2.2. Подготовительный период

Эпоха Средних веков характеризовалась в Европе закатом классической греческой культуры и резким усилением влияния церкви на всю духовную жизнь общества. Наука стала придатком теологии и находилась в полной зависимости от богословия и схоластики. Вместо естественных наук развивались астрология, магия, алхимия и другие проявления оккультизма, тайного знания.

Однако медленно и постепенно шло накопление новых фактов. Не мало важная роль принадлежит алхимии (прим. с IV в. н.э.). В течение примерно тысячелетия алхимики пытались с помощью химических реакций, протекающих в сопровождении специфических заклинаний, получить философский камень, способствующий превращению любого вещества в золото, приготовить эликсир долголетия, создать универсальный растворитель. В качестве побочных продуктов их деятельности появились многие научные открытия, решения практически важных задач, были созданы технологии получения лекарств, красок, стекол, сплавов и других химических веществ. Алхимические исследования, несостоятельные теоретически, весьма способствовали развитию экспериментального естествознания.

В то время как европейская христианская наука переживала длительный период упадка, на Востоке, наоборот, наблюдался прогресс науки. Труды античных мыслителей, особенно Аристотеля, сохранились в монастырских библиотеках. Их проникновение в страны исламской культуры произошло после захвата арабами Александрии, а турками позже – Византии.

Важную роль в развитии естествознания в Средние века сыграли мыслители арабско-мусульманского мира. Аль-Хорезми Мухаммед бен Муса (787 – 850 гг.) написал труды по математике, астрономии и географии. Его основополагающие трактаты по арифметике и алгебре оказали большое влияние на развитие математики в Западной Европе.

Ученый-энциклопедист Бируни (973 – 1050 гг.) написал труды по истории Индии, астрономии, географии, математике, физике, медицине, геологии. Впервые на Среднем Востоке высказал мысль о движении Земли вокруг Солнца, предложил тригонометрический метод определения географических широт, определил плотность многих минералов, рассчитал длину окружности Земли.

Математик и философ, персидский и таджикский поэт Омар Хайям (1048 – 1123 гг.) в математических трудах изложил решения уравнений до 3-й степени включительно, в 1079 г. провел реформу календаря, которая стала возможной благодаря его астрономическим наблюдениям.

Государственный деятель, ученый, просветитель Улугбек Мухаммед Тарагай (1394 – 1449 гг.) построил обсерваторию. Его труд «Новые астрономические таблицы» содержит изложение теоретических основ астрономии и каталог положений более тысячи звезд, определенных с большой точностью при помощи тригонометрии.

2.3. Механический период

Эпоха Возрождения в Европе характеризуется развитием промышленности, торговли, мореплавания, военного дела, т.е. развитием материального производства, а следовательно, развитием техники, естествознания, механики, математики. Главная особенность – антропоцентризм. Теперь не Бог, а человек поставлен в центр исследований. Это время становления опытных наук, которые постепенно выдвигаются в ранг важнейших, дающих истинное знание о природе (Коперник, Кеплер, Галилей, Бруно и др.).

Изобретения и открытия, знаменующие переход к Новому времени, открытие Америки, установление новой астрономической системы, связанной с именем Коперника, изменили взгляды людей на мир и на положение в нем человека, наложили глубокий отпечаток на весь характер последующей науки и философии (XVI-XVIII вв.). Физика, химия, астрономия, математика, механика превращаются в самостоятельные дисциплины. Однако остается проблемой выработка общенаучных методов познания, возникает необходимость обобщения и систематизации данных естественных наук. В центре внимания философии – теория познания, отработка методов истинного знания для всех наук.

Промышленность превращалась из ремесла в мануфактуру, энергетической базой которой служило механическое движение, отсюда встала задача изучать механическое движение. Именно в механике видели мыслители ключ к тайнам всего мироздания.

Этот период именуют эпохой научной революции. Ее исходным пунктом считается переход от геоцентрической модели мира к гелиоцентрической (Н. Коперник). В центре бесконечной Вселенной находится Солнце, а Луна, планеты и звезды обращаются вокруг него по круговым орбитам.

Идеи Коперника полностью поддерживал Г. Галилей (1564 – 1642 гг.). Он представлял не только астрономические, но и механические доводы в пользу учения Коперника. Галилей сформулировал принцип инерции: любое тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока воздействие со стороны других тел не выведет его из этого состояния. Он положил конец многовековому заблуждению, идущему от Аристотеля, о том, что для поддержания равномерного движения необходима постоянная сила. Галилей был одним из основоположников опытного естествознания. Ему принадлежит экспериментальное обнаружение весомости воздуха, открытие законов движения свободно падающих тел, принципа относительности и др.

Формирование классической механики и основанной на ней механистической картины мира происходило по двум направлениям: обобщение полученных ранее результатов и законов (принцип относительности и законы движения свободно падающих тел Галилея, законы движения планет Кеплера и др.), создание методов для количественного анализа механического движения в целом.

В конце XVII в. произошла революция в математике. И. Ньютон (1643 – 1727 гг.) и Г. Лейбниц (1646 – 1716 гг.) независимо друг от друга разработали принципы интегрального и дифференциального исчисления. Дифференциальное исчисление дало возможность математически описывать не только устойчивые состояния тел, но и текущие процессы, не только покой, но и движение. Благодаря этому Ньютону удалось точно сформулировать законы динамики и закон всемирного тяготения. Законы движения И. Ньютона:

1. Существуют такие системы отсчета (они называются инерциальными), относительно которых поступательно движущееся тело сохраняет свою скорость постоянной, если на него не действуют другие тела.

2. Ускорение, приобретаемое телом, пропорционально вызывающей его силе, совпадает с ней по направлению и обратно пропорционально массе тела.

3. Всякое действие тел друг на друга носит характер взаимодействия; силы, с которыми тела действуют друг на друга, всегда равны по модулю и противоположно направлены.

Закон всемирного тяготения: между любыми двумя телами действует сила взаимного притяжения, прямо пропорциональная произведению масс этих тел и обратно пропорциональная квадрату расстояния между ними.

Именно Ньютон впервые создал единую механику всех земных и небесных тел, с общими для них законами инерции, динамики, действия и противодействия, а также взаимного тяготения. Механистическая картина мира напоминала часы: любое событие однозначно определяется начальными условиями, задаваемыми абсолютно точно. В таком мире нет места случайности, и в любой момент времени можно не только предсказать будущее Вселенной, но и до мельчайших подробностей восстановить прошлое. Отодвинув религию на второй план, человек эпохи Возрождения продолжал мыслить религиозно. Механистическая картина мира предполагала Бога как часовщика и строителя Вселенной (XVII – XVIII вв.). Механистическая картина мира основывалась на следующих принципах: связь теории с практикой; использование математики; эксперимент реальный и мысленный; критический анализ и проверка данных; главный вопрос: как, а не почему; детерминированность и обратимость траекторий. Механика Ньютона и по сей день не потеряла своего значения, только стало ясно, что существуют границы ее применимости.

Великий русский ученый М.В. Ломоносов (1711 – 1765 гг.) удачно совмещал теоретические и экспериментальные исследования. Он открыл закон сохранения вещества, высказав при этом идею закона сохранения движения. Ломоносов разрабатывал механическую теорию теплоты, кинетическую теорию газа, волновую теорию света, исследовал грозовые электрические явления, природу северного сияния, доказал наличие атмосферы у Венеры. Изучая земные слои, он обосновывал оригинальные эволюционные идеи об образовании гор, руд, каменного угля, торфа, нефти, почв, янтаря.