овый взгляд на мир и человека, возникший в эпоху Возрождения, позволил сделать выдающиеся открытия и создать новые теории, ставшие прологом научной революции, в ходе которой сформировалось классическое естествознание. Ее отправной точкой стал выход в 1543 г. знаменитой книги Н. Коперника «О вращении небесных сфер». С этого момента начался переход от геоцентрических представлений о мире к гелиоцентрической модели Вселенной. Новые научные задачи были решены в работах Галилео Галилея, Джордано Бруно, Иоганна Кеплера, Рене Декарта, Исаака Ньютона и других выдающихся ученых. Завершением научной революции стали труды И. Ньютона, в которых были сформулированы основные положения классической научной картины мира.
Николай Коперник (1473 – 1543) стал создателем гелеоцентристкой космической теории. В его схеме Вселенная по-прежнему оставалась сферой, хотя размеры ее резко возрастали. В центре Космоса находилось Солнце, вокруг которого вращались все известные к тому времени планеты, в том числе и Земля со своим спутником Луной. Главным достижением гелиоцентрической модели мира стала возможность описания мира с позиций одной центральной идеи (гелиоцентризма), которая позволяла видеть Космос единой системой. Так был исправлен самый большой недостаток модели Птолемея. Новая модель мира сразу объяснила многие непонятные ранее эффекты, и прежде всего петлеобразные движения планет, которые объяснялись теперь движением Земли вокруг своей оси и вокруг Солнца. Впервые была объяснена смена времен года.
Следующий шаг в становлении гелиоцентрической картины мира сделал Джордано Бруно ( 1548 – 1600), итальянский философ, активный сторонник учения Коперника. Он отверг представление о космосе как о замкнутой сфере, ограниченной сферой неподвижных звезд. Он впервые заявил о том, что звезды – это не светильники, созданные Богом для освещения ночного неба, а такие же солнца, как и наше, вокруг них могут вращаться планеты, на которых, возможно, живут люди. Таким образом, Бруно предложил набросок новой полицентрической картины мироздания, окончательно утвердившейся век спустя: Вселенная вечна во времени, бесконечна в пространстве, вокруг бесконечного числа звезд вращается множество планет, населенных разумными существами. Дж. Бруно до конца отстаивал на суде инквизиции идею гелиоцентризма, за что был в 1600 г. сожжен на костре в Риме.
Но, несмотря на труды Коперника и Бруно, картина мира продолжала оставаться эскизом, наброском, нуждавшимся в фундаментальном обосновании. Нужно было открыть законы, действующие в мире и доказывающие правильность новых предположений. Доказательство этих идей стало одной из важнейших задач первой глобальной научной революции.
Галилео Галилей (1564 – 1642), итальянский физик, механик и астроном, один из основателей естествознания Нового времени. Работа по обоснованию гелиоцентризма была начата Галилео Галилеем, труды которого предопределили весь облик классической, а во многом и современной науки. Именно им были заложены основы нового типа мировоззрения, а также новой науки – математического опытного естествознания. Он первым использовал телескоп для наблюдения небесных тел и сделал ряд выдающихся астрономических открытий. Среди них – горы на Луне, пятна на Солнце, фазы Венеры, четыре крупнейших спутника Юпитера. Он же первый увидел, что Млечный Путь представляет собой скопление огромного множества звезд. Все эти факты доказывали, что небесные тела – это не эфирные создания, а вполне материальные предметы и явления. При жизни Галилей был известен как активный сторонник гелиоцентрической системы мира, что привело его к серьёзному конфликту с католической церковью. Он подвергся церковному суду как еретик и отправлен в заточение.
Галилей – основатель экспериментальной физики. Своими экспериментами он убедительно опроверг умозрительную метафизику Аристотеля и заложил фундамент классической механики, нового раздела физики – динамики, науки о движении тел под действием приложенных сил. До этого единственным более или менее разработанным разделом физики была статика.
Чтобы глубже проникнуть в математические законы и постичь истинный характер природы, Галилей усовершенствовал и изобрел множество технических приборов и инструментов – линзу, телескоп, микроскоп, магнит, воздушный термометр, барометр и др. Их использование придало естествознанию новое, неведомое грекам измерение. Прежние размышления о Вселенной уступили место экспериментальному исследованию с целью постижения действующих в ней универсальных математических законов.
Иоганн Кеплер (1571 – 1630), изучая материалы с данными долголетних астрономических наблюдений, сделал замечательное открытие – законы движения планет, ставшие теоретической основой астрономии. Путем вычислений он доказал, что планеты движутся не по кругу, а по эллипсам – замкнутым кривым, форма которых несколько отличается от круга. Исходя из этого, Кеплер вывел три закона, в которых утверждается, что Солнце находится не в центре эллипса, а значит, как расстояние планет от солнца, так и скорость их движения вокруг Солнца не всегда одинаковые. Подходя ближе к Солнцу, планета движется быстрее, отходя дальше от него – медленнее. Он также установил строгую зависимость между временем обращения планет и их расстоянием от Солнца. При этом Кеплер разрабатывает принципиально новый математический аппарат, делая важный шаг в развитии математики переменных величин.
Рене́ Декарт (1596 – 1650) – французский математик, философ, физик и физиолог, создатель аналитической геометрии и современной алгебраической символики, автор метода радикального сомнения в философии, механицизма в физике, предтеча рефлексологии. Физические исследования Декарта относятся главным образом к механике, оптике и общему строению Вселенной. Применив свои теории – инерционную и корпускулярную – к небесным явлениям, Декарт обнаружил самый важный факт, остававшийся недостающим звеном в объяснении планетарного движения. Он установил, что при отсутствии какой-либо внешней силы, сдерживающей инерционное движение планет, в том числе и Земли, это движение обязательно стремилось бы вытолкнуть их по касательной прямой прочь от изгибавшихся вокруг Солнца орбит. Иначе говоря, планеты, как и все тела и частицы во Вселенной, должны, согласно закону инерции, двигаться равномерно и прямолинейно. Но поскольку орбиты планет остаются сплошными замкнутыми кривыми и подобного движения не происходит, то становится очевидным: какая-то сила отклоняет движения планет от прямолинейной траектории и заставляет их постоянно «падать» по направлению к Солнцу. Отныне важнейшей проблемой новой космологии становилось выяснение природы и характера этой силы.
В 1637 году вышла в свет «Диоптрика», где содержались законы распространения света, отражения и преломления, идея эфира как переносчика света, объяснение радуги. Декарт первый математически вывел закон преломления света на границе двух различных сред. Точная формулировка этого закона позволила усовершенствовать оптические приборы, которые тогда стали играть огромную роль в астрономии и навигации (а вскоре и в микроскопии). Он исследовал законы удара. Высказал предположение, что атмосферное давление с увеличением высоты уменьшается. Теплоту и теплопередачу Декарт совершенно правильно рассматривал как происходящую от движения мелких частиц вещества.
В математическом труде Декарта «Рассуждение о методе» излагалась аналитическая геометрия, а в приложениях – многочисленные результаты в алгебре, геометрии, оптике.Следует отметить переработанную им математическую символику Виета, с этого момента близкую к современной. Создание аналитической геометрии позволило перевести исследование геометрических свойств кривых и тел на алгебраический язык, то есть анализировать уравнение кривой в некоторой системе координат.Были даны методы решения алгебраических уравнений, классификация алгебраических кривых. Новый способ задания кривой (с помощью уравнения) был решающим шагом к понятию функции.
Философия Декарта была дуалистической. Он признавал наличие в мире двух объективных сущностей: протяжённой и мыслящей, при этом проблема их взаимодействия разрешалась введением общего источника (Бога), который, выступая создателем, формирует обе субстанции по одним и тем же законам. Главным вкладом Декарта в философию стало классическое построение философии рационализма как универсального метода познания. Разум, по Декарту, критически оценивает опытные данные и выводит из них скрытые в природе истинные законы, формулируемые на математическом языке. При умелом применении нет пределов могуществу разума. Другой важнейшей чертой подхода Декарта был механицизм. Материя (включая тонкую) состоит из элементарных частиц, локальное механическое взаимодействие которых и производит все природные явления.
Большой вклад в осуществлении первой научной революции внесла целая плеяда выдающихся ученых XVII в. Отметим их.
Пьер Ферма (1601 – 1665) – французский математик, один из создателей аналитической геометрии и теории чисел (теоремы Ферма). Труды по теории вероятностей, исчислению бесконечно малых и оптике (принцип Ферма).
Блез Паска́ль (1623 – 1662) – французский математик, физик, литератор и философ. Классик французской литературы, один из основателей математического анализа, теории вероятностей и проективной геометрии, создатель первых образцов счётной техники, автор основного закона гидростатики.
Роберт Бойль (1627 – 1691) – британский физик, химик и богослов, осуществлявший обоснование экспериментального метода в физике и химии и развитие атомистической теории. Инициатор создания организации Общества наук, вскоре получившее название Лондонского Королевского общества, президентом которого был Бойль.
Христиан Гюйгенс (1629 – 1695) – нидерландский ученый, математик, астроном и физик, один из основоположников волновой оптики, изобретатель часов с маятником. Разгадал загадку Сатурна и впервые описал его кольца.
Антони ван Ле́венгук (1632 – 1723) – нидерландский натуралист, конструктор микроскопов, основоположник научной микроскопии, член Лондонского королевского общества, исследовавший с помощью своих микроскопов структуру различных форм живой материи.
Пикар Жан (1620 – 1682) – французский астроном, один из членов-учредителей Парижской Академии наук, проводил астрономические наблюдения для измерения длины дуги меридиана с целью определения радиуса земного шара. Полученное Пикаром значение длины одного градуса меридиана (111,21 км) лишь на 30 м отличается от принятого в настоящее время.
Го́тфрид Ле́йбниц (1646 – 1716) – немецкий философ, логик, математик, физик, юрист, историк, дипломат, изобретатель арифметической машины и языковед. Основатель и первый президент Берлинской Академии наук. При помощи своего дифференциального исчисления установил понятие о так называемой живой силе. Это привело его к теореме, которая гласит, что приращение живой силы системы равно работе, произведенной этой движущей системой. Эта теорема стала основанием всей динамики
Завершение научной революции XVI–XVII вв. осуществлено Исааком Ньютоном (1642 – 1726). Ньютон – английский физик, математик и астроном, один из создателей классической физики. Автор фундаментального труда «Математические начала натуральной философии», в котором он изложил закон всемирного тяготения и три закона механики, ставшие основой классической механики. Разработал дифференциальное и интегральное исчисление, теорию цвета и многие другие математические и физические теории.
Ньютону удалось завершить коперниковскую революцию в науке. Он доказал существование тяготения как универсальной силы – силы, которая одновременно заставляла камни падать на Землю и была причиной замкнутых орбит, по которым планеты вращались вокруг Солнца. После целого ряда математических открытий, среди которых создание дифференциального и интегрального исчислений, Ньютон установил, что планеты удерживаются на устойчивых орбитах с соответственными скоростями потому, что их притягивает к Солнцу сила, обратно пропорциональная квадрату расстояния до Солнца. Этому же закону подчинялись и тела, падавшие на Землю. Так, в общем виде был сформулирован закон всемирного тяготения. Кроме того, Ньютон математическим путем вывел на основании этого закона эллиптическую форму планетных орбит и перемену их скоростей, следуя определениям первого и второго законов Кеплера. Законы движения планет предстали как следствия закона всемирного тяготения.
Ньютону принадлежат фундаментальные открытия в древней науке оптике. Он построил первый зеркальный телескоп (рефлектор), в котором, в отличие от чисто линзовых телескопов, отсутствовала хроматическая аберрация. Он также детально исследовал дисперсию света, показал, что белый свет раскладывается на цвета радуги вследствие различного преломления лучей разных цветов при прохождении через призму, и заложил основы правильной теории цветов и теории астрономической рефракции. Оптические опыты Ньютона на десятилетия стали образцом глубокого физического исследования.
Философские взгляды Ньютона состояли в том, что он решительно отверг популярный в конце XVII в. подход Декарта и его последователей-картезианцев, который предписывал при построении научной теории вначале «проницательностью ума» найти «первопричины» исследуемого явления. На практике этот подход часто приводил к выдвижению надуманных гипотез о «субстанциях» и «скрытых свойствах», не поддающихся опытной проверке. Ньютон считал, что в «натуральной философии» (то есть физике) допустимы только такие предположения, которые прямо вытекают из надёжных экспериментов, обобщают их результаты; гипотезами же он называл предположения, недостаточно обоснованные опытами. Ньютон, так же как Галилей, полагал, что в основе всех процессов природы лежит механическое движение. Механистические взгляды Ньютона оказались неверны – не все явления природы вытекают из механического движения. Однако его научный метод утвердился в науке. Начиная с Ньютона, естествознание развивается, твёрдо уверенное в том, что мир познаваем, потому что природа устроена по простым математическим принципам. Эта уверенность стала философской базой для грандиозного прогресса науки и технологии.
Будучи глубоко верующим человеком, Ньютон рассматривал Библию (как и всё на свете) с рационалистических позиций. С этим подходом, видимо, связано и неприятие Ньютоном Троичности Бога. Исследователи его богословских работ обнаружили, что религиозные взгляды Ньютона были близки к еретическому арианству (представления о Боге как нерожденном, вечном, безначальном, самодостаточном единстве).
Итак, важнейшим итогом первой глобальной научной революции стала замена религиозного авторитета авторитетом человеческого разума. В ходе этой революции сформировался особый тип рациональности, получивший название научного. Возникли новые ценности гуманистического характера – в центр жизни ставится человек с его потребностями. Произошло формирование классической европейской науки, прежде всего механики, а позже физики. Были созданы новое мировоззрение и новая (механическая) картина мира, которая приобрела статус универсальной научной онтологии, объясняющей основы мироздания.