботанику – заслуга Р.Я. Камерариуса; садовод Т. Ферчаильд (не позже 1717 г.) создал первый искусственный растительный гибрид (двух видов гвоздики). На основе искусственной гибридизации совершенствовались методы искусственного опыления, закладывались отдаленные предпосылки генетики.

В-третьих, важным следствием развития биологии явилось формирование научной методологии и методики исследования живого. Поиски рациональной, эффективной методологии привели к стремлению использовать в биологии методы точных наук – математики, механики, физики и химии. Сформировались даже целые направления в биологии – иатромеханика, иатрофизика и иатрохимия. В русле этих направлений были получены отдельные конструктивные результаты. Так, например, Дж. Борелли подчеркивал важную роль нервов в осуществлении движения, а Дж. Майов одним из первых провел аналогию между дыханием и горением. Значительный вклад в совершенствование тонкой методики анатомического исследования внес Я. Сваммердам.

В-четвертых, следствием накопительной работы является развитие теоретического компонента биологического познания – выработка понятий, категорий, методологических установок, создание первых теоретических концепций, призванных объяснить фундаментальные характеристики живого. Прежде всего, это касалось природы индивидуального развития организма, в объяснении которой сложилось два противоположных направления – преформизм и эпигенез.

Преформисты (Дж. Ароматари, Я. Сваммердам, А. ван Левенгук, Г.В. Лейбниц, Н. Мальбранш и др.) исходили из того, что в зародышевой клетке уже содержатся все структуры взрослого многоклеточного организма, потому процесс онтогенеза сводится лишь к количественному росту всех предобразованных зачатков органов и тканей. Преформизм существовал в двух разновидностях: овистической, в соответствии с которой будущий взрослый организм предобразован в яйце (Я. Сваммердам, А. Валлисниери и др.), и анималькулистской, сторонники которой полагали, что будущий взрослый организм предобразован в сперматозоидах (А. ван Левенгук, Н. Гартсекер, И. Либеркюн и др.).

Уходящая своими корнями в аристотелизм, теория эпигенеза (У. Гарвей, Р. Декарт, пытавшийся построить эмбриологию, изложенную и доказанную геометрическим путем, и др.) полностью отрицала какую бы то ни было предопределенность развития организма и отстаивала точку зрения, в соответствии с которой развитие структур и функций организма определяется воздействием внешних факторов на непреформированную зародышевую клетку. Борьба между этими направлениями была острой, длительной, велась с переменным успехом. Каждое направление обосновывало свою позицию не только эмпирическими, но и философскими соображениями (так, преформизм хорошо согласовывался с креационизмом: Бог создал мир со всеми населяющими его существами, как теми, которые были и есть, так и теми, которые еще только появятся в будущем).

Научная революция XVII века привела к становлению классического естествознания. Развитие многих областей научного познания в этот период определялось непосредственным воздействием на них идей механической картины мира.

В эпоху господства алхимии Р. Бойль выдвинул программу, которая переносила в химию принципы и образцы объяснения, сформулированные в механике. Бойль предлагал объяснить все химические явления исходя из представлений о движении «малых частиц материи» (корпускул).

Механическая картина мира оказывала сильное влияние и на развитие биологии.

Так, Ламарк, пытаясь найти естественные причины развития организмов, опирался на вариант механической картины мира, включавший идею «невесомых». Он полагал, что именно последние являются источником органических движений и изменений в живых существах. Развитие жизни, по его мнению, выступает как «нарастающее движение флюидов», которое и было причиной усложнения организмов и их изменения. Сильным влияние механической картины мира было и на знание о человеке и обществе.

Понятие классической науки охватывает период с XVII века по 20-е годы ХХ века. Этот этап науки характеризуется рядом специфических особенностей: стремление к завершенной системе знаний, фиксирующей истину в окончательном виде; механистичность – представление мира в качестве машины, состоящей из элементов разной степени сложности; натурализм – признание идеи самодостаточности природы, управляемой естественными, объективными законами; метафизичность – рассмотрение природы как неизменного, неразвивающегося целого; доминирование количественного сопоставления и оценки всех явлений над качественным; причинно-следственный автоматизм – объяснение всех природных явлений естественными причинами; аналитизм – доминирование в научном мышлении аналитической деятельности над синтетической.

По мере распространения механической картины мира на новые предметные области наука все чаще сталкивалась с необходимостью учитывать особенности этих областей, требующих новых, немеханических представлений. Накапливались факты, которые все труднее было согласовывать с принципами механической картины мира. Она теряла свой универсальный характер, расщепляясь на ряд частонаучных картин, начался процесс расшатывания механической картины мира. В середине XIX века она окончательно утратила статус общенаучной.

Вторая научная революция (конец XVIII – начало XIX века)

С конца XVIII века до начала XIX века можно констатировать второй революционный процесс в естествознании, который как бы логически завершает окончательное становление классического естествознания. Итогом этой революции становится дисциплинарная организация классической науки. Этот процесс сопровождается следующими фактами:

– Статичность объяснительных схем классического естествознания разрушается благодаря эволюционным идеям, пришедшим из области биологии, геологии, палеонтологии;

– Механистическая картина природы перестаёт приравниваться к общенаучной картине мира;

– На основе соотношения разных методов, синтеза знаний, дальнейшей дифференциации научного знания формируются и развиваются разные направления классического естествознания и их стиль мышления.

В XIX веке наука остается в целом механистической и метафизической, но в ней начинают формироваться предпосылки второй глобальной революции. Этому предшествуют комплексные научные революции, в результате которых в естествознании утвердились идеи всеобщей связи и началось стихийное проникновение диалектических воззрений.

Этап зарождения и формирования эволюционных идей – с начала 30-х гг. XIX века до конца XIX – начала XX вв. Уже с конца XVIII века в естественных науках (в том числе и в физике, которая выдвинулась на первый план) накапливались факты, эмпирический материал, которые не «вмещались» в механическую картину мира и не объяснялись ею. «Подрыв» этой картины мира шел главным образом с двух сторон: во-первых, со стороны самой физики и, во-вторых, со стороны геологии и биологии.

Первая линия «подрыва» была связана с активизацией ис­следований в области электрического и магнитного полей. Осо­бенно большой вклад в эти исследования внесли английские уче­ные М. Фарадей (1791 – 1867) и Д. Максвелл (1831 – 1879). Бла­годаря их усилиям стали формироваться не только корпускуляр­ные, но и континуальные («сплошная среда») представления.

Фарадей обнаружил взаимосвязь между электричеством и магнетизмом, ввел понятия электрического и магнитного полей, выдвинул идею о существовании электромагнитного поля. Максвелл создал электродинамику и статистическую физику, построил теорию электромагнитного поля, предсказал существование электромагнитных волн, выдвинул идею об электромагнитной природе света. Тем самым материя предстала не только как вещество (как в механической картине мира), но и как электромагнитное поле.

Электродинамика – классическая теория электромагнитных процессов, в которых основную роль играют взаимодействия между заряженными частицами, осуществляющиеся посредством электромагнитного поля – особой формы материи. Все электромагнитные явления могут быть описаны с помощью уравнений Максвелла. В этих уравнениях была дана количественная, математическая формулировка законов поля, выражающих его структуру. Электромагнитные взаимодействия определяют взаимодействия между ядрами и электронами в атомах и молекулах. К электромагнитному взаимодействию сводится и большинство сил, проявляющихся в макроскопических процессах – силы упругости, трения, химические связи.

Успехи электродинамики привели к созданию электромагнитной картины мира, которая объясняла более широкий круг явлений и более глубоко выражала единство мира, поскольку электричество и магнетизм объяснялись на основе одних и тех же законов (законы Ампера, Ома, Лапласа). Поскольку электромагнитные процессы не редуцировались к механическим, то стало формироваться убеждение в том, что основные законы мироздания – не законы механики, а законы электродинамики. Механистический подход к таким явлениям как свет, электричество, магнетизм не увенчался успехом и электродинамика все чаще заменяла механику.

Работы в области электромагнетизма сильно подорвали механистическую картину мира и по существу положили начало ее крушению. Будучи не в силах объяснить новые явления механическая картина мира начала сходить с исторической сцены, уступая место новому пониманию физической реальности.

К концу XIX века становилось все более очевидным, что научный метод, сводившийся к изоляции, объяснению и упорядочению, натолкнулся на свои границы. Оказалось, что его действие изменяет и преобразует предмет познания, вследствие чего сам метод уже не может быть отстранен от предмета. В результате естественнонаучная картина мира, по существу, перестает быть только естественно-научной, ибо в нее включается человек.

Второе направление «подрыва» механистической картины мира связано с исследованиями английского геолога Ч. Лайеля (1797 – 1875) и французских биологов Ж.Б. Ламарка (1744 – 1829) и Ж. Кювье (1769 – 1832).

Ч. Лайель в своем главном труде «Основы геологии» в трех томах (1830 – 1833) разработал учение о медленном и непрерывном изменении земной поверхности под влиянием постоянных геологических факторов. Он перенес нормативные принципы биологии в геологию, построив здесь теоретическую концепцию, которая впоследствии оказала влияние на биологию. Принципы высшей формы он перенес на познание низших форм. Ч. Лайель – один из основоположников актуалистического метода в естествознании, суть которого в том, что на основе знания о настоящем делаются выводы о прошлом. Однако Земля для Лайеля не развивается в определенном направлении, она просто изменяется случайным, бессвязным образом. Причем изменения – это у него лишь постепенные количественные изменения, без скачков, без перерывов постепенности, без качественных изменений. Это метафизический, «плоскоэволюционный» подход.

Ж.Б. Ламарк создал первую целостную концепцию эволюции живой природы. По его мнению, виды животных и растений постоянно изменяются, усложняясь в своей организации в результате влияния внешней среды и некоего внутреннего стремления всех организмов к усовершенствованию. Провозгласив принцип эволюции всеобщим законом развития живой природы, Ламарк, однако, не вскрыл истинных причин эволюционного развития. Он полагал, что приобретенные под влиянием внешней среды изменения в живых организмах становятся наследственными и служат причиной образования новых видов. Но передача по наследству этих приобретенных изменений Ламарком доказана не была. Главная его заслуга – создание первого в истории науки целостного, систематического эволюционного учения.

Ламарк считал, что изменение внешней среды приводит к появлению у организмов новых свойств, которые передаются по наследству. Тем самым он выступил против теории катастроф Кювье и против метафизической теории постоянства видов. С его точки зрения, живое возникает из неживого при помощи особых материальных «флюидов», причем сначала образуются простейшие формы, затем из них развиваются более сложные («принцип градации»). Однако он считал, что сама материя не способна к самодвижению и развитие природы направляется согласно «божественной внутренней цели».

В отличие от Ламарка, Ж. Кювье не признавал изменяемости видов, объясняя смену ископаемых фаун так называемой «теорией катастроф», которая исключала идею эволюции органического мира. Кювье утверждал, что каждый период в истории Земли завершается мировой катастрофой – поднятием и опусканием материков, наводнениями, разрывами слоев и др. В результате этих катастроф гибли животные и растения, и в новых условиях появились новые их виды, не похожие на предыдущие. Причину катастроф он не указывал, не объяснял.

В первые десятилетия XIX века была фактически подготовлена замена метафизического способа мышления, господствовавшего в естествознании. Особенно этому способствовали три великих открытия: создание клеточной теории, открытие закона сохранения и превращения энергии и разработка Дарвиным эволюционной теории.

Теория клетки была создана немецкими учеными М. Шлейденом и Т. Шванном в 1838 – 1839 гг. Открытие клетки и ее способности к изменениям свидетельствовало о том, что растительные и животные клетки в основе имеют одинаковую структуру. Было установлено, что высшие растительные и животные организмы в своем развитии подчиняются определенным общим законам: в частности, они начинают жизнь с единой клетки, которая дифференцируется, делится, каждая вновь возникшая тоже делится, и так строится весь организм. Клеточная теория доказала внутреннее единство всего живого и указала на единство происхождения и развития всех живых существ. Она утвердила общность происхождения, а также единство строения и развития растений и животных.

Открытие в 40-х гг. XIX века закона сохранения и превращения энергии (Ю. Майер, Д. Джоуль, Э. Ленц) показало, что признававшиеся ранее изолированными так называемые «силы» – теплота, свет, электричество, магнетизм – взаимосвязаны, переходят при определенных условиях одна в другую и представляют собой лишь различные формы одного и того же движения в природе. Энергия как общая количественная мера различных форм движения материи не возникает из ничего и не исчезает, а может только переходить из одной формы в другую.

Теория Ч. Дарвина показала, что растительные и животные организмы (включая человека) не созданы Богом, а являются результатом длительного естественного развития (эволюции) органического мира, ведут свое начало от немногих простейших существ, которые, в свою очередь, произошли от неживой природы (работа «Происхождение видов путем естественного отбора» вышла в 1859 г.). Тем самым были найдены материальные факторы и причины эволюции – наследственность и изменчивость и движущие факторы эволюции – естественный отбор для организмов, живущих в «дикой» природе, и искусственный отбор для разводимых человеком домашних животных и культурных растений.

Революция в естествознании конца XIX – начала XX вв. и становление идей и методов неклассической науки

Классическое естествознание XVII – XVIII вв. стремилось объяснить причины всех явлений (включая социальные) на основе законов механики Ньютона. В XIX веке стало очевидным, что законы ньютоновской механики уже не могли играть роли универсальных законов природы. На эту роль претендовали законы электромагнитных явлений. Была создана (Фарадей, Максвелл и др.) электромагнитная картина мира. Однако в результате новых экспериментальных открытий в области строения вещества в конце XIX – начале XX вв. обнаружилось множество непримиримых противоречий между электромагнитной картиной мира и опытными фактами.

В 1895 – 1896 гг. были открыты лучи Рентгена, радиоактивность (Беккерель), радий (Мари и Пьер Кюри) и др. В 1897 году английский физик Дж. Томсон открыл первую элементарную частицу – электрон и понял, что электроны являются составными частями атомов всех веществ. Он предложил первую (электромагнитную) модель атомов.

В 1911 году английский физик Э. Резерфорд в экспериментах обнаружил, что в атомах существуют ядра, положительно заряженные частицы, размер которых очень мал по сравнению с размерами атомов, но в которых сосредоточена почти вся масса атома. Он предложил планетарную модель атома: вокруг тяжелого положительно заряженного ядра вращаются электроны. Резерфорд предсказал существование нейтрона. Но планетарная модель оказалась несовместимой с электродинамикой Максвелла.

Немецкий физик М. Планк в 1900 году ввел «квант действия» (постоянная Планка) и, исходя из идеи квантов, вывел закон излучения. Было установлено, что испускание и поглощение электромагнитного излучения происходит дискретно, определенными конечными порциями (квантами). Квантовая теория Планка вошла в противоречие с теорией электродинамики Максвелла. Возникли два несовместимых представления о материи: или она абсолютно непрерывна, или она состоит из дискретных частиц. Названные открытия опровергли представления об атоме, как последнем, неделимом «первичном кирпичике» мироздания («материя исчезла»).

Беспокойство и смятение, возникшие в связи с этим в физике, «усугубил» Н. Бор, предложивший на базе идеи Резерфорда и квантовой теории Планка свою модель атома (1913). Он предполагал, что электроны, вращающиеся вокруг ядра по нескольким стационарным орбитам, вопреки законам электродинамики не излучают энергии. Они излучают ее порциями лишь при перескакивании с одной орбиты на другую. Причем при переходе электрона на более далекую от ядра орбиту происходит увеличение энергии атома и наоборот. Будучи исправлением и дополнением модели Резерфорда, модель Н. Бора вошла в историю атомной физики как квантовая модель атома Резерфорда - Бора.

Эти открытия положили начало «новой» атомистике. Если атомистика опиралась на положение о дискретном, прерывистом строении материи, состоящей из неделимых частиц – атомов – последних «кирпичиков» мироздания, то после названных открытий стало ясно, что атом – система заряженных частиц. Современная атомистика признает многообразие молекул, атомов, элементарных частиц и других микрообъектов в структуре материи, их неисчерпаемую сложность, способность превращения из одних форм в другие. Тем самым материя «предстает» не только дискретной, но и непрерывной.

Ощутимый «подрыв» классического естествознания был осуществлен А. Эйнштейном, создавшим сначала специальную (1905), а затем и общую (1916) теорию относительности. В целом его теория основывалась на том, что, в отличие от механики Ньютона, пространство и время не абсолютны. Они органически связаны с материей, движением и между собой. Сам Эйнштейн суть теории относительности в популярной форме выразил так: «Раньше полагали, что если бы из Вселенной исчезла вся материя, то пространство и время сохранились бы. Теория относительности утверждает, что вместе с материей исчезли бы пространство и время». При этом четырехмерное пространство-время, в котором отсутствуют силы тяготения, подчиняется соотношениям неэвклидовой геометрии.

Теория относительности показала неразрывную связь между пространством и временем (она выражена в едином понятии пространственно-временного интервала), а также между материальным движением, с одной стороны, и его пространственно-временными формами существования – с другой. Определение пространственно-временных свойств в зависимости от особенностей материального движения («замедление» времени, «искривление» пространства) выявило ограниченность представлений классической физики об «абсолютном» пространстве и времени, неправомерность их обособления от движущейся материи. Как писал сам Эйнштейн, нет более банального утверждения, что окружающий нас мир представляет собой четырехмерный пространственно-временной континуум.

К принципиальным изменениям в понимании устройства мира привело появление квантовой механики. В 1923 году Луи де Бройль выдвинул гипотезу об универсальности корпускулярно-волнового дуализма. С движением материальной частицы связан волновой процесс. Электрон проявляет себя и как частица и как волна. Не только фотоны, но и электроны, и любые другие частицы, наряду с корпускулярными, обладают волновыми свойствами. В 1927 году была обнаружена дифракция электронов, подтвердившая эту гипотезу.

В 1926 году Эрвин Шредингер получил уравнение для волновой функции и применил его к атому водорода. Подтвердились правила квантования Бора. Были описаны волновые свойства электрона в атоме водорода. Появился способ, позволяющий рассчитывать все явления атомной физики. Было положено начало квантовой механике. Макс Борн уточнил, что волновая функция описывает вероятность нахождения частицы в той или иной точке и является волной информации.

В 1927 году В. Гейзенберг получает соотношение неопределённостей, согласно которому попытка измерения координаты частицы приводит к неопределённости в попытке определения её импульса и наоборот. Объект микромира невозможно одновременно с любой заранее заданной точностью характеризовать и координатой и импульсом. Понятие классической траектории неприменимо к микрочастицам. Н. Бор выдвигает общий принцип дополнительности, одним из конкретных выражений которого является соотношение неопределённостей.

В 1927 году П. Дирак применил квантовую механику к электромагнитному полю. Возникла квантовая теория поля. Поле как квантовый объект отличается от любой системы частиц тем, что имеет бесконечное число степеней свободы.

В 1928 году П. Дирак обобщил уравнение Шредингера для электронов, движущихся с произвольными скоростями. Было положено начало релятивистской квантовой механике и квантовой электродинамике, описывающей два взаимодействующих поля – электромагнитное и электрон-позитронное.

Объектом исследования становится вакуум. Направление поисков: симметрия полей, описывающих различные частицы, и тенденция к объединению различных видов взаимодействия между частицами.

В 1973 году выдвигается гипот