Античный период Фалес

Естествознание возникло уже в древнейших цивилизациях Египта, Ближнего Востока, Индии, Китая, но мы рассмотрим его развитие лишь в странах, где сформировались основы европейской культуры, в первую очередь – в Древней Греции и в Древнем Риме, в период примерно от 8-го века до н.э. до 5-го века н.э (падение Римской империи).

Социально-экономический фон:

- развитие производства (металлургия, строительство, изготовление тканей, бытовых изделий и т.п.), транспорта (мореплавание);

- развитие рабовладельческого строя привело к формированию элиты, имеющей возможности для занятий наукой;

- расцвет культуры, поощрение творческой деятельности, распространенность публичных дискуссий;

- наличие совершенной системы письменности;

- использование опыта древнейших цивилизаций.

Предшественниками науки, первой попыткой осознать окружающий мир, объяснить его возникновение и причины природных явлений были мифы. Мифы (от гр. μυθοσ – предание) – ранняя форма общественного сознания, повествования о деяниях богов и героев, о происхождении мира и его развитии.

Так, например, описывает происхождение мира древнегреческий поэт Гесиод в поэме «Теогония» («Происхождение богов»).

«Вначале существовал лишь вечный, безграничный, темный Хаос. В нем заключался источник жизни. Все возникло из безграничного Хаоса – весь мир и бессмертные боги. Из Хаоса произошла и богиня Земля – Гея. Широко раскинулась она, могучая, дающая жизнь всему, что живет и растет на ней. Далеко же под Землей, так далеко, как далеко от нас необъятное светлое небо, в неизмеримой глубине родился мрачный Тартар – ужасная бездна, полная вечной тьмы. Из Хаоса родилась и могучая сила, все оживляющая Любовь – Эрос. Безграничный Хаос породил вечный мрак – Эреб и темную ночь – Нюкту. А от Ночи и Мрака произошли вечный Свет – Эфир и радостный, светлый День – Гемера. Свет разлился по небу, и стали сменять друг друга ночь и день.

Могучая благодатная Земля породило беспредельное голубое Небо – Урана, и раскинулось Небо над Землей. Гордо поднялись к нему высокие Горы, рожденные Землей, и широко раскинулось вечно шумящее Море. Уран – Небо воцарился в мире. Он взял себе в жены благодатную Землю. Шесть сыновей и шесть дочерей – могучих, грозных титанов – было у Урана и Геи. Их сын, титан Океан, обтекающий всю Землю, и богиня Фетида породили на свет все реки, которые катят свои волны к морю, и морских богинь – океанид. Титан же Гипперион и Тейя дали миру детей: Солнце – Гелиоса, Луну – Селену и румяную Зарю – Эос (Аврору). От Астрея и Эос произошли звезды, которые горят на темном ночном небе, и ветры: бурный северный ветер Борей, восточный Эвр, влажный южный Нот и западный ласковый ветер Зефир, несущий обильные дождем тучи».

Отличительная черта мифа – очеловечивание природы, перенос отношений между людьми на отношения в природе. Мифология тесно связана с религиозно-мистическим отношением к действительности.

При всей наивности мифов в них просматривается одна из ведущих идей современного естествознания – идея о развитии мира от Хаоса к Космосу. Хаос в понимании древних – неупорядоченное, бесструктурное, аморфное, «темное» и не развивающееся состояние. Космос – организованный, упорядоченный, подчиняющийся законам и развивающийся мир. В мифах предугадана идея о саморазвитии природы из неупорядоченного состояния к все более сложно организованному. Более того, в некоторых мифах говорится, что Космос периодически превращается в Хаос и вновь возникает из него.

Основное содержание античного периода – переход от мифологического описания мира к Логосу (от гр. λογος – слово, смысл, понятие), то есть к познанию, основанному на выяснении с помощью разума и опыта естественных законов природы, к познанию, оперирующему понятиями, выраженными в словах-терминах. В античности возникли два основных направления (две партии) философии – материализм и идеализм, начался процесс разделения единого познания на различные науки. Мыслители Древней Греции, как правило, еще не были специалистами в определенной области, а охватывали в своих учениях широкий круг философских, религиозных, естественнонаучных, социально-политических проблем. Еще не отделившуюся от философии часть знаний, из которой потом сформировались естественные науки, в древности и вплоть до Нового времени называли натуральной философией (натурфилософией).

Возникновение европейской науки связывают с деятельностью милетской школы (Милет – древнегр. город-полис в Малой Азии – современной Турции). Основоположник этой школы – Фалес из Милета (ок. 625 г. – ок. 547 г. до н.э.) – «первый европейский ученый», один из легендарных «семи мудрецов»; ему приписывают знаменитое высказывание: «Познай себя самого». Ему принадлежит идея о возможности и необходимости математических доказательств и доказательство ряда утверждений: «диаметр делит круг пополам», «в равнобедренном треугольнике углы при основании равны» и др.; он – первый математик и астроном Древней Греции.

Заслуга милетской школы – постановка вопроса о единой природе разнообразных вещей, о субстанции мира, то есть его материальной первооснове, едином начале. Фалес считал таким началом воду, другой представитель милетской школы – Анаксимен – воздух, Анаксимандр – особую вечную и бесконечную субстанцию – апейрон.

В Милете впервые были описаны электрические и магнитные явления: способность натертого янтаря притягивать легкие тела, магнита – железо.

Гераклит из Эфеса (ок. 520 г. – ок. 460 г. до н.э., территория современной Турции) ввел понятие «Логос» как обозначение вечной мудрости, отражающей действительное положение вещей. «Логос» доступен всем, но не всеми воспринимается. Основное в учении Гераклита – идея развития - безостановочной изменчивости вещей, их текучести, по существу – идея вечного движения. Ничто не повторяется, все находится в становлении. Мир никем не создан, но есть «вечно живой огонь, мерно загорающийся и мерно потухающий». Традиция приписывает Гераклиту фразу: «В одну и ту же реку не вступишь дважды». Ему же принадлежат идеи о единстве Вселенной и решающей роли закономерности в природе.

Затем центр научной мысли перемещается из восточного Средиземноморья в греческие колонии на юге Италии и в Сицилии.

С конца 6-го до середины 4-го века до н.э. значительное влияние имел Пифагорейский союз (г. Кротона, Южная Италия) – научно-философское и религиозно-политическое общество. Его создатель – Пифагор (вторая половина 6-го в. – начало 5-го в. до н.э.) – личность полулегендарная. Он учился в Египте и в Вавилоне, возможно – в Индии, там познакомился с математикой, астрономией, религиозными учениями Древнего Востока.

Основное мировоззренческое положение пифагорейцев – «Мир есть число», то есть мир («Космос») гармоничен, упорядочен, все в нем взаимосвязано и пропорционально, и для постижения гармонии мира нужно выявить и проанализировать числовые, количественные соотношения различных природных объектов. Внедрение математических методов в познание природы – великая заслуга пифагорейцев.

К достижениям пифагорейцев относятся:

- строгое доказательство положений математики Древнего Востока, в том числе - «теоремы Пифагора»;

- разработка теории чисел;

- создание математической теории музыки;

- гипотеза о шарообразности Земли и гелиоцентрической модели Солнечной системы.

Пифагорейский союз был построен как замкнутое тайное общество единомышленников (лозунг – «У друзей все общее»), но с жесткой иерархией, строгим уставом и ритуалами.

Во времена Пифагора под числами понимались только рациональные числа, то есть числа, представимые в виде отношения двух натуральных чисел (, где – рациональное число, - натуральные числа). Серьезный кризис в Пифагорейском союзе вызвало обнаружение того, что диагональ единичного квадрата, то есть число, не является рациональным. Верхи Союза даже пытались утаить это открытие, как подрывающее основную идею о гармоничности, пропорциональности всего сущего, соизмеримости его частей. Постепенное осознание реальности существования иррациональных чисел произошло гораздо позднее (в эпоху Возрождения) и расширило понятие числа.

Важнейшие проблемы мировоззрения поставили мыслители элейской школы (конец 4-го в. – 5-й в. до н.э., г. Элея на юге Италии). Главные представители этой школы – Парменид и Зенон.

Элеаты полагали, что видение мира, которое дают нам органы чувств, может быть ложным, неистинным – это не более чем «мир мнений». Правильное представление о действительности дает лишь разум, мышление; они позволяют постичь «мир истины». Между «миром мнений» и «миром истины» – глубокие и непримиримые противоречия.

Для иллюстрации тезиса о ложности чувственного восприятия мира Зенон предложил ряд знаменитых парадоксов, «апор и й» (от древнегр. α – отрицание и πορος – выход).

Апория «О множественности вещей» должна была опровергнуть представление о том, что любая вещь состоит из множества частей: «Если вещь можно разделить на части, то же самое можно сделать с каждой из ее частей и так далее до бесконечности. Тогда либо исходная вещь бесконечна, если составляющие ее вещи конечны, либо не имеет размеров, если составляющие вещи размеров не имеют».

Апории «Ахилл» и «Стрела» призваны показать, что механическое движение при логическом анализе предстает как внутренне противоречивое и, следовательно, невозможное.

«Ахилл»: «Быстроногий Ахилл не догонит ползущую черепаху, так как за время, пока он добежит до места, где черепаха находилась ранее, она успеет отползти на новое расстояние, и так до бесконечности».

«Стрела»: «В каждый момент времени летящая стрела занимает определенное положение, то есть неподвижна, а сумма покоев не может дать движения».

Элеаты впервые стали использовать понятия максимальной общности: бытие, небытие, движение (понимая под движением не только механическое перемещение, но любое изменение, развитие). Они стремились доказать, что бытие существует, а небытие (следовательно – пустота) не может существовать. Бытие для них едино, нераздельно и неподвижно, всякое движение представляется противоречивым и поэтому – невозможным. Вселенная – однородный плотный шар. В поэме «О природе»

Постановка вопросов о различии между мышлением и ощущением, об истинности познания мира и о возможности познания вообще - важнейший вклад элеатов в науку. Но сделанные ими выводы о природе неприемлемы и были отвергнуты еще в античности. Были предложены различные программы решения поставленных элеатами проблем; основные – атомистическая про-

грамма Демокрита и идеалистическая программа Платона.

Демокрит из Абдер (род. около 460 г. до н.э.) развил идеи своего учителя Левкиппа и создал учение – прототип материализма, основой которого является атомистика. Атомистическое учение утверждало, что существуют неделимые элементы бытия - атомы (древнегр. άτομος – неделимый), движущиеся в пустоте (небытии). Атомы неделимы, вечны, неизменны и бескачественны, отличаются друг от друга лишь формой и величиной, находятся в постоянном движении. Сцепляясь друг с другом в различных сочетаниях, они образуют многообразные вещи. Атомизм означает переход от континуального видения мира к дискретному.

Чувственное восприятие вещей объясняется истечением от них потоков атомов, воздействующих на органы чувств. Опыт – исходный пункт познания, но сам по себе он дает неполное и недостоверное знание, истинная природа вещей (атомы) постигается лишь с помощью мышления.

Демокрит развил идею Левкиппа о том, что движение атомов порождает вихри, из которых возникают миры. В каждом вихре более крупные и тяжелые атомы собираются в центре и образуют Землю, более мелкие и легкие устремляются к периферии, образуя воздух и небесные светила. По Демокриту, возникающие миры различны по размерам, по структуре - в некоторых нет Солнца, а в некоторых – несколько светил. Миры находятся на разных стадиях развития, некоторые лишены жизни, в некоторых мирах жизнь есть. Живое отличается от неживого наличием души, состоящей из особых атомов, подобных атомам огня.

Важнейшая часть учения Демокрита – идея причинности, близкая к более современной концепции механистического детерминизма. По Демокриту любое событие порождает вполне определенные последствия, те – следующие последствия, и так далее до бесконечности. Причем причинность понималась Демокритом как необходимость: последовательность причин и следствий однозначна, предопределена, не допускает альтернативных возможностей развития событий: «Случайными кажутся те события, причины которых мы не знаем или не хотим знать». Познание сводится к установлению причин произошедшего.

Величайший мыслитель древности, основоположник объективного идеализма, основатель Академии – Платон Афинский (427 г. – 347 г. до н.э.).

В основе понимания природы у Платона лежит его ответ на вопрос о соотношении материального и духовного, единичного и общего. В материальном мире, воспринимаемом нашими органами чувств, все вещи отличаются друг от друга (они единичны, уникальны), они возникают, движутся, изменяются и погибают. В этом мире, считал Платон, нет ничего прочного и истинного. Изучение этого мира с помощью органов чувств не позволяет постичь его сущность.

Чтобы понять учение Платона, вспомним, как материализм рассматривает процесс формирования понятий в человеческом сознании (см. подраздел 1.2). Сравнивая ряд однородных предметов, мы, абстрагируясь от их несущественных отличий, выделяем в них нечто общее, причем нечто существенное, формулируем, в чем состоит общность этого ряда выделенных предметов, и тем самым формируем у себя в сознании идеализированное представление об этой группе предметов – понятие. Так, сравнивая множество геометрических фигур, мы выделяем из них, например, те, которые образованы тремя отрезками прямых на плоскости, и приходим к понятию («идее») треугольника. Так же формируются понятия, связанные с характеристиками, свойствами, взаимоотношениями предметов и явлений, и понятия, не имеющие наглядного воплощения. С позиции материализма понятия («идеи») лишь отражают в нашем сознании в идеализированной, обобщенной форме реальные предметы, явления и их свойства. В этом выражается основное положение материализма о первичности материи и вторичности сознания.

Платон же считал, что первичной, истинной сущностью вещей являются их «идеи» или, как он их называл, «виды» («эйдосы»). Идеи вечны, совершенны и неизменны. Они не являются отражением реальных предметов в сознании, а, наоборот, - первичны, самостоятельны, являются основой, образцом и причиной реальных вещей и, вместе с тем, - целью, к которой стремятся реальные вещи.

Идея становится вещью, воплотившись в материи, причем, если идея есть суть вещи (ее истинное бытие), то материя сообщает вещи изменчивость, преходящесть, невечность, то есть по Платону материя соответствует низшей степени бытия или даже, как он пишет в некоторых сочинениях, - небытию.

На положении о первичности идей базируется и космология Платона, то есть его учение об устройстве мира. Мир идей (идеальный мир) существует, но очень далеко от Земли, - это божественный звездный мир. Там пребывают души людей до переселения в тела. Формы предметов там идеальны, вечны и неизменны, их движения совершенны. Совершенным Платон считал равномерное движение по окружности. Именно так тысячелетиями движутся звезды. Ближе к Земле, в планетном мире, уже возникают искажения, изменчивость тел и их движений. Движение планет неравномерно и петлеобразно. На Земле, в материальном мире, идеальное начало ослаблено, и земные вещи несовершенны, изменчивы, невечны.

Платоновская теория познания - анамнезис (от греч. άνάμνησις — воспоминание) - заключается в том, что душа, переселившаяся в тело, забывает то, что видела и знала в идеальном мире, но в земном мире вновь как бы узнает, «припоминает» те черты идеального, вечного, что были известны ей в звездном мире.

Огромную роль в процессе познания Платон отдавал математике, считал ее реальным средством установления абсолютных истин. Над входом в платоновскую Академию была надпись «Не геометр, да не войдет».

Наибольшее влияние на естествознание в течение многих последующих веков оказывало учение Аристотеля из Стагира (Аристотеля Стагирита). Он жил в 384-322 гг. до н.э., был учеником и другом Платона, но не его идейным последователем («Платон мне друг, но истина дороже»), воспитателем Александра Македонского, создателем философской школы – Ликея. Аристотель создал первую естественнонаучную картину мира, он – основоположник науки логики. Его основные труды, посвященные естествознанию – «Физика», «Метафизика», «О небе», «Метеорология», «О возникновении и уничтожении».

Отвергая идеализм Платона, Аристотель создал свою систему взглядов на природу, основу которой составляет учение о материи и форме. Каждая вещь в мире, учил он, есть соединение материи и формы. Под материей он понимал бесформенное, хаотичное, пассивное начало. Но это начало имеет возможность (потенцию) стать вещью. Чтобы материя стала вещью, ей нужно придать форму (под формой понимается совокупность всех, а не только геометрических, свойств вещи). Форма нематериальна, но она есть осуществление потенции материи, она придает вещам конкретность и определенность. При этом материя каждой вещи является, в свою очередь, формой для материи более низкого порядка. Например, кирпич – вещь, являющаяся единством материи (глины) и приданной ей формы (понятие формы включает здесь геометрические очертания, размер, цвет, прочность и так далее). В то же время глина сама является формой для более простых видов материи. Аристотель не считал эту цепочку связей «форма - материя» бесконечной. Он полагал, что, переходя ко все более простым вещам, мы придем к «первоматерии», лишенной всех свойств и качеств. Соединяясь с простейшими формами (теплое, холодное, сухое, влажное), первоматерия образует четыре первоэлемента: огонь, воздух, воду и землю, - из которых состоят все вещи.

Напротив, поднимаясь по лестнице «форм», мы приходим к «высшей форме», которую нельзя рассматривать как материю, «возможность» еще более высокой «формы». Эта предельная форма по Аристотелю есть Перводвигатель или Бог, пребывающий вне мира. С философской точки зрения учение Аристотеля есть объективный идеализм, но непоследовательный, включающий в себя ряд материалистических положений.

Аристотель отвергал возможность существования пустоты, утверждая: «Природа не терпит пустоты». Первоэлементы распределены во Вселенной неравномерно, что определяет ее строение. В центре находится земля, образующая нашу сферическую, неподвижную планету – центр Вселенной. Доказательство шарообразности Земли – лунные затмения. Далее вплоть до орбиты Луны (в подлунном мире) последовательно распределены вода, воздух и огонь. Далее следует надлунный божественный мир, где все состоит из особой, «совершеннейшей из субстанций» – эфира, и где законы подлунного мира неприменимы. Планеты прикреплены к эфирным сферам и равномерно вращаются вокруг Земли по окружностям. Вселенная ограничена сферой звезд. Вне Вселенной – Перводвигатель, приводящий ее в движение. Аристотелевская картина мира основана на принципах конечности и геоцентричности, отрицании единства законов природы во всех частях Вселенной.

Аристотель заложил основы физики, в первую очередь – механики. Он считал, что движения подразделяются на совершенные движения в надлунном мире (равномерное движение по окружности или сочетание нескольких таких движений) и несовершенные движения в земном, подлунном мире. Последние он разделял на естественные, не требующие приложения сил (движение тяжелых предметов вниз, легких – вверх), и насильственные – требующие приложения сил. Основной принцип динамики по Аристотелю: «Все, что движется, движется благодаря воздействию другого», - в современной записи выглядит так: , и означает, что для равномерного и прямолинейного движения тела к нему должна быть приложена сила (сравните со вторым законом Ньютона!).

Аристотель полагал, что бытие целесообразно, то есть природа имеет определенную цель: «Бог и природа ничего не делают напрасно». Однако, в отличие от платоновского учения о сознательной целенаправленной душе мира, Аристотель считал целесообразность природы бессознательной.

Дальнейшее развитие античное естествознание получило в период эллинизма – культуры в государствах, возникших после распада империи Александра Македонского (научным центром являлась Александрия в Египте), и в Древнем Риме. Видными представителями естествознания периода эллинизма были следующие ученые.

Евклид (4-3 в. до н.э., Афины, Александрия) – автор труда «Начала» в 13 книгах, где на основе аксиоматического подхода, построенного на выведении следствий из нескольких исходных аксиом (постулатов), была изложена вся известная к тому времени математика. В число постулатов евклидовой геометрии входил и знаменитый пятый постулат: если прямая пересекает две прямые и образует внутренние односторонние углы, в сумме меньшие двух прямых, то при неограниченном продолжении этих двух прямых они пересекутся. Критический анализ этого постулата в позднейшее время привел к пересмотру привычных представлений о свойствах пространства.

Евклид – один из основоположников геометрической оптики, автор сочинений «Оптика» и «Катоптрика», в которых развито понятие световых лучей, изложены законы прямолинейного распространения света и закон отражения, рассмотрен ряд оптических задач.

Архимед (287–212 гг. до н.э., Александрия, Сиракузы на Сицилии) – один из основоположников механики, в первую очередь статики и гидростатики (ввел понятия центра тяжести, момента силы, доказал закон рычага, открыл «закон Архимеда»), создатель множества механизмов, используемых в технике, в том числе – в военном деле. Знамениты его высказывания: «Дайте мне точку опоры, и я переверну Землю», «Эврика!» («Нашел!»).

Эратосфен (276-194 гг. до н.э., Александрия) определил длину земной окружности – 39 500 км (по современным данным – 40 000 км).

В александрийской школе продолжилась разработка аристотелевской геоцентрической картины мира. Ее совершенствование было необходимо для более точного объяснения реально наблюдаемого сложного движения планет по небосводу (неравномерного вплоть до вр е менной смены направления) и предсказания астрономических явлений, например, затмений. Во 2-ом веке н.э. Гиппарх начал, а Клавдий Птолемей завершил создание универсальной теории астрономических явлений. Она изложена в основном труде Птолемея «Альмагест» (состоит из 13 книг) и заключается в корректировке аристотелевских постулатов о центральном положении Земли во Вселенной и о равномерном и круговом движении планет. Для объяснения наблюдаемого перемещения планет в этой теории принималось, что их реальные движения вокруг Земли складываются из нескольких круговых. Птолемеевская схема движения планет изображена на рисунке 2.1, где 1 – центр деферента – окружности, по которой перемещается центр 2 другой окружности – эпицикла, по которой равномерно относительно центра 2 вращается планета 3. Земля 4 несколько сдвинута от центра деферента (то есть, по Птолемею, смещена от центра Вселенной). Симметрично центру 1 деферента по другую сторону от Земли расположен эквант 5 – точка, относительно которой угловая скорость движения точки 2 по деференту остается постоянной.

Усложнение схемы движения планет нарушало базовые положения аристотелевской картины мира, но соответствовало иногда используемому методологическому принципу «спасения явлений», то есть отказа от строгого следования основным положениям теории ради приведения ее в согласие с данными опыта. Однако часто необходимость следовать этому принципу говорит о неправильности самих базовых положений теории. Именно так было и в этом случае. В дальнейшем для уточнения птолемеевской схемы были введены эпициклы второго и более высоких порядков, а затем после открытий Коперника были отвергнуты и сами исходные положения картины мира Аристотеля-Птолемея.

Для устранения несообразностей аристотелевской динамики (для объяснения движения тел в отсутствие воздействия сил) с 6-го века н.э. стала развиваться теория «импетуса», то есть «движущей силы», сообщаемой телу при приведении его в движение, и затем расходуемой телом в процессе движения.

В античности возникли зачатки биологических наук, в первую очередь – анатомии и медицины. Возникли гипотезы о происхождении живого из неживой природы, об изменчивости живых существ.

Гиппократ (около 460 г. – около 377 г. до н.э.) – «отец медицины», ему принадлежит идея об естественных причинах болезней, в том числе – о влиянии внешней среды, образа жизни и наследственности. Он известен «клятвой Гиппократа», высказываниями «Не навреди!», «Лечить не болезнь, а больного». Последнее означает, что методы лечения, назначения должны быть индивидуальны. По Гиппократу основа функционирования организма – четыре жидкости: кровь, слизь, желчь черная и желтая. Отсюда – и четыре типа темпераментов людей.

Величайшим биологом своего времени был Аристотель. Он оставил описания внешнего вида, строения и образа жизни сотен животных. От Аристотеля до современности дошло разделение живых существ на два царства – растений и животных. Он предложил систему классификации животных, основанную не только на их сходстве, но и родстве; разделил животных на кровяных и бескровных, а кровяных подразделил на живородящих и яйцеродных. К первым Аристотель отнес и человека, то есть он включил людей в общую систему живой природы Земли, отводя им высшее место в иерархии живых существ.

Гален (130-200 гг. н.э., Рим) – анатом, медик, фармацевт. Доказал, что в артериях не воздух, а кровь. По Галену система кровообращения такова: печень вырабатывает кровь с питательными веществами, по венам она течет в сердце, где обогащается «жизненной пневмой», поступающей из легких, откуда по артериям распределяется по организму (эта схема была исправлена лишь в Новое время). Гален считал, что мозг – не железа, как думали ранее, а вместилище души. По нервам возбуждение передается от мозга к организму, а от органов чувств – в мозг (это – гениальная догадка о функционировании нервной системы).

Гален – создатель множества лекарств, особенно из растений, основоположник фармакологии (в современном языке «галеника» означает лекарства из естественного сырья).

Итак, в античном мире была создана первая натурфилософская картина мира, просуществовавшая около двух тысяч лет, заложены предпосылки для возникновения основных наук о природе. Недостатком античного естествознания была его умозрительность, отсутствие опоры на опыт, тем более – на эксперимент.

8 Средневековье схоластика

Средневековье – период, длившийся в Европе примерно с 5-го века н.э. (распад Римской империи) до примерно 13-го века. С 6-го по 10-ый век -

«темные века» - время наибольшего упадка европейской цивилизации.

Социально-экономический фон:

- господство феодальных отношений, преобладание натурального хозяйства, очень медленное развитие производства;

- сильное ограничение гражданской и духовной свободы, приоритет сословно-иерархических ценностей в общественной жизни;

- огромное влияние религиозного (христианского) мировоззрения, преобладание в сознании ценностно-эмоционального отношения к миру (оценка всех явлений с точки зрения «святое – грешное», «доброе – злое», «божественное – человеческое») над познавательно-рациональным.

Основная традиция средневекового познания мира – схоластическая. Схоластика (от лат. schola – школа) – тип религиозного мировоззрения, подчиняющий все знание религии. Схоластика отличается соединением догматизма с интересом к формально-логическим проблемам: от серьезных теологических и философских («о бессмертии души», «о конечности и бесконечности мира», «о соотношении свободы и предопределенности в действиях человека», «об отношении общего к единичному») до совершенно надуманных («Телесны ли ангелы, являющиеся на Землю?», «Сколько тысяч чертей может поместиться на острие иголки?»). Решающим аргументом при ответе на все вопросы являлись, конечно, не опыт и разум, а соответствие Священному писанию и мнению религиозных авторитетов.

Главный вопрос схоластки – соотношение знания и веры. Считалось, что знание имеет два уровня:

- сверхъестественное, источник которого - божественное («мистическое») откровение или библейские тексты (это – знание высшего уровня);

- естественное, отыскиваемое разумом, а также из учений античных мыслителей (Платона, Аристотеля) с христианскими комментариями. Отметим, что труды древних ученых проникали в средневековую Европу с гораздо более просвещенного в то время мусульманского Востока. Естественное знание считалось знанием более низкого уровня, лишь подтверждающим и иллюстрирующим сверхъестественное знание.

Вот высказывания ортодоксальных схоластов по вопросу о соотношении знания (науки, философии) и веры. Петр Дамиани: «Философия – служанка богословия», Тертуллиан: «Верую, ибо абсурдно», Кассиодор: «Не только неученые, но даже те, кто и читать не умеет, получают от Бога премудрость».

Вместе с тем ряд видных схоластов признавал право естественных наук на существование при несомненном главенстве теологии (богословия). Великий мыслитель Средневековья, представитель схоластки периода ее расцвета, Фома Аквинский (1225-1274 гг., итал.) ставил своей целью доказать, что знание и вера, отличаясь друг от друга, вместе с тем образуют единство, гармонически дополняют друг друга, но с приоритетом веры. Он многое взял из аристотелизма, истолковав его в религиозном духе. Модернизированное учение Фомы Аквинского («неотомизм») – философия современного католицизма.

Важнейшим достижением схоластики (с ее точки зрения) являются попытки дать логические доказательства существования Бога, примиряющие разум и веру. Вот два из ряда таких доказательств («аргументов»).

Космологический аргумент (Фома Аквинский): каждое явление имеет свою причину. Восходя по лестнице причин, приходим к необходимости существования Бога – верховной причины всех явлений.

Онтологический аргумент (Ансельм Кентерберийский, 1033-1109, итал., англ.): из понятия безусловно совершенного существа, имеющегося в нашем сознании, с логической необходимостью следует, что Бог существует, так как совершенство включает в себя и существование.

Видными схоластами, интересовавшимися различными науками, были Альберт Великий (1200-1280, нем.) – «всеобъемлющий доктор», введший в научный обиход все сохранившиеся труды Аристотеля с комментариями в христианском духе, Дунс Скот (1265-1308, англ.), Раймунд Луллий (1235-1315, исп.) и другие.

В современном понимании схоластика – пустое, бесплодное, догматическое учение, оторванное от жизни, а вышеприведенные аргументы – пустая тавтология.

В Средневековье значительным было влияние герметической традиции, названной так в честь Гермеса Трисмегиста («Триждывеличайшего») – легендарной личности, великого мага и ученого, вероятно жившего в Древнем Египте. Его считают автором текстов «Изумрудная скрижаль», «Поймандр», якобы содержащих в зашифрованном виде истинное знание о мире и будущем. Некоторые отождествляют Гермеса с Имхотепом – реальным человеком, строителем великих египетских пирамид.

Эта традиция основана на вере в существование скрытых сил в человеке и в природе, во взаимосвязь Вселенной («макрокосмоса») и человека («микрокосмоса»), в возможность обращения к этим скрытым сверхъестественным силам божественной («белая магия») или сатанинской («черная магия») природы, могущим влиять на природные явления и судьбу человека. Владение этими силами доступно не каждому, а только избранным, прошедшим особую подготовку и посвящение, знающим необходимые ритуалы, обряды и заклинания. Поэтому такие учения называют также оккультными (от лат occultus – тайный) и эзотерическими (обращенными к избранным), в отличие от экзотерических (общедоступных). Псевдонауки этого направления: алхимия, астрология, каббалистика – поиск тайного смысла в священных книгах и древних текстах, и другие.

Алхимия – соединение химии, зародившейся в Древнем Египте, греческой натурфилософии, мистики, астрологии. Ее цели – поиск «философского камня» для превращения одних веществ в другие (в первую очередь – в золото) и «эликсира жизни», дающего бессмертие, искусственное создание живого существа – «гомункулуса». Полезным результатом деятельности алхимиков были получение серной, соляной и азотной кислот, ряда сплавов, лекарств, красителей, разработка химического оборудования и экспериментальных методов.

Яркий представитель оккультизма более позднего периода – Парацельс (1493-1541, нем., подлинное имя Филипп Аурел Теофраст Бомбаст фон Гогенхейм) - врач, ученый, авантюрист. Основная идея его учения: природа – живое целое с единой мировой душой. Мировая (звездная) душа находится вне обычного пространства (в астрале) и может взаимодействовать с другими астральными телами – душами людей. Между человеком («микрокосмосом») и природой («макрокосмосом») есть взаимосвязь и параллелизм. Следовательно, возможно воздействие на природу с помощью тайных средств. Понять свою душу – означает понять природу и овладеть ее силами. Природа полна духов и демонов. Задача медицины – восстановление нарушенного чужим духом порядка, который в здоровом состоянии обеспечивается верховным жизненным духом существа – археем. Врач должен лечить и тело, и душу, и дух больного. Парацельс - основоположник ятрохимии - медицинской химии.

В настоящее время наблюдаются новые проявления и, возможно, даже подъем учений герметического толка. Это объясняется интригующим, привлекающим характером таких учений, сложностью и малодоступностью для широкой общественности современных достижений подлинной науки, недостаточным культурным уровнем значительных масс населения.

В Средневековье существовала и опытно-эмпирическая традиция.

Роджер Бэкон (13 в., англ.) – изобретатель пороха в Европе (?), предсказывал будущее развитие техники (писал о кораблях без гребцов и парусов, о летательных аппаратах), изучал линзы.

Жан Буридан (14 в., фр.) – ректор Парижского университета – развивал теорию импетуса.

До сих пор в методологии используется принцип «бритвы Оккама», названный так по имени мыслителя У. Оккама (1285-1349, англ.). Этот принцип утверждает, что понятия, не поддающиеся проверке в опыте, должны быть удалены из науки: «сущности не следует умножать без необходимости».

В Средние века в Европе возникли светские университеты: первый – в Болонье (12 век), затем в Париже (1200 г.), Неаполе (1224 г.), Тулузе (1229 г.), Праге (1349 г.), Вене (1365 г.), Гейдельберге (1385 г.). В университетах было четыре факультета. На подготовительном («артистическом») в духе традиций античности изучали «семь свободных искусств»: геометрию, арифметику, астрономию, музыку (это первый цикл – квадривий, из которого позже сформировались естественные науки), а также грамматику, риторику и диалектику – так тогда называли логику (этот второй цикл – тривий – трансформировался в гуманитарные науки). Выпускники подготовительного факультета могли учиться на медицинском, юридическом или теологическом факультете; последний считался высшим, но обычно был самым малочисленным.

В Средние века центр научной мысли находился на мусульманском Востоке, основную часть которого занимал Багдадский халифат (Иран, Ирак, Средняя Азия, Сирия, Египет, мусульманская часть Испании, Марокко и др.). Там возродилось античное наследие и оттуда оно проникало в Европу. Основными областями научной деятельности являлись математика, астрономия, медицина, география. Культура мусульманского Средневековья дала множество видных ученых.

Аль Бируни (973-1048 гг., Хорезм, Узбекистан) – автор около 150 трудов по истории, географии и др. Считал, что Земля шарообразна, по удалению линии горизонта при подъеме на гору определил длину земной окружности (~41 500 км).

Ибн Сина (980-1037 гг., Бухара, Узбекистан), в европеизированном варианте – Авиценна, развивал аристотелизм, теорию импетуса, был величайшим медиком своего времени. Его «Канон врачебной науки» широко использовался и в Европе.

Омар Хайям (1040-1123 гг., тадж.) – великий поэт и ученый. Он определил плотность многих веществ, написал математический «Трактат о доказательствах задач», где, в частности, описал решение некоторых кубических уравнений.

Ибн Рушд (1126-1198 гг., Кордова, Испания – Марракеш, Марокко), в европеизированном варианте - Аверроэс – медик, философ. Развивал учение Аристотеля, усиливая в нем элементы материализма. Отстаивал теорию «двойственности истины», по которой научно-философская истина и истина религии не противоречат друг другу, поскольку имеют в виду разное. Религия – это, в первую очередь, образное познание и она важна для воспитания. Наука постигает абсолютную истину, она более совершенна и важна для практики.

Улугбек (1394-1449 гг., Самарканд, Узбекистан) - создатель знаменитой обсерватории, автор «Новых астрономических таблиц» – каталога 1018 звезд.

9. Возрождение. Коперниканская революция

Возрождение – период европейской культуры, длившийся приблизительно с 14-го века до начала 17-го века.

Социально-экономический фон:

- размывание феодальной сословной структуры, зарождение капиталистических отношений, буржуазных классов, рост городов, развитие ремесел;

- развитие пантеизма – отождествления Бога и природы, из которого следовало, что познание богоприроды – благое, достойное дело;

- возрождение античной культуры (потому и название – Возрождение), появление гуманистических взглядов, индивидуализма, «эпоха титанов мысли».

Основные достижения Возрождения относятся к искусству, литературе, но и в естествознании произошли значительные события. Главные из них – открытия в астрономии (коперниканская революция) и зарождение научной биологии.

Геоцентрическая система Птолемея была весьма сложна, внутренне противоречива (система деферентов и эпициклов для каждой планеты была своя), и ее предсказания расходились с данными опыта. Но для ее пересмотра нужна была научная и гражданская смелость, так как эта система соответствовала религиозному представлению о том, что Землю с людьми Бог поместил в центр Вселенной.

Революцию в астрономии, повлекшую за собой революции в естествознании и мировоззрении, начал польский астроном Николай Коперник (1473-1543 гг.). Основной его труд «О вращениях небесных сфер» вышел в 1543 г. В нем подведены итоги его многолетних наблюдений, расчетов, анализа предшествующих учений. Главный итог работы – гелиоцентрическая картина мира, в соответствии с которой в центре Вселенной находится Солнце, вокруг которого движутся Земля и пять известных в то время планет.

Открытия Коперника являются примером научной революции, подготовленной многовековым эволюционным процессом, их значение велико и многопланово:

- первая (аристотелевская) картина мира сменилась на новую;

- были подорваны основы религиозного мировоззрения;

- была получена практическая польза: упростились расчеты календаря и прогноз астрономических явлений;

- возникли предпосылки ньютоновской революции;

- было показано, что сущность явления может быть понята разумом на основе глубокого анализа данных опыта (методологическое значение).

Коперниковская модель не была свободна от анахронизмов: сохранились идеи об ограниченности Вселенной сферой звезд, наличии у нее центра – Солнца, единственности планетной системы, движение планет в традиции Платона и Аристотеля считалось равномерным и круговым.

Джордано Бруно (итал., род. в 1548 г., в 1600 г. был сожжен на костре за свои взгляды) развил учение Коперника, сделав на его основе революционные мировоззренческие выводы. Его основное сочинение – «О бесконечности, Вселенной и мирах» (1584 г.). Бруно отверг замкнутость Вселенной и центральное положение Солнца, считал, что звезды тождественны Солнцу. Более того, он утверждал, что Вселенная вечна, вещественна, бесконечна, несотворима, постоянно развивается, что во Вселенной существует множество планетных систем, в том числе – множество планет, на которых есть жизнь и разум. Поскольку последние тезисы пока не подтверждены опытом, то католическая церковь до сих пор не признает учение Бруно. Вместе с тем Бруно разделял многие положения герметических учений, например, считал Землю живым существом.

В этот же период крупные открытия произошли в изучении живых организмов, в том числе – человека.

Создателем современной анатомии, как основы медицины, считается Андрей Везалий (1514-1564 гг., итал., работал в Брюсселе), написавший книгу «О строении человеческого тела» на основе большого фактического материала.

Мигель Сервет (16 в., исп.) и Уильям Гарвей (1578-1617 гг., англ.) открыли два круга кровообращения, устранив ошибку Галена.

Несколько позже (17-й – начало 18-го века) был изобретен микроскоп, открыты микроорганизмы (голл. Антоний ван Левенгук) и клеточный уровень строения организмов (англ. Роберт Гук, итал. М. Мальпиги).

В эпоху Возрождения возникли два подхода к вопросу об индивидуальном развитии организмов (онтогенезе).

Сторонники преформизма (А. ван Левенгук, Г.В. Лейбниц) считали, что в зародышевой клетке есть все структуры взрослого организма и его развитие сводится к количественному росту органов и тканей.

Теория эпигенеза (У. Гарвей, Р. Декарт) в традиции аристотелизма считала, что структуры и функции организма развиваются в процессе роста под действием внешних факторов, предопределенности в развитии нет.

Современная наука сочетает оба подхода, учитывая как роль врожденных факторов (наследственности), так и роль внешней среды.

В эпоху Возрождения в Европе возникло книгопечатание (Иоганн Гутенберг, Германия, ~1445 г.), что оказало огромное влияние на развитие науки и культуры.

Эпоха Возрождения – «эпоха Великих географических открытий», важнейшие из которых:

- 12 октября 1492 г. Христофор Колумб (итал. на службе у короля Испании) открывает Америку;

- 1497-99 гг. – Васко да Гама (португ.) открывает морской путь вокруг Африки в Индию;

- 1519-1522 гг. – первое кругосветное путешествие Фернандо Магеллана (португалец на службе у короля Испании).

10. Научная революция 17-го века.

Становление механистической парадигмы

Социально-экономический фон:

- развитие капитализма, создание мирового рынка, рост фабричного производства;

- дальнейшее ослабление роли церкви в жизни общества, формирование рационалистического мировоззрения (провозглашается наступление «века Разума»);

- научно-технические достижения становятся востребованными обществом, возникает мировое научное сообщество.

Предшественниками ньютоновской научной революции были видные ученые.

Тихо Браге (1546-1601 гг., дат.) – астроном, создал наилучшую для своего времени обсерваторию «Ураниборг», накопил огромный фактический материал о движении планет, был научным наставником Иоганна Кеплера.

Иоганн Кеплер (1564-1642 гг., нем.) обработал материал наблюдений Т. Браге и открыл законы движения планет, опровергнув перешедшее из античности в систему Коперника положение об их равномерном круговом движении. В основных работах Кеплера «Новая, изыскивающая причины астрономия, или Физика неба» (1609 г.) и «Гармония мира» (1619 г.) изложены три закона движения планет:

- планеты движутся по эллипсам (не по окружностям!), в одном из фокусов которых находится Солнце;

- радиус-вектор планеты за равные промежутки времени заметает одинаковые площади (движение неравномерно!);

- квадраты периодов обращения планет вокруг Солнца относятся как кубы средних расстояний от них до Солнца.

Для объяснения этих законов Кеплер сравнивал действие Солнца на планеты с действием магнита (предвидение закона всемирного тяготения).

Галилео Галилей (1564-1642 гг., итал.) – «отец современного естествознания», с его работ физика берет начало как наука. Достижения Галилея:

- он разграничил понятия равномерного и ускоренного движения, ввел понятие ускорения, вывел закон равноускоренного движения ;

- показал, что результатом действия силы на тело является не скорость (как полагал Аристотель!), а ускорение;

- сформулировал принцип инерции и ввел понятие инерциальной системы отсчета;

- сформулировал механический принцип относительности (все законы механики одинаковы во всех инерциальных системах отсчета) и принцип независимости действия сил (принцип суперпозиции сил);

- открыл независимость периода малых колебаний маятника от амплитуды;

- изобрел телескоп и с его помощью сделал ряд астрономических открытий (фазы Венеры, кратеры на Луне, спутники Юпитера и Сатурна, солнечные пятна, обнаружил, что Млечный Путь состоит из множества звезд).

Его основные книги – «Диалог о двух главных системах мира» (1632 г.), в которой Галилей отстаивал осужденную церковью систему Коперника, и «Беседы и математические доказательства, касающиеся двух новых отраслей науки» (1637 г.) с изложением открытий в физике. За поддержку учения Коперника преследовался инквизицией; по легенде, в 1633 г. после прочтения формального текста отречения от своих взглядов произнес знаменитую фразу «Eppur si muove!» («И все-таки она движется!»).

Рене Декарт (1596-1650 гг., фр., латинизированный вариант имени - Картезий) – мыслитель и ученый. Отвергая схоластику, стал одним из основателей рационалистической (основанной на разуме) методологии естествознания («картезианства»). Принципы научного мышления и применение методов математического анализа в геометрии изложил в «Рассуждении о методе» (1637 г.).

Декарт считал, что система знаний о природе должна быть, подобно геометрии, построена как последовательность утверждений, выводимых из малого числа основополагающих аксиом (аксиоматический метод). Пытаясь найти положение, лежащее в начале всей цепочки логических следствий, предложил знаменитое «Cogito ergo sum» («Мыслю, следовательно, существую»). Это утверждение означает, что доказательство реальности мира и его познаваемости существует, и что человек может его отыскать в себе самом – в своей способности мыслить. Основное методологическое положение Декарта – простота и ясность исходных положений, строгая математическая логичность последующих выводов. Опыт по Декарту тоже важен, особенно при проверке результатов теоретизирования.

Подобный способ мышления помог Декарту в создании основ аналитической геометрии (общеизвестна «декартовская система координат»).

Декарт – основоположник научной космогонии – науки об истории развития Вселенной. В этом вопросе проявлял себя как атомист и деист, то есть считал, что Вселенная создана Богом, но затем развивается по естественным законам. Из исходного хаотического движения атомов, считал он, возникают вихри, в которых легкие частицы собираются в центре, образуя Солнце, а более тяжелые отбрасываются к периферии, образуя планеты.

В посвященной оптике книге «Диоптрика» (1637 г.) Декарт выдвинул идею эфира - особой среды, в которой распространяется свет, обосновал законы отражения и преломления света, дал объяснение радуги.

Развитию рационалистического мировоззрения, научной методологии способствовал мыслитель и государственный деятель Френсис Бэкон (1561-1626 гг., англ.). В 1620 г. вышел его основной антисхоластический методологический труд – «Новый Органон», названный так по аналогии с «Органоном» – собранием работ Аристотеля по логике. По Ф. Бэкону, научный метод подобен циркулю, позволяющему даже неумелому человеку начертить идеальную окружность, или фонарю, освещающему дорогу путнику. Он говорил: «Даже хромой, идущей по дороге, опережает того, кто бежит без дороги». Ему принадлежит девиз «Знание – сила!».

Исаак Ньютон (1643-1727 гг., англ.) – один из величайших ученых в истории человечества. Ему, сыну фермера, впервые в истории Англии было присвоено рыцарское звание за научные достижения. Надпись на его могиле в Вестминстерском аббатстве заканчивается словами «… украшение рода человеческого», а на памятнике Ньютону в Кембридже написано: «Разумом он превосходил род человеческий». Научное наследие Ньютона обширно и посвящено физике (механике и оптике), астрономии, математике, методологии науки. Увлекался исследованиями герметического толка (алхимией), толкованием религиозных текстов.

Ньютон – создатель классической механики: он сформулировал основные законы динамики (знаменитые три закона Ньютона), открыл закон всемирного тяготения, на этой основе дал математическое объяснение законам Кеплера («небесная механика») и ряду механических явлений – прецессии, приливам и отливам («земная механика»). Открыл закон внутреннего трения в жидкостях и газах. Открытия И. Ньютона по механике изложены в его историческом докладе 28 апреля 1686 г. научному Лондонскому королевскому обществу «О механике земных и небесных процессов» и в знаменитой книге «Математические начала натуральной философии» (1687 г.).

Ньютон изучил и объяснил явление дисперсии (разложения света в спектр); пытаясь перенести достижения в области механики в другие сферы науки, развивал корпускулярную теорию света (по этой теории свет есть поток частиц – корпускул) и в рамках этой теории дал объяснение законам геометрической оптики. Исследовал интерференцию света («кольца Ньютона»).

Он внес великий вклад в математику. Независимо от своего «вечного оппонента», немецкого философа и математика Г.В. Лейбница, Ньютон создал основы дифференциального и интегрального исчислений (вспомним известную формулу Ньютона - Лейбница), получил важные результаты по алгебре («бином Ньютона»). Его главный математический труд «Метод флюксий и бесконечных рядов с приложением его к геометрии кривых» (флюксия – бесконечно малая величина) завершен в 1671 г., опубликован в 1736 г.

Ньютоновские представления об абсолютных, то есть не зависящих от материи и друг от друга, пространстве и времени, о дальнодействии – мгновенной передаче действия от одного тела к другому через пустое пространство, на долгий период предопределили позицию естествознания по вопросу о пространстве и времени, стали одной из основ всей классической физики (до создания теории электромагнитного поля и теории относительности).

Ньютон внес вклад в космологию, обосновав бесконечность Вселенной тем, что в случае ее конечности под действием гравитации все материальные тела рано или поздно слились бы в одно тело. Пытаясь объяснить первопричину движения тел во Вселенной, допускал божественный «первый толчок».

Ньютон подчеркивал необходимость опоры на опыт, избегал необоснованных предположений («Гипотез не измышляю!»), проявлял себя как стихийный материалист и сторонник жесткого детерминизма.

Ньютон писал: «Было бы желательно вывести из начал механики и остальные явления природы». Эта идея, подкрепленная огромным авторитетом Ньютона и выдающимися успехами ньютоновской механики, привела к формированию механистической парадигмы, включающей в себя концепцию механистического детерминизма. Ее основные положения (о них уже шла речь в подразделе 1.4):

- все процессы в природе сводятся к механическим движениям, которые можно (в принципе!) рассчитать по законам механики;

- современное состояние мира (положения и скорости всех материальных частиц) однозначно и жестко связано со всеми предыдущими и последующими состояниями; мир - сложный механизм, все явления в котором предопределены (принцип механистического детерминизма).

Эти идеи четко сформулировал французский механик и математик Пьер-Симон Лаплас («лапласовский детерминизм»), считавший, что если бы некое разумное существо («демон Лапласа») располагало информацией о положении, скоростях и силах взаимодействия всех тел, то ему была бы доступна вся полнота знания о прошлом и будущем.

Как уже отмечалось в подразделе 1.4, механистическая парадигма на начальном этапе своего существования была продуктивной, но впоследствии выяснилась ее ограниченность, и сейчас она используется лишь в классической механике и классической электродинамике. Даже в физике при изучении сложных систем, состоящих из огромного числа элементов, и при изучении микромира неизбежным становится учет фактора случайности. В других естественных науках (химических, биологических и проч.) возможность сведения всех процессов и явлений к механическим и применимость принципа детерминизма современной наукой отрицаются.

В 17 веке У. Гилберт (англ.) вел исследования магнитов и земного магнетизма. Развивалась гидро- и аэростатика: Э. Торричелли (итал.) измерил атмосферное давление и получил вакуум, опровергая аристотелевское «Природа не терпит пустоты», Б. Паскаль (фр.) открыл основной закон гидростатики. Начались исследования тепловых процессов (закон Р. Бойля (англ.) – Э. Мариотта (фр.)), изучались упругие свойства твердых тел (закон Р. Гука). Наряду с корпускулярной теорией света развивалась и иная – волновая – теория (Х. Гюйгенс, голл.), по которой свет есть волновое движение в эфире. Гюйгенс открыл явление поляризации света, изучал дифракцию волн. О. Рёмер (дат.) в 1676 г. по астрономическим наблюдениям определил скорость света – 214 000 км/с (И. Кеплер, Р. Декарт считали ее бесконечной, по современным данным она равна 300 000 км/с). Возникла и получила первые обоснования гипотеза о теплоте как движении частиц (Ф. Бэкон «Новый органон», Р. Гук, Р. Бойль).

Началось становление химии. Роберт Бойль в книге «Химик-скептик» (1661 г.) отверг античные представления о первоэлементах и ввел понятие химического элемента как предела разложения веществ на составные части, ввел в химию экспериментальный метод.

Вместе с тем возникали и заблуждения, пример чему – флогистонная теория горения, по которой все горючие вещества содержат некую невесомую субстанцию – флогистон, расходуя ее при горении.

Эта теория – характерный пример некоторого типа заблуждений, когда для объяснения непонятных явлений придумываются различные фантастические вещества и силы: для объяснения горения – флогистон, теплоты – теплород, распространения света – эфир, электричества – жидкость, избыток или недостаток которой сообщает телу положительный или отрицательный заряд, синтеза органических веществ в живых организмах – «жизненная сила».

11-12Развитие физики и химии в 18-19-ом веках

Социально-экономический фон:

- быстрое развитие капитализма, машинного производства, на основе буржуазного разделения труда формируется научно-техническая интеллигенция;

- распространение рационалистического мировоззрения, зарождение основ научного материализма (18-ый век современники называли «веком Разума» и «веком Просвещения», 19-ый – «веком Прогресса»);

- наука тесно взаимодействует с техникой, научные достижения стано-

вятся существенным фактором развития производства, общественного прогресса и политическим фактором (военная техника);

- формируется организационная структура национального и международного научного сообщества (научные общества, научные и учебные заведения, научные журналы, собрания ученых и проч.).

В 18-19 веках бурно развивалась классическая механика, чему способствовала ее взаимосвязь с быстро прогрессирующей математикой. На этой основе возникла аналитическая механика, видными представителями которой были Леонард Эйлер (швейц., многие годы жил в России), Ж. Д’Аламбер(фр.), Ж. Лагранж (фр.), П.-С. Лаплас (фр.), У. Гамильтон (ирл.), С. Пуассон (фр.), Г. Кориолис (фр.) и др., являвшиеся, как правило, одновременно и выдающимися математиками.

Другим направлением развития механики была гидро- и аэродинамика, создателями которой являются Л. Эйлер, Д. Бернулли (швейц., ряд лет работал в России), продолжателями – С. Пуассон, Ж.Л.М. Пуазейль (фр.), Д. Стокс (англ.), О. Рейнольдс (англ.), Н.Е. Жуковский (росс.) и др.

Развивалась и «небесная механика». Примером может служить открытие Нептуна «на кончике пера». В 1845-46 гг. француз У. Леверье и англичанин Д. Адамс, анализируя возмущения (отклонения) в движении планеты Уран, предсказали существование еще одной планеты – Нептуна, и указали ее местоположение на небе, где в 1846 г. ее и обнаружил немец И. Галле (кстати, это – пример и международного научного сотрудничества). Астрономия вышла за пределы Солнечной системы и даже Галактики. Уже в 18-ом веке великий астроном В. Гершель (нем., жил в Англии) открыл в Солнечной системе планету Уран, обнаружил движение Солнечной системы в направлении к созвездию Геркулеса, открыл двойные и тройные звезды, исследовал туманности, при этом высказал мысль, что эти объекты есть звездные системы, подобные нашей Галактике, но находящиеся на разных стадиях развития.

Во второй половине 18-го века немецкий философ и ученый Иммануил Кант выдвинул гипотезу, математически обоснованную затем П.-С. Лапласом, о возникновении Солнца и планет из вращающегося нагретого газопылевого облака в результате гравитационного коллапса – притяжения частиц друг к другу. Случайно возникшие скопления частиц становятся центрами притяжения окружающих частиц, образуются нарастающие сгустки вещества, из которых формируются планеты и центральное светило (см. рисунок 2.2). Из-за вращения газопылевое облако становится плоским, «блинообразным», чем объясняется то, что орбиты всех планет лежат в одной плоскости. Идея гравитационного коллапса является ведущей и в современной космогонии. С моделью Канта - Лапласа в астрономию пришла идея развития.

На фоне господства ньютоновских представлений об абсолютном евклидовом пространстве и абсолютном времени возникли революционно новые

идеи о свойствах пространства и времени.

Первые предположения об относительности пространства и времени, о существовании пространств с неевклидовой геометрией выдвинули Г.В. Лейбниц, а в начале 19-го века – «король математиков» К.Ф. Гаусс (нем.).

Рисунок 2.2 - Образование Солнечной системы по гипотезе Канта - Лапласа: а) исходное вращающееся газопылевое облако; б) облако становится плоским, возникают сгустки вещества; в) формируются планеты и Солнце.

В 1826-29 гг. гениальный русский математик Николай Иванович Лобачевский (основной труд – «Начала геометрии») показал, что возможна геометрия, отличная от евклидовой, и поставил вопрос о геометрии реального физического пространства. В 1832 г. Я. Больяй (венгр.) также опубликовал работу с идеей неевклидовой геометрии.

В 1867 г. в книге Б. Римана (нем.) «О гипотезах, лежащих в основании геометрии» было введено понятие n -мерного искривленного пространства (евклидово пространство – частный случай такого пространства с нулевой кривизной), разграничены понятия безграничного и бесконечного пространства: пространство с положительной кривизной безгранично, но не бесконечно, подобно тому, как безгранична, но не бесконечна поверхность сферы.

Впоследствии идеи Лобачевского, Римана и других математиков стали математической основой физической теории относительности.

Важнейшее достижение естествознания 18-19 веков – становление и полное утверждение молекулярно-атомистического учения, развивавшегося в основном по двум направлениям: в теории теплоты (молекулярная физика и термодинамика) и в химии. Современный атомизм возродил античный атомизм Демокрита на качественно новом уровне.

В изучении тепловых явлений атомизму предшествовала теория теплорода – гипотетической субстанции, пронизывающей тела и сообщающей им температуру. Передачу теплоты от тела к телу эта теория объясняла перетеканием теплорода из тела с высоким его содержанием (более нагретого) в тело с меньшим содержанием (более холодное).

Но уже в 17-ом веке возникла гипотеза о теплоте, как форме движения частиц вещества (Ф. Бэкон, Р. Гук, Р. Бойль). Сторонником этой гипотезы был Михаил Васильевич Ломоносов – один из основоположников молекулярно-кинетического учения, считавший, что все тела состоят из мельчайших частиц («корпускул»), совершающих поступательное, «коловращательное» и «зыблемое» (колебательное) движения. Теплоту он связывал с вращением частиц. Теория теплоты изложена Ломоносовым в книге «Размышления о причине теплоты и холода» (1748 г.), где также высказана догадка о существовании предела понижения температуры - абсолютном нуле, когда движе-

ние частиц прекращается.

В конце 18-го века Б. Румфорд (амер.), наблюдая сверление стволов пушек, обратил внимание на то, что за счет совершения механической работы выделяется неограниченное количество теплоты без поступления извне. Он также считал, что теплота связана с движением частиц.

В начале 19-го века Р. Броун (шотл.) открыл хаотическое движение мелких частиц в жидкости («броуновское движение»), С. Карно (фр.) разработал теорию тепловых машин. В 1842-47 гг. Ю. Майер (нем.), Дж. Джоуль (англ.), Г. Гельмгольц (нем.) открыли закон сохранения энергии, определили механический эквивалент теплоты. Эти открытия утверждали атомизм и теорию теплоты, как формы движения частиц вещества. Вторая половина 19-го века – период быстрого развития молекулярно-кинетической теории и термодинамики. Большую роль в развитие этих разделов сыграли Л. Больцман (австр.), У. Томсон (англ.), Дж. Джоуль, Р. Клаузиус (нем.), Дж.К. Максвелл (англ.).

Одновременно молекулярно-атомистическое учение развивалось в химии.

Во второй половине 18-го века был доказан закон сохранения массы в химических реакциях (М.В. Ломоносов, А. Лавуазье).

Антуан Лавуазье (1743-1794 гг., фр.) – один из создателей современной химии, центральная фигура революции в химии 18-го века. После того, как во второй половине 18-го века было установлено, что воздух имеет сложный состав, и был открыт кислород, Лавуазье решил важнейшую проблему химии того времени – проблему горения. Он разрушил флогистонную теорию и экспериментально доказал, что горение есть процесс окисления, то есть соединения с кислородом. Он считал, что жизнедеятельность организмов также подобна горению, то есть связана с окислением веществ и выделением теплоты.

Суть совершенного Лавуазье переворота в химии: казавшиеся хаотическими химические явления можно понять, систематизировать и спрогнозировать, если рассматривать различные вещества как соединения ограниченного числа элементов, а химические реакции - как изменения сочетаний, перераспределение этих элементов в веществах. Лавуазье систематически использовал в своих опытах количественные измерения; начиная с него, химия превращается из науки качественной в количественную, из описательной в аналитическую.

К уже известному списку элементов (ряд металлов, углерод, сера и фосфор) Лавуазье добавил кислород и азот. Разработал новую, ставшую основой современной, номенклатуру веществ, введя три основных класса соединений: кислоты, основания, соли. Введенные им новые названия веществ имели не случайный характер, как в алхимии («винный камень», «свинцовый сахар» и т.п.), а отражали функцию и состав вещества: оксид калия, хлорид натрия и так далее.

Дж. Дальтон (англ.) в начале 19-го века, изучая окислы азота N₂O, NO, N₂O₃, NO₂, N₂O₅, открыл закон кратных отношений (количества кислорода, приходящиеся на равное количество азота, соотносятся как 1:2:3:4:5) и истолковал его с позиций атомизма, как свидетельство способности атомов одного элемента соединяться с определенным числом атомов другого элемента. В 1803 г. Дальтон ввел понятие атомного веса, приняв за единицу вес атома водорода.

Многое для внедрения атомистики в химию сделал Й.Я. Берцелиус (шв.). В начале 19-го века он определил атомные веса 46 известных в то время элементов, состав примерно 2000 соединений, предложил современные обозначения элементов (O, H, C, Fe и др.), выдвинул гипотезу об электрической природе химической связи.

В первой половине 19-го века А. Авогадро (итал.) четко разграничил понятия атома и молекулы, на основе открытого им «закона Авогадро» разработал способ определения молекулярных весов веществ, определил число частиц в одном моле вещества («число Авогадро»).

В 1860 г. на 1-ом Международном конгрессе химиков молекулярно-атомистическое учение было официально признано научным сообществом.

Поиск по сайту: