Математика як унiверсальна наука природознавства

У цей час спектр наукових дослiджень у природознавствi незвичайно
широкий. Крiм основних наук, таких як фiзика, хiмiя й бiологiя в систему
природничих наук включається також i безлiч iнших —
географiя, геологiя, астрономiя, i навiть науки, що коштують на границi
мiж природними й гуманiтарними науками — наприклад, психологiя.
Метою психологiв є вивчення поводження людини й тварин. З
однiєï сторони психологiя опирається на науковi
досягнення поводження бiологiв, що працюють у галузi фiзiологiï
вищоï нервовоï дiяльностi й, що спостерiгають за дiяльнiстю
мозку. З iншого боку, ця наука займається й соцiальними, тобто
суспiльними явищами, залучаючи знання з областi соцiологiï.
Економiстам не обiйтися без знання географiï й математики,
фiлософам — без основ натурфiлософiï , рестовратори
стародавнiх картин вдаються до допомоги сучасноï хiмiï й т.д
Джерела складного миру, якi нас оточують, полягають у гармонiчному
пристроï його Природи, постiйно вступають у взаємини з нею
Сучасне природознавство — це єдина система, компоненти
якоï (природничi науки) є настiльки тiсно
взаємозалежними, що випливають друг iз друга, тобто представляють
справжню єднiсть
На вiдмiну вiд спецiальних наук природознавство дослiджує тi самi
природнi явища вiдразу з позицiй декiлькох наук, вишукуючи найбiльш
загальнi закономiрностi й тенденцiï, розглядає Природу як би
зверху
Визнаючи специфiку вхiдних у нього наук (фiзики, хiмiï,
бiологiï, географiï й iн.), природознавство, у той же час
має своєю метою дослiдження Природи як єдиного цiлого
Вивчення предметiв окремо — фiзики, хiмiï й бiологiï,
— є лише першим щаблем до пiзнання Природи у всiй
ïï цiлiсностi, тобто пiзнанню ïï законiв iз
загальноï природничо-науковоï позицiï. Звiдси випливають
i мети природознавства, якi являють собою подвiйне завдання
Мети природознавства можна сформулювати в такий спосiб:
1) Виявлення схованих зв'язкiв, що створюють органiчну єднiсть
всiх фiзичних, хiмiчних i бiологiчних явищ
2) Бiльше глибоке й точне пiзнання самих цих явищ
Видатний iталiйський фiзик i астроном, один iз творцiв точного
природознавства Галилео Галилей ( 1564-1642) сказав: Той, хто хоче
вирiшувати питання природничих наук без допомоги математики, ставить
недозволене завдання. Варто вимiряти те, що таким не є
Необхiдна для такого природознавства математика починається з
найпростiших вимiрiв. У мiру свого розвитку точне природознавство
використовує усе бiльше доконаний арсенал так званоï
вищоï математики
Математика, як логiчний висновок i засiб пiзнання Природи — утвiр
стародавнiх грекiв, яким вони почали всерйоз займатися за шiсть столiть
до нашоï ери. Починаючи з 6 столiття до н. е. у грекiв зложилося
розумiння того, що Природа влаштована рацiонально, а всi явища
протiкають за точним планом — математичному. Платон (428/427
— 348/347 до н. е.) — один з основоположникiв
натуральноï фiлософiï (фiлософiï Природи) начертав як
девiз своєï фiлософськоï школи слова : Негеометр —
так не ввiйде
Галилео Галилей в одному зi своïх добуткiв, зважуючи всi незначнi
фiлософськi аргументи одного зi своïх опонентiв, протиставляв
ïхню щиру фiлософiю як вiдкриту книгу Природи, доступну лише тому,
хто знає мову математики
Нiмецький фiлософ Иммануил Кант ( 1724-1804) затверджував у своïх
Метафiзичних початках природознавства, що: У будь-якому приватному
вченнi про природу можна знайти науки у власному змiстi (тобто
чистоï, фундаментальноï) лише стiльки, скiльки є в нiй
математики. Варто привести й висловлення Карла Маркса ( 1818-1883) про
те, що : Наука тiльки тодi досягає досконалостi, коли ïй
вдається користуватися математикою
Iз всiх висловлень великих людей, що математика — це цемент, що
зв'язує воєдино науки, що входять у природознавство й
дозволяє глянути на нього як на цiлiсну науку. Не зрячи
ïï називають царицею всiх наук. Без логiчного апарата
математики не обiйдеться жодна наука
Точне природознавство
Точне природознавство — це цiлком оформлене, часто в математичних
формулах, точне знання про усiм, що дiйсно iснує й може iснувати у
Всесвiтi. Але це знання не є остаточним пiдсумком знань про
Природу, а лише тим, що вiдомо людству на даному етапi розвитку У
серединi 19 столiття поруч натуралiстiв i фiлософом були висунутi
iдеï про iєрархiю наук у формi чотирьох ïï
послiдовних щаблiв : механiка, фiзика, хiмiя, бiологiя
Такого роду iдеï про субординацiю природничих наук широко
обговорюється й сьогоднi. При цьому видiляють одну дуже важливу
проблему: чи можна зводити всi бiологiчнi явища до хiмiчних, а хiмiчнi
— до фiзичних ? Така вiдомiсть вищого до нижчого зветься
редукционизма (вiд латинського reductio — повернення, вiдомiсть до
колишнього)
Вiдповiдно до цiєï крапки зору, всi хiмiчнi явища, будова
речовин можна пояснити за допомогою фiзичних знань
Глобальна природничо-наукова революцiя
Першою природничо-науковою революцiєю, що перетворила астрономiю,
космологiю й фiзику, було створення послiдовного вчення про геоцентричну
систему миру, почате ще в 6 столiттi до н. е. Анаксимандром i
Аристотелем. Цю наукову революцiю природно назвати Аристотелевой.
Завершив ïï Птолемей
У роботi Про небо вiн привiв два вагомих доводи на користь того, що
Земля не плоска тарiлка (як уважали в той час), а кругла куля?
По-перше, Аристотель догадувався, що мiсячнi затьмарення вiдбуваються
тодi, коли Земля виявляється мiж Мiсяцем i Сонцем. Земля завжди
вiдкидає на Мiсяць лише в тому випадку, якщо Земля має форму
кулi
По-друге, з досвiду своïх подорожей греки знали, що в пiвденних
районах Полярна зiрка на небi розташовується нижче, нiж у
Пiвнiчнi. На Пiвнiчному полюсi Полярна зiрка перебуває прямо над
головою спостерiгача. Людинi ж на екваторi здається, що вона
розташовується на лiнiï обрiю. Знаючи рiзницю в гаданому
розташуваннi Полярноï зiрки в Єгиптi й Грецiï,
Аристотель зумiв обчислити довжину екватора. Правда ця довжина вийшла
приблизно у два рази бiльше. Але в тi часи це було велике наукове
вiдкриття
Аристотель думав, що Земля нерухлива, а Сонце, Мiсяць, планети й Зiрки
обертаються навколо ïï по кругових орбiтах
Птолемей (бiля 100-165 н. е.) перетворив iдею Аристотеля в повну
космологiчну модель геоцентричноï системи миру
Земля коштує в центрi, оточена вiсьма сферами, що несуть на собi
Мiсяць, Сонце й планети. Що лежить за останньою сферою не пояснювалося
Коперником була запропонована iдея гелiоцентричноï Вселеноï й
Земли, що рухається,
Коперник ще студентом познайомився з iдеями про можливий рух Землi :
ïï обертанням навколо своєï осi й звертанням разом
з iншими планетами навколо Сонця, що перебуває в центрi миру
В 1916р. ейнштейн опублiкував свою загальну теорiю вiдносностi, зробивши
ще один переворот у фiзичних поданнях цього разу про природу
гравiтацiйноï взаємодiï. Фундамент цiєï
теорiï був закладений в 1907р., коли енштейн сформував принцип
еквiвалентностi. Пояснив сутнiсть цього принципу. Термiн маса, що
ставиться по другому законi Ньютона, має сенс iнертноï маси
— мiри опору тiла будь-якiй змiнi стану його руху. Але поняття
маса у ньютоновском законi всесвiтнього тяжiння має iнший змiст
— це маса, що тяжiє, або гравiтацiйна маса. Ще Галилей
затверджував, що всi тiла незалежно вiд маси в гравiтацiйному полi
здобувають однаковi прискорення. Звiдси випливає рiвнiсть
iнертноï й гравiтацiйноï мас. Сам факт ïхньоï
рiвностi й те, що всi тiла падають у гравiтацiйному полi з однаковим
прискоренням, називають iнодi слабким принципом еквiвалентностi
Принцип еквiвалентностi: неинерциальная система вiдлiку еквiвалентна
деякому гравiтацiйному полю
Iншим ключовим моментом у загальнiй теорiï вiдносностi було поняття
кривизни простору — часу
Загальна теорiя вiдносностi в коренi змiнила нашi подання про простiр,
час, про Всесвiт. Вона привела до вiдмови вiд якого б те не було
центризму
Литагалактика — або весь наш спостережуваний астрологiчний Всесвiт
як єдине цiле — став описуватися однорiдноï й
iзотропноï безмежноï релитивистской космологiчною моделлю
Третя глобальна природничо-наукова революцiя радикально перетворила
наукову картину миру, змiнивши астрономiю, космологiю й фiзику й
означала повну вiдмову вiд усякого центризму