Реферат: Физические революции как основные вехи развития естествознания

6.3. Физические революции как основные вехи развития естествознания

История развития всего общества неразрывно связана с развитием общественного производства, в том числе его производительных сил, и каждому типу и этапу развития производительных сил соответствует определенный период в истории естествознания. Исследование природных явлений приводит к появлению знаний об ее устройстве, а также о способах преобразования природного сырья с помощью выявленных источников энергии. На этой основе создаются технологии и средства производства. С помощью технологий и средств производства создаются предметы потребления, необходимые для обеспечения существования всех членов общества. В связи с наличием собственности на элементы производства между отдельными лицами, группами лиц (классами), народами и странами предметы потребления распределяются неравномерно. Это приводит к борьбе между ними, что и фиксируется как те или иные исторические события. Отсюда становится понятной роль науки о природе – естествознании, которая изначально определяет весь ход исторического развития общества. Отсюда же видно, что и сами эти знания являются непосредственным элементом производства на всех этапах развития общества, а значит, и возможным элементом присвоения.

В принципе, в истории развития естествознания можно выделить шесть этапов (четкого разграничения этапов не существует) [3].

Первый этап развития естествознания считается подготовительным натурфилософским, он характерен для древности. В этот период трудами древних ученых, включая древнегреческого философа Фалеса из Милета (VI в. до н.э.), было провозглашено единство природы [72]. Можно полагать, что основой утверждений Фалеса являются древнейшие знания о реальном устройстве мира.

Вторым этапом развития естествознания целесообразно считать период от IV в. до н. э. до средневековья. Его основой является представление о субстанциях («земля» – твердь, «вода» – жидкость, «воздух» – газ, «огонь» – энергия), которые были введены в науку древнегреческими учеными Эмпедоклом (ок. 490 – ок. 430 гг. до н. э.) и Аристотелем (384 – 322 гг. до н. э.).

Переход от природы в целом к субстанциям явился ПЕРВОЙ РЕВОЛЮЦИЕЙ В ЕСТЕСТВОЗНАНИИ.

Энергетической базой человеческого общества весь этот этап, начиная от древнейших времен, была мускульная сила человека и животных, а главным источником предметов потребления была земля. Именно это обстоятельство обусловило существование рабовладельческой общественно-экономической формации и сущность всех исторических событий этого периода – борьбу за обладание элементами производства того времени – рабами, являющимися источниками мускульной энергии и прибавочной стоимости, и земельных площадей, являющихся главным элементом технологии и средств производства того времени.

Третий этап развития естествознания можно отнести к ХIII-XVI векам нашей эры, т.е. к средневековью, к периоду развития феодальных отношений. Этот этап характеризуется господством теологии в Западной Европе. Наука на Западе стала придатком теологии, религии. Однако начало этого периода характеризуется всплеском алхимических знаний как попыткой, прежде всего, естественнонаучной, осознания объективных природных закономерностей.

К этому времени возникла острейшая потребность спасения людей от многочисленных эпидемий, которые буквально выкашивали население Европы. Выдающийся врач средневековья Парацельс (Филипп фон Гогенгейм – 1493–1541) считал, что все процессы, происходящие в человеке – это химические процессы и все болезни связаны с нарушением состава веществ. Его методы лечения – добавление в организм больного человека недостающих химических веществ положили начало фармакологии – науке о лекарствах, актуальность которой не исчерпана и в настоящее время.

Эти прикладные задачи потребовали разбирательства с веществами. Переход в естествознании от субстанций к веществам и явился ВТОРОЙ РЕВОЛЮЦИЕЙ В ЕСТЕСТВОЗНАНИИ.

Энергетической базой общества в это время все более становится энергия природных потоков среды – воздуха и воды. Появляются многочисленные ветряные и водяные мельницы, парусные суда. Основным топливом остаются дрова, отсюда заинтересованность в собственности на лесные угодья. И хотя мускульная сила человека (крестьянина) и рабочей скотины все еще доминирует в сельском хозяйстве, на базе фактически новой энергетики начинают возникать кустарные производства. Эти обстоятельства, а также возможность переложить на самого трудящегося заботы об его существовании привели к образованию феодального общества.

Четвертый этап развития естествознания со второй половины XV и до конца XVIII века считается механическим и метафизическим. Это время установления капиталистических отношений в Западной Европе. Естествознание этого периода революционно по своим тенденциям. Производство, которое в это время превращается из ремесла в мануфактуру, где основой служило механическое движение, напрямую оказалось связанным с естествознанием и зависимым от него. Отсюда вставала задача изучить механическое движение, найти его законы. Естествознание стало механическим: ко всем процессам природы прилагался исключительно механический подход.

Этот этап связан с переходом от веществ к молекуле (маленькой массе), что и явилось ТРЕТЬЕЙ РЕВОЛЮЦИЕЙ В ЕСТЕСТВОЗНАНИИ.

В это время начинается освоение ископаемых энергоносите-лей , главным образом, каменного угля (технология сжигания каменного угля была доставлена в Европу от арабов еще Марко Поло в XIII в.), что создало энергетическую базу для развития мануфактурного, а в дальнейшем промышленного производства. Началась эра капитализма, его первого прогрессивного этапа.

Пятый этап развития естествознания может быть отнесен к концу XVIII - началу XIX века. Этот этап характеризуется началом бурного развития капитализма на основе промышленной революции. Этот переход способствовал развитию химии и дал начало теории электромагнетизма . На первый план выдвигаются физика и химия, изучающие взаимопревращение форм энергии и видов вещества.

Одновременно стала ясна ограниченность возможностей ветровых и водяных двигателей, потребовались двигатели, которые можно было бы применять в любой местности и в самых разных условиях. Изобретение парового двигателя дало развитие промышленному капитализму, и промышленность вступила в фазу крупного машинного производства. Но и паровой двигатель не полностью удовлетворял производство. Потребовался компактный двигатель, который можно было бы устанавливать в любых помещениях и даже на отдельных станках. Это дало толчок развитию электротехники, которая получила возможность развиваться, используя достижения химии.

Переход от молекулы к атому явился ЧЕТВЕРТОЙ РЕВОЛЮЦИЕЙ В ЕСТЕСТВОЗНАНИИ.

Энергоносителями на этом этапе наряду с каменным углем стали нефть и газ. Стали развиваться гидростанции. Все это потребовало системной организации производства. Борьба за энергоносители, в первую очередь, за уголь, нефть и газ, а также за сырье стала обостряться. Начинается борьба за передел мира между странами, захватившими земли, с развивающимися странами, опоздавшими к захвату.

Шестой этап развития естествознания охватывает период от конца XIX-начала XX века до наших дней. В процессе развития производства в это время выяснилось, что сырьевые запасы на земном шаре ограничены, так же как и ископаемые энергоносители. Устаревающие технологии оказались все менее способными накормить быстро растущее население Земли, а сам рост народонаселения оказался связан с обездоливанием большей части населения земного шара. Обострилось разделение стран на развитые, т.е. те, которые успели захватить чужие территории, и слаборазвитые, которые этого сделать не сумели и которые сами оказались объектом захвата и ограбления развитыми странами. Капитал начал вывозиться в бедные страны, в которых рабочая сила оказалась дешевой, в которых имеется сырье для существующих технологий.

ПЯТАЯ РЕВОЛЮЦИЯ В ЕСТЕСТВОЗНАНИИ была связана с введением в рассмотрение «элементарных частиц» вещества, и это привело к появлению нового вида энергоносителей – радиоактивных веществ. атомной энергии и полупроводниковой техники.

Все более обостряющаяся борьба за сырье и энергоносители, а также за дешевую рабочую силу повлекла за собой гонку вооружений, в которой существенное значение приобрели достижения физики, химии и зарождающейся электротехники.

Результатом пятой революции в естествознании явился революционный скачок в технике – НТР – научно-техническая революция.

Изложенное выше свидетельствует о том, что толчок к развитию естествознания и пересмотру установившихся в нем представлений дают накопившиеся противоречия в обществе, необходимость решения практических задач, вытекающих из общественного развития, а точнее – из нужд общественного производства, и невозможность выполнить это в рамках действующих понятий.

Подводя итоги изложенному, можно установить следующую тенденцию развития естествознания

1. После того, как на освоенном уровне организации материи получено большое многообразие материальных образований, возникает вопрос о причинах такого многообразия. Открытие новых материальных образований освоенного уровня не приносит новых знаний, а лишь увеличивает общую путаницу. Это требует выяснения их общей основы, которой всегда оказывается их общий строительный материал – материальные образования младшего уровня иерархической организации материи. Определение свойств этого строительного материала позволяет понять структуру материальных образований освоенного старшего уровня и природу связей образований младшего уровня в этой структуре. Старшее образование оказывается всего лишь комбинаторикой образований младшего уровня. Противоречие разрешается.

2. Переход к материальным образованиям младшего уровня означает углубление в структуру материи. Это углубление позволяет понять внутренний механизм явлений, связанных со старшим уровнем. А это открывает принципиально новые возможности освоения природных законов вплоть до появления принципиально новых отраслей знаний, а также качественно новые технологии.

В настоящее время в физике сложилось такое же положение, как и ранее в кризисной ситуации: открыто громадное число так называемых «элементарных частиц», которые все, как выяснилось, способны трансформироваться друг в друга. Это значит, что все они имеют в своей основе общий строительный материал. Определение свойств этого материала будет означать очередную, шестую по счету, физическую революцию, которая должна привести к открытию новых направлений исследования природы и к качественно новым технологиям.

Таким образом, естествознание находится накануне ШЕСТОЙ РЕВОЛЮЦИИ, которая даст толчок новому, исключительно мощному его развитию. Сегодня можно только гадать о тех следствиях, к которым он приведет. Предположительно, это может быть полное решение энергетической, ресурсной и экологической проблем, а, возможно, и здравоохранения и много чего еще.

Следует отметить, что, как и при всех предыдущих революциях естествознания, очередной шестой переход на новый иерархический уровень организации материи требует ревизии основ существующего естествознания, сохранения всего того, что соответствует новым задач, и отказа от всего, что является наносным, искусственным, не соответствующим реальной природе физических явлений

Следует также отметить, что реализация такого перехода, которая приведет к значительному росту производительности общественного производства, неизбежно будет тормозиться изжившими себя производственными капиталистическими отношениями, механизмом которых является изживший себя гипертрофированный механизм товарно-денежных отношений.

Но не следует забывать, что решение проблемы даже при устранении капиталистического способа производства всего лишь оттянет планетарный кризис, но не устранит его, потому что в его основе лежит не только капиталистический способ производства, но и технологический консерватизм. Существу-ющие технологии во многом исчерпали себя, и требуется их замена.

Тем не менее, так же как внутри устаревшей общественно-экономической формации всегда вызревают новые производственные отношения, которые, в конце концов, приводят к социальной революции – замене устаревших производственных отношений на новые, так же и в науке внутри устаревших и изживших себя научных школ и направлений должны создаваться и вызревать новые научные школы и направления, готовящие очередную научную революцию в естествознании. Нет сомнения в том, что такой процесс уже начался, и замена изживших себя научных школ и далее – устаревших технологий может произойти уже в самое ближайшее время.

6.4. Эфиродинамика как физическая основа будущего естествознания

Возможность применения законов макромира в микромире, вытекающая из инвариантности движения, материи, пространства и времени, позволяет по-иному подойти к выяснению сущности процессов микромира, опираясь на имеющиеся экспериментальные данные [73].

Из того экспериментального факта, что в вакууме под воздействием сильных полей могут рождаться элементарные частицы, следует, что вакуум в готовом виде содержит в себе части элементарных частиц, их строительный материал, но эти части малы, и мы их пока наблюдать не можем, не умеем. Однако, если под воздействием сильных электромагнитных полей или каких-либо иных условий они объединяются в более крупные образования – элементарные частицы, то тем самым они становятся наблюдаемыми. Из того экспериментального факта, что все элементарные частицы вещества способны преобразовываться друг в друга, следует, что все они состоят из одних и тех же частиц, которыми заполнен вакуум, но их структурная организация разная.

Из экспериментов видно, что для того чтобы создать в данной точке пространства силовое поле, нужно привнести вещество, уже обладающее этим полем. Например, для создания гравитационного поля в пространство нужно привнести массы вещества. Для создания электрического поля нужно привнести заряженные частицы, а для создания магнитного поля нужно привести эти заряженные частицы в движение. Ядерные взаимодействия тоже непосредственно связаны с веществом. Вещество обладает массовой плотностью, многократно превышающей массовую плотность материи в полях. Следовательно, первичным является вещество, а поле вторично, и его следует рассматривать как движение той же вакуумной среды, вызванное веществом. Сами же поля обладают определенной энергетикой, и, следовательно, должны иметь носителя этой энергии.

Таким образом, подходя с разных сторон к вакууму, приходит-ся убеждаться в том, что вакуум – это пространство, заполненное какой-то материальной средой. Эта среда должна подчиняться тем же законам, что и известные среды макромира, ибо законы микро- и макромира одинаковы. А выбор сред макромира очень узок: это могут быть лишь твердое тело, жидкость или газ.

Очевидно, что твердое тело вряд ли подходит на роль мировой среды, поскольку объяснить, как сквозь такую среду безо всякого труда протискиваются планеты, очень трудно. Жидкость тоже подходит на роль мировой среды, поскольку она обязательно должна бы иметь поверхностное натяжение, она стала бы образовывать шары, а между этими шарами образовывались бы пустые полости, и свет перестал бы сквозь них проникать. Но этого нет.

Следовательно, остается газ. И в этом случае не возникает никаких осложнений. Газ может быть, с одной стороны, достаточно упругим и содержать в себе огромную энергию, а с другой стороны, он может иметь плотность, меньшую плотности им же созданных образований вихревого типа, и при этом иметь совершенно незначительную вязкость.

Таким образом, мировая среда есть газ, причем газ реальный, т.е. вязкий и сжимаемый в широких пределах. А для реальных газов существует соответствующий раздел науки – газовая динамика, накопившая в 20-м столетии солидный теоретический и экспериментальный опыт, которым можно воспользоваться для установления свойств как самого газа, так и всевозможных газовых образований.

Сегодня созданы все необходимые предпосылки для создания нового направления в физике – эфиродинамики, ибо среда, заполняющая пространство, должна быть названа так, как она всегда называлась – эфиром, а элемент среды – а’мером (по Демокриту, давшего нам и название атома).

Эфиродинамика делает первые шаги. Используя приведенные выше соображения и опираясь на математический аппарат газовой механики, оказалось возможным не только определить численные параметры эфира как реального газа, но и построить модели основных устойчивых микрочастиц и рассчитать основные виды фундаментальных взаимодействий, рассмотреть основные электромагнитные, оптические и гравитационные явления, разработать космологическую модель Вселенной, проследить за кругооборотом эфира во Вселенной и многое другое. При этом удалось добиться неплохого совпадения численных результатов расчетов с реальными данными, полученными из эксперимента. По некоторым предсказаниям поставлены эксперименты, подтвердившие эти предсказания, никак не вытекающие из существующих физических теорий.

Эфиродинамика появилась не на пустом месте. Над отдельными направлениями эфиродинамики многие исследователи прошлого трудились в течение многих веков, начиная с древнейших времен. Эти попытки в целом не увенчались успехом лишь потому, что естествознание в те времена еще не прошло необходимых этапов развития. Однако в настоящее время все необходимые данные имеются, и дело только за тем, чтобы их применить для создания этого направления.

Исходя из изложенного, можно сделать вывод о том, что выходом из тупика, в котором оказалась теоретическая физика в ХХ в., является возврат к материалистическим концепциям классической физики с учетом накопленного отдельными физическими направлениями опыта. Переход к новому уровню организации материи есть очередная (шестая) физическая революция, способная не только вывести физическую теорию из тупика, но и обеспечить качественно новый уровень в решении актуальных практических задач.

Выводы

1. При разработке общих физических теорий в первую очередь должны быть определены всеобщие физические инварианты , которые не изменяются ни при каких преобразованиях форм материи, ни при каких физических процессах и явлениях.

Общими физическими инвариантами могут быть только такие, которые существенным образом присутствуют во всех природных объектах, процессах и явлениях, это материя (все объекты реального мира материальны), пространство (все происходит в пространстве) и время (все процессы протекают во времени). Существование материи в пространстве и во времени есть движение , в котором перечисленные категории связаны неразрывно. Таким образом, в мире нет ничего, кроме движущейся материи.

2. Международная Система измерений СИ как отвечающая естественным всеобщим физическим инвариантам, принципиально удовлетворяет требованиям материалистической методологии и в будущем подлежит не ревизии, а лишь последующим уточнениям, имеющим целью привести все физические единицы, включая электрические, тепловые, световые и химические, к трем основным единицам – килограмму, метру и секунде, тем самым, сводя все физические процессы к механике.

Система СИ должна быть в будущем в основном сохранена, но в качестве основных единиц должны быть оставлены лишь килограмм как единица массы, метр как единица длины и секунда как единица времени. Все остальные величины, включая и дополнительные – радиан и стерадиан, должны быть переведены в производные единицы. При этом не следует забывать, что физическое пространство трехмерно, и каждому из трех направлений соответствует свой орт. Поэтому не всегда правильно сокращать метры, стоящие в числителе и знаменателе при выводе размерности и соответственно единицы измерения физической величины: если эти метры относятся к разным направлениям, их сокращать нельзя, иначе будет потерян физический смысл.

3. Развитие естествознания всегда происходило вглубь материи. Все физические революции в естествознании происходили путем обобщения свойств освоенного уровня материальных образований и введение в рассмотрение нового, более глубинного их «строительного материала» - материальных образований следующего уровня материальных образований. Каждый такой переход являлся очередной физической революцией, дававшей толчок дальнейшему развитию науки и технологий и открывавшей качественно новые направления развития. Всего таких переходов было пять. Сейчас естествознание находится в очередном, пятом по счет кризисе, выход из которого будет произведен путем введения в рассмотрение нового строительного материала микрочастиц – эфира.

4. Новое направление в физике – эфиродинамика восстанав-ливает представления об эфире – мировой среде, заполняющей все мировое пространство и являющейся строительным материалом для всех видов организации материи. Эфир оказался обычным реальным, т.е. вязким сжимаемым газом, на который распространяются все законы обычной газовой механики. Все физические фундаментальные взаимодействия и явления есть следствия тех или иных проявлений движений эфира. На этой основе выполнено моделирование структур основных физических объектов и фундаментальных взаимодействий и проведен ряд экспериментов, подтвердивших ее основные положения. Внедрение эфиродинамики в практику приведет к созданию новых направлений в естествознании и к созданию качественно новых технологий, чем и будет разрешен современный кризис в науке.

Литература

1. Широков К.П. Международная система единиц. // БСЭ.- 3-е изд. Т. 23. М.: Советская энциклопедия, 1976. С. 192.

2. Ацюковский В.А. Общая эфиродинамика. Моделирование структур вещества и полей на основе представлений о газоподобном эфире. М., Энергоатомиздат, 1990. То же, 2-е изд. М.: Энергоатомиздат, 2003.

3. Ацюковский В.А. Концепции современного естествознания. История. Современность. Проблемы. Перспетивы. М.: изд-во МСЭУ. 2000.