Виникнення наукового експерименту як методу дослiдження

Основний метод дослiджень Нового часу науковий експеримент, що
вiдрiзняється вiд всiх можливих наблюде-ний тим, що попередньо
формулюється гiпотеза, а всi наблюдения й вимiри спрямованi на
ïï пiдтвердження або опровержение. Експериментальний метод
почав готовити до розробки ще Леонардо да Вiнчi ( 1452-1519). Але
Леонардо жив за сто рокiв до цiєï епохи, i в нього не був
вiдповiдних технiчних вiз-можностей i умов. Не розроблена була також
логiчна струк-тура експериментального методу. Експерименту Леонардо да
Вiнчi бракувало строгостi оп-ределений i точностi вимiрiв, але можна
тiльки захоплюватися унiверсальнiстю розуму цiєï людини, який
захоплювалися його сучасники i яка вражає сьогоднi нас. З
методологiчноï крапки зре-ния Леонардо можна вважати попередником
Галилея. Крiм досвiду вiн надавав виняткового значення математицi.
Краще маленька точнiсть, чим бiльша неправда, — затверджував
вiн.
Початок експериментальному методу Нового часу поклади-ло винахiд двох
найважливiших iнструментiв: складного мiкро-скопи (ок. 1590
р.) i телескопа (ок. 1608 р.). Уже стародавнi греки були
знайомi зi збiльшувальною силою лiнзових стекол. Але сущ-ность i
мiкроскопа, i телескопа полягає в з'єднаннi не-скiлькох
збiльшувальних стекол. Очевидно, спочатку таке з'єднання вiдбулося
випадково, а не пiд впливом якоï-небудь керiвноï
теоретичноï iдеï. Перший мiкроскоп изоб-рел, як видно,
голландський шлифовальщик стекол Захарiй Янсен, першу пiдзорну трубу
— голландський оптик Франц Липперстей.
З появою телескопiв розвиток астрономiï пiднялося на якiсно
новий рiвень . Були вiдкритi (ще Галилеем) пари-ре
найбiльш великого супутника Юпiтера, безлiч нових, не видимих
неозброєним поглядом, зiрок; були вiрогiдно вуста-новлено, що
туманностi й галактики є величезним скопле-нием зiрок. Крiм того,
були виявленi темнi плями на Солн-Це, якi викликали особливi заперечення
й навiть лють керуй-телей католицькоï церкви.
До середини XVII в. видатний астроном Гевелий виготовив першу карту
Мiсяця . Саме вiн уперше запропонував прийнятi в цей час назви
темних плям Мiсяця — океани й моря. Гевелию вдалося спостерiгати
дев'ять бiльших комет, що поклало початок ïхньому систематичному
дослiдженню.
Наприкiнцi столiття Тихо Бра-гi вдосконалив технiку спостережень i
вимiрiв астроно-мических явищ, досягши межi можливостей використаного
ïм устаткування. Вiн також увiв, як вiдзначалося вище, у практику
спостереження пла-немає пiд час ïхнього руху по небу.
У Новий час, багато в чому завдяки експериментальному методу, були
поясненi багато хто досить простi яв-ления, над якими людство
замислювалося протягом багатьох столiть, а також були висловленi
iдеï, що визначили науковi пошуки на столiття вперед.
Закони функцiонування лiнз удалося пояснити Кеплеру;
Проблему чому вода в насосах не пiднiмається вище 10,36 м —
Торрiчеллi зумiв зв'язати з тиском ат-мосфери на дно колодязя.
Правильнi объяс-нения припливiв i вiдливiв у морях i океанах, дали
Кеплер (початок мiркувань) i Ньютон.
Причина квiтiв тiл була встановлена Ньютоном. Його теорiя квiтiв
являє собою одне з видатних досягнень оп-тики, що зберiг значення
дотепер. Ньютон також почав розробку емiсiйноï й хвильовоï
теорiй свiтла, сучасний фундамент якоï створив Гюйгенс.
В XVI — XVII вв. спостерiгається бурхливий розквiт
анатомiчних дослiджень . В 1543-1544 р. А. Везалий опублiкував
книгу Про стро-ении людське тiло, що була прекрасно иллюстриро-вану й
вiдразу ж одержала широке поширення. Вона вважається першим
скрупульозним описом анатомiï iз всiх вiдомих людству. Але це було,
якщо так можна виразитися, розвитком статичних представле-ний про
людське тiло.
У. Гарвей (1578-1657) просунув справу набагато далi, почавши розвиток
бiологiчних аспектiв механiстичноï фiлософiï. Вiн заклав
основи експериментальноï фiзiологiï i правильно по-
нял основну схему циркуляцiï кровi в органiзмi. Гарвей вос-приймав
серце як насос, вени й артерiï — як труби. Кров вiн розглядав
як, що рухається пiд тиском рiдина, а ра-боту венозних клапанiв
уподiбнював клапанам механiчним. У спо-рах зi своïми колегами
Гарвей затверджував, що нiякого жиз-ненного духу (ефiрного тiла) нi в
яких частинах органiзму не виявлено.
В iсторiï природознавства процес нагромадження знань помiняв-ся
перiодами наукових революцiй, коли вiдбувалося ламання ста-рих подань i
замiсть них виникали новi теорiï. Великi науковi революцiï
пов'язанi з такими досягнення людськоï думки, як:
вчення про гелiоцентричну систему миру Н. Копер-Ника,
створення класичноï механiки И. Ньютоном,
ряд фунда-ментальних вiдкриттiв у бiологiï, геологiï,
хiмiï й фiзику в першiй половинi XIX сторiччя, що пiдтвердили
процес еволю-ционного розвитку природи й установившие тiсний
взаємозв'язок багатьох явищ природи,
великi вiдкриття в нача-ле XX сторiччя в областi мiкросвiту, створення
квантовоï хутра-ники й теорiï вiдносностi.
Розглянемо цi основнi досягнення.
R Польський астроном Н. Коперник у працi Про звертання не-
бесних сфер запропонував гелiоцентричну картину миру вмес-те
колишньоï птолемеевой (геоцентричноï). Вона з'явилася продол-
жением космологiчних iдей Аристотеля, i на неï опиралася релiгiйна
картина миру. Заслуга Н. Коперника складалася також у тiм, що вiн усунув
питання про перводвигателе руху у Всесвiтi, тому що, вiдповiдно до його
навчання, рух є есте-ственним властивiстю всiх небесне й земних
тел. Цiлком зрозумiло, що його навчання не вiдповiдала свiтогляду
католицькоï церкви, i iз цього часу починається протистояння
науки й церкви по головних питаннях, що стосується природи.
Важко переоцiнити значення й вплив гелiоцентричноï кар-тванi миру
на всi природничi науки. Це була воiстину яскрава подiя в iсторiï
природознавства: замiсть колишнього невiрного каркаса свiтобудови була
уведена щира система координат навколоземного космосу.
R Порiвняннi по масштабi змiни в теоретичнiй фiзицi
вiдбулися в XVII в. Був здiйснений перехiд вiд аристотелевой
фiзики до ньютоновой, що панувала в захiднiй науцi протягом трьох
сторiч. Використовуючи цю модель, фiзика досягла прогресу й вигiдно
вiдрiзнялася вiд iнших дисциплiн. Ïï закони придбали
математичне формулювання, воно довела свою еф-фективность при рiшеннi
багатьох проблем. З тих пор захiдна наука домоглася великих успiхiв i
стала потужною силою, перетворю-щей мир. До того ж вона певним чином
формувала ми-ровоззрение вчених. Набувала чинностi механiстична картина
миру.
R Говорячи про створення механiки Ньютоном, не можна не згадати iм'я
Галилео Галилея , що стояв у ïï джерел. Його
принцип iнерцiï був найбiльшим досягненням людськоï
думки: запропонувавши його миру, вiн вирiшив фундаментальну проблему
— проблему руху. Уже одного цього вiдкриття було б досить для
того, щоб Галилей став видатним ученим Нового часу.
Однак його науковi результати рiзноманiтнi й глибокi. Вiн дослiджував
вiльне падiння тiл i встановив, що швидкiсть сво-бодного падiння тiл не
залежить вiд ïхньоï маси (на вiдмiну вiд Арис-Тотеля) i
траєкторiя кинутого тiла являє собою пара-болу. Вiдомi його
астрономiчнi спостереження Сонця, Мiсяця, Юпiтера. У роботi Дiалог про
двi системи миру — Птолемеевой i Коперниковой вiн довiв
правильнiсть гелiоцентричноï кар-тванi миру, твердженню якоï
сприяли передовi уче-ние того часу.
R Перший закон механiки Ньютона — це принцип
iнерцiï, сформульований Галилеем. В другому законi механiки
Ньютон затверджує, що прискорення, що здобувається
тiлом, прямо пропор-ционально прикладенiй силi й назад пропорцiйно масi
цього тiла. I третiй закон механiки Ньютона є закон
дiï й протидiï: дiï двох тiл один на одного завжди рiвнi
по величинi й протилежнi по напрямку. I ще один за-кiн, запропонований
Ньютоном, закон всесвiтнього тяжiння , зву-чит так: всi тiла
взаємно притягаються прямо пропорцiйно ïхнiм масам i назад
пропорцiйно квадрату вiдстанi мiж ними. Це — унiверсальний закон
природи, на основi якого була побудована теорiя Сонячноï системи.
Механiка Ньютона вражає своєю простотою. Вона має
справу з матерiальними крапками й вiдстанями мiж ними й, таким чином,
є iдеалiзацiєю реального фiзичного миру. Але завдяки цiй
простотi стала можливим побудова замкнутоï механiчноï картини
миру. Його теорiя використовувала строгий матема-тический апарат i
опиралася на науковий експеримент. Саме така тенденцiя намiтилася у
фiзику пiсля його робiт.
Завдяки працям Галилея й Ньютона XVIII столiття вважається на-
чалом того тривалого перiоду часу, коли панував механiстичний свiтогляд.
R Розвиток бiологiï в XVIII столiттi також не обходилося
без революцiйних вiдкриттiв у той час iшло своïм шляхом:
М. Мендель ( 1822-1884) вiд^-крив закони спадковостi, схрещуючи насiння
гороху в тече-ние восьми рокiв.
Дослiджуючи бактерiï, Л. Пастер показав, що вони присутнi в
атмосферi, поширюються краплинним шляхом i ïх можна зруйнувати
високою температурою. В XIX в. микробиоло-гия допомагала перемагати
iнфекцiйнi хвороби.
Пiдсумком раз-витiя еволюцiйноï концепцiï стала робота Ч.
Дарвiна (1809- 1882) Походження видiв шляхом природного добору (1859).
Ця теорiя мала такий же вплив на розуми людей, яке у свiй час мала
теорiя Коперника. Це була наукова революцiя в областi бiологiï.
Можна сказати, що коперниковская революцiя вказала мiсце людини в
просторi, а теорiя Дарвiна опреде-лила мiсце людини в тимчасовiй шкалi
миру.
R Наступна наукова революцiя, пiсля якоï рiзко змiни-лась система
поглядiв i пiдходiв, також пов'язана з фiзикою. Це вiдбулося наприкiнцi
XIX — початку XX сторiччя. Поштовхом до побудови новоï
фiзичноï картини миру послужив ряд нових експерименталь-них
фактiв, якi не могли бути описанi в рамках старих тео-рий, як це
звичайно буває в науцi. До таких фактiв ставляться насамперед:
дослiдження Фарадея по електричних явищах ,
роботи Максвелла й Герца по електродинамiцi ,
вивчення явле-ния радiоактивностi Беккерелем,
вiдкриття першоï елементарноï частки (електрона) Томсоном
i т.д.
Проникаючи в область мiкросвiту, фiзики зштовхнулися з неожи-даними
проявами фiзичноï реальностi, для опису якоï виникла потреба в
новiй теорiï, тому що зробити це за допомогою класичноï
механiки не вдавалося. Поетапно, завдяки роботам ряду фiзикiв i глав-ним
образом Бору, Гейзенберга, Шредингера, Планка, де Бройля й iнших, була
побудована фiзична теорiя мiкросвiту, створена кван-товая механiка
. Вiдповiдно до цiєï теорiï, рух мiкрочастинок у
просторi й часi не має нiчого загального з механiчним рухом
макрооб'єктiв i пiдкоряється спiввiдношенню неопреде-
ленностей: якщо вiдомо положення мiкрочастинки в просторi, то
залишається невiдомим ïï iмпульс i навпаки.
R В 1905 р. А. ейнштейн створив спецiальну теорiю относитель-
ности , у якiй властивостi простору й часу пов'язанi з ма-терией i
поза матерiєю втрачають змiст. Ця теорiя дає преобразова-ние
просторових i тимчасових координат тiл, якi дви-гаются зi швидкостями,
порiвнянними зi швидкiстю свiтла. Друга частина теорiï, що
називається загальною теорiєю относительнос-ти,
зв'язує присутнiсть бiльших гравiтацiйних полiв (або маси) зi
скривленням простору. Ця частина теорiï использу-ется в
космологiчних моделях.
Закл ючение Отже, iсторичний розвиток людства постiйно
супроводжувалося розвитком науки. Ученi, внесшие свiй внесок у розвиток
науки, були яскравими особистостями — вони сполучили в собi профессио-
нальние якостi у своïй областi з високою культурою духу. Новi
теорiï будувалися на основi не тiльки строгого розуму, але й висо-
який ступеня iнтуïцiï.
З тих пор пройшло вже багато часу. Сучасна наука швидко прогресує
й науковi вiдкриття вiдбуваються на наших очах. Сучасне природознавство
являє собою складну, развет-вленную систему безлiчi наук.
Провiдними науками XX в. по праву можна вважати фiзику, бiологiю, науки
про космос, прикладну математику (нерозривно пов'язану з обчислювач-ний
технiкою й комп'ютеризацiєю), кiбернетиковi, синергети-ку.
Але не тiльки останнi науковi данi можна вважати сучасними, а всi тi,
якi входять у товщу сучасноï науки, образуя ïï нарiжнi
каменi, оскiльки наука не складається з окремих, мало зв'язаних
мiж собою теорiй, а являє собою багато в чому єдине цiле, що
складається з рiзночасних по своєму походженню частин.
Список використаноï лiтератури
Солопов Е.Ф. Концепцiï сучасного природознавства. — М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 1998.
Пуанкаре А. Про науку. — М., 1983.
Горелов А.А. Концепцiя сучасного природознавства. — М.: ЦЕНТР,
2000.
Данилова B . C ., Кожевников Н.Н. Основнi концепцiï сучасного
природознавства. — М.: Аспект Пресс, 2000.
Кун Т. Структура наукових революцiй. — М., 1975.
Селье Г. Вiд мрiï до вiдкриття. — М., 1987.
Кокин А.В. Концепцiï сучасного природознавства. — М.: ПРIОР,
1998.
Мотилева Л.С. i iн. Концепцiï сучасного природознавства. —
Спб.: Сполучник, 2000.
Концепцiï сучасного природознавства /Пiд ред. В.Н. Лавриненко, В.П.
Ратникова. — М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2000.