И. Ньютон и его роль в становлении классической науке

Социальная значимость естественных и технических наук

Практически параллельно с классическим естествознанием происходит формирование технических наук. Возникновение  технических наук имело социокультурные  предпосылки и происходило в  эпоху вступления техногенной цивилизации  в стадию индустриализма и знаменовало  обретение наукой новых функций  – быть производительной и социальной силой.  К концу XVIII-началу XIX в. отдельные результаты научных исследований активно используются в практике. Расширяющееся применение научных знаний в производстве потребовало проведения исследований, которые бы систематически обеспечивали приложение фундаментального знания к сфере техники и технологий.

Необходимо было обеспечить научную  основу технологических инноваций, систематически включая их в систему  производства. Именно в этот исторический период начинается процесс интенсивного взаимодействия науки и техники  и возникает особый тип социального  развития, который принято называть научно-техническим прогрессом. Это  стало возможным благодаря исследованиям  в технических науках, которые  и возникли как следствие промышленной революции, так как встала необходимость  в изобретениях, и разных технических  новинках, которые могли бы интенсифицировать  производственные процессы. Наука становится движущей силой НТП. С одной стороны, технические науки «выросли»  на базе экспериментальной науки, с  другой – потребность в данном виде знаний была продиктована практической необходимостью, когда инженерам  помимо опыта требовалось теоретическое  обоснование принципов создания искусственных объектов. Важной особенностью технического знания, в отличие от естествознания является то, что оно  обеспечивает проектирование технических  и социальных систем, поэтому технические  науки находятся на границе собственно исследования и проектирования.

До середины XVIIIв.  развитие технических наук представляло констуктивно-технический  характер, появляется машинная техники и машинное производство. В этот период происходит появление новых научных теорий в естествознании, что  создало необходимые предпосылки для появления технической теории. «Классический» этап развития наук по времени охватывает 70-е г.г. XIX в. и продолжается вплоть до середины XX  в. технические науки в основном уже сформированы, имеют развитую область научных знаний со своим предметом, средствами и методом. Главной особенностью данного периода можно считать превращение технических знаний в «научные», и синтез естествознания и технических наук. Естественно, что естественные науки оказали колоссальное сильное влияние на становление технического знания, хотя бы в том, что раскрывали сущность, описывали явления и процессы и использовали математический аппарат для количественных расчетов. На основе естественного знания можно было представить идеальную модель процесса технического устройства, что становилось основой для создания новых технических объектов. Например, в области электротехники эта тенденция проявила себя в ходе развития конструкций электродвигателей, электрического телеграфа, освещения, электроавтоматики и т.д. На рубеже XIX и XX вв. наука перешла от познания явлений микроскопического масштаба к познанию микропроцессов. Новый импульс развития теоретической физике дает М.Планк, который впервые (1900) вывел гипотезу квантов энергии. Путь, по которому пошло развитие квантовой физики, привел к тому, что она далеко обогнала способности техники конца XIX – начала XX в., и в дальнейшем, обусловила создание новых ее областей: электроники, радиотехники, рентгенотехники и т.д. Начиная с этого периода, наука не только стала обеспечивать потребности развивающейся техники, но и опережать ее развитие.

Социально-гуманитарные науки. Помимо собственно естественных и технических наук, шел процесс формирования социально-гуманитарных наук. Философия истории как целостная система знаний, была сформирована к середине XVIIв., ученых. Примерно с начала XIX в. начинается процесс формирования социально-гуманитарных наук. Целями их исследования провозглашается познание общества, вскрытие закономерностей его развития, а также участие в его регуляции и преобразовании. Общество выступает главным объектом исследования. Эти категории нашли отражение в трудах Виго Гердера, Сен-Симона и др. В своих работах Сен-Симон придерживался принципа историзма, развития человеческого общества от низших форм к высшим, большое значение придавал науке и научному знанию. Однако его теория также исходила из механистической картины мира, поэтому была ограничена, так невозможно рассматривать социальные объекты как простые механические системы. Вершиной классической философии считается социально-историческая концепция Гегеля, основывающаяся на методе диалектики. Естественный и духовный мир природы и человека представлялся им единым и непрерывным процессом развития, а каждый период в развитии общества – необходимой и закономерной ступенью. Таким образом, классическая философия разработала ряд важных идей:   идея развития, теория прогресса, проблемы единства (целостности) исторического процесса и многообразие его форм. Открыв материалистическое понимание истории Маркс и Энгельс увидели в человеке творца своей жизни и истории. Провозгласив первичность общественного бытия по отношению к сознанию, они нашли основу, объединяющую  материализм и диалектику, логику и теорию познания.

В то время давление со стороны  естественных наук на социально-гуманитарные было значительным, но вместе с тем, гуманитарное знание укреплялось и  выделилось в самостоятельную науку, отделенную от физики и натурфилософии. Во второй половине XIX в. проблемы, стоявшие в центре внимания философии истории, начинают отходить к частным социально-гуманитарным наукам. Возрождение интереса к философии  истории произошло в конце XIX -начале XX в.  и имело направление исторической реальности (онтологический аспект) и постижение этой реальности с помощью различных методов и средств. Объектом интереса выступала историческая наука и отделение социально-гуманитарного познания от естественнонаучного. Можно назвать следующие фамилии крупных исследователей первого направления: Н.Данилевский, О.Шпенглер, А.Тойнби.

Вплоть до конца XIX в. основной тенденцией в методологии гуманитарных наук был натурализм – универсализация  принципов и методов естественных наук при решении проблем естествознания. Со времен эпохи Просвещения физика рассматривалась как основная парадигма  познания, вокруг которой шло формирование культуры и сознания общества, все, что выходило за рамки естествознания не считалось объективным. К концу XIX -началу XI в. стало очевидным, что  науки об обществе и культуре должны иметь свой собственный концептуально-методологический фундамент, отличный от фундамента естествознания. Особенно активно это мировоззрение  отстаивали два направления: баденская  школа неокантианства и «философия жизни».  Основоположниками последнего были Дильтей, Ницше, Зиммель, Бергсон, Шпенглер и др. жизнь рассматривалась ими как первичная реальность, целостный органический процесс. Научному естественному познанию  и его методам противопоставляются ненаучные, интуитивные, символические методы. Наиболее адекватным способом выражения жизни считаются произведения искусства, музыка, поэзия и т.д. Лидеры так называемой баденской школы неокантианства В.Виндельбанд И Г.Риккерт выдвинули теорию о наличии двух классов наук: исторических или «наук о культуре» и естественных. Первые являются идеографическими, т.е. описывающими индивидуальные, неповторимые события (социально-гуманитарные науки) , вторые – номотетическими, т.е. фиксирующими общие, повторяющиеся, регулярные свойства изучаемых объектов, абстрагируясь от индивидуальных свойств (естественные науки). Одни из наук- науки о законах, другие – науки о событиях. Исследователи предложили исходить при разделении наук не из различий предметов, а из различий их основных методов. В качестве предмета гуманитарного знания выделяется культура, общество, государство, а не природа, т.е. искусственные объекты, созданные человеком. Данную теорию продолжил Макс Вебер, считавший, наука каждая наука (естественнонаучная или гуманитарная) должна опираться на всеобщие законы логики и методологии, должна разрабатывать методы мышления. Он считал, что наука имеет определенные границы, в частности не может решить серьезные жизненные проблемы. Выделил специфику социального познания и его методов:  - предмет познания – культурно значимая действительность;  - преобладание качественного аспекта исследования над количественным;  - конкретно-исторический подход в изучении объектов исследования;  - решающее значение ценностных компонентов, т.е. познания жизненных явлений в их культурном значении;  - более тесная связь с субъективными предпосылками, необходимость отражения в исследовании личности автора;  - определяющая роль причинного объяснения по сравнению с законом;  - своеобразие теоретических понятий и методов в познании культурной действительности.

Наука как профессиональная деятельность

В процессе возникновения открытий, наука стала рассматриваться  как профессиональная деятельность, включающая не только систематизацию научного знания, выработку единой методологии, но и формированием  научного общества, т.е. категория людей, занимающаяся исследованиями по общей  тематике, а также организаций, объединяющих данную категорию людей, которые  обеспечивают связь общества и науки.

К XVIII в. во многих цивилизованных европейских  государствах были созданы университеты и академии, ведется научная переписка  между учеными на латинском языке. Но по мере накопления объема научной  информации потребовалось изменение  форм ее представления. К началу XVIII в. оформилось углубление специализации  научной деятельности. Появляются научные  журналы, через которые происходит обмен информацией. Наряду с обзорами публикуются и сведения о новом  знании или открытиях. В конце XVIII-первой половине XIX  в. в связи наряду с академическими учреждениями начинают возникать общества, объединяющие исследователей, работающих в различных областях знания (физики, биологии, химии и т.д.).

Новые формы организации науки  порождали и новые формы научных  коммуникаций. Возникла необходимость  в специальной подготовке ученых, что впоследствии оказало влияние  на процессы дифференциации науки и  становления конкретных научных  дисциплин. Наука утвердилась как  установленная профессия, требующая  специфического образования, имеющая  свою структуру и организацию. В  конце XVIII-начале XIX в. наука стала  включать в себя четыре основных блока  научных дисциплин: математику, естествознание, технические и социально-гуманитарные науки, что завершило путь формирования науки в собственном смысле этого  слова.

2. Создатель классической механики И. Ньютон

НЬЮТОН, ИСААК (Newton, Isaac) (1643–1727) – английский математик, физик, алхимик и историк, заложивший основы математического анализа, рациональной механики и всего математического естествознания, а также внесший фундаментальный вклад в развитие физической оптики.

Исаак (по-английски его имя произносится как Айзек) родился в местечке Вулсторп в Линкольншире на Рождество 25 декабря 1642 (4 января 1643 по новому стилю) уже после смерти отца. Детство  Ньютона прошло в условиях материального  достатка, но было лишено семейной теплоты. Мать вскоре вышла вторично замуж  – за немолодого уже священника из соседнего местечка – и переехала  к нему, оставив сына с бабушкой в Вулсторпе. В течение следующих  лет отчим практически не общался  с пасынком. Примечательно, что спустя почти десять лет после смерти отчима девятнадцатилетний Ньютон включил  в подготовленный им к исповеди ко дню св. Троицы длинный перечень своих грехов и детские угрозы отчиму и матери сжечь их дом. Душевным надломом в детстве некоторые  современные исследователи объясняют  болезненную нелюдимость и желчность  Ньютона, проявившиеся впоследствии в  отношениях с окружающими.

Ньютон получил начальное образование  в окрестных деревенских школах, а затем в Грамматической школе, где изучал преимущественно латынь и Библию. Вследствие обнаружившихся способностей сына мать отказалась от намерения сделать сына фермером. В 1661 Ньютон поступил в колледж св. Троицы (Тринити-колледж) Кембриджского  университета и через три года получил – благодаря таинственно  сопутствовавшему ему на протяжении всей жизни благоволению судьбы –  одну из 62 стипендий, дававших право  на последующее принятие в члены (Fellows) колледжа.

Ранний период поразительной творческой активности Ньютона приходится на пору его студенчества в страшные чумные 1665 и 1666, занятия в Кембридже частично приостанавливались. Значительную часть  этого времени Ньютон провел в  деревне. К этим годам относится  зарождение у Ньютона, не имевшего до поступления в университет практически  никакой математической подготовки, фундаментальных идей, легших в основу большинства его последующих  великих открытий, – от элементов  теории рядов (включая бином Ньютона) и математического анализа до новых подходов в физической оптике и динамике, включая вычисление центробежной силы и возникновение, по крайней  мере, догадки о законе всемирного тяготения.

В 1667 Ньютон стал бакалавром и младшим  членом колледжа, а на следующий  год – магистром и старшим  членом Тринити-колледжа. Наконец, осенью 1669 он получил одну из восьми привилегированных  королевских кафедр Кембриджа –  Лукасовскую кафедру математики, унаследованную им от оставившего ее Исаака (Айзека) Барроу.

Согласно уставу колледжа его члены  должны были принимать священство. Это ожидало и Ньютона. Но к  этому времени он впал в страшнейшую  для правоверного христианина ересь арианства: член колледжа Святой и Нераздельной Троицы усомнился в фундаментальном догмате учения о троичности Бога. Перед Ньютоном возникла мрачная перспектива покинуть Кембридж. Даже король не мог освободить члена Тринити-колледжа от посвящения в сан. Но в его власти было допустить исключение для профессора, занимавшего королевскую кафедру, и такое исключение для Лукасовской кафедры (формально не для Ньютона) было узаконено в 1675. Так последнее препятствие на служебном поприще Ньютона в университете было чудесным образом устранено. Он приобрел твердое положение, не будучи обременен почти никакими обязанностями. Излишне сложные лекции Ньютона не пользовались у студентов успехом, и в последующие годы профессор не обнаруживал порой слушателей в аудитории.

К концу 1660-х – началу 1670-х относится  изготовление Ньютоном телескопа-рефлектора, за что он был удостоен избрания в Лондонское королевское общество (1672). В том же году он представил Обществу свои исследования по новой  теории света и цветов, вызвавшие  острую полемику с Робертом Гуком (развившийся с возрастом патологический страх Ньютона перед публичными дискуссиями привел, в частности, к тому, что он опубликовал подготовленную в те годы Оптику лишь через 30 лет, дождавшись смерти Гука). Ньютону принадлежат обоснованные тончайшими экспериментами представления о монохроматических световых лучах и периодичности их свойств, лежащие в основе физической оптики.

В те же годы Ньютон разрабатывал основы математического анализа, о чем  стало широко известно из переписки  европейских ученых, хотя сам Ньютон не опубликовал тогда по этому  поводу ни одной строчки: первая публикация Ньютона об основах анализа была напечатана лишь в 1704, а более полное руководство – посмертно (1736).

Десятью годами позже Ньютона к  общим идеям математического  анализа пришел также Г.В.Лейбниц, начавший уже с 1684 печатать свои работы в этой области. Надо отметить, что общепринятая впоследствии система обозначений Лейбница была практичнее «метода флюксий» Ньютона, получив широкое распространение в континентальной Западной Европе уже в 1690-х.

Однако, как это окончательно выяснилось только в 20 в., центр тяжести интересов  Ньютона лежал в 1670–1680-х годах  в алхимии. Он активно интересовался  трансмутацией металлов и золотом  с самого начала 1670-х.

Внешне однообразная жизнь Ньютона  в Кембридже была покрыта налетом  таинственности. Едва ли не единственным серьезным нарушением ее ритма были два с половиной года, посвященные  в середине 1680-х написанию Математических начал натуральной философии (1687), положивших начало не только рациональной механике, но и всему математическому естествознанию. В этот короткий период Ньютон проявил сверхчеловеческую активность, сосредоточив на создании Началвесь творческий потенциал дарованного ему гения. Начала содержали законы динамики, закон всемирного тяготения с эффективными приложениями к движению небесных тел, истоки учения о движении и сопротивлении жидкостей и газов, включая акустику. Это сочинение остается на протяжении свыше трех веков наиболее замечательным творением человеческого гения.

История создания Начал примечательна. В 1660-х о проблеме всемирного тяготения размышлял и Гук. В 1674 он опубликовал свои прозорливые представления об устройстве Солнечной системы, движение планет в которой складывается из равномерного прямолинейного движения и движения под действием всеобщего взаимного притяжения между телами. Вскоре Гук стал секретарем Королевского общества и поздней осенью 1679, предав забвению прежние распри, пригласил Ньютона высказаться о законах движения тел и, в частности, о представлении, что «небесные движения планет складываются из прямого движения по касательной и движения вследствие притяжения к центральному телу». Через три дня Ньютон подтвердил Гуку получение его письма, но уклонился под надуманными предлогами от обстоятельного ответа. Впрочем, Ньютон допустил опрометчивое высказывание, отметив, что тела отклоняются при падении на Землю к востоку и двигаются по сходящейся к ее центру спирали. Торжествующий Гук почтительно указал Ньютону на то, что тела падают вовсе не по спирали, а по некоей эллипсоидальной кривой. Затем Гук добавил, что тела на вращающейся Земле падают не строго к востоку, а к юго-востоку. Ньютон ответил поразительным для его непримиримого характера письмом: «Я согласен с вами, – писал он, – что тело на нашей широте будет падать больше на юг, чем на восток … А также с тем, что если предположить его тяжесть однородной, то оно не опустится по спирали до самого центра, а будет кружиться с поочередным подъемом и опусканием … Но … тело не будет описывать эллипсоидальную кривую». По мнению Ньютона, тело будет при этом описывать траекторию типа своеобразного трилистника наподобие эллиптической орбиты с вращающейся линией апсид. Гук в своем очередном письме возразил Ньютону, указав, что апсиды орбиты падающего тела не будут смещаться. Ньютон ему не ответил, но Гук, воспользовавшись другим предлогом, добавил в своем последнем письме из этого цикла: «Теперь остается узнать свойства кривой линии,... обусловленной центральной притягательной силой, под действием которой скорости уклонения от касательной или равномерного прямолинейного движения на всех расстояниях обратно пропорциональны квадратам расстояния. И я не сомневаюсь, что при помощи вашего замечательного метода вы легко установите, что это должна быть за кривая и каковы ее свойства …».