Раздел V. История развития науки.

Тема 1. Возникновение античной науки.

Под наукой понимается не просто совокупность каких-то отрывочных, разрозненных сведений, а определенная система знаний, являющаяся результатом деятельности особой группы людей – ученых или научного сообщества, в целом, - по получению новых знаний. Греция является прародительницей науки, здесь впервые появились научные школы – милетская, пифагорейский союз, элейская и др. Ученые были одновременно и философами, и естествоиспытателями, да и сама философия была совокупностью всего накопленного знания вообще.

Возникшая наука о природе была натурфилософией. Этот этап в развитии науки основывается на умозрении и почти не связан с практическими задачами. В натурфилософской форме естествознание просуществовало вплоть до Галилея. Считалось, что философии в ее натурфилософской форме отведена роль «науки наук», «царицы наук», ибо она является вместилищем всех человеческих знаний об окружающем мире, а естественные науки являются лишь ее составными частями.

Натурфилософское понимание природы содержало много вымышленного, фантастического, далекого от действительности, но оно было неизбежно в силу ряда причин:

1)попытка целостного охвата, объяснения окружающей действительности была единственным и оправданным способом познания мира человеком;

2)вплоть до 19 века естествознание было слабо дифференцировано, отсутствовали многие его отрасли. В 18 веке как самостоятельные области науки существовали только механика, математика, астрономия и физика. Химия, биология, геология только формировались, об остальных просто еще не догадывались.

3)отрывочные знания об объектах природы оставляли место для вымышленных связей, вместо действительных причин, которые еще предстояло найти и объяснить.

Первый этап развития натурфилософии приходится на античный период. Он характеризуется в первую очередь космоцентризмом.

Понятие «космос» в своем первоначальном смысле означало «порядок» и применялось к обозначению воинского строя или государственного устройства. Анаксимандр, представитель милетской школы, распространил его на обозначение Вселенной, как окружающего человека мира, как природы. При этом космос был для греков проекцией живой природы или человеческого общества, т. е. Вселенная наделялась качествами, присущими живым существам и социальным образованиям (например, в виде огромного человекоподобного организма). Так космос предстал в виде макрочеловека. Но греческая мысль и в человеке увидела Вселенную – микрокосм. Такая точка зрения приводила к выводу о слиянии человека и Вселенной, макрокосмоса и микрокосмоса. Человек выступает как часть всеобщего космического порядка, целого. В нем воплощены все те силы и «стихии», которые образуют космос.

Античная натурфилософия прошла несколько этапов в своем развитии: ионийский, афинский, эллинистический.

Ионийский этап (6-5 вв. до н. э.) представлен милетской школой, пифагорейским союзом, Гераклитом Эфесским, их представлениями о «стихиях» как основаниях космоса – воде, огне, числе и пр. Описание мира как порождение какого-то первоначала, как царства «стихий» было характерной чертой античной науки этого этапа.

Анаксимандру, ученому из Милета, принадлежала первая в европейской науке попытка дать общекосмологическую картину мира. В ней Земля – центр Вселенной. Ее опоясывают три огненных кольца: солнечное, лунное и звездное. Эти кольца покрыты воздушной оболочкой и, когда она разрывается, человек видит небесные светила. Земля сферична, пребывает в мировом пространстве ни на что не опираясь.

Афинский этап (5-4 вв. до н. э.) знаменит в первую очередь атомистическим учением Левкиппа и Демокрита.

Основные принципы атомистики:

1)Вся Вселенная состоит из мельчайших материальных частиц – атомов и незаполненного пространства – пустоты, в котором атомы передвигаются.

2)Атомы вечны, неуничтожимы, а следовательно Вселенная существует вечно.

3)Атомы – неизменные, непроницаемые и абсолютно неделимые мельчайшие частицы, своего рода «кирпичики мироздания».

4)Атомы находятся в постоянном движении, изменяют свое положение в пространстве.

5)Атомы различаются по форме и величине, хотя в любой величине они недоступны органам чувств человека.

6)Все предметы образуются из сочетания атомов различной формы и порядка их соединения (как слова образуются из букв).

На этом этапе огромна роль Аристотеля – систематизатора древней науки. Аристотель дал первую классификацию наук, разделив их на теоретические, практические и творческие, а по предмету исследования на общую (философию) и частные.

В круг естественнонаучных интересов Аристотеля входили математика, физика, астрономия, биология. Он создатель формальной логики, которую называл силлогистикой, ибо в основе ее лежали силлогизмы, т. е. умозаключения, когда из двух суждений (посылок) вытекает определенное следствие. В области естественных наук значительны достижения Аристотеля в биологии. Он описал несколько сот различных животных. Причем многие открытые им факты были впоследствии заново переоткрыты. Например, он отмечал, что киты живородящие животные, различал позвоночных и хрящевых рыб, описал развитие куриного яйца вплоть до появления цыпленка. Вместе с тем он высказал много наивного и даже мистического о явлениях природы. Так, например, он утверждал, что движение приводит предмет к своему «естественному месту», поэтому дым поднимается вверх, а камень падает вниз.

Теоретические науки Аристотель разделили на три части: «первую философию», позднее названную метафизикой, математику и физику.

«Первая философия» посвящена неким высшим началам всего существующего, недоступным для органов чувств и постигаемых лишь умозрительно.

Математика изучает взятые в абстракции числовые и пространственные свойства.

Физика изучает различные состояния тел в природе.

В истории науки Аристотель известен как создатель космологического учения, положенного в основу геоцентрической концепции мира. Земля имеет форму шара и находится в центре Вселенной. Шаровидность Земли Аристотель выводит из наблюдений во время лунных затмений. Мир делится на две части: область Земли и область Неба. Область Земли имеет в своей основе 4 элемента («стихии»): земля, вода, воздух, и огонь. Область Неба в своей основе имеет пятый элемент – эфир, из которого состоят небесные тела. Самые совершенные из них неподвижные звезды. Они состоят из чистого эфира и настолько удалены от Земли, что недоступны воздействию четырех элементов Земли. Луна и планеты тоже состоят из эфира, но подвержены влиянию одного из земных элементов, в частности огня, который помещается в пространстве между Землей и луной и соприкасается с границей эфира.

В отличие от Демокрита Аристотель считает мироздание конечным. Оно завершается твердыми кристально прозрачными сферами, на которых неподвижно закреплены звезды и планеты. С крайней (внешней) сферой соприкасается «перводвигатель Вселенной», являющийся источником всякого движения. Он нематериален, ибо это Бог как разум мирового масштаба.

Геоцентрическая космология Аристотеля впоследствии математически была оформлена и обоснована Птолемеем. Сохранялась все средневековье, вплоть до Коперника.

Эллинистический этап (примерно 330г до 30 гг. до н. э.), связан со временем существования македонской державы. Правители Македонии (династия Птолемеев) были первыми, которые начали финансировать науку. В 3 в. до н. э. ими был создан Мусейон ( в пер. с греч. – храм муз), соединявший в себе научное учреждение, музей и учебное заведение.

Одним из крупнейших математиков этого времени был Евклид, живший в 3 в. до н. э. в Александрии. Он написал «Начала», состоящие из 15 книг, где привел в систему все математические достижения того времени. Им был создан метод аксиом, благодаря которому было построено здание геометрии.

Другим выдающимся ученым этого этапа был Архимед (387-212 гг до н. э.). Он решил ряд задач по вычислению площадей поверхностей и объемов, определил число  (длина окруж./диаметр), длину окружности (2R), ввел понятие центра тяжести, дал математическую формулу закона рычага. Ему предписывают выражение: «Дайте мне точку опоры, и я сдвину Землю». Архимед положил начало гидростатики, позволившее определять грузоподъемность кораблей, качество изделий из драгоценных металлов. Все это математически оформилось в знаменитом законе Архимеда.

Во время Пунической войны он изобрел ряд метательных устройств. Когда осенью 212 г. до н.э. Сиракузы были все же взяты римлянами, Архи­мед погиб. Существует легенда, что перед смертью он сказал собиравшемуся его убить римскому солдату: «Только не трогай моих чертежей».

Древнеримский период античной натурфилософии (1 в. до н. э. – 6 в. н. э.) связан с именами Тита Лукреция Кара (1 в. до н. э.), автора известной поэмы «О природе вещей», Клавдия Птолемея (прим. 90-168 гг. н. э.). Главный труд последнего «Математическая система» определил развитие астрономии более чем на 1000 лет, а точнее 1375 лет. Сохранился ее арабский перевод под название «Альмагест». Птолемей математически описывает следующую схему мироздания: в центре Вселенной Земля, далее Луна, Меркурий, Венера, Солнце, Марс, Юпитер, Сатурн. Чем ближе к Земле, тем быстрее движется планета.

Теория Птолемея строилась на аксиомах движения и теории пространства Платона и Аристотеля, согласно которым Земля шарообразна, неподвижна и находится в центре небесного свода (мира). Небосвод имеет сферическую форму и вращается как твердая сфера, вокруг Земли, совершая один оборот за сутки. Планеты, включая Луну и Солнце, также вращаются впереди Земли по круговым орбитам с постоянной скоростью. Предполагалось, что небесные сферы вращаются с помощью жидких тел. Небесная твердь, или небо «неподвижных звезд», находится за орбитами планет . Далее – «небо вод» (из него идет дождь), еще далее – «перводвигатель». На самом краю «обиталище блаженных душ».

Птолемей доказывает неподвижность Земли. В основу доказательства положен принцип движения Аристотеля: тело, более тяжелое падает быстрее, чем легкое. Отсюда, по Птолемею, следует, что вследствие своей огромной массы Земля опередила бы движением все тела, находящиеся на ней, и сама «выпала бы из неба».

Заслуга Птолемея состояла в том, что он ввел искусную математическую модель движения планет. Он предположил, что по окружности вокруг Земли, так называемому деференту, движется не сама планета, а центр другой окружности, которую Птолемей назвал эпициклом, т. е. центр эпицикла движется по деференту.

Объяснение петлеобразного движения планет было предложено Гиппархом (2 в. до н. э.) при помощи так называемой композиции наложения двух круговых движений. Эту идею Птолемей математически обосновал вводя дополнительные окружности, описывающие сложное движение планет. Иногда счет таким окружностям достигал 40.

Описанная система устройства мира не могла объяснить, почему планеты на самом деле движутся с переменной скоростью и почему изменяется направление их движения на противоположное, т. е. существует «попятное движение». Система Птолемея была весьма громоздкой, но позволяла достаточно точно вычислять положения планет и признавалась наукой более 13 столетий. В «Альмагесте» Птолемей приводит каталог более 1000 звезд, разделенных на классы по видимому блеску и цвету. Кроме «Альмагеста» известны и другие работы Птолемея, в частности, «Оптика» и «География». В числовых пропорциях, наблюдаемых в музыке и акустике, Птолемей увидел, как и Пифагор, а за ним Платон, указание на существование универсальных математических структур, связывающих природу с музыкой.

Технические достижения римского периода античности можно представить сочинением Витрувия (50 г. до н. э. – 20 г. н. э.) «Об архитектуре». Известно, что Витрувий Поллион в молодости сопровождал Юлия Цезаря в его походах в качестве военного инженера. В старости Витрувий занимался строительством. Сочинение Витрувия «Об архитектуре» состояло из 10 книг и включало 3 части: сооружение зданий, производство часов и постройку машин. Витрувий описывает машины для поднятия тяжестей, водочерпальные колеса, используемые для водоснабжения и орошения полей, водяные мельницы, конструкция которых принципиально не изменялась почти 2000 лет. Большое внимание в сочинении Витрувия уделяется вопросам акустики, при этом распространение звука представлено как волновой процесс.

В связи с завоевательными войнами и освоением новых территорий в Древнем Риме успешно развивалась география. Наиболее известно в этой связи имя Страбона (63 г. до н. э. -–23 г. н. э.). Его сочинение «География» состояло из 17 томов и является энциклопедией географических знаний античного мира.

Подводя итоги, дадим общую характеристику развитию естествознания в античном мире.

-В античном мире возникает наука как обособленная сфера духовной культуры. Появляются люди, специализирующиеся на получении новых знаний. Знания приобретают теоретический и рациональный характер.

-Естественные науки существуют неотделимо от философии в форме натурфилософии. Экспериментальная база естественных наук была крайне ограничена.

-В методологическом плане важным достижением античности является создание дедуктивного метода исследований, закрепленного в наиболее законченном виде в «Логике» Аристотеля, и аксиоматического метода изложения научных теорий, использованного впервые в «Началах» Евклида. Формальная логика Аристотеля, позднее обогащенная новыми правилами, в настоящее время называется традиционной. На ее основе сформировалась в 20 веке математическая логика.

-В антично мире возникают умозрительные построения, догадки, идеи, получившие обоснование в более позднее время. К таким идеям относятся атомизм, гипотеза о гелиоцентрическом устройстве мира. Так, пифагореец Аристарх Самосский (310-230 гг. до н. э.) выдвинул гипотезу о вращении шарообразной Земли вокруг Солнца, но она осталась без внимания.

-Возникла традиция научных школ, первыми долгожителями из которых были Академия Платона и Ликей Аристотеля.

-В античной науке сформулирована и обоснована концепция устройства мира – Аристотелевско-Птолемеевская система, - просуществовавшая практически 13 столетий.

-Существенное развитие в античном мире получила письменность. Появился более совершенный писчий материал – пергамент взамен папируса. Начинают формироваться библиотеки, крупнейшей из которых в поздней античности была Александрийская библиотека. Письменность входит в повседневный быт, включается в процесс обучения.

-Античные научные воззрения имели существенную гуманитарную составляющую как по форме, так и по содержанию. Научные труды облекались в форму литературных произведений, носили отпечаток мифологичности, романтизма, мечтаний.

-Появляются первые заказчики проведения научных исследований, в частности, военные.

-Развитие античных городов-государств в целом сопровождается совершенствованием техники. Одной из наиболее развитых отраслей производства было строительное дело, стимулирующее развитие механики, промышленное производство металлов – железа, меди, свинца, серебра, золота, способствующее изготовлению инструментов, оружия. На этой базе возникают первые знания в области химии. В античном мире достигает высокого уровня благоустройство городов. Была налажена система водоснабжения, особенно совершенная в римских городах.