2.5 , 2.6 , 2.7

Возникновение античной² науки.

в VI веке до н. э. в Древней Греции возникает наука. Под наукой понимается не просто совокупность каких-то отрывочных, разрозненных сведений, а определенная система знаний, которая является результатом деятельности особой группы людей (научного сообщества).

в древних государствах: Греции, Вавилонии, Египте, Китае, Индии практические потребности людей привели к появлению начал старейших наук — астрономии и математики.

в этот период происходит накопление знаний в области физики. Так, в это время были известны правило рычага и закон прямолинейного распространения света. Однако в отличие от астрономии и математики говорить о появлении зачатков физической науки в рассматриваемый период еще нельзя.

Древние философы и ученые высказали ряд идей, которые стали затем руководящими в естествознании и философии. Это такие фундаментальные идеи, как:

• идея о материи,

• идея о неуничтожимости материи и движения,

• идея о всеобщей причинности,

• идея об атомистическом строении вещества,

• идея об относительности механического движения и др.

Понятие материи и представление о строении вещества формируется уже в самой первой философской школе Древней Греции, известной под названием Милетской (Ионийской). основоположник ионийской философии Фалес из Милета (ок. 624—547 гг. до н. э.) принял за начало всех вещей воду. По Фалесу, все вещи возникают из воды и превращаются в воду.

Последующие философы ионийцы:

Анаксимен (ок. 585—525 гг. до н. э.) считал, что началом всего является воздух, из которого образуются все вещи.

Ученик Фалеса Анаксимандр (ок.610—546 гг. дон. э.) вводит понятие «первоматерии», которую он называет «Апейрон» (в переводе «беспредельное», «неопределенное»). Подобное первовещество представляло собой неопределенную туманную массу, находившуюся в постоянном круговом вращении, из которой, в конце концов, произошло все многообразие мира.

знаменитый древнегреческий философ Гераклит (ок. 530—470 гг. до н. э.), в качестве первоматерии принял огонь. Путем сгущения и разрежения из огня возникают все вещи.

В философии ионийцев содержится не только учение о материи. Ионийцы трудились над построением общей картины мира. Анаксимандр высказал идею о множественности миров. Он полагал, что кроме нашего мира существует бесчисленное количество других миров, возникающих и погибающих.

Одним из величайших ученых и философов античности был Аристотель³. В истории науки Аристотель известен как автор космологического учения. Космология Аристотеля — геоцентрическое воззрение: Земля, имеющая форму шара, неподвижно пребывает в центре Вселенной. Шаровидность Земли Аристотель выводит из наблюдений, сделанных им во время лунных затмений. К этому же выводу ведет, по мнению Аристотеля, и свойственное Земле тяготение к центру Вселенной. Аристотель разделял мир на две области, качественно отличающиеся друг от друга: область Земли и область Неба. Область Земли имеет в своей основе четыре элемента: землю, воду, воздух и огонь. Область Неба имеет в своей основе пятый элемент — эфир, из которого состоят небесные тела. за оболочкой воздуха вокруг Земли находится наиболее легкий из земных элементов — огонь, который помещается в пространстве между Землей и Луной и соприкасается с границей эфира. С крайней сферой соприкасается «Перводвигатель Вселенной», являющийся источником всякого движения. Он нематериален, ибо это есть Бог.

Геоцентристская космология Аристотеля была впоследствии математически оформлена и обоснована Клавдием Птолемеем⁴. Главный труд Птолемея, носивший название «Математическая система» (или под арабским латинизированным названием «Альмагест»).

В этой книге была создана первая математическая теория, описывающая движение Солнца и Луны, а также пяти известных тогда планет на видимом небосводе. Птолемей рисует следующую схему мироздания: в центре Вселенной находится неподвижная Земля. Ближе к Земле находится Луна, а затем следуют Меркурий, Венера, Солнце, Марс, Юпитер и Сатурн. Объясняя данный порядок планет, Птолемей исходил из предположения, что чем быстрее движется планета, тем ближе к Земле она расположена.

Геоцентрическая система мира Аристотеля—Птолемея просуществовала чрезвычайно долго.

Родоначальником пифагорейской школы в Древней Греции был древнегреческий ученый и философ Пифагор (580—500 гг. до н.э.). Пифагорейцы учили, что в основе всех вещей лежит число, а вся Вселенная есть гармония чисел. Пифагорейцы обожествляли числа, искали в них и их сочетаниях таинственный смысл. В их учении было много мистицизма. Однако они впервые высказали идеи:

• о существовании количественных закономерностей в явлениях природы,

• о том, что эти закономерности выражаются в строгих математических формулировках.

Пифагору принадлежит идея о шарообразности Земли. Он был, по-видимому, первым, кто высказал эту гипотезу. Как могла она возникнуть в те времена? Возможно, здесь сыграли роль наблюдения за горизонтом во время морских путешествий (сначала видна мачта и только потом появляется корпус корабля). Возможно, наблюдения затмения Луны. Возможно, Земля – шар, так как эта геометрическая фигура является наиболее простой и наиболее совершенной.

Пифагорейцам принадлежит также первая гипотеза о строении Вселенной, в которой предполагается движение Земли. Трудно представить причины, которые привели пифагорейцев к этой, казавшейся нелепой гипотезе.

Одним из крупнейших ученых-математиков был Евклид, живший в III веке до н.э. в Александрии. В своем 15 томном труде «Начала» он привел в систему все математические достижения того времени. «Начала» содержали не только результаты трудов самого Евклида, но и включали достижения других древнегреческих ученых. В «Началах» были заложены основы античной математики. Евклид создал метод аксиом и построил геометрию, носящую по сей день его имя.

В древнегреческой науке было много достижений в области механики. Первоклассным ученым, математиком и механиком этого периода был Архимед (287-212г.г. до н.э.). Он решил ряд задач по вычислению площадей поверхностей и объемов, определил значение числа . Архимед ввел понятие центра тяжести и разработал методы его определения для различных тел, дал математическую запись правила рычага. Архимед положил начало гидростатике. Широчайшую известность получил закон Архимеда.

2.6

Идеи атомистики в античной науке.

Новый шаг в развитии понятия материи был сделан древними атомистами.

Выдающимся представителем натурфилософской идеологии атомизма был Демокрит⁵ (ок. 470 или 460 гг. до н.э —ок. 370 гг. до н.э.).

Основные принципы его атомистического учения:

1. Вся Вселенная состоит из мельчайших материальных частиц — атомов и незаполненного пространства — пустоты. Пустота нужна для перемещения атомов в пространстве.

2. Атомы представляют собой мельчайшие, неизменные, непроницаемые и абсолютно неделимые частицы.

3. Атомы неуничтожимы, вечны, а потому и вся Вселенная, из них состоящая, существует вечно.

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

5. Атомы различаются по форме и величине. Но все они настолько малы, что недоступны для восприятия органами чувств человека. Форма их может быть весьма разнообразной. Самые малые атомы имеют, например, сферическую форму. Это, по выражению Демокрита, «атомы души и человеческой мысли».

6. Все предметы материального мира образуются из атомов различных форм и различного порядка их сочетаний (подобно тому, как слова образуются из букв).

Демокрит считал, что из атомов образуются не только окружающие нас предметы, но и целые миры, которых во Вселенной бесчисленное множество. При этом одни миры еще только формируются, другие — находятся в расцвете, а третьи уже разрушаются. Новые тела и миры возникают от сложения атомов. Уничтожаются они от разложения на атомы.

свое развитие идеи атомистики получили в учении Эпикура⁶ (341— 270 гг. до н.э.). Эпикур разделял точку зрения Демокрита о том, что мир состоит из атомов и пустоты, а все существующее во Вселенной возникает в результате соединения атомов в различных комбинациях. Однако Эпикур внес в описание атомов некоторые поправки:

• атомы не могут превышать некоторой величины,

• число их форм ограничено,

• атомы обладают тяжестью,

• изменение направления их движения может быть обусловлено причинами, содержащимися внутри самих атомов.

Одним из наиболее известных натурфилософов-атомистов Древнего Рима был Тит Лукреций Кар⁷ (ок.99 или 95—55 гг. до н.э.). Его философская поэма «О природе вещей» является важным источником сведений об атомистических воззрениях Демокрита и Эпикура (поскольку из сочинений последних до нас дошли лишь немногие отрывки). Лукреций высказал мысль о вечности материи. Вещи временны, они возникают и исчезают, распадаясь на атомы — свои первичные составные части. Атомы же вечны, и их количество во Вселенной всегда остается одним и тем же. Отсюда вытекал вывод о вечности материи, которую Лукреций отождествлял с атомами.

2.9

Естествознание эпохи средневековья

Так сложилось, что в эпоху раннего средневековья (до второй половины 12 века) культурный уровень стран востока был выше, чем стран Европы. В 7 веке на обширных территориях ближнего и среднего Востока возникает централизованное арабское государство – Арабский Халифат. Все это создало благоприятные условия для развития науки и культуры. Арабский язык стал не только государственным языком, но и языком науки и культуры. Арабы знали обо всех достижениях античного мира. Уже в 9 веке в арабском мире были изданы все главные произведения научной мысли античности. В том числе и «Альмагест» Птолемея (первоначальное название «Математическая система»). Арабы усвоили культурное наследие античности и это обеспечили расцвет мусульманской культуры. Но они не только усвоили и пользовались достижениями античной культуры. Арабы значительно расширили античную систему знаний. И в частности математических знаний. Арабские математики совершенствовали методы решения уравнений второй и третьей степени. Они умели решать некоторые решения четвертой степени.

Наиболее значительное достижение арабов в алгебре – «Трактат о доказательствах задач» О. Хаяма (1048 – 1122) – теория решения кубических уравнений.

Арабские математики создали тригонометрию. У них были таблицы значений котангенса для каждого градуса.

Интенсивное денежное обращение и торговля требовали постоянного совершенствования методов взвешивания, а также наличия системы мер и весов. Создавалась теоретическая основа взвешивания — наука о равновесии. Поэтому в средние века наибольшее развитие получила статика как учение о взвешивании. Создавались также многочисленные конструкции различных видов весов.Арабские ученые широко использовали понятие удельного веса⁸. Для определения удельного веса применялся закон Архимеда. Полученные результаты были настолько точны, что позволяли обнаружить различие удельного веса воды при разных температурах. Столь точные данные позволяли решать ряд практических задач:

• отличать чистый металл и драгоценные камни от подделок,

• устанавливать истинную ценность монет,

В средние века использовались орудия труда, состоящие из многих элементов (плуг, мельница, метательные орудия и т.д.). Энергетическим источником процесса труда в основном были человек и домашние животные. Необходимо было совершенствовать технику перемещения грузов. Все это способствовало развитию науки о «простых машинах». Следовательно, развивались механика и физика.

арабские ученые внесли существенный вклад в развитие астрономии. Они усовершенствовали технику астрономических измерений, значительно дополнили и уточнили данные о движении небесных тел. Движимый страстью к науке, Улугбек⁹ построил в Самарканде по тем временам самую большую в мире астрономическую обсерваторию. По результатам своих наблюдений он создал "Новые астрономические таблицы». Этот труд содержал изложение теоретических основ астрономии и каталог положений 1018 звезд.

для описания движения небесных тел астрономии нужны были строгие методы расчета. Это привело к развитию кинематики. Кинематика движения небесных тел развивалась на основе «Альмагеста» К. Птолемея.

Кроме того, в ряде работ изучалась кинематика «земных» движений. В средние века возникает представление о бесконечном прямолинейном движении как следствие образа бесконечного пространства. В кинематике средневековые ученые вводят понятия средней скорости, мгновенной скорости, равноускоренного движения. Все это постепенно готовило возникновение механики Галилея-Ньютона.