
- •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
1.2. Неолитическая революция
1.2.1. Территориальная экспансия и переход к оседлости
Уже в течение последнего ледникового периода (верхний палеолит 40–15 тыс. л.н.) человек стал ключевой фигурой животного мира Земли. Однако решающий рывок в развитии цивилизации произошел в начале мезолита (среднего каменного века) 15–8 тыс. л.н., когда отступающие на север ледники повлекли за собой зону влажного климата, а вместе с ней и значительную часть флоры и фауны. В результате перед кроманьонцем распахнулся огромный мир озер, рек, лесов и пастбищ, наполненный беспредельными возможностями. Начавшееся повышение уровня мирового океана (достигшее в конце ледникового периода отметки 100–120м по сравнению с самым суровым периодом 18–15 тыс. л.н.) и связанное с этим затопление многих побережий и прибрежных зон, вынуждало людей непрерывно менять места своего обитания. Процесс изменения климата Земли в послеледниковом периоде, т.е. на протяжении последних 10–12 тыс. лет, имел отчетливый колебательный характер. По данным палеоклиматологии за это время было 5 циклов потепления и похолодания климата, которые стали климатическими катаклизмами для животного и растительного мира Земли, приведшими к исчезновению одних видов животных и растений и появлению других. Для человека, уже вступившего на путь технологического прогресса, освоившего строительство жилищ и использование огня, эти катаклизмы служили скорее дополнительным (если не важнейшим) стимулом развития его интеллекта, а также становления экономических и социальных жизненных укладов. Эти катаклизмы оставили свой отпечаток в культуре мезолита (15–8 тыс. л.н.) и неолита (8–5 тыс. л.н.). Так наиболее значительные периоды потепления, сопровождавшиеся подъемом уровня морей и рек и затоплением обширных территорий, нашли отражение в многочисленных мифах разных народов о всемирном потопе. Что касается наиболее известного библейского мифа о Ноевом ковчеге, то его происхождение, по-видимому, связано с потеплением в III тысячелетии до н.э.
Последовавшая в результате потепления экспансия человека на север произвела радикальные изменения в его образе жизни, связанные с переходом от охотничье-кочевой к оседло-земледельческой экономике, т.е. к экономике производящей вместо экономики собирательной. Несомненно, этот переход был вынужденным, т.к. большая часть крупных травоядных животных ушла на север вслед за кромкой ледника (где были наилучшие условия для роста растений), эффективность охоты резко снизилась, иразвился первый в истории экологический кризис, в результате которого вымерло 80–90% населения планеты. И человеку ради своего выживания пришлось заняться совершенно новым делом – культивацией съедобных растений и одомашниванием некоторых видов животных. Начало этого процесса относится к X тысячелетию до н. э., когда человек обнаружил прямую связь между посевом и жатвой («Что посеешь, то и пожнешь!»). Постепенно эта связь стала настолько важной и очевидной, что начала влиять на экономику и образ жизни человеческих общин, понуждая их переходить к оседлости и земледелию. Любопытно, что названия многих растений той эпохи существуют и до сих пор. Это тмин, мирт, крокус, шафран и др. Начался этот процесс в VII тысячелетии до н.э. в предгорьях Средней Азии и в северных районах нынешнего Ирака и Ирана. По мнению историков, эта «аграрная» или, как ее обычно называют «неолитическая» революция (хотя точнее было бы называть ее «мезолитической», т.к. ее начало приходится на эпоху мезолита) была совершена по инициативе и руками женской половины рода человеческого, находившегося тогда в эпохе матриархата.
Социальной основой матриархата служило то обстоятельство, что в родовых общинах, соблюдавших экзогамию, дети не знали своих отцов, живших обычно в соседних общинах. Поэтому и дети и их воспитание сосредоточивались в руках матерей, роль которых в общинах становилась очень важной. И только постепенное зарождение семейных ячеек внутри общин привело к отказу от экзогамии и обозначило переход от матриархата к патриархату. Этот процесс начался в странах Двуречья 10–8 тыс. л.н., однако в Древнем Китае он завершился лишь во II тысячелетии до н.э. (по некоторым данным матриархат сохраняется в отдаленных районах Китая и в настоящее время).
Следует отметить, что аграрная революция распространялась по Древнему Миру крайне медленно: В Месопотамию она пришла в VI тысячелетии до н.э., в Африку – в V, а в Европу – только в IV тысячелетии. Средняя продолжительность этой революции составляла в различных регионах от 2,5 тыс. до 3 тыс. лет. Своего наивысшего развития и эффективности она достигла в тех регионах, где имелись условия для массового производства сельхозпродуктов – в Месопотамии и Египте.
Экономическая эффективность производящей экономики оказалась поистине грандиозной – она превышала продуктивность охоты и собирательства в десятки раз! Представление об этой продуктивности дает такой факт: чтобы обеспечить жителей общины или поселка запасом зерна на год, достаточной была работа на полях половины её жителей в течение 20 дней!
Революционные изменения в экономике породили множество новых проблем в жизни родовых общин. Возникли проблемы хранения, накопления и распределения продуктов, началось имущественное расслоение внутри общин, появилась необходимость размежевания территорий между соседними общинами. Отсюда возникли межплеменные разногласия, стычки и междоусобицы, вызвавшие появление воинов и военачальников.
Развитие религиозных отношений и ритуалов в эпоху мезолита и неолита нередко сопровождалось человеческими жертвоприношениями, причем иногда тело жертвы поедали участники ритуала. Случаи людоедства (каннибализм) существовали в разное время во всех цивилизациях Древнего Мира. Так, если в Месопотамии каннибализм существовал лишь до IV тысячелетия до н.э., то в государствах Америки его застал сам Колумб (слово «каннибал» – это самоназвание племени индейцев-людоедов, и оно стало в дальнейшем научным термином). Ранние египтяне, обитавшие в IV–V тысячелетиях еще за пределами Нильской долины и периодически страдавшие от засух, устраивали в тяжелые годы ритуальные казни своих вождей (предшественников фараонов) полагая, что именно ослабевший вождь виноват в их беде. Любопытно отметить, что у других млекопитающих, как и у пречеловека, ритуальный каннибализм отсутствовал. Приходится констатировать, что каннибализм и жертвоприношения, как и их первопричина – архаичная религия – явились одним из ранних проявлений человеческого разума. Рудиментом древнего каннибализма является хорошо известный христианский ритуал – причастие – символическое поедание тела Бога и выпивание его крови.
Важнейшим результатом аграрной революции стал быстрый рост численности населения, положивший начало образованию первых крупных поселений (несколько сотен жителей) и городов (несколько тысяч жителей). Наиболее крупными и известными городами доисторического периода были Иерихон, Чатал-Уюк, Кирокития, Мерсин, Ур, Урук и Мохенджо-Даро. Именно в них зародилось искусство архитектуры. Древнейший из них – Иерихон – находился недалеко от Мертвого моря в долине реки Иордан (в 22км от нынешнего Иерусалима) и был построен около 10 тыс. л.н. Через 3000 лет он имел 5 тыс. жителей, его территория (около 10га) была окружена каменной стеной толщиной 3 м и высотой 4 м, а также рвом глубиной 2,5 м и шириной от 5 до 9 м. В углах стена переходила в башни высотой 9 и диаметром 10 м, внутри которых располагались каменные лестницы. Ясно, что это – прообраз будущих крепостей, хотя в те времена еще не существовало крепостных орудий! Дома внутри города имели овальную форму и лишь через 2,5 тыс. лет, после многих войн и разрушений начали появляться первые прямоугольные дома, которые возводились уже не из дикого камня, а из сырого кирпича. Первые кирпичи были похожи на батоны, и свою прямоугольную форму они приобрели далеко не сразу. Так произошло появление прямого угла в строительстве и архитектуре. Однако улиц еще не было, дома стояли в беспорядке, а вход в них был с крыши через дымоходное отверстие. Помимо жилых домов появились и первые культовые сооружения – подобие храмов, – в которых происходили человеческие жертвоприношения. Иерихон был разрушен в конце II тысячелетия до н.э. натиском иудейских племен.
Аналогичные постройки были и в городе Чатал-Уюк, возникшем на 2 тыс. лет позже Иерихона на территории нынешней Турции. Его площадь составляла около 13 га, а население 15–20 тыс. человек. Общая структура города и его домов были аналогичны Иерихону, но в нем установился обычай захоранивать умерших жителей в нишах их собственных домов! В отличие от города-крепости Иерихона, Чатал-Уюк – земледельческий и торговый центр, и здесь уже появляются первые украшения из свинца и меди, ткутся ковры, продаются первые гончарные изделия, привезенные из Двуречья, изготовляются глиняные фигурки и фрески с росписями.
В одном из древнейших городов Средиземноморья – Кирокитии (на Кипре), – начали строиться овальные двухэтажные дома довольно больших размеров (50–60м2 на первом и до 40м2 – на втором этаже). Округлые в плане дома стимулировали изобретение купола, начавшего впоследствии шествие по всему миру. Здесь же впервые появилась центральная улица города, а также стало практиковаться мощение камнем придомных дорожек. Обеденные столы и стулья также были из камня и располагались во дворе дома.
Строительство жилищ и городов резко улучшило технику обработки камня – сверление, распиловку, шлифовку. В качестве пилы использовалась зубчатая кремниевая пластина, под которую подсыпали мокрый кварцевый песок. Пилили обычно не до конца, а до возможности перелома. На территории Древней Индии крупнейшим городом бронзового века (III тысячелетие до н.э.) был Мохенджо-Даро, насчитывавший не менее 100 тыс. жителей, занимавший площадь около 2,5 км2 и имевший ортогональную планировку улиц, главная из которых достигала 10 м в ширину.