МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РФ
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОТКРЫТЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ФИЛИАЛ Г.ЕЙСК
РЕФЕРАТ
ПО КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ НА ТЕМУ : ИДЕИ И. НЬЮТОНА И К. ЛИНЕЯ
ВЫПОЛНИЛА: ШИЛОВА ЛАРИСА
ВЛАДИМИРОВНА
СТУДЕНТКА 11-Ю
ПРОВЕРИЛ:ТРОФИМОВА
ЛЮДМИЛА ВЛАДИМИРОВНА
ЕЙСК 2000
Жизненный путь Исаака Ньютона .
Было бы правильно сказать, Что Ньютон не только привел В порядок всю совокупность Известных в то время данных, Но и приписать его гению Изумительную способность предвидеть Последующие открытия и дальнейшее Развитие науки Н.БорИсаак Ньютон родился 4 января 1643 года в семье небогатого фермера. Его детство проходило в деревне Вулсторп недалеко от городка Грантем, где онучился в общественной школе. Воспитывала его бабушка, так как отецнезадолго до его рождения умер, и мать, вторично выйдя замуж, уехала издеревни. Казалось, судьба уготовила Ньютону жизнь фермера, но стремление кзнаниям, увлечение математикой, неожиданно проснувшееся в нем в школьныегоды, обратил на себя внимание школьного учителя и родственников. Встарости Ньютон вспоминал, что его любимым делом тогда было мастеритьразные механические игрушки, солнечные часы, а в 1658 году он проделал свойпервый физический эксперимент: измеряя дальность прыжка по направлениюветра и против, сумел определить силу ветра во время бури. Родственникиуговорили мать Исаака не припятствовать его дальнейшему образованию, и в1661 году он был принят в Тринити-колледж на правах субсайзера-бедногостудента в обязанности которого входило также прислуживание членам колледжаи '' действительным '' студентам. Знаменитый колледж, основанный в 1546году за 400 лет существования сыграл громадную роль в развитии английскойкультуры и науки. Выдающиеся способности и прилежание Ньютона позволили емубыстро пройти все ступеньки ирархической лестницы академических знаний. В1669 году он получил почетную Люкасовскую кафедру и читал в Кембриджскомуниверситете лекции по оптике и математеке. Все остальное время молодойучитель посвящал научным исследованиям. Это самый плодотворный период вжизни Ньютона, в течении которого были сделаны почти все его основныеоткрытия. Особенно результативным были почти два года его вынужденногоприбывания в родной деревне Вулсторп (1665-1667) во время страшной эпидемиичумы, охватившей всю Англию. Именно здесь он создает свою первокласнуюоптическую лабораторию и проводит первые эксперименты по разложению света впризмах, разрабатывает основные теории '' флюксий ''-дифференциальное иинтегральное исчисление, раздумывает о всемирном тяготении и получает законуменьшения силы тяжести с растоянием. Но мир узнает обо всех этих открытияхдва десятка лет спустя. Ньютон был человеком очень осторожным, невыносившим торопливости в работе. В 1668 году в результате большого и увлеченного труда, в которомпроявилось искусство Ньютона как химика и металлурга, была изготовленамодель телескопа нового типа . Первый телескоп-рефлектор имел диаметрзеркала всего 2,5 см и длину 15 см , но этот крохотный инструмент могдавать изображение не хуже громоздких телескопов с линзами. Благодаря этомуизобретению имя Ньютона становится известным и в январе 1672 года егоизбирают в Лондонское Королевское общество. Через гол на заседании обществаон зачитывает свой мемуар '' Новая теория света и цветов '', в которомизложены его гениальные экспериментальне исследования по дисепсии света.Мемуар был составлен ученым на основе лекции по оптике, которые он читал в1669-1671 годах студентам Кембриджа. Его совершенно новая, революционнаятеория о цветах, построеная на основе убедительных экспериментов, полностьюотвергла старые воззрения о свете и цвете, идущие еще от Аристотеля.Согласно этим воззрениям, разные цвета света объяснялись различнымипропорциями между светом и тенью, взаимодействием света с вещесвом. Ньютонпервым показал, что реально существуют монохромотические лучи разнойцветности и белый, обычный свет есть смесь этих лучей. В конце 1675 года Ньютон присылает в Королевское общество ещеодин оптический мемуар, в котором описывает знаменитые опыты, приведшие коткрытию так называемых колец Ньютона. На основании этих опытов ученыйделает вывод о '' периодичности '' в распространении свеета. В переписке сГуком-сторонником волновой природы света-Ньютон анализирует всепреимущества и недостатки волновой концепции и склоняется к некоторымдуализму природы света, предвосхищая основную идею квантовой физики. Однакоон не развивает своих гипотез о природе света. Ему ближе была имиссионнаятеория, позволявшая просто объяснить закон прямолинейного распространениясвета. Это дало основание ученикам и последователям Ньютона считать егоосновоположником корпускулярной теории света, и авторитет великого ученогоискусственно сдерживал развитие волновой оптики вплоть до появления работЮнга и Френеля. Болезненно воспринимая любую критику своих работ, Ньютон решаетне публиковать сочинений по оптике . И его '' Оптика'', в которой он собралвсе свои исследования световых явлений, выходит лишь в 1704 году, через годпосле смерти Р.Гука-основного критика и притендента на многие открытияНьютона. Эта книга и в настоящее время служит образцом описания тонкого иизмуного физического эксперимента, а опыты с призмой стали классическими инеизменно демонстрируются на уроках физике.
Оптика Ньютона
Тематика наблюдения у Ньютона не очень обширна, выбраны очень простыеобъекты ( волос, полуплоскость, прямоугольная и клиновидные щели ) чтобыдействие побочных факторов не мешало выяснению основных причин явления. Впервых двух книгах '' Оптики '' '' предложения '' и ''наблюдения '' всюдуразделяются либо в начале следует четко сформулированный тезис, а затем ондоказывается опытами, либо этот тезис появляется на основе анализапредшествующих наблюдений. Втретьей книге изложение построено по-иному. Формально здесьвообще нет '' предложений ''. Этим Ньютон, видимо хотел подчеркнутьотсутствие полной ясности в вопросе, которое, по его мнению, объясняетсянедостатком экспериментальных данных: '' Производя предыдущие наблюдения,янамеривался повторить большинство из них с большей тщательностью иточностью и сделать некоторые новые наблюдения для определения способа,каковым лучи света изгибаются при их прохождении около тел, сосдаваяцветные каемки с темными линиями между ними. Но я был тогда прерван, и немогу теперь думать о том, чтобы приняться за дальнейшее рассмотрение этихпредметов. Ввиду того , что я не завершил этой части моего плана, я закончупредложением только нескольких вопросов для дальнейшего исследования,которое произведут другие ''. При чтении третьей книги '' Оптики '' очень трудно освободитьсяыот ощущений , что все дифракционные опыты ставились по заранее продуманномуплану после того, как была сформулирована теория этих опытов. Исследовательтворчества Ньютона лорд Кейне однажды сказал о Ньютоне:'' Я подозреваю, чтоего эксперименты были всегда средством не длы открытия, а только дляпроверки того, что он уже знал '' .
Механика Ньютона.
От оптических исследований ученый постепннно переходит к проблемаммеханики. Первые идеи о всемирном тяготении появляются у него во время'' вулсторпского отпуска ''. Именно к этому периоду относится знаменитаялегенда о '' ньютоновском яблоке'', и падение которого озарило ученого. Кпроблеме обоснования кеплеровских законов движения планет Ньютон вдальнейшем подхолит неоднократно: в 1679 году его стимулирует к этомуписьмо Р. Гука, а в 1684 году, когда были получены более точные данные оразмерах Земли, растояние от Земли до Луны и обоснование эллиптичесихорбит стало жгучей проблемой дня, друг ученого астроном Э.Галлей настойчивотребует от Ньютона окончательного решения. В 1687 году благодаря усилиямГаллея выходит в свет книга Ньютона под названием '' ''Математическиеначала натуральной философии '' В истории естесвознания не было события более крупного, чемпоявления '' Начал Ньютона…Ньютоново учение о пространсве времени, массах исилах давало общую схему для решения любых конкретных задач механики,физики и астрономии. Величественный пример системы мира, разобранныйНьютоном, увенчанный открытием всемирного тяготения, увлекал науку на этотновый путь, на применение ньютоновой схемы ко всем разделам физики.Возникла '' классическая физика '' по образу и подобию '' ''Начал'' .* Его '' метод принципов '', глубоко реализованный в отмеченныхфизических работах, заключается в следующем. На основе опыта формулируетсянаиболее общие закономерности-аксиомы или так называемые принципы, и изних дедуктивным путем выводится отдельные зконы и положения, которые должныбыть проверены на опыте . Согласие с опытом этих следствий служит гарантиейсправедливости основных положений теории. Этот путь построения физическогознания оказался необычайно плодотворным, и все последующие великие теории (электродинамика, термодинамика, теория относительности, квантовая теория-Бура ) построенны именно так. Свой метод Ньютон противопоставил господствовавшему тогда вестествознании стремлению во что бы то ни стало объяснить явления дажеспомощью не обоснованных опытом гипотез, догадок и спекуляции . Ньютонполагал, что на такой основе построить истинную физическую теорию нельзя.Если на данном этапе нет возможности объяснить причины, то следуетограничиться установлением из экспериментов реальной закономерности. Отсюдаего решительная кредо : '' Все же, что не выводится из явлений, должноназываться гипотезою; гипотезом же метофизическим, физическим,механическим, скрытым свойствам не место в экспериментальной философии,-пишет он в '' Общем поучении '' второго издания '' Начал ''.*Вавилов о трудах Ньютона- Г.М.Голин ''Классики физической науки ''
Теория тяготения Исаака Ньютона.
С именем Ньютона связано открытие или окончательная формулировка основныхзаконов динамики: закона инерции, пропорциональности между колличетсвомдвижения mv и движущей силы .
Равенство по величине и противоположности по направлению сил прицентральном характере взаимодействия. Вершиной науки Ньютона стала еготеория тяготения и провозглашение первого действительно универсальногозакона природы-закон всемирного тяготения. В 1666 году у Ньютона возникает идея всемирного тяготения, егородство с силой тяжести на Земле и идея о том, каким образом можновычислить силу тяготения. Доказание тождества силы тяжести на Земле и идеяо том, каким образом можно вычислить силу тяготенияю. Доказание тождествасилы тяжести на земле Ньютон проводит на основе вычисленияцентростремительного ускорения Луны в ее обращении вокруг Земли, уменьшивэто ускорение пропорционально квадрату расстояния Луны от Земли, онустанавливает, что оно равно ускорению силы тяжести у земной поверхностию.Обобщая эти результаты, Ньютон сделал вывод, что для всех планет имееиместо притяжение к Солнцу, что все планеты тяготеют друг к другу с силой,обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними. Далее Ньютонвыдвинул тейзис, в соответствии с которым сила тяжести пропорциональна лишьколичесву материи ( массе ) и не зависит от формы материала и другихсвойств тела. Развивая это положение, Ньютон формулирует закон всемирноготяготения . Древняя идея взаимного стремления тел друг к другу ( '' любви '' )благодаря Ньютону освободилось от антропоморфности и таинственности. Втеории Ньютона тяготение предстало как универсальная сила, котораяпоявляется между любыми материальными частицами независимо от их конкретныхкачеств и состава, всегда пропорциональна их массам и обратнопропорциональна квадрату расстояния между ними. Ньютон показал неразрывнуюсвязь, взаимообусловленность законов Кеплера и закона изменения действиясилы тяготения обратно пропорционально квадрату расстояния. Законы движенияпланет представляли как следствия закона всемирного тяготения. Причину иприроду тяготения Ньютон не считал возможным обсуждать, не имея на этотсчет достаточного количества фактов.
Космология Ньютона.
Несмотря на свой знаменитый девиз '' Гипотез не измышляю ! '', Ньютон какмыслитель крупнейшего масштаба не мог не задумываться и над общимипроблемами мироздания. Так, в частности, он распространил свою теориютяготения на проблемы космологии. Но и здесь он был не склонен давать волю фантазии и стремилсяанализировать прямые логические следствия из уже установленных законов.Распространив закон тяготения, подтвержденный тогда лишь для Солнечнойсистемы, на всю Вселенную, Ньютон рассмотрел главную космологическуюпроблему: конечна или бесконечна Вселенная. Вопрос выглядел так: в какомслучае возможно гравитирующая Вселенная, когда она конечна или когда онабесконечна? Он пришел к выводу, что лишь в случае бесконечности Вселеннойматерия может существовать в виде множества космических объектов-центровгравитации. В конечной вселенной материальные тела рано или поздно слилисьбы в единое тело в центра мира. Это было первое строгое физико-теоритическое обоснование бесконечности мира. Ньютон задумывался и над проблемой происхождения упорядоченнойВселенной . Однако здесь он столкнулся с задачей, для решения которой ещене располагал научными фактами. Он первым отчетливо осознал, что однихтолько механических свойств материи для этого не достаточно. Ньютонкритиковал концепции атомистов и картезианцев, справедливо утверждая, чтотолько из одних неупорядоченных механических движений частиц не моглавозникнуть вся сложная организация мира. Он считал, что материя сама посебе пассивна и не способна к движению. И потому, например, для неготайной являлось начало орбитального движения планет. Для раскрытия этойтайны оставалось прибегнуть лишю к некой более могучей, чем тяготение силе-к Богу. Поэтому Ньютон вынужден был допустить божественный '' первый толчок'', благодаря которому планеты приобрели орбитальное движение, а не упалина Солнце. Понадобилось всего пол века для того, чтобы в естесвознаниисформулировалась идея естественной эволюции материи, опровергающаябожестенный '' первотолчок ''.
Завершение деятельности Ньютона.
Творчесво Ньютона не ограничивается физикой, математикой и химическойтехнологией. Однако его работы по хранологии и богословию, написанные вконце жизни, не несуи на себе печати ньютоновского гения. Ньютон много сили времени отдал изучению истории христианства, разработке теологическихвопросов хронологии. Интерес к таким проблемам не удивителен, есливспомнить, в какое бурное время жил Ньютон. В результате напряженного умственного труда происходит срывпсихики ученого и в течении нескольких лет ( 1690-1693 ) он оказываетсянетрудоспособным. Согласно преданию, психическое расстройство произошло послепожара в доме Ньютона, в результате которого погибли его рукописи по оптикеи механике. Последние 30 лет жизни Ньютона прошли в октивной административнойдеятельности, в атмосфере обеспеченности, почета и громкой славы. Он-депутат парламента, главный директор Монетного двора, с 1703 года–президент Королевского общества, в 1705 году королева делает его ''сэром Исааком ''. Почти до самой смерти (31 марта 1727 года) он былабсолютно здоров и активен, несмотря на то, что родился преждевременно ибыл настолько хилым и балезненным ребенком, что домашние считали его нежильцом на этом свете. Аскетичный образ жизни, скромность и умеренность вовсем позволили ему прожить долгую жизнь, полностью отданую науке. СамНьютон понимал, что все, созданное им, не есть окончательная победа разуманад силами природы, что познание мира бесконечо: '' Не знаю, чем я могуказаться миру, но сам себе я кажусь только мальчиком, играющем на морскомберегу, развлекающимся тем,что до поры до времени, отыскиваю камешек болеецветистый, чем обыкновенно, или красивую раковину, в то время как великийокеан истины расстилается передомной неисследованным''.
Линей, его жизнь и идеи .
Шведский естествознатель член Парижской АН ( 1762 ). Получил мировуюизвестость благодаря сосданой им системе растительного и животного мира.Родился в семье деревенского пастора. Изучал естествознание и медицинскиенауки в Лундском (1727)и Упсальском ( с 1728 ) университетах . В 1732совершил путешествие по Лапландии, результатом которого явился труд ''ФлораЛапландии''. В 1735 переехал в город Хартекамг ( Голландия ), где заведовалбатоническим садом, защитил докторскую диссертацию '' Новая гипотезаперемежающихся лихорадок ''. В том же году опупликовал книгу ''системаприроды''. С 1731 занимался в Стокгольме врачебной практикой, в 1739возглавил морской госпиталь, добился права вскрывать трупы с цельюопределения причины смерти. Участвовал в создании шведской АН и стал еепервым президентом ( 1739 ). С 1741 руководитель кафедры в Упсальскомуниверситете, в котором преподавал медицину и естествознаниею. Линейспособствовал широкому введению естественных наук в системууниверситетского боразования. Созданная Линеем система растительного и животного миразавершила огромный труд ботанику и зоологов первой половины 18 века. Однаиз главных заслуг Линея в том, что в '' Системе природы '' он применил иввел в употребление так называемую бинарную номенклатуру, согласно которой,каждый вид обозначается двумя латинскими названиями-родовым и видовым.Линей орпеделил понятие '' вид '', пользуясь как морфологическими так исходство в пределах потомства одной семьи ) так и физиологическими (наличиеплодовитого потомства) критериями, и установил четкое соподчинение междусистематическими категориями: класс, отряд, род ,вид, вариация. В основу классификации растений Линей положил число, величинуи расположение тычинок и пестиков цветка, а также признак одно-,дву- илимногоданности растения, так как считал, что органы размножения-самыесущественные и постоянные части тела у растений. На основе этого принципаон делил все растения на 24 класса. Благодаря простоте примененной имномеинклатуры значительно облегчились описательные работы, виды и получиличеткие характеристики и названия. Сам Линей открыл и описал около 1500видов растений. Всех животных Линей делил на 6 классов: млекопитающие, птицы,амфибии, рыбы, черви и насекомые. В класс амфмбий входили земноводные ипресмыкающиеся, к классу червей он отнес все известные в его время формыбеспозвоночных, кроме насекомых. Одно из достоинств этой классификации втом, что человек был включен в систему животного царства и отнесен к классумлекопитающих,к отряду приматов. Классификации растений и животных,предложенные Линеем с совраменной точки зрения искуственны, так как ониоснованы на небольшом числе произвольно взятых признаков и не отражаютдействительности родства между разными формами. Так, на основании одноголишь общего признака- строения клюва-Линей относил страуса,павлина икурицук одному отряду. Создавая искственность своей системы, Линей пыталсяпостроить '' естественную'' систему основанную на совокупности многихпризнаков, но не достиг цели. Линей был противником идеи исторического развития мира, он считал,что число видов остается постоянным, со времени их '' сотворения '' они неизменились, а потому задача систематики-раскрытие порядка в природе,установленного '' творцом ''. Однако огромный опыт, накопленный Линеем, егознакомство с растениями из различных местностей не могли не поколебать егометафизических представлений. В последних трудах Линей в очень осторожнойформе высказывал предположение, что все виды одного рода. Составляли вначале один вид, и допускал возможность появления новых видов,образовавшихся в результате скрещиваний между уже существовавшими видами. Линей классифицировал также почвы и минералы, человеческиерассы, болезни ( по симптомам ), открыл ядовитые и целебные свойства многихрастений. Линей-автор ряда трудов, главным образом по ботанике и зоологии,а также в области теоритической и практической медицины (''Лекатстенныевещевства'', ''Роды болезней'', ''Ключ к медицине''). Библиотеки, рукописи и коллекции Линея были проданы его вдовойанглийскому ботанику Смиту, который основал ( 1788 ) в Лондоне ''Линневскоеобщество'', существующее и ныне как один из крупнейших научных центров. Карл Линей своей искуственной классификацией ( в единственновозможной тогда форме ) подытожил длительный исторический периодэмпирического накопления биологических знаний. Вместе с тем Линей осваивалограниченность искуственной системы и ее возможности. ''Искуственнаясистема-писал он-служит только до тех пор, пока не найдено естественное.Первая учит только распознавать растения. Вторая научит нас познать природусамого растения ''.* Естественная система есть идеал, к которому должныстремиться ботаника и зоология. ''Естественный метод есть последняя цельботаники '',-отличал Линей,** его способность в том, что он включает всевозможные признаки. Он приходит на помощь всякой системе, закладываетоснования для новых систем. Неизменный сам по себе, он стоит непоколебимо,хотя открываются все новые и новые бесконечные роды. Благодаря открытиюновых видов, он лишь совершенствуется путем устранения излишнихпримет.''*** То, что Линей называет ''естественным методом '', есть, всущности, некоторая фундаментальная теория живого.__________________________________________________________________*Цитата по: Амлинский И.Е.''Филофофия ботаники'' Линея:содержание икритический анализ\Идея развития в биологии. Москва, 1965**Там же стр. 33***Цитата по:Амлинскому И.Е.
Вывод
Карл Линей и Исаак Ньютон внесли огромнейший вклад в наук. Не зря их именамы слышим в учебных заведениях. О их творчетсве можно говорить очень много,но мне хотелось бы отметить, что замечательные математические иастрономические работы Ньютона были лишь средством для раскрытия физическихзакономерностей. Он сумел заложить фундамент классической физики-великогонаучного знания, простоявшего почти вплоть до 20 века, когда теорияотносителоности и квантовая механика указали границы ее применения. Нельзя ни сказать о его математических достижениях, без которых небыло бы и его гениальной теории тяготения. Свой метод рассчета механическихдвижений на основе бесконечно малых приращений величин-характеристикисследуемых движений Ньютон назвал методом флюксий и описал его в сочинении''Метод флюксий и бесконочных рядов с приложением его к геометрии кривых''. Величие Ньютона не только в том, что он создал подлинные шедеврыклассической науки, такие как '' Математические начала натуральнойфилофофии '', '' Оптика '' и мемуары о дифферинциальном и интегральномисчислении, но и в том, что он разработал метод научного исследованияфизических явлений, то, что мы сейчас называем '' физическим мышлением '' Историческая же заслуга Линея в том, что через созданиеискуственной системы он подвел биологию к необходимости рассмотренияколоссального эмпирического материала с позиций общих теоритическихпринципов, поставил задачу его теоритической рационализации.
Список используемой литературы.
1 В.М. Найдыш '' Концепция Современного Естесвознания ''. Москва 1999 г.2 Е.Н. Погребысская '' Оптика Ньютона ''3 Издательство '' Наука '' Москва 1981 г.