Вопрос 22.Развитие механики (Ньютон, Даламбер, Бернулли, Эйлер, Лагранж).

Вопрос 23. Французские энциклопедисты.

ЭНЦИКЛОПЕДИСТЫ, французские философы, ученые, деятели искусства и литераторы 18 в., участвовавшие в создании Энциклопедии, или Толкового словаря наук, искусств и ремесел (Encyclopédie, ou Dictionnaire raisonné des sciences, des arts et des metiers, 1751–1780), одного из важнейших трудов эпохи Просвещения. Число авторов менялось на протяжении почти 30 лет работы над этим трудом, также не оставалось неизменным количество и качество статей Энциклопедии. Постоянным главным редактором и неустанным автором оставался Дени Дидро, его помощником с самого начала и до конца издания – шевалье де Жокур; до 1758 вторым редактором был Жан Д'Аламбер. Идея Энциклопедии была предложена издателем Ле Бретоном. В редакции на протяжении всей истории издания работало более шестидесяти человек.

Наиболее важные отделы возглавляли Луи Добентон (естественная история), Поль Бартез, Теодор Троншен из Женевы и Антуан Луи (медицина), Андре Деланд (мореплавание), Буше д'Аржи (право), Жан Жак Руссо (музыка), Жак Франсуа Блондель (архитектура), Дидро (живопись), Сезар дю Марсе и Никола Бозе (грамматика). Кроме штатных сотрудников, в энциклопедии принимали участие Монтескьё, Бюффон, Тюрго, Вольтер и Шарль Дюкло. Дидро имел полное право сказать, не греша против истины, что у Энциклопедии «не было ни единого врага среди писателей, представлявших лицо нации».

Роль Монтескьё не сводилась к повышению престижа издания, его книги Персидские письма и О духе законов были в максимальной степени использованы в Энциклопедии. Важнейшую роль сыграл Вольтер, который рекламировал издание в своей феноменально обширной переписке. Среди других бескорыстных участников Энциклопедии следует назвать аббатов Клода Ивона, Эдме Малле и Андре Морелле, писавших статьи по теологии, отличавшиеся строго ортодоксальным направлением.

35-томная Энциклопедия, содержавшая 60 тысяч статей, неоднородна по качеству. Дидро не имел возможности редактировать все статьи, которые приносились ему на подпись, а у Жокура было больше энтузиазма, чем строгости в отборе. Однако весь этот гигантский труд отмечен общим для всех энциклопедистов стремлением к распространению знаний, которое, как верили просветители, освободит человечество от предрассудков и тирании.

Вопрос 29. Формирование и развитие фундаментальных наук в 19 в. (математика, физика, химия, биология, медицина, психология).

Лишь в XIX веке наука стала профессиональной, а понятие «учёный» стало означать не просто образованного человека, а профессию определенной части образованных людей. В эту эпоху сложились основные институты современной науки, а возрастание роли науки в обществе привело к её включению во многие аспекты функционирования национальных государств. Мощный толчок этим процессам дала промышленная революция, в которой научное знание переплелось с технологическими достижениями. Развитие технологий стимулировало развитие науки, а последняя, в свою очередь, создавала фундамент для новых технологий. В XIX веке в науке происходили непрерывные революционные перевороты во всех отраслях естествознания. Опора науки Нового времени на эксперимент, развитие механики заложили фундамент для установления связи науки с производством. В то же время к началу XIX в. накопленный наукой опыт, материал в отдельных областях уже не укладывался в рамки механистического объяснения природы и общества. Потребовался новый виток научных знаний и более глубокий и широкий синтез, объединяющий результаты отдельных наук. В этот исторический период науку прославили Ю.Р. Майер (1814—1878), Дж.Джоулъ (1818—1889), Г.Гелъмголъц (1821—1894), открывшие законы сохранения и превращения энергии, что обеспечило единую основу для всех разделов физики и химии. Огромное значение в познании мира имело создание Т.Шванном (1810—1882) и М.Шлейденом (1804—1881) клеточной теории, показавшей единообразную структуру всех живых организмов. Ч. Дарвин (1809—1882), создавший эволюционное учение в биологии, внедрил идею развития в естествознание. Благодаря периодической системе элементов, открытой гениальным русским ученым Д.И. Менделеевым (1834—1907), была доказана внутренняя связь между всеми известными видами вещества.

Физика???

Классическая теория гравитации была создана ещё Ньютоном. Аналогичная теория электричества и магнетизма появилась в XIX в. благодаря трудам Фарадея, Ома и Максвелла.

Химия

История современной химии начинается с знаменитой книги Роберта Бойля «Химик-скептик» (1661), с которой в науке началось утверждение критического метода мышления, а также работ Каллена, Блэка и других медицинских химиков, широко применявших в своей работе количественные методы. Следующий важный шаг был сделан Антуаном Лавуазье, который отверг господствующую в то время теорию флогистона, разработал кислородную теорию горения и сформулировал закон сохранения массы (независимо от него этот закон был также сформулирован Михаилом Ломоносовым).

Самым логичным объяснением этому и другим законам химии (к началу XIX века был сформулирован целый ряд законов стехиометрии) стала атомная теория Джона Дальтона, согласно которой химические и физические свойства вещества определяются свойствами его мельчайших частиц. Одной из важнейших задач химии после этого стало определение атомных масс, опираясь на которое Дмитрий Менделеев в 1869 году открыл один из фундаментальных законов мироздания — периодический закон.

В 1820-х годах осуществленный Вёлером химический синтез мочевины открыл эпоху органической химии. В течение XIX века химики синтезировали сотни органических соединений, а к концу столетия научились использовать в качестве сырья для промышленного химического синтеза нефть.

Биология и медицина

В 1847 году венгерский врач Игнац Филипп Земмельвайс предложил своим коллегам мыть руки, прежде чем входить в отделение для рожениц, и эта простая рекомендация помогла радикально снизить детскую смертность от инфекционной лихорадки. Однако, поскольку наблюдения Земмельвайса были чисто эмпирическими, они были приняты далеко не всеми и не сразу. Лишь после разработки в 1865 году принципов антисептики Джозефом Листером в медицине окончательно восторжествовала теория инфекционного агента. Полуконсервативная репликация ДНК Она была основана на открытиях Луи Пастера, который связал гниение, брожение и болезни с микроорганизмами. Ему же в 1880 году удалось создать вакцину от бешенства, а также изобрести пастеризацию^[26].

Одним из величайших достижений науки XIX века стала теория эволюции посредством естественного отбора, предложенная Чарлзом Дарвином в 1859 году. Дарвин предположил, что все ныне существующие и многочисленные уже открытые к тому времени ископаемые виды живых существ были созданы за миллионы лет естественным отбором, подобно тому, как человек за несколько тысяч лет создал несколько видов домашних животных и растений посредством искусственного отбора. Теория Дарвина произвела большое впечатление на широкие круги общественности и привела к существенному пересмотру взглядов на место, занимаемое человеком в мире.

В отличие от работ Дарвина, скромная публикация монаха из Моравии Грегора Менделя (1866) в течение длительного времени не привлекала никакого внимания. Лишь в начале ХХ века учёные обнаружили, что этот человек на десятилетия опередил их в исследовании законов наследственности^[27]. После этого начался расцвет сначала классической, а затем и молекулярной генетики, которая оказалась едва ли не главной движущей силой развития биологии в ХХ веке

Психология

Начало психологии как современной науки датируется концом XIX в. В 1879 г. Вильгельм Вундт основал в Лейпциге первую лабораторию исключительно для психологических исследований. Среди других основателей современной психологии — Герман Эббингауз, Иван Павлов и Зигмунд Фрейд. Их влияние на последующие работы в этой области, особенно влияние Фрейда, было чрезвычайно сильным, хотя и не столько в силу важности их собственных трудов, сколько в определении направления дальнейшего развития психологии.

Уже в начале ХХ века теории Фрейда считали не очень научными. В это время были разработаны атомистический подход Эдварда Титченера, бихевиоризм Джона Уотсона и ряд других направлений.

Ноосфера

 

В качестве основы учения о ноосфере, таким образом, принимается особая часть организованности биосферы, появившаяся в эволюционном процессе,— человеческая деятельность, выступающая как новая преобразующая геологическая сила. В. И. Вернадский особое значение здесь отводил научной мысли человечества как фактору, гигантски ускоряющему этот процесс преобразования.

Ныне, в эпоху дальнейшего развертывания научно-технической революции, интеграции таких, прежде относительно автономных компонентов человеческой социальной деятельности, как производство, наука и техника, значение научного знания выступает с еще большей силой. Разумеется, развитие научных знаний при этом должно быть тесно связано с наиболее прогрессивными, разумными законами социального устройства человечества.

Учение о ноосфере, таким образом, оказывается актуальным и в связи с вопросом сохранения мира на планете, предотвращения термоядерной катастрофы, которая может уничтожить земное живое вещество в таких масштабах, как ни одна природноэкологическая катастрофа предшествующих времен.

В связи с современной разработкой естественнонаучных энциклопедических обобщений о ноосфере, выдвинутых В. И. Вернадским, представляется чрезвычайно важным обращение к идеям нового политического мышления.

В книге "Научная мысль как планетное явление" В. И. Вернадский анализирует геологическую историю Земли и утверждает, что наблюдается переход биосферы в новое состояние — в ноосферу, под действием новой геологической силы, научной мысли человечества. Однако в трудах Вернадского нет законченного и непротиворечивого толкования сущности материальной ноосферы как преобразованной биосферы. В одних случаях он писал о ноосфере в будущем времени (она еще не наступила), в других — в настоящем (мы входим в неё), а иногда связывал формирование ноосферы с появлением человека разумного или с возникновением промышленного производства.

Для становления и существования ноосферы необходимы следующие условия: биосфера вернадский живой вещество ноосфера

· заселение человеком всей планеты;

· резкое преобразование средств связи и обмена между странами;

· усиление связей, в том числе политических, между всеми странами Земли;

· начало преобладания геологической роли человека над другими геологическими процессами, протекающими в биосфере;

· расширение границ биосферы и выход в космос;

· открытие новых источников энергии;

· равенство людей всех рас и религий;

· увеличение роли народных масс в решении вопросов внешней и внутренней политики;

· свобода научной мысли и научного искания от давления религиозных, философских и политических построений и создание в государственном строе условий, благоприятных для свободной научной мысли;

· продуманная система народного образования и подъём благосостояния трудящихся. Создание реальной возможности не допустить недоедания и голода, нищеты и чрезвычайно ослабить болезни;

· разумное преобразование первичной природы Земли с целью сделать её способной удовлетворить все материальные, эстетические и духовные потребности численно возрастающего населения;

· исключение войн из жизни общества.

Процесс образования ноосферы постепенный, и, вероятно, никогда нельзя будет точно указать год или даже десятилетие, с которого переход биосферы в ноосферу можно будет считать завершённым. Сейчас мы видим, что налицо все те конкретные признаки, все или почти все условия, которые указывал В. И. Вернадский для того, чтобы отличить ноосферу от существовавших ранее состояний биосферы. Ноосферу следует принимать как символ веры, как идеал разумного человеческого вмешательства в биосферные процессы под влиянием научных достижений.

Русский космизм.

Русский космизм — течение русской религиозно-философской мысли, основанное на холистическом мировоззрении, предполагающем телеологически определённую эволюцию Вселенной.

Русский космизм характеризуется осознанием всеединства, всеобщей взаимосвязи во вселенной, поиском месте человека в Космосе. Основатель течения - Н.Ф. Фёдоров, предложивший проект общечеловеческого дела - общечеловеческой задачи сохранения жизни. По Фёдорову, нужно изменить изменить отношения между человеком и природой: человек - разум вселенной, он должен сделать космос разумным, но пока что люди зависит от природы и вынуждены истреблять друг друга. Человечество должно вносить целесообразность в природу. Сознательно регулируя стихии, люди станут бессмертными и даже вернут к жизни все предшествующие поколения. Но, поскольку столько народу не уместятся на одной планете, то Фёдоров считал, что нужно осваивать и заселять другие планеты. Иначе говоря, Фёдоров выдвинул идею освоения космоса. И она действительно может стать актуальной ввиду того положения, с которым мы вошли в третье тысячелетие. Речь идёт о перенаселённости планеты и растущем дефиците ресурсов. А вот что касается идеи будущего бессмертия людей, то она несколько скользкая. Дело в том, что теоретически можно говорить о двух вариантах бессмертия: бессмертие полное и возможность жить "пока не надоест". Это совсем не одно и то же. Если второй вариант в общем-то благой, то благой ли первый, вопрос крайне спорный.

Другой крупный представитель русского космизма - К.Э. Циолковский - считал, что человек должен стать одним из важнейших факторов космической эволюции. Осваивая космос, люди станут преобразовывать космические процессы в соответствии с космической этикой, уменьшая сумму страданий живых существ. По мнению мыслителя, жизнь распространяется и должна распространяться по вселенной в основном расселением, а не самозарождением. Первый вариант гораздо быстрее и не сталкивается с той массой страданий, которая характерна для самостоятельно эволюционирующих, самостоятельно идущих к совершенству систем. Также Циолковский допускал существование живых видов, высших относительно людей, который произойдут от людей либо уже имеются где-то на других планетах.

Также к русскому космизму относится и учение В.И. Вернадского. Он показал, что живое вещество является силой планетарного масштаба. Совокупность живых существ - биосфера - стала средой формирования и развития человечества, Земля вступает в новую эпоху: человек благодаря научно-техническому прогрессу стал главного силой на планете. Пока люди пользуются этой силой неразумно - Земле грозит экологический кризис, но люди благодаря духовному развитию смогут осознать свою космическую роль, тогда биосфера перейдёт в ноосферу: слепая эволюция сменится изменением всего живого, направляемым человеческим разумом. По мнению Вернадского, биосфера постепенно переходит к состоянию ноосферы ("сферы разума"), в этом состоянии человечество овладеет силами природы, научится управлять эволюцией живых существ. Вернадский выделял ряд предпосылок создания ноосферы. Часть из них уже выполнена (глобализация, возможность быстрого информационного обмена между практически любыми точками планеты, открытие новых источников энергии - особую ставку Вернадский делал на атомную энергию). Часть ещё, мягко говоря, далека от благополучного состояния (исключение войн из жизни общества, доступ к управлению широких народных масс). В оставшейся части дела несколько лучше, чем были в первой половине XX века, но всё равно говорить об особых успехах ещё рано (подъём благосостояния трудящихся, равенство всех людей - последнее формально провозглашается, но по сути нарушается экономическим, социальным и иными видами неравенства).

А.Л. Чижевский изучал влияние космических факторов на процессы, происходящие в живой природе, например, влияние циклов солнечной активности на природные явления и социально-исторические процессы. Согласно его идеям, что циклы активности Солнца проявляют себя в биосфере, изменяя жизненные процессы, влияя на самые разные параметры состояния биосферы и её существ, начиная от урожайности и заканчивая заболеваемостью и психической настроенностью людей. Это отражается на исторических событиях - политических и экономических кризисах, войнах, революциях, восстаниях и т.п.

Некоторые другие представители русского космизма, которые здесь не рассматриваются: Н.А. Умов (идеи о "силе развития", которая направляет живое ко всё большему совершенствованию сознания), В.Н. Муравьёв (идея о переходе человечества от homo sapiens к homo creator - "человеку творящему").

Вопрос 22.Развитие механики (Ньютон, Даламбер, Бернулли, Эйлер, Лагранж).

Механика, наряду с математикой, является древнейшей и наиболее разработанной рациональной наукой, направленной на исследование природных и техногенных явлений. Решения первых задач механики восходят к Архимеду. Достаточно вспомнить знаменитый принцип рычага Архимеда, закон Архимеда о телах, погруженных в жидкость и т.д. Современная рациональная механика начала развиваться после появления трудов Галилео Галилея, Я. Бернулли, И. Бернулли, Х. Гюйгенса и др. Новый импульс к развитию механики был дан И. Ньютоном, который определил механику как науку первых принципов. До Ньютона механика являла собой обширный набор частных результатов, относящихся к решению конкретных задач и мало связанных между собой.

Более того, наличие каких-либо связей между этими задачами даже не предполагалась. По Ньютону механика должна быть построена на основе первых принципов, формулируемых в виде аксиом. Все остальное должно следовать из этих аксиом. В качестве возможных аксиом И. Ньютон сформулировал три знаменитых ныне закона.

Вообще говоря, сам Ньютон считал, что этих законов недостаточно и нужны дополнительные законы. После провозглашения Ньютоном программы построения механики на основе первых принципов, все последующие исследования стали концентрироваться в указанном направлении. В результате произошло быстрое становление механики как самостоятельной фундаментальной науки. Реализация программы Ньютона принадлежит, главным образом, Леонарду Эйлеру. Прежде всего, Л. Эйлер перевел механику на язык дифференциальных уравнений и разработал теорию их интегрирования. К 1765 году была построена наука, которая в настоящее время известна под именем ньютоновой механики.

Л. Эйлер был создателем многих разделов механики и математики. В частности, он был создателем теории тонких упругих стержней. Именно в этой теории впервые отчетливо проявилась принципиальная ограниченность ньютоновой механики, хотя в замаскированной форме эта неполнота присутствовала уже в динамике абсолютно твердого тела — еще одном разделе механики, впервые разработанном Л. Эйлером.

Здесь уместно напомнить, что Я. Бернулли, после вывода уравнений равновесия гибких нитей (1694),(Это было первое дифференциальное уравнение в истории науки. Уравнения с частными производными также впервые появились в механике: уравнение поперечных колебаний струны (Ж. Даламбер, 1749) и уравнения гидромеханики (Л. Эйлер, 1755).) вплоть до своей смерти в 1705 году, безуспешно пытался вывести уравнение изгиба стержня. Эта задача, как бы по наследству, перешла к Л. Эйлеру. Даже Эйлеру понадобилось почти полстолетия, чтобы выяснить истинную причину неудачи Я. Бернулли. И только в 1771 году Л. Эйлер установил, что ньютонова механика принципиально неполна.

Заметим, что ньютонова механика - это механика трансляционных движений, управление которыми осуществляется силами. Но в Природе существует еще один тип движения (спинорное движение), которое не сводится к трансляционному. Соответственно, наряду с силами, в механике необходимо рассматривать еще один тип воздействий, а именно моменты, которые в общем случае не сводятся к понятию момента силы. Поэтому в механике, помимо уравнения баланса сил, необходимо постулировать еще один закон — уравнение баланса моментов.

Собственно, этот закон был открыт еще Архимедом в форме принципа рычага. Известно множество попыток доказать принцип рычага на основе уравнения баланса сил. Видимо, последняя попытка такого рода была предпринята Лагранжем уже после смерти Эйлера. Лагранж полагал, что ему удалось доказать принцип рычага. Отсюда следовало, что уравнение баланса моментов может быть доказано в рамках ньютоновой механики. Поэтому Ж. Лагранж считал, что нет нужды выдвигать дополнительный постулат. Эта ошибка Лагранжа задержала развитие механики, по меньшей мере, на столетие и вызвала глубокие негативные последствия в современной теоретической физике. Возвращаясь к Л. Эйлеру, отмечаем, что в не вполне осознанной форме Эйлер использовал уравнение баланса моментов еще раньше, при выводе уравнений динамики твердого тела. Примерно так же поступали многие исследователи при использовании принципа рычага, в правильности которого, разумеется, никто не сомневался. Однако в теории стержней подобный прием не срабатывал. Напомним, что в то время теория напряжений в трехмерных средах еще не существовала. Стержень рассматривался, как упругая линия, лишенная толщины. Поэтому ввести момент как момент силы было невозможно, и его пришлось ввести как самостоятельную сущность. В 1776 году Л. Эйлер дает окончательную формулировку фундаментальных законов механики в виде двух независимых постулатов: законов динамики Эйлера. Глубина и мощь эйлеровой механики была полностью осознана только во второй половине XX-го века. Объясняется это просто. Возможности даже ньютоновой механики столь велики, что она позволяет решать огромное множество важных теоретических и практических задач. Ограниченность ньютоновой механики существенно проявляется только при описании явлений микромира. По этой причине основное внимание уделялось развитию именно ньютоновой механики. Удобную форму представления основных уравнений ньютоновой механики, применительно к ограниченному классу задач, разработал Ж. Лагранж. Несмотря на свою ограниченность, схема Лагранжа нашла широкое применение при анализе как теоретических, так и практических проблем. Достоинство схемы Лагранжа состоит в ее краткости и легкости в изучении. Как известно, достоинства при их необоснованном продолжении легко превращаются в недостатки. Так и произошло с механикой Лагранжа. Многие забыли, что лагранжева форма механики — это всего лишь красивая одежда для некоей части механики. И эта одежда скрыла истинное содержание механики. Далеко идущее развитие схемы Лагранжа было предложено У.Р. Гамильтоном в работе, опубликованной в 1834 году. Гамильтонов формализм нашел широкое применение в квантовой механике. Подход Лагранжа-Гамильтона пользуется большой популярностью у математиков, но в классической механике так и не привел к каким-либо существенно новым результатам. Дальнейшее развитие механики связано с построением механики сплошных сред, в которой гамильтонов формализм в общем случае не применим. Начало этому направлению дали исследования Л. Эйлера по гидромеханике (1755) и теории стержней (1771-1776). В 1822 году О. Коши разрабатывает линейную теорию упругости. Дальнейший прогресс в развитии механики практически полностью связан с построением механики сплошных сред. В фундаментальном плане XIX-й век отметился формулировкой двух фундаментальных законов, получивших названия первого и второго законов термодинамики. Первый закон термодинамики или уравнение баланса энергии был сформулирован Дж. Грином в 1839 году. Второй закон термодинамики или неравенство производства энтропии рождался в великих муках, имел множество формулировок и, наконец, утвердился в механике в форме неравенства Клаузиуса-Дюгема-Трусделла.

Два закона динамики Эйлера и два начала термодинамики составили каркас, внутри которого и строится современная механика. Важно подчеркнуть, что упомянутый каркас не определяет конкретных моделей механических систем, создание которых равносильно решению проблемы замыкания отмеченной выше системы уравнений. Иными словами, необходимы дополнительные уравнения, которые принято называть определяющими и которые устанавливают связи между основными переменными, входящими в фундаментальные законы. Типичными примерами определяющих уравнений в механике являются закон всемирного тяготения и обобщенный закон Гука. Долгое время считалось, что установление определяющих уравнений является задачей экспериментальной механики. Это правильно в том смысле, что эксперимент является неустранимым звеном при построении определяющих уравнений. Тем не менее, в настоящее время уже ясно, что построение определяющих уравнений является теоретической проблемой, которая принципиально не может быть решена методами экспериментальной механики. Строгая теория определяющих уравнений была разработана только во второй половине минувшего столетия. Как уже отмечалось, спинорные движения и новые законы динамики были введены Эйлером в период с 1766г. по 1783г., когда он вновь жил и работал в Санкт-Петербурге.

Странно, но эти важнейшие работы Л. Эйлера, изданные на латинском языке в Вестнике Санкт-Петербургской академии наук, до сих пор не переведены ни на один другой язык и долго оставались неизвестными большинству ученых. Тем не менее, мысль о необходимости введения спинорных движений приходила в голову многим ученым, особенно в связи с попытками построить теорию электромагнетизма. Первая такая попытка была предпринята Мак-Келлогом в 1839 году. Однако он исходил из неверного представления о спинорном движении как роторе вектора скорости. Идея о необходимости введения спинорных движений ясно выражена в вербальной форме у Дж. Максвелла, но реализовать эту идею Максвелл не успел.

На стыке XIX-го и XX-го веков о необходимости введения спинорных движений говорили лорд Кельвин (в связи с проблемами электромагнетизма) и Х. Лоренц (в связи с объяснением аномального эффекта Зеемана). В кинематику сплошных сред спинорные движения впервые были введены П. Дюгемом (1893). В относительно полной, хотя и не совершенной, форме спинорные движения в механику сплошных сред были введены Э. и Ф. Коссера (1906, 1907, 1909). Поэтому книга Cosserat считается началом теории микрополярных сред, т.е. сред, частицы которых обладают как трансляционными, так и вращательными степенями свободы. Тем не менее, и эта книга оказалась невостребованной учеными того времени, поскольку в ней отсутствовали новые приложения, а приложения к теории стержней, пластин и оболочек казались не достаточно убедительными. Трехмерные теории микрополярных сред начали интенсивно развиваться только в последние сорок лет, когда учет независимых вращательных степеней свободы оказался необходимым в теории жидких кристаллов и теории ферромагнитных материалов.