
- •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
2. Древние цивилизации
2.1. От бронзового века к железному
2.1.1. Бронзовый век
Аграрная революция вывела человечество на новый уровень организации общества, породила новый образ жизни, инициировала поток изобретений и открытий и тем самым подготовила почву для первой технической, или, скорее, технико-технологической революции. Главным стержнем этой революции стала примитивная металлургия, которая потянула за собой вереницу новых устройств, новых технологий, новых профессий. Выплавка меди из медной руды явилась следствием совершенствования обжиговых печей в гончарном деле, и это произошло в Месопотамии около середины V тысячелетия до н.э. По-видимому, первые выплавки меди были получены путем помещения в жаровню (печь) кусков малахита вместе с древесным углем. Впоследствии главным поставщиком медной руды стал остров Кипр, от названия которого и произошло латинское наименование меди (cuprum). Хотя выплавленная медь была невысокого качества, она оказалась гораздо полезнее золота. Первые изделия из самородного золота датируются VI тысячелетием до н.э., а первый медный топор – IV тысячелетием до н.э. (тогда же появились и крайне редкие изделия из самородного и метеоритного железа).
Из меди можно было изготовлять молотки и зубила, увеличивавшие производительность труда в 3 раза по сравнению с кремниевыми молотками, пилы для распиливания не только древесных стволов, но и каменных плит (посредством подсыпки под пилу кремниевого песка, как это делалось при строительстве египетских пирамид), а также многие другие инструменты. Однако наибольшее применение медь нашла при изготовлении оружия – кинжалов, наконечников копий, щитов и т.д. Поэтому она быстро стала фактором военного могущества и богатства, и спрос на нее постоянно возрастал. Это привело к росту ее производства, развитию средств транспортировки, а также к расширению меновой торговли медными изделиями. В странах Европы медные изделия той эпохи почти не встречались. Это значит, что здесь фактически не было медного века.
Наиболее важное значение приобрели те изделия и изобретения медно-каменного века, которые привели к зарождению первой в истории отрасли промышленности – металлургического производства – со всей сопутствующей оснасткой и технологией. Так были изобретены воздуходувные мехи, глиняные формы для отливки изделий, клещи, кузнечные принадлежности и многое другое. Результатом многочисленных экспериментов с медью явилось открытие бронзы – сплава меди (90%) с оловом (10%). Это технологическое достижение (датируемое началом III тысячелетия до н.э.) оказалось чрезвычайно эффективным – бронза обладает заметно большей твердостью и прочностью, чем медь, имеет более низкую температуру плавления (750о), чем медь (1056о), и обладает меньшей вязкостью при литье в форму. Эти достоинства нового металла в первую очередь нашли применение также в военном деле. Появление бронзового оружия способствовало возникновению множества войн и увеличению числа пленных, обращаемых в рабство. Так появились первые империи, и возник рабовладельческий строй, затормозивший дальнейший технический прогресс общества. Объясняется это тем, что дешевый труд рабов блокировал стимулы к совершенствованию и развитию техники и технологии. Поэтому бронзовый век, продолжавшийся около двух тысячелетий (3000–1000 лет до н.э.) характерен снижением числа изобретений и открытий, и в этот период пальма первенства в этом направлении перешла к Китаю, где почти не было рабства, и поэтому не прекращался процесс рационализации ручного труда.
Единственной областью неметаллургической техники, которая в период бронзового века продолжала свое развитие, было судостроение. Это было обусловленно ростом товарообмена, возникновением военного флота, перевозкой руды, угля и т.д. Первые камышовые суда появились в эпоху неолита в Двуречье, а затем и в Египте, где на них уже использовался парус и рулевое весло. Однако после появления бронзовой пилы они были вытеснены более совершенными и долговечными дощатыми судами (3000 лет до н.э.), скрепленными медными и бронзовыми гвоздями.
Дальнейшее развитие судоходства и судостроения перешло в руки финикийцев, обитавших на восточном побережье Средиземного моря. Именно они изобрели шпангоуты, киль, а также стали строить 2-х и 3-х ярусные корабли (триремы), в которых гребцы, чтобы не мешать друг другу, располагались на разных уровнях. На верхнем уровне сидели самые сильные гребцы, т.к. у них были самые длинные весла. Триремы стали в дальнейшем самой распространенной схемой гребного судна, причем были попытки строительства судов с 40 рядами весел, рассчитанных на 4000 гребцов! Средняя длина триремы достигала 35 м, а экипаж составлял 120 человек. Именно на таких судах финикийцы (которые приобрели славу самых искусных мореходов своего времени) освоили каботажное плавание по всему Средиземному морю, обслуживая потребности нарождавшегося торгового обмена, обогнули Африку, ходили в Индию и даже к Британским островам. Финикийцы же стали строить и первые военные корабли, оснащенные носовым тараном.
К концу бронзового века стоимость бронзы заметно уменьшилась, а ее качество существенно возросло благодаря совершенствованию техники и технологии ее выплавки. Это удешевление было связано с открытием новых месторождений медных руд и олова, а также с удешевлением их транспортировки. Тем не менее, она продолжала использоваться для производства украшений и вооружений и почти не применялась в орудиях труда, которые оставались на уровне каменного века. Поэтому, несмотря на всю важность открытия бронзы, она не оказала революционного влияния на развитие производства и экономики передовых стран того времени. Кстати, индейские цивилизации Центральной Америки, вообще не знавшие бронзы (как и колеса), находились в этот период примерно на том же технико-технологическом уровне, что и Древний Восток. Это говорит о том, что экономическая роль этих изобретений все же не являлась решающей. Особенно четко это утверждение иллюстрируется наступлением в XII–X вв. до н.э. «железного века», положившего конец веку бронзовому и вызвавшего кардинальные преобразования в жизни древних цивилизаций.
Роль бронзовой металлургии состояла в создании новых технологий, таких как волочение металла, его сварка, пайка, клепка и т.д., которые оказались чрезвычайно важными в железном веке. Нельзя не упомянуть и о развитии горного дела, получившего свое начало еще в мезолите в связи с добычей кремния, соли, нефрита и др., а позднее – с добычей металлургических руд. Первые траншеи имели глубину 3–4м., однако с появлением крепежных столбов возникли шахты и штреки глубиной 16м и более. Работали в них не только мужчины, но и женщины и даже дети. Горный промысел стал важным фактором развития водного транспорта и металлургии в целом.