Горяев М.А.
Историяфизики тесно связана с историей общества. Это вполне естественно, посколькуфизика как любая наука является важной составляющей культуры, а научноеразвитие, безусловно, определяется развитием цивилизации в целом. Причем физикав большой степени и зависит от уровня развития, и обусловливает развитиепроизводительных сил общества. В связи с этим развитие физики определяетсяразвитием как материальной культуры, так и общей, духовной культуры. Отметим,что духовная культура должна пониматься в самом широком смысле, т.е. включать всебя образование, идеологию, государственное устройство.
1. Взаимосвязь развития физики и культуры
Связьфизики с развитием общества прослеживается на протяжении всей истории развитияцивилизации. Эта связь не всегда носит однозначный характер, что обусловлено,прежде всего, естественным отставанием реализации тех или иных возможностей отпотребностей общества. С другой стороны, на определенных стадиях физика какмощная ветвь дерева цивилизации начинает развиваться уже по своим собственнымзаконам, слабо связанным с развитием общества в целом.
Втаблице представлена хронологическая связь основных этапов развития физики иобщества. По мере развития материального производства в древнем мире идетнакопление знаний в области естествознания. Но в древнем Египте, Месопотамии,Индии и Китае эти знания не были систематизированы. Для развития физики,безусловно, важным является и уровень духовной культуры общества, которыйнеобходим для обобщения данных наблюдений, появления новых физических идей ипредставлений, создания стройной системы знаний. Особенно отчетливо этопросматривается в истории физики античного мира.
Определенныеценные знания по отдельным вопросам естествознания были у шумеров, вавилонян иегиптян, но они носили случайный характер. И только после появления«чистых наук» — философии и математики в Древней Греции сталивозможны систематические работы по описанию и объяснению явлений природы. Приэтом естественно использовались экспериментальные наблюдения, накопленные впроцессе развития материальной культуры. Достижение высокого общего культурногоуровня в Греции при наличии обширного комплекса знаний и технических навыковобеспечило в 4 веке до н.э. начало работ по описанию, упорядочению и объяснениюявлений природы. Поэтому именно в это время у Аристотеля в его натурфилософскихработах появляется само понятие «физика» и закладываются основыфизического мышления. Подход Архимеда и других древнегреческих ученых к решениюфизических проблем основывался на простых, но строгих геометрическихдоказательствах, так что математика стала основным интеллектуальным орудиемфизики.
Таблица.Хронология развития культуры и физикиПериод Материальная культура Духовная культура Физика до 6 в. до н.э. Господство религии 6-4 в.в. до н.э. Развитие производительных сил Зарождение “чистых наук” Накопление наблюдений 4 в. до н.э. – 2 в.
Развитие философии
Выделение конкретных наук
Появление натурфилософии
Зарождение механики и оптики 3 – 12 в.в.
Упадок в Европе
Развитие в арабском мире Господство новых религий
Упадок в Европе
Развитие в арабском мире 13 –16 в.в.
Промышленная революция
Географические открытия
Университеты
Ренессанс
Система Коперника Зарождение экспериментальной физики 17 – 18 в.в. Рост промышленного производства
Буржуазные революции
Академии наук Создание классической механики 19 в. Промышленная революция Развитие демократических свобод Становление классической физики Конец 19 – начало 20 в. Революционные открытия 20 в. Научно-техническая революция Развитие демократии Появление тоталитаризма Развитие квантовой, ядерной физики
Следуетотметить, что достижения александрийских механиков 2-1 веков до н.э. позволялисоздавать очень нужные и полезные технические устройства. Но отсутствиесоответствующей производственной базы задержало реализацию этих изобретений до2-4 веков, когда они частично использовались при интенсивном строительстве вРимской империи, а внедрение подавляющего большинства изобретений затянулось доэпохи Возрождения.
Послераспада Римской империи в Европе наблюдается экономический упадок. Этоопределило то, что в средневековье там практически не наблюдалось развитиефизики. Важным фактором, определившим развитие науки, явилось появление новыхрелигий: христианства и ислама. Возникающие новые господствующие идеологииочень ревниво и враждебно относились к культурному наследию прошлого, философиии естественнонаучным трудам. В конце 4 века под руководством александрийскогоархиепископа Феофила был организован разгром части Александрийской библиотеки,а в начале 5 века по указанию патриарха Кирилла был осуществлен разгромАлександрийского музея, а также убиты многие его профессора. В 529 г. императорВизантии Юстиниан закрыл последнюю философскую школу в Афинах, а римский папаГригорий I специальным постановлением запретил чтение древних книг и занятиематематикой и философией. Арабам же приписывают окончательное сожжениеАлександрийской библиотеки в 640 г.
Помере усиления и расцвета арабских государств ислам становится более терпимым,начинается ассимиляция культур и в арабском мире наблюдается развитие науки,поэтому достижения средневековой физики в основном связывают с арабскимиучеными. При этом следует говорить об изменении отношения именно государств, ане религии, поскольку последняя крайне нетерпима к развитию науки, получениюновых объективных знаний. Для ортодоксальных религиозных идеологий главнымявляется беспрекословное следование догмам, послушание, а не результат, и религияна протяжении практически всей истории негативно относилась к развитию физики иестествознания в целом.
Всвязи с этим в средневековой Европе, где католическая церковь имела огромнуювласть, даже после создания университетов развитие науки в них носит сугубосхоластический характер. И лишь после начала эпохи Ренессанса, возрождения какматериальной, так и духовной культуры наблюдается отказ от схоластическогомышления в науке и появляются основоположники экспериментального метода вфизике — Леонардо да Винчи и Галилео Галилей. Происходящая в это времяпромышленная революция, применение машин в мануфактурном производстве ставитновые проблемы перед физикой. Достижения античной статики уже практическиисчерпаны, и в отличие от техники древности, где в основном использоваласьнаука о равновесии, в технике мануфактурного периода вперед выходит задачаосвоения и передачи механического движения. Такие задачи в полной мере решаетсозданная в 17-18 веках классическая механика.
Промышленнаяреволюция в 19 веке дополнительно стимулировала развитие физики. При этом,прежде всего, следует отметить влияние практического использования паровоймашины и потребности ее совершенствования на развитие термодинамики. А успехиучения о теплоте в свою очередь способствовали развитию теплотехники во второйполовине 19 века, поскольку конструкторы новых тепловых машин — двигателейвнутреннего сгорания опирались на теоретические положения термодинамики.
Такженеобходимо сказать о бурном развитии электротехники в 19 веке, где широко иактивно использовались открытия Вольта, Ампера, Фарадея и других физиков вобласти электромагнетизма. При этом следует подчеркнуть, что пути и срокиреализации технических применений различных физических открытий могут бытьразными, поскольку развитие техники происходит по своим внутренним законам.Например, применения электричества для передачи сигналов на расстоянияпредлагали Вольта, Ампер и другие исследователи. Но реализация телеграфа сталавозможна лишь после удачного предложения в 1832 г. телеграфного алфавитаамериканским изобретателем Самуилом Морзе (1791-1872).
Послезавершения построения классической физики развитие современной физики в большейстепени происходило по объективным законам собственной логики. Так, и теорияотносительности, и квантовая физика возникли вследствие необходимостипреодоления внутренних противоречий в физике, которые не могли быть разрешены врамках классической теории. И теперь уже достижения квантовой и ядерной физикив 20 веке стимулировали развитие техники и обеспечили полномасштабнуюнаучно-техническую революцию в материальном производстве.
Влияниеразвития культуры на физику также не носило односторонний характер. Помимовлияния физики на промышленную и научно-техническую революции 19 и 20 веков,физика активно и глубоко проникала и в процессы духовного формированияобщества. Это, прежде всего, развитие во многом определяющих современнуюдуховную культуру средств связи и массовой информации, появление которых былобы невозможно без достижений физики. А успехи атомной и ядерной физики 20 векав огромной степени обусловили изменение сознания общества в различныхнаправлениях, начиная с политики и кончая экологией.
Необходимоотметить еще один аспект связи физики и общества: влияние государственногоустройства на развития физики, что наиболее наглядно проявилось в 20 веке. Восновном успехи физики определялись достижениями ученых в демократическихгосударствах, а тоталитарные режимы вынуждали, как правило, эмигрироватьпредставителей научной элиты (Россия, Италия, Германия). Но эта связь неявляется однозначной, поскольку в тоталитарных государствах на решении ряданаучно-технических проблем (в особенности по вопросам совершенствования военнойтехники) сосредотачивались огромные материальные и людские ресурсы. Причем оченьбольшое внимание уделялось развитию физического образования в массовоммасштабе. А уже по закону больших чисел здесь всегда находились ученые, которыеуспешно занимались не только задачами прикладного характера, но и делалифундаментальные открытия.
2. Развитие организации научных исследований
Зарождениефизики и первые ее успехи в определяющей степени связаны с тем, что в античноммире были созданы первые научные и образовательные центры: аристотелевскийЛикей и Александрийский музей. Оба эти заведения организовывались исуществовали при всесторонней поддержке тогдашних государственныхруководителей: Александра Македонского и правителей династии Птолемеев. Такаяподдержка подразумевала полное государственное обеспечение и создаваланеобходимые условия для развития творчества. В арабском мире, как и в элиннскуюэпоху, основные естественнонаучные исследования сосредотачивались в придворныхшколах.
Споявлением университетов в средневековой Европе научная деятельность начинаетконцентрироваться там, а также продолжаются исследования ученых при дворахфеодальных правителей. Понятия ученый и профессор университета, как правило,совпадали. При этом основной обязанностью профессора университета былообучение, а научная деятельность проводилась исключительно по личной инициативепри практической свободе творчества.
Важныммоментом, определившим развитие и распространение науки, является созданиенаучных академий.
В1560 г. Порта организовал в Италии первую академию — Академию тайн природы. Ноэто не была настоящая академия с соответствующими органами и статутом, а скореепериодические собрания в доме Порты.
В1603 г. в Риме состоялось первое заседание Академии деи Линчеи(«рысьеглазых»), целью которой было изучение и распространениенаучных знаний. С 1611 г. членом Академии был Галилей. До 1630 г. Академияпроцветала, публиковала важные научные работы, выступала с открытой защитойучения Галилея. Но после смерти одного из активнейших организаторов АкадемииФедерико Чези (1585-1630) деятельность ее практически прекратилась. Уже в 18веке и позже в постоянной борьбе с церковью неоднократно предпринималисьпопытки воссоздания и преобразования Академии. В итоге в 1939 г. она слилась сраспущенной Итальянской академией, а в 1944 г. преобразована в Национальнуюакадемию деи Линчеи.
Вернувшисьв 1644 г. из Италии в Англию Бойль стал инициатором объединенияученых-исследователей. С 1645 г. в Лондоне и Оксфорде начала действовать«невидимая коллегия», которая в 1660 г. была официально преобразованав «Королевское общество для развития познания». Это общество и по сейдень играет роль Английской Академии наук. По примеру «Королевскогообщества» в 1663 г. в Париже была основана «Академия точныхнаук».
ИКоролевское общество, и Парижская академия были созданы по образцу Академииопытов, основанной в 1657 г. князем Леопольдо Медичи. Подобно Академии деиЛинчеи она организовывалась для пропаганды науки и должна была расширятьфизические знания путем коллективной экспериментальной деятельности своихчленов по методу Галилея. Она имела в своем составе действительных членов, атакже итальянских и иностранных членов-корреспондентов. Академия опытовпубликовала результаты своей деятельности: в 1667 г. вышла работа ученогосекретаря Магалотти «Очерки о естественнонаучной деятельности Академии опытов»,а в 1680 г. во Флоренции Джованни Тарджони Тодзетти были опубликованы в четырехтомах «Труды и неизданные отчеты Академии опытов». В Академии опытовбыли получены важные результаты: улучшен термоскоп Галилея и создан спиртовойтермометр, исследовано расширение тел при нагревании, начаты систематическиеметеорологические наблюдения, проведены исследования движения тел в пустоте и ввоздухе, электрических явлений, звука, цвета и др.
5марта 1667 г. Академия опытов провела последнее заседание и была распущена.Причины роспуска: анонимность открытий, т.к. по уставу все результатыпринадлежали Академии, соперничество и зависть отдельных членов, враждебность иподозрительность римской церкви. Существуют свидетельства того, что князюЛеопольдо была обещана кардинальская шапочка (и он ее получил в конце 1667 г.),если академия будет распущена.
В1724 г. по указу Петра I была организована Петербургская Академия наук, чтоположило начало научных исследований в России.
Следуетотметить, что Академии наук создавались в основном под эгидой государств,которые ставят перед ними вполне определенные задачи. Так, Кольбер, фактическийруководитель внешней и внутренней политики Франции середины 17 века, приорганизации Парижской Академии наук считал, что она должна заниматься решениемпрактических задач, важных для государства. Поэтому академики привлекались дляисследования полета снарядов, строительства военных укреплений и решения другихпроблем подобного рода.
Созданныев 17 веке во многих европейских странах Академии эффективно способствовалираспространению научных знания, осуществляя активную издательскую деятельность.
В19 веке наука начала в большей степени влиять на производительные силы и дляосвоения новой техники потребовались новые организационные формы. Быстроерасширение научных знаний ставило задачу более узкой специализации, а вместе стем и сотрудничества ученых — специалистов в различных областях. Кроме того,научные исследования стали нуждаться в большом финансировании наэкспериментальные работы, в которых должны участвовать значительные коллективы.
Развитиекапитализма и потребности промышленности в грамотных специалистах обусловливаютпоявление новых форм организации научных исследований и образования. Во Франциипосле буржуазной революции в 1795 г. был открыт Национальный институт наук иискусств, который был демократичнее и ближе к практической жизни, чем Академиянаук. Тогда же открылась Политехническая школа, выпускниками которой былиАраго, Гей-Люссак, Коши, Пуассон, Френель и др.
ВАнглии наряду с Королевским обществом в 1799 г. возник Королевский институт сцелью «распространения познания и облегчения широкого введения полезныхмеханических изобретений и усовершенствований и обучения посредствомфилософских лекций и экспериментов приложению науки к общим целям жизни».Первый директор этого института Дэви организовал уникальную химико-физическуюлабораторию, где впоследствии работал Фарадей. В 1831 г. в Англии создается«Британская ассоциация содействия прогрессу науки», которая финансироваланаучно-исследовательские работы по различным отраслям естествознания. Все этоспособствовало быстрому развитию науки с обеспечением внедрения ее результатовв промышленность.
Всвязи с развитием новых форм организации научных работ к началу 20 века времяодиночек-профессоров практически завершилось, и научные исследования сталипроводиться тремя категориями работников: преподавателями университетов,сотрудниками научных организаций промышленности и государственными научнымисотрудниками (в основном в секторе оборонных исследований).
Этоизменило тактику и стратегию исследований. Раньше ученый был свободен в выборетемы, теперь это осталось у немногих обеспеченных одиночек. В научныхорганизациях такой свободы уже нет, и в конечном итоге государство планирует ифинансирует научные исследования. Такая концентрация научных усилий проявиласебя мощным инструментом прогресса, но есть и проблема ограничения свободытворчества ученых. Многие обеспокоены опасностью сосредоточения огромной мощи вруках немногих политиков и ищут способы ослабления жесткости такой системыорганизации науки.
Однимиз эффективных путей разрешения проблемы монопольного использования результатовнаучных исследований (в особенности для военных целей) является разработкамеждународных проектов, которые финансируются на паритетных началах несколькимигосударствами. С 50-х годов 20 века успешно работает международный центр ЦЕРН вШвейцарии, где на протяжении нескольких десятилетий плодотворно работают вобласти ядерной физики ученые многих стран. Другой пример удачной концентрациисил и средств на проведении важных дорогостоящих исследований — международнаякосмическая станция, в создании и эксплуатации которой принимают участиенесколько стран.
Необходимозаметить, что нельзя сделать четкого разграничения в том, что в крупныхпромышленных и государственных научных организациях занимаются прикладнымиисследованиями, а в университетских лабораториях — фундаментальнымиисследованиями. Работы по обоим направлениям проводятся во всех видах научныхподразделений, а значимость получаемых результатов определяется, как правило,не формой проведения исследований, а личными качествами и талантом ученых. Ведьпоявлением таких краеугольных камней в фундаменте физики, как уравненияэлектромагнитного поля и гипотеза квантов, мы обязаны исключительно гениюМаксвелла и Планка, поскольку никаких объективных предпосылок для этихпрозрений не было.
Конечно,глобальные проблемы современной физики, требующие значительных людских иматериальных ресурсов, могут решаться только в больших организациях. Но рядпринципиальных исследований проводятся и успешно завершаются как вуниверситетской лаборатории, так и в крупном центре. Пример тому — независимоеоткрытие дифракции электронов, экспериментально доказывающее их волновые свойства,было одновременно сделано в 1927 г. в научном центре компании «Беллтелефон » и в лаборатории Абердинского университета.
/>Списоклитературы
1.Льоцци М. История физики. – М.: Мир, 1970. – 464 с.
2.Кудрявцев П.С. Курс истории физики. – М.: Просвещение, 1974. – 312 c.
3.Дорфман Я.Г. Всемирная история физики с древнейших времен до конца XVIII века.– М.: Наука, 1974. – 351 с.
4.Дорфман Я.Г. Всемирная история физики с начала XIX до середины XX веков. – М.:Наука, 1979. – 320 с.
5.Храмов Ю.А. Физики: Биографический справочник. — М.: Наука, 1983. – 400 с.
Дляподготовки данной работы были использованы материалы с сайта lscore.lspace.etu.ru/