
- •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
7.3.3. Первые мыслители и ученые
Роджер Бэкон (1214 – 1294), – великий мыслитель позднего Средневековья, гениальный научный провидец и зачинатель экспериментального естествознания. Окончив Оксфордский университет, где он получил степень магистра, начинает лекторскую деятельность в Оксфордском и Парижском университетах – лучших университетах Европы, – преподавая там натурфилософию, математику и языки. Будучи членом Францисканского ордена, в своих лекциях нередко критиковал утверждения Аристотеля, выступал против схоластики, ратуя за экспериментальную науку и изучение тайн природы. Призывал осторожнее относиться к утверждениям общепризнанных авторитетов, подобных Аристотелю, т.к. «авторитет приводит не к пониманию, а к легковерию», а также подобно Ксенофану (п.4.2.1) различал пассивный и активный разум. Много занимаясь географией и астрономией, он писал о необходимости переделки календаря в том духе, как это и было сделано 300 лет спустя при папе Григории XIII (григорианский календарь). В своих сочинениях утверждал, что «Эксперимент – царь науки» и «Без математики невозможно правильно понять явления этого мира». Постоянно подчеркивал что:
- математика необходима в любом научном познании,
- математика обладает огромной практической полезностью,
- математика позволяет изучать даже красоту.
Критикуя схоластику и схоластов, писал: «Математику ошибочно считают трудной наукой и даже подозрительной, т.к. она имела несчастье быть недоступной отцам церкви, между тем она важна и полезна», а также : «Тот, кто не знает математики, не может узнать никакой другой науки и даже не может обнаружить своего невежества». Помимо просветительской деятельности Бэкон занимался научными исследованиями и экспериментами в области физики (прежде всего в оптике, где он продолжил исследования своего учителя Р.Гроссетеста), собственноручно изготавливал линзы. Некоторые авторы именно его считают изобретателем очков, зрительной трубы и камеры- обскуры. В подтверждение можно привести следующее высказывание-предвидение Бэкона: «Легко заключить, что самые большие предметы могут казаться очень маленькими и наоборот, что предметы очень отдаленные от нас, могут казаться очень близкими. Ибо мы можем так отточить стекла и так расположить их между глазом и внешними предметами, что лучи будут преломляться и отражаться в намеченном нами направлении, и мы увидим тогда близкий или далекий предмет под таким углом, который нам желателен: мы могли бы на невероятно далеком расстоянии читать мельчайшие буквы, мы могли бы сосчитать песчинки и пылинки…, мы заставили бы «спуститься» Солнце, Луну и звезды, приблизив их к Земле». Известно также, что Бэкон увлекался химией и алхимией, изучал свойства водяного пара и даже якобы изобрел порох! Обсуждая понятие силы, веса рассматривал ее как причину механического движения (падения).
Основы своего мировоззрения он изложил в книге «Великое дело» (1267), где дал энциклопедический обзор науки XIII в., включая достижения арабских и древнегреческих авторов. Широкую известность приобрели его сочинения по алхимии: «Зеркало алхимии» и «О тайнах природы и искусства и о ничтожестве магии» (1288), в которых он обсуждает способы трансмутации металлов и, в частности, способы получения золота. Здесь он дает такое определение: «Алхимия – это поиски философского камня, который может обращать все металлы в золото!». Обсуждает даже возможность продления человеческой жизни с помощью алхимии, которую он ставит рядом с медициной.
Будучи современником Фомы Аквинского, Бэкон пошел значительно дальше него в признании важности опытных фактов для развития теологии, науки и техники. Так говоря о полезности естественных наук, Бэкон имеет в виду их полезность для церкви и богословия, аналогично тому, как знание древних языков полезно для правильного прочтения и понимания библейских текстов. Вместе с тем он стал одним из первых провидцев, сумевших на основании скудных достижений средневековой науки и техники предсказать их дальнейший фантастический взлет. Представление о его прогнозах дает цитата из его «Письма о секретных творениях» : «Я укажу на удивительные произведения искусства и природы, в которых нет ничего магического и которые, однако, ни один маг не может сделать. Могут существовать такие орудия, при помощи которых большие корабли, управляемые только одним человеком, понесутся по морю с большей быстротой, чем на всех парусах. Можно устроить также экипажи, которые понесутся с невероятной быстротой без помощи животных. Можно сделать орудия для летания, так что человек, сидя спокойно и наблюдая различные окружающие предметы, рассекал бы воздух искусственными крыльями наподобие птиц. Можно будет посредством небольшого орудия поднимать величайшие тяжести. Можно устроить такое орудие, посредством которого один человек потянул бы к себе насильно тысячу людей против их воли и , наконец, такие машины, которые дадут человеку возможность ходить по дну морей и рек без малейшей опасности».
Эти и другие аналогичные высказывания иллюстрируют высочайший уровень рационалистического мышления Бэкона, сумевшего заглянуть в будущее более чем на 6 столетий. Разумеется, почти все прогнозы и размышления Бэкона оказались преждевременными и вскоре были забыты на несколько столетий. Руководство Францисканского ордена резко отрицательно отнеслось к его высказываниям, запретив их распространение и лишив Бэкона права преподавания в университетах Англии. За нарушение этого запрета он дважды сидел в тюрьме – с 1257 по 1265 и с 1278 по 1292 г. Не могли ему простить и критики недостойной жизни высшего духовенства: «Святой престол стал добычей обмана и лжи. Справедливость гибнет, мир нарушается, скандалам нет конца. Нравы там развратны, царствует гордыня, роскошь позорит папский двор, там всеми овладела прожорливость…». Также он утверждал: «Пока длится невежество, человек не находит средств против зла».
Говоря о Р.Бэконе нельзя не упомянуть и его учителя, английского богослова и епископа Линкольна, основателя и первого ректора Оксфордского университета Роберта Гроссетеста (1168 – 1258) , преподававшего в Оксфорде с 1230 по 1235 г., под влиянием которого он и занялся оптическими экспериментами. Сам Гроссетест (прозванный «Большеголовым») стал первым приверженцем экспериментального метода поиска истины. В своей книге «О радуге» на основе своих наблюдений он пытался построить геометрическую теорию радуги, описывающую преломление света в каплях воды. Изучал также законы отражения света в зеркале. До него аналогичные вопросы рассматривались в книге «Сокровище оптики» известного арабского ученого Альхазена, а впоследствии они были подытожены и продолжены в 10-томном трактате по оптике, написанном в 1271 г. тюрингским поляком Вителло, но изданном только в 1572 г. и ставшем на многие десятилетия основным университетским курсом по оптике.
Кроме занятий оптикой Гроссетест увлёкся математикой и он первый начал сравнивать между собой различные расходящиеся числовые последовательности. Он заметил, что ряд натуральных чисел растет гораздо медленнее, чем ряд их квадратов, а ряд квадратов медленнее, чем ряд 2n. Также он научился отличать сходящийся ряд от расходящегося, хотя и не сформулировал соответствующего критерия. Им же был поставлен вопрос о том, существует ли последовательность, растущая быстрее, чем любая геометрическая прогрессия. Через 100 лет аналогичные исследования, но посвященные убывающим последовательностям, выполнил профессор Сорбонны Никола Орем. Как преподаватель Гроссетест считал, что античных классиков (и особенно Аристотеля) нужно изучать в подлиннике, а не по их полуграмотным переводам на латынь. Поэтому он пригласил в Оксфорд греческих ученых, бежавших из павшего в 1204 г. Константинополя. Стоит ещё отметить, что именно Гроссетест первый высказал идею сотворения Мира как взрыв исходной точки, состоявшей из света. Позднее в этой точке образовалась Земля, а из остальной материи – весь окружающий её Космос. Так возникла первая умозрительная модель Большого Взрыва.
Несмотря на активное участие некоторых теологов и богословов в возрождении элементов научного знания, верхушка католической церкви относилась к науке и экспериментальному естествознанию крайне отрицательно. Так в 1209 и 1215 г.г. церковные Соборы издали постановления, запрещающие монахам читать естественнонаучные сочинения, а в монастырских школах и университетах изучать сочинения Аристотеля по физике и естествознанию! И только в 70-х годах XIII в. папа разрешил изучение натурфилософских работ Аристотеля после их очищения от «ересей», не укладывающихся в библейские догмы. Со временем сочинения Аристотеля были настолько «очищены» и канонизированы, что любое отступление от них каралось инквизицией.
Для осуществления подобных наказаний еще в 1183 г. на Веронском церковном консилиуме было установлено право судебного преследования еретиков. Для реализации этого права в 1231 г. был создан специальный церковный суд – Инквизиция, жертвами которой стали на протяжении XIII – XVIII вв. десятки тысяч людей. Среди них оказалось множество ученых, врачей, философов, литераторов. Проповедуя принцип «церковь питает отвращение к пролитию человеческой крови», инквизиторы обычно подвергали еретиков сожжению на костре, причем если осужденный успевал скончаться до казни, то сожжению подвергались его кости, вырытые из могилы! При этом в число злостных еретиков попадали и многие европейские математики. Так в 1486 г. глава испанской инквизиции «великий инквизитор» Т. Торквемада отправил на костер испанского математика Вельмеса за утверждение, что ему удалось найти решение уравнения 4-й степени (инквизитор считал , что такое утверждение противоречит воле Бога). Известно также заявление итальянского кардинала Качини (одного из противников Галилея): « Математики как творцы всяких ересей, должны быть сожжены на всей земле христианской».
Нарастающее развитие европейского общества резко активизировало в XIII – XIV вв. подъём ремесел, торговли, товарообмен с мусульманским миром и другими странами. Появилось много путешествующих купцов, миссионеров, предпринимателей, подобных семейству Марко Поло. Важнейшим результатом крестовых походов (1095 – 1290) стало проникновение в Европу арабских рукописей, содержащих труды как арабских, так древнегреческих и индийских авторов. Однако поистине революционную роль в подъёме европейской пассионарности сыграло появление в конце XIII века магнитной стрелки, открывшее доступ к океанским маршрутам и стимулировавшее новую эпоху в судостроении и глобальной навигации.