
- •Механика в истории науки и общества Оглавление
- •1. Предыстория человечества
- •1.1. Основные этапы антропогенеза
- •1.1.1 Биологическая эволюция пречеловека
- •1.1.2. Социально-культурная эволюция
- •1.2. Неолитическая революция
- •1.2.1. Территориальная экспансия и переход к оседлости
- •1.2.2. Культивация и одомашнивание
- •1.3. Изобретения и открытия каменного века
- •1.3.1. Орудия и технологии палеолита
- •1.3.2. Техника и изделия мезолита
- •2. Древние цивилизации
- •2.1. От бронзового века к железному
- •2.1.1. Бронзовый век
- •2.1.2. Железный век
- •2.2. Цивилизации Месопотамии
- •2.2.1. Шумер
- •2.2.2. Ассирия
- •2.2.3. Вавилон – «пуп неба и земли»
- •2.2.4. Строительство и архитектура
- •2.3. Древний Египет
- •2.3.1. Пирамиды, обелиски, колонны
- •2.3.2. Наука и техника
- •2.3.3. Хеттское царство
- •2.4. Древний Китай
- •2.4.1. Философия
- •2.4.2. Государственность
- •2.4.3. Наука
- •2.4.4. Техника и технология
- •2.5. Цивилизации Индии, Европы и Америки
- •2.5.1. Культура Древней Индии
- •2.5.2. Культура Древней Европы
- •2.5.3. Цивилизации доколумбовой Америки
- •2.5.4. Итоги Древнего Мира
- •3. Начало Античного мира
- •3.1. Образование древнегреческого этноса
- •3.1.1. Ранняя Греция
- •3.1.2. Архаическая Греция
- •3.1.3. Афины и Спарта
- •3.2. Рождение Античной науки
- •3.2.1. Фалес – первый мудрец и ученый
- •3.2.2. Философия Фалеса
- •3.2.3. Ученики и последователи
- •3.3. Пифагор и его братство
- •3.3.1. Образование братства
- •3.3.2. Мистика чисел
- •3.3.3. Геометрия
- •3.3.4. Музыка и астрономия
- •3.3.5. Знаменитые пифагорейцы
- •Классический период (эпоха демократии)
- •4.1. Чудеса света в Древней Греции
- •4.1.1. Артемисион
- •4.1.2. Зевс Олимпийский
- •4.1.3. Колосс Родосский
- •4.1.4. Галикарнасский мавзолей
- •4.1.5. Фаросский маяк
- •4.2. Атомисты и софисты
- •4.2.1. Школа элеатов
- •4.2.2. Зарождение атомистики
- •4.2.3. Софисты – учителя мудрости
- •4.3. Великие философы Античности
- •4.3.1. Судьба Сократа
- •4.3.2. Платон и его Академия
- •4.3.3. Жизнь Аристотеля
- •4.3.4. Труды и идеи
- •4.4 Последователи великих философов
- •4.4.1. Евдокс Знаменитый
- •4.4.2. Триада и эпициклы Менехма и эпициклы Гераклида
- •4.4.3. “Начала” Евклида
- •Эпоха эллинизма
- •5.1 Александрийский Мусейон
- •5.1.1. Александрия
- •5.1.2. Библиотека
- •5.1.3. Образование и спорт
- •5.2. Выдающиеся александрийцы
- •5.2.1. Ученые Мусейона
- •5.2.2. Эратосфен – “измеривший Землю”
- •5.3 Архимед Великомудрый
- •5.3.1. Время Архимеда
- •5.3.2. Архимед – инженер
- •5.3.3. Архимед – физик и механик
- •5.3.4. Архимед – математик
- •5.3.5. “Эфод” – путь к интегрированию
- •5.4. После Архимеда
- •5.4.1. «Конические сечения» Аполлония
- •5.4.2. Эпигоны
- •5.4.3. Инженеры Александрии
- •5.4.4. Герон-механик
- •5.5. Рождение научной астрономии
- •5.5.1. Аристарх – “Коперник Античности”
- •5.5.2. Прецессия по Гиппарху
- •5.5.3. Птолемеева система Мироздания
- •6. Римская империя и ее закат
- •6.1. Зодчество и архитектура
- •6.1.1. Особенности римской истории и культуры
- •6.1.2. «Архитектура» Витрувия
- •6.1.3. Гражданское строительство
- •6.2. Военная и гражданская техника
- •6.2.1. Военные машины
- •6.2.2. Гражданские изобретения
- •6.3. Наука и образование
- •6.3.2. Алхимия
- •6.3.3. Образование
- •6.4. Последние ученые Античности
- •6.4.1. Гален – первый фармаколог
- •6.4.2. Рождение Диофантова анализа
- •6.4.3. Гипатия – мученица науки
- •Итоги Античности
- •7. Образование и наука Средневековья
- •7.1. Крушение Античного мира и становление христианства
- •7.1.1. От Рима к Византии
- •7.1.2. Формирование христианской идеологии
- •7.1.3. Вехи Средневековья
- •7.2. Система образования
- •7.2.1. Христианская мифология
- •7.2.2. Христианские школы
- •7.2.3. Марциан Капелла
- •7.2.4. Последний римлянин
- •7.2.5. Европейское просвещение
- •7.3. Становление науки в средневековой Европе
- •7.3.1. Критика античной механики
- •7.3.2. Концепции ранних схоластов
- •7.3.3. Первые мыслители и ученые
- •7.3.4. Начало европейской математики и физики
- •8. Средневековые революции
- •8.1. Тенденции европейского Средневековья
- •8.1.1. Новации Средневековья
- •8.1.2. Революция в военном деле
- •8.1.3. Корабельная революция
- •8.2. Начало энергетики
- •8.2.1. Водяное колесо
- •8.2.2. Ветряные мельницы
- •8.3. Города, зодчество, ремесленничество
- •8.3.1. Городская революция
- •8.3.2. Часы в Древнем и Античном мире
- •8.3.3. Часы и механизмы Средневековья
- •8.4. Арабское Средневековье
- •8.4.1. Мусульманский Ренессанс
- •8.4.2. Роторные и рычажные машины
- •8.4.3. Рождение алгебры
- •8.4.4. Тригонометрия и астрономия
- •8.4.5. Итоги Средневековья
- •9. Итальянское Возрождение
- •9.1. Вехи европейского Возрождения
- •9.1.1. Особенности европейского развития
- •9.1.2.Компас и книга рычаги европоцентризма
- •9.1.3. Последние птолемеевцы
- •9.1.4. Математики Возрождения
- •9.2. Механика и искусство
- •9.2.1. Купол Брунеллески
- •9.2.2. Альберти – теоретик зодчества
- •9.2.3. Леонардо да Винчи – художник и изобретатель
- •9.3. Тайны кубического уравнения
- •9.3.1. Пачиоли – монах-математик
- •9.3.2. Ферро и Тарталья
- •9.3.3. Формулы Кардано
- •10. Новая астрономия и начало естествознания
- •10.1 Астрономический ренессанс
- •10.1.1. Кузанец ─ глашатай бесконечной Вселенной
- •10.1.2. Коперник – монах-революционер
- •10.1.3. Бруно – мученик науки
- •10.1.4. Браге в Ураниборге
- •10.2. Кеплер – первый теоретик Возрождения
- •10.2.2. Физико-математические и юридические проблемы
- •10.3. Галилей – родоначальник естествознания
- •10.3.1. Начало экспериментальной механики
- •10.3.2. Рождение телескопа
- •10.3.3. Отношения с церковью
- •10.3.4. Последние годы и свершения
- •10.3.5. Ученики и последователи
- •10.4. Лунные законы Кассини
- •10.4.1. От астрологии к астрономии
- •10.4.2. Овалы Кассини
- •11. Французский ренессанс
- •11.1. Начало французской науки
- •11.1.1. Виет – «отец алгебры»
- •11.1.2 Символика и теоремы
- •11.2. Кружок Мерсенна
- •11.2.1. Французские колледжи
- •11.2.2. «Ученый секретарь Европы»
- •11.3. Декарт и картезианство
- •11.3.1. Ранние поиски и интересы
- •11.3.2. Нидерландское затворничество
- •11.3.3. Научное наследие
- •11.4. Ферма и Роберваль ─ предтечи математического анализа
- •11.4.1. Начало теории экстремумов
- •11.4.2. Открытие вариационного принципа
- •11.4.3. Теория чисел
- •11.4.4. Роберваль – начало пути
- •11.4.5. Математические результаты
- •11.5. Паскаль – между наукой и верой
- •11.5.1. Детство вундеркинда
- •11.5.2. Годы расцвета
- •11.5.3. Религиозные устремления
- •11.5.4. Итоги Возрождения
- •12. Реформация в Голландии и Германии
- •12.1. Голландское Возрождение
- •12.1.2. Всходы голландской науки
- •12.2. Гюйгенс – гордость Голландии
- •12.2.1 Становление ученого
- •12.2.2. Маятниковые часы
- •12.2.3. Физические и технические задачи
- •12.2.4. Признание коллег и Академий
- •12.3. Возрождение и Реформация в Германии
- •12.3.1. Магдебургские полушария
- •12.3.2. Лейбниц – юрист и дипломат
- •12.3.3. Открытие математического анализа
- •12.3.4. Завершающие шаги
- •12.3.5. Итоги Возрождения и Реформации
- •13. Английская Реформация
- •13.1. Начало Нового времени
- •13.1.1. Бэкон – «лорд-канцлер науки»
- •13.1.2. Бойль – исследователь воздуха
- •13.2.1. Становление учёного
- •13.2.2. Английская наука до Ньютона
- •13.2.3. Начало карьеры
- •13.2.4. Идеи о силах тяготения
- •13.3 Главный теоретик Мироздания
- •13.3.1. Молодые годы
- •13.3.2. Оптика и математика
- •13.3.3. Соперничество с Гуком
- •13.3.4. Рождение классической механики
- •13.3.5. Общественная деятельность
- •13.4 Наблюдательная астрономия в Англии
- •13.4.1 Наблюдения и измерения в Солнечной системе
- •13.4.2 . Рождение звездной астрономии
- •14. Академии наук в век Просвящения
- •14.1. Огосударствление науки
- •14.1.1. Научные школы Античности и Возрождения
- •14.1.2. Парижская Академия – центр европейской науки
- •14.1.3. Предыстория российской науки
- •14.1.4. Петербургская Академия и ее члены
- •14.2. Ломоносов – провозвестник российского Возрождения.
- •14.2.1. Годы учебы и странствий
- •14.2.2. Начало научного и поэтического творчества
- •14.2.3. Ученый европейского уровня
- •14.2.4. Последние годы академика
- •14.3. Династия Бернулли
- •14.3.1. Якоб – первенец династии
- •14.3.2. Иоганн – злой гений династии
- •14.3.3. Даниил – творец гидродинамики
- •14.4. «Ce diable b'homme» Euler – «Этот диавол» Эйлер
- •14.4.1. Начало пути
- •14.4.2. Первый петербургский период
- •14.4.3. Разработка математических моделей механики
- •14.4.4. Математик от Бога
- •15. Математизация и специализация механики
- •15.1. Французская школа механики
- •15.1.1. Клеро – пионер небесной механики
- •15.1.2. Механики – Вариньона и Даламбера
- •15.1.3. Лагранж –гений аналитической механики
- •15.1.4 «Французский Ньютон» – Лаплас
- •15.2 Наука и образование в Европе XIX века
- •15.2.1 Зарождение научно-инженерного образования во Франции
- •15.3.4 Cтупени и стимулы развития научного мышления
12. Реформация в Голландии и Германии
12.1. Голландское Возрождение
Своеобразным продолжением итальянского Возрождения, развивавшегося в условиях жёсткого католицизма, стало голландское Возрождение, которое зародилось и прогрессировало параллельно с протестантской реформацией, отличавшейся гораздо большей терпимостью к научным, социальным и религиозным проблемам новой эпохи. Будучи самой густонаселенной страной Европы (около 3 млн. человек), Нидерланды (это название в переводе означает «низовые земли», которые действительно нередко оказывались ниже уровня моря, так что трудолюбивое население непрерывно строило и укрепляло защитные дамбы) были в XVI в. одной из самых передовых и богатых стран и именно там началась вслед за Англией Первая промышленная революция. В 1602 г. также вслед за Англией была организована Голландская Ост-индская кампания, начавшая совместно с английской активно конкурировать с Португалией, вытесняя ее из некоторых заморских колоний и зон влияния. В результате этой экспансии уже в конце XVI в. крупнейший портовый город Нидерландов Антверпен стал центром мировой торговли, а его порт, в котором постоянно разгружалось 200-250 больших кораблей, стал главными воротами Европы для заморских товаров и ценностей. Несмотря на то, что формальными хозяевами этого потока привозного добра (главным образом из Нового Света) были Испания и Португалия, реальную пользу от него начали извлекать страны Реформации – Германия, Англия, Голландия, – провозгласившие примат труда и экономического роста. Они активно развивали у себя ремесла, промышленность, производство и науку. И до нынешних времен эти страны сохраняют ведущие позиции в этих сферах, что лишний раз демонстрирует глубочайшее влияние конфессиональных идеологических парадигм на ход экономического и культурного развития государств.
Помимо своей торгово-экономической активности Антверпен славился и своими типографиями, на крупнейшей из которых трудилось около 160 рабочих. Эти типографии сыграли важную роль в подъеме грамотности населения и в его сплочении для защиты страны от внешних агрессоров. Дело в том, что Нидерланды до конца XVI в. находились под властью Испании, освободительная война против которой (под руководством принца Оранского) привела, в конце концов, к освобождению страны от испанского владычества и образованию протестантской республики «Голландия». Начался бурный рост числа мануфактур, банков, бирж и страховых компаний, в результате чего небольшая республика с населением всего в 2 млн. человек стала самой богатой страной Европы, а ее торговый флот (16 тыс. судов) составил 80% мирового торгового флота. Ее правитель (штатгальтер Голландии) Вильгельм III Оранский в 1688 г. стал одновременно английским королем и главой коалиции европейских государств (Аугсбургской лиги и венского Великого союза). Наряду с феноменальным торгово-промышленным скачком, Голландия стала и одним из центров научного и культурного прогресса, дав миру целый ряд ярких имен, таких, как Х. Гюйгенс, С. Стевин, Б. Спиноза, В. Снеллиус, Левенгук, Меркатор и др. Из них Стевин, будучи блестяще образованным специалистом, оказался первопроходцем- инженером и учёным-открывшим эпоху голландского Возрождения в науке.
12.1.1. Стевин ─ первый голландский ученый
Симон Стевин (1548 ─ 1620) родился в городе Брюгге во Флоренции и в молодые годы служил кассиром, счетоводом и чиновником по сбору податей. Разнообразная работа перемежалась с поездками по Пруссии, Польше, Норвегии и Швеции, давшими ему богатый жизненный и профессиональный опыт. Уже в зрелом 35-летнем возрасте Стевин поступает в Лейденский университет, – в то время один из лучших университетов Европы. Имея богатый опыт вычислений и расчетов, он через два года обучения публикует две научные книги – «Десятка» и «Арифметика», – сразу ставшие знаменитыми. В них автор вводит в вычислительные процедуры десятичные дроби, а также предлагает использовать в практических вопросах десятичную систему мер и весов. Также он применяет дробные степени чисел, причем в качестве чисел принимает как рациональные, так и иррациональные и даже мнимые величины. По окончании университета, будучи уже известным инженером-механиком, он формирует и уточняет целый ряд положений прикладной статики и гидростатики, имеющих прямое отношение к инженерному делу. Став по существу первым европейским продолжателем гидростатических идей Архимеда, Стевин в своем основополагающем труде «Начало науки о весах» (1586 г., последняя часть которого «Начала гидростатики» трактует вопросы равновесия жидкостей и плавающих тел), формулирует следующие утверждения:
- давление жидкости на днище сосуда равно весу её столба, высотою от днища до поверхности;
- давление жидкости на вертикальную стенку, начинающуюся от поверхности, равно весу половины столба жидкости, высотою со стенку;
- для устойчивости плавающего тела его центр тяжести должен лежать ниже центра величины (центра тяжести вытесненного объема жидкости). Здесь же им сформулирован и «принцип отвердевания» произвольного жидкостного объема в условиях равновесия.
Помимо гидростатики Стевин немалое место отводит вопросам равновесия твердых тел на наклонной плоскости и на полиспасте (термин "равновесие " ввел в механику Стевин). В 1587 г. он издает книгу "Начала равновесия", где описывает свои безуспешные попытки создания вечного двигателя путем размещения взаимосвязанных шаров на двух наклонных плоскостях. Здесь же он выявляет причины своей неудачи и обсуждает свой знаменитый пример: равновесие цепочки 14-ти шаров на неравнобочном клине (рис. ). Этот пример, ставший хрестоматийным и вошедший во множество книг по теоретической статике, наглядно иллюстрирует тот факт, что при равновесии цепочки, скатывающие силы, действующие на шары, расположенные на длинной и коротких сторонах клина, должны относиться обратно отношению длин этих сторон. Обсуждая этот и другие аналогичные примеры, автор не даёт каких - либо математических доказательств, а пользуется графическими построениями. При этом он широко использует параллелограмм сил в форме силового треугольника, получившего у его современников наименование «треугольник Стевина».
Помимо научных проблем Стевин много занимался проблемами баллистики и фортификации, плавучестью судов и защитой береговых укреплений. На этой стезе он стал инженером-инспектором сухопутных и гидротехнических военных сооружений армии принца Вильгельма Оранского (1567 ─ 1625), который в 1592 г. назначил Стевина Генерал-квартирмейстером, а затем главным управляющим гидротехнических сооружений Голландии. Тем не менее, Стевин не превратился в стандартного чиновника, продолжая свои исследования. В 1600 г. он организовал при Лейденском университете инженерную школу (ставшую прообразом будущих европейских технических школ), в которой преподавал математику, механику и инженерное дело. Хорошо зная потребности инженерной практики, Стевин в конце XVI в. обратил внимание голландского правительства на преимущества десятичной системы мер и весов и желательность её введения в жизнь. Однако это предложение начало осуществляться в Европе только после Французской революции 1789 г. В своих последних работах («Математические мемуары» 1605 ─ 1608 гг.) Стевин много внимания уделяет совершенствованию алгебраической символики, составлению вычислительных таблиц и впервые в Европе начинает широко использовать и популяризировать десятичные дроби.
В завершении разговора о первом голландском учёном Нового времени стоит упомянуть и о его изобретательской деятельности. Так в 1599 г. он сконструировал и построил сухопутную парусную повозку, вмещающую 28 пассажиров и предназначенную для рейсов вдоль морского побережья. Её скорость там достигала 30 км/час, однако для обычных просёлочных дорог она оказалась непригодной, так что до нашего времени дошёл лишь её спортивный вариант. Стоит также упомянуть, что именно С. Стевину 22 февраля 1584 г. был выдан Генеральными штатами Голландии первый в истории патент за изобретение дренажной мельницы.