Галилей и его роль в зарождении и развитии экспериментального метода в науке.

Основоположником экспериментально-математического метода исследования природы был великий итальянский ученый Галилео Галилей (1564-1642).
Леонардо да Винчи дал лишь наброски такого метода изучения природы, Галилей же оставил развернутое изложение этого метода и сформулировал важнейшие принципы механического мира.

Галилей родился в семье обедневшего дворянина в городе Пизе (недалеко от Флоренции). Убедившись в бесплодии схоластической учености он углубился в математические науки. Став в дальнейшем профессором математики
Падуанского университета, ученый развернул активную научно-исследовательскую деятельность, особенно в области механики и астрономии.
Для торжества теории Коперника и идей, высказанных Джордано Бруно, а следовательно, и для прогресса материалистического мировоззрения вообще огромное значение имели астрономические открытия, сделанные Галилеем с помощью сконструированного им телескопа. Он обнаружил кратеры и хребты на
Луне (в его представлении - "горы" и "моря"), разглядел бесчисленные,скопления звезд, образующих Млечный Путь, увидел спутники, Юпитера,разглядел пятна на Солнце и т. д. Благодаря этим открытиям Галилей стяжал все европейскую славу "Колумба неба". Астрономические открытия Галилея, в первую очередь спутников Юпитера, стали наглядным доказательством истинности гелиоцентрической теории Коперника, а явления, наблюдаемые на
Луне, представлявшейся планетой, вполне аналогичной Земле, и пятна на
Солнце подтверждали идею Бруно о физической однородности Земли и неба.
Открытие же звездного состава Млечного Пути явилось косвенным доказательством бесчисленности миров во Вселенной.

Указанные открытия Галилея положили начало его ожесточенной полемике со схоластиками и церковниками, отстаивавшими аристотелевско-птолемеевскую картину мира. Все это поставило деятельность Галилея под удар, но он продолжал работать над совершенствованием доказательств истинности теории Коперника. В этом отношении огромную роль сыграли работы Галилея и в области механики. Господствовавшая в эту эпоху схоластическая физика, основавшаяся на поверхностных наблюдениях и умозрительных выкладках, была засорена представлениями о движении вещей в соответствии с их "природой" и целью, о естественной тяжести и лег кости тел, о "боязни пустоты", о совершенстве кругового движения и другими ненаучными домыслами, которые сплелись в запутанный узел с религиозными догматами и библейскими мифами. Галилей путем ряда блестящих экспериментов постепенно распутал его и создал важнейшую отрасль механики - динамику, т. е. учение о движении тел.

Занимаясь вопросами механики, Галилей открыл ряд ее фундаментальных законов: пропорциональность пути, проходимого падающими телами, квадратам времени их падения; равенство скоростей падения тел различного веса в безвоздушной среде (вопреки мнению Аристотеля и схоластиков о пропорциональности скорости падения тел их весу); сохранение прямолинейного равномерного движения, сообщенного какому-либо телу, до тех пор, пока какое-либо внешнее воздействие не прекратит его (что впоследствии получило название закона инерции), и др.

Законы механики были применены Галилеем и для доказательства теории Коперника, которая была непонятна большинству людей, не знавших этих законов. Например, с точки зрения "здравого рассудка" кажется совершенно естественным, что при движении Земли в мировом пространстве должен возникнуть сильнейший вихрь, сметающий все с ее поверхности. В этом и состоял один из самых "сильных" аргументов против теории Коперника. Галилей же установил, что равномерное движение тела нисколько не отражается на процессах, совершающихся на его поверхности. Например, на движущемся корабле падение тел происходит так же, как и на неподвижном. Поэтому обнаружить равномерное и прямолинейное движение Земли на самой Земле.

Все эти идеи великий ученый сформулировал в "Диалоге о двух главнейших системах мира - птолемеевой и коперниковой" (1632), научно доказавшем истинность теории Коперника. Эта книга послу жила поводом для обвинения Галилея со стороны католической церкви. Ученый был привлечен к суду римской инквизицией; в 1633 г. состоялся его знаменитый процесс, на котором он был вынужден формально отречься от своих "заблуждений". Его книга была запрещена, однако приостановить дальнейшее торжество идей Коперника, Бруно и Галилея церковь уже не могла. Итальянский мыслитель вышел победителем.

Используя теорию двойственной истины, Галилей решительно отделял науку от религии. Он утверждал, например, что природа должна изучаться с помощью математики и опыта, а не с помощью Библии. В познании природы человек должен руководствоваться только собственным разумом. Предмет науки - природа и человек. Предмет религии - "благочестие и послушание", сфера моральных поступков человека.

Исходя из этого, Галилей пришел к выводу о возможности безграничного познания природы. Исходя из идеи о бесконечности Вселенной, великий итальянский ученый выдвинул глубокую гносеологическую идею о том, что познание истины есть бесконечный процесс. Эта противоречащая схоластике установка Галилея привела его и к утверждению нового метода познания истины.

Подобно многим другим мыслителям эпохи Возрождения Галилей отрицательно относился к схоластической, силлогистической логике.
Традиционная логика, по его словам, пригодна для исправления логически несовершенных мыслей, незаменимо при передаче другим уже открытых истин, но она не способна приводить к открытию новых истин, а тем самым и к изобретению новых вещей. А именно к открытию новых истин и должна, согласно Галилею, приводить подлинно научная методология.

При разработке такой методологии Галилей выступил убежденным, страстным пропагандистом опыта как пути, который только и может привести к истине. Стремление к опытному исследованию природы было свойственно, правда, и другим передовым мыслителям эпохи Возрождения, но заслуга Галилея состоит в том, что он разработал принципы научного исследования природы, о которых мечтал Леонардо.

Поскольку механистическое понимание природы не может объяснить ее бесконечное качественное многообразие, Галилей, в известной мере опираясь на Демокрита, первым из философов нового времени развивает положение о субъективности цвета, запаха, звука и т. д.

Исаак Ньютон – создатель классической механики.

Основные принципы (законы) механики были сформулированы Ньютоном (Исаак Ньютон, английский ученый, создатель классической физики, 1643–1727).

Три закона Ньютона:

1) Первый закон Ньютона: Существуют такие системы отсчета, называемые инерциальными, относительно которых свободные тела движется равномерно и прямолинейно.

Первый закон механики, или закон инерции, как его часто называют, бал, по существу, установлен еще Галилеем, но общую формулировку ему дал Ньютон.

2) Второй закон Ньютона: В инерцианальной системе отсчёта ускорение тела прямо пропорционально равнодействующей сил, приложенных к телу и обратно пропорционально его массе.

3)Третий закон Ньютона: Силы, с которыми тела действуют друг на друга, равны по модулям и направлены по одной прямой в противоположные стороны.

Это означает, что если на тело А со стороны тела В действует сила , то одновременно на тело В со стороны тела А будет действовать сила , причем = -.

Главный труд Ньютона «Математические начала натуральной философии» был опубликован в 1687 г. В последующих изданиях (1713 и 1726 гг.) Ньютон развивал и уточнял выдвинутые им положения. Полемизируя с картезианцами, Ньютон противопоставил «физике гипотез» Декарта «физику принципов», выведенных из опыта. Ньютон требовал считать , правильным всякое утверждение, полученное из опыта с помощью индукции, т.е. путем умозаключений от отдельных фактов и положений к общим выводам, до тех пор, пока не будут обнаружены другие явления, которые ограничивают данное утверждение или противоречат ему.

Ньютон подверг анализу основные понятия механики - массу, количество движения, силу, пространство и время. Мерой количества материи (массы) он считал вес. Ньютон указывал, что наблюдаемые в природе движения имеют относительный характер, но установил понятие абсолютного пространства. которое «по самой своей сущности.. остается всегда одинаковым и неподвижным».

Вместе с тем Ньютон признавал существование абсолютного, истинного математического времени, которое «без всякого отношения к чему-либо внешнему протекает равномерно и иначе называется длительностью».

Ньютону принадлежат трифундаментальных закона движения, принятые в классической механике: закон инерции, закон пропорциональности силы ускорению и закон равенства действия противодействию. Особенно важное значение имело введение им в механику закона всемирного тяготения, который гласил, что тяготение существует между всеми телами вообще; оно пропорционально массе каждого из них и обратно пропорционально квадрату расстояния между ними.

В принципе ранее считалось, что все в мире может быть описано этими законами. На этих законах построена классическая механика. Однако опыт показал, что законы Ньютона справедливы не всегда, поэтому классическая механика имеет определенные границы применимости. Далее в курсе физики мы взглянем на классическую механику немного с другой стороны, исходя из законов сохранения, которые являются в некотором смысле более общими, чем законы Ньютона.

Первое ограничение классической механики связано со скоростями рассматриваемых объектов. Опыт показал, что законы Ньютона справедливы при не слишком больших скоростях материальных тел. При этих скоростях линейные масштабы и промежутки времени не изменяются при переходе от одной системы отсчета к другой. Пространство и время абсолютны в классической механике. Итак, классическая механика описывает движение с малыми относительными скоростями, т.е. классическая механика – нерелятивистская физика. Это является первым ограничением применимости классической механики Ньютона – ограничение со стороны больших скоростей.

Опыт также показал, что применение законов Ньютоновой механики неправомерно к микрообъектам, таким как молекулы, атомы, ядро, электроны и т.д. При описании поведения микрообъектов

справедливы другие законы – квантовые.