Физическая картина мира

1.Введение.

Познание единичных вещей и  процессов невозможно без одновременного познания

всеобщего, а последнее в свою очередь познается только через  первое. Сегодня

это должно быть ясно каждому образованному  уму. Точно также и целое постижимо

лишь в органическом единстве с  его частями, а часть может  быть понята лишь в

рамках целого. И любой открытый нами "частный" закон - если он действительно

закон, а не эмпирическое правило - есть конкретное проявление всеобщности.

Нет такой науки, предметом которой  было бы исключительно всеобщее без

познания единичного, как невозможна и наука, ограничивающая себя лишь

познанием особенного.

Всеобщая связь явлений - наиболее общая закономерность существования  мира,

представляющая собой результат  и проявление универсального взаимодействия

всех предметов и явлений  и воплощающаяся в качестве научного отражения в

единстве и взаимосвязи наук. Она выражает внутреннее единство всех элементов

структуры и свойств любой целостной  системы, а также бесконечное  разнообразие

отношений данной системы с другими  окружающими ее системами или  явлениями.

Без понимания принципа всеобщей связи  не может быть истинного знания.

Осознание универсальной идеи единства всего живого со всем мирозданием  входит

в науку, хотя уже более полувека назад в своих лекциях, читанных в Сорбонне,

В.И.Вернадский отмечал, что ни один живой организм в свободном состоянии  на

Земле не находится, но неразрывно связан с материально энергетической средой.

"В нашем столетии биосфера  получает совершенно новое понимание.  Она

выявляется как планетное явление  космического характера".

     Естественнонаучное миропонимание (ЕНМП) - система знаний о

природе, образующаяся в сознании учащихся в процессе изучения

естественнонаучных предметов, и  мыслительная деятельность по созданию этой

системы.

Понятие "картина мира" является одним из фундаментальных понятий  философии и

естествознания и выражает общие  научные представления об окружающей

действительности в их целостности. Понятие "картина мира" отражает мир в

целом как единую систему, то есть "связное целое", познание которого

предполагает "познание всей природы  и истории..."

В основе построения научной картины  мира лежит принцип единства природы  и

принцип единства знания. Общий смысл  последнего заключается в том, что  знание

не только бесконечно многообразно, но оно вместе с тем обладает чертами

общности и целостности. Если принцип  единства природы выступает в  качестве

общей философской основы построения картины мира, то принцип единства знаний,

реализованный в системности представлений  о мире, является методологическим

инструментом, способом выражения  целостности природы.

Система знаний в научной картине  мира не строится как система равноправных

партнеров. В результате неравномерного развития отдельных отраслей знания

одна из них всегда выдвигается  в качестве ведущей, стимулирующей  развитие

других. В классической научной  картине мира такой ведущей дисциплиной

являлась физика с ее совершенным  теоретическим аппаратом, математической

насыщенностью, четкостью принципов  и научной строгостью представлений. Эти

обстоятельства сделали ее лидером  классического естествознания, а  методология

сведения придала всей научной  картине мира явственную физическую окраску.

В соответствии с современным процессом "гуманизации" биологии возрастает ее

роль в формировании научной  картины мира. Обнаруживаются две "горячие  точки"

в ее развитии... Это - стык биологии и  наук о неживой природе, и стык

биологии и общественных наук...

Представляется, что с решением вопроса о соотношении социального  и

биологического научная картина  мира отразит мир в виде целостной  системы

знаний о неживой природе, живой  природе и мире социальных отношений.

                     2. История развития взглядов на                    

                  пространство и время в истории  науки.                 

Даже в античном мире мыслители  задумывались над природой и сущностью

пространства и времени. Так, одни из философов отрицали возможность

существования пустого пространства или, по их выражению, небытия. Это были

представители элейской школы в Древней Греции. А знаменитый врач и философ из

г. Акраганта, Эмпедокл, хотя и поддерживал учение о невозможности

пустоты, в отличие от элеатов  утверждал реальность изменения и движения. Он

говорил, что рыба, например, передвигается  в воде, а пустого пространства не

существует.

Некоторые философы, в том числе Демокрит, утверждали, что пустота

существует, как материи и атомы, и необходима для их перемещений  и соединений.

В доньютоновский период развитие представлений  о пространстве и времени носило

преимущественно стихийный и противоречивый характер. И только в "Началах"

древнегреческого математика Евклида пространственные характеристики

объектов впервые обрели строгую  математическую форму. В это время  зарождаются

геометрические представления  об однородном и бесконечном пространстве.

Геоцентрическая система К. Птолемея, изложенная им в труде "Альмагест",

господствовала в естествознании до XVI в. Она представляла собой первую

универсальную математическую модель мира, в которой время было бесконечным, а

пространство конечным, включающим в себя равномерное круговое движение

небесных тел вокруг неподвижной  Земли.

Коренное изменение пространственной и всей физической картины произошло  в 

гелиоцентрической системе мира, развитой Н. Коперником в работе "Об

обращениях небесных сфер". Принципиальное отличие этой системы мира от прежних

теорий состояло в том, что в ней концепция единого однородного пространства и

равномерности течения времени  обрела реальный эмпирический базис.

Признав подвижность Земли, Коперник в своей теории отверг все ранее

существовавшие представления  о ее уникальности, "единственности" центра

вращения во Вселенной. Тем самым теория Коперника не только изменила

существовавшую модель Вселенной, но и направила движение естественнонаучной

мысли к признанию безграничности и бесконечности пространства.

Космологическая теория Д. Бруно связала воедино бесконечность Вселенной

и пространства. В своем произведении "О бесконечности, Вселенной и  мирах" Бруно

писал: "Вселенная должна быть бесконечной  благодаря способности и расположению

бесконечного пространства и благодаря  возможности и сообразности бытия

бесчисленных миров, подобных этому...". Представляя Вселенную как "целое

бесконечное", как "единое, безмерное  пространство", Бруно делает вывод  и о

безграничности пространства, ибо  оно "не имеет края, предела и  поверхности".

Практическое обоснование выводы Бруно получили в "физике неба" И. Кеплера

и в небесной механике Г. Галилея. В гелиоцентрической картине движения

планет Кеплер увидел действие единой физической силы. Он установил

универсальную зависимость между периодами обращения планет и средними

расстояниями их до Солнца, ввел представление  об их эллиптических орбитах.

Концепция Кеплера способствовала развитию математического и физического учения

о пространстве.

Подлинная революция в механике связана с именем Г. Галилея. Он ввел в

механику точный количественный эксперимент и математическое описание явлений.

Первостепенную роль в развитии представлений о пространстве сыграл открытый им

общий принцип классической механики — принцип относительности Галилея.

Согласно этому принципу все  физические (механические) явления происходят

одинаково во всех системах, покоящихся или движущихся равномерно и

прямолинейно с постоянной по величине и направлению скоростью. Такие системы

называются инерциальными. Математические преобразования Галилея отражают

движение в двух инерциальных системах, движущихся с относительно малой

скоростью (меньшей, чем скорость света  в вакууме). Они устанавливают 

инвариантность (неизменность) в системах длины, времени и ускорения.

Дальнейшее развитие представлений  о пространстве и времени связано с

рационалистической физикой Р. Декарта, который создал первую

универсальную физико-космологическую  картину мира. В основу ее Декарт положил

идею о том, что все явления  природы объясняются механическим воздействием

элементарных материальных частиц. Взаимодействием элементарных частиц Декарт

пытался объяснить все наблюдаемые  физические явления: теплоту, свет,

электричество, магнетизм. Само же взаимодействие он представлял в виде

давления или удара при соприкосновении частиц друг с другом и ввел таким

образом в физику идею близкодействия.

Декарт обосновывал единство физики и геометрии. Он ввел координатную систему

(названную впоследствии его  именем), в которой время представлялось  как одна

из пространственных осей. Тезис  о единстве физики и геометрии  привел его к

отождествлению материальности и протяженности. Исходя из этого тезиса он

отрицал пустое пространство и отождествил  пространство с протяженностью.

Декарт развил также представление  о соотношении длительности и времени.

Длительность, по его мнению, "соприсуща  материальному миру. Время же —

соприсуще человеку и потому является модулем мышления". "... Время, которое

мы отличаем от длительности, — пишет Декарт в "Началах философии", — есть

лишь известный способ, каким  мы эту длительность мыслим... ".

Таким образом, развитие представлений  о пространстве и времени в  доньютоновский

период способствовало созданию концептуальной основы изучения физического

пространства и времени. Эти представления подготовили математическое и

экспериментальное обоснование свойств пространства и времени в рамках

классической механики.

Новая физическая гравитационная картина  мира, опирающаяся на строгие

математические обоснования, представлена в классической механике И.

Ньютона. Ее вершиной стала теория тяготения, провозгласившая универсальный

закон природы — закон всемирного тяготения. Согласно этому закону сила

тяготения универсальна и проявляется между любыми материальными телами

независимо от их конкретных свойств. Она всегда пропорциональна произведению

масс тел и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

Распространив на всю Вселенную  закон тяготения, Ньютон рассмотрел и возможную

ее структуру. Он пришел к выводу, что Вселенная является не конечной, а

бесконечной. Лишь в этом случае в  ней может существовать множество

космических объектов — центров  гравитации. Так, в рамках ньютоновской

гравитационной модели Вселенной  утверждается представление о бесконечном

пространстве, в котором находятся  космические объекты, связанные  между собой

силой тяготения.

В 1687 г. вышел основополагающий труд Ньютона "Математические начала

натуральной философии". Этот труд более чем на два столетия определил

развитие всей естественнонаучной картины мира. В нем были сформулированы

основные законы движения и дано определение понятий пространства, времени,

места и движения.

Раскрывая сущность времени и пространства, Ньютон характеризует их как

"вместилища самих  себя и всего существующего. Во времени все располагается в

смысле порядка последовательности, в пространстве — в смысле порядка

положения".

Он предлагает различать два  типа понятий пространства и времени: абсолютные

(истинные, математические) и относительные (кажущиеся, обыденные) и дает им

следующую типологическую характеристику:

     -  Абсолютное, истинное, математическое время само по себе и по своей

сущности, без всякого отношения  к чему-либо внешнему, протекает равномерно и

иначе называется длительностью.

-  Относительное, кажущееся, или обыденное, время есть или точная, или

изменчивая, постигаемая чувствами, внешняя мера продолжительности,

употребляемая в обыденной жизни  вместо истинного математического  времени,

как-то: час, день, месяц, год.

     -  Абсолютное пространство по своей сущности, безотносительно к чему бы

то ни было внешнему, остается всегда одинаковым и неподвижным.

Относительное пространство есть мера или какая-либо ограниченная подвижная

часть, которая определяется нашими чувствами по положению его относительно

некоторых тел и которое в  обыденной жизни принимается  за пространство

неподвижное.

Из определений Ньютона следовало, что разграничение им понятий  абсолютного и

относительного пространства и  времени связано со спецификой теоретического и

эмпирического уровней их познания. На теоретическом уровне классической

механики представления об абсолютном пространстве и времени играли

существенную роль во всей причинной  структуре описания мира. Оно выступало  в

качестве универсальной инерциальной системы отсчета, так как законы движения

классической механики справедливы в инерциальных системах отсчета. На