8. Естественнонаучные дисциплины и инженерная мысль

Всякая наука, бесспорно, представляет собой определенную совокупность знаний, но это не главный и не определяющий ее признак. Гораздо важнее то, что наука есть особого рода деятельность, а именно деятельность для получения новых знаний и она свяана с существованием определенной категории людей, которые ею занимаются. ‹…› Необходимым условием такой деятельности является возможность фиксации как имеющейся, так и вновь полученной информации. ‹…› Целью такой наука должно быть познание ради самого познания, иначе говоря, достижение истины. Научная деятельность по получению новых знаний не может быть направлена лишь на решение практических задач.

Рожанский И. Д. Античная наука. М., 1980. С. 6–7.

В классический период наибольшее развитие получила философия, представители ее касались предметной области других наук, но, пожалуй, только в искусстве врачевания соединялись воедино наблюдения, опыт и теория. Для новой эпохи – эллинизма – характерно использование теоретических положений в практической деятельности, особенно для александрийских математиков и физиков, использовавших теорию для создания различных конструкций.

Основателем античной геометрии и создателем александрийской математической школы был ЕВКЛИД (ок. 365 – 300 г. до н. э.). Безусловно, у него имелсь предшественники, так, согласно легенде, Пифагор (582–500 г. до н. э.), возможно, благодаря знакомству с геометрическими построениями вавилонян, сформулировал закон о соответствии сторон в прямоугольном треугольнике. Закон этот носит его имя («теорема Пифагора»). Пифагор стоял у истоков геометрической алгебры. Античная традиция свидетельствует, что он стал первым, кто высказал предположение о шарообразности Земли, что в последующем было сформулировано в труде философа-пифагорейца Парменида (ок. 540 – 480 г. до н. э.).

Геометрическая модель космоса представлена в сочинениях математика и астронома, оставившего труды и в области теории музыки и в медицине, ЭВДОКСА из Книда (ок. 408 – 355 гг. до н. э.), изучавшего медицину на Сицилии, а математику в Таренте у Архита. Около 377 г. до н. э. он начал занятия в Платоновской Академии, в последующем с научными целями посетил Египет. Его сочинения «О скоростях», «О небе» не сохранились. Согласно Аристотелю, Евдокс полагал, что Космос состоит из 27 вращающихся вокруг Земли сфер (3 сферы Луны и Солнца, по 4 сферы у пяти планет), а оси сфер имеют различный наклон. Евдокс разработал теорию о пропорциях, оказавшую влияние на Евклида; детально описал созвездия и создал первую обсерватории в Кизике.

В той или иной мере вопросов астрономии и математики касался выдающийся философ последних столетий классического периода АРИСТОТЕЛЬ (384–322 гг. до н. э.) в трактатах «Физика», «О небе», «Метеорологика». Все эти достижения предшественников были систематизированы александрийцем Евклидом в сочинении «Элементы» («Начала»), в котором изложена теория целых и рациональных чисел (арифметика), приведены формулы вычисления площади на плоскости и в пространстве (стереометрия). Трактат «Явления» был посвящен элементарной сферической астрономии. Интересовали ученого и вопросы оптики и катоптрики – науки о зеркалах и принципах отражения. Ему был известен принцип действия зажигательного стекла, использованный в последующем Архимедом.

Идеи Пифагора отражены Евклидом в труде о музыкальных интервалах – «Сечения канона». Но главным сочинением Евклида считаются «Элементы», оказавшие большое влияние на развитие математики вплоть до Нового времени (сохранилось 15 книг, созданных в 325 г. до н. э.). Значительное внимание уделял Евклид формулированию аксиом и системе доказательств. Собственно «теорема Пифагора» в используемом в настоящее время виде принадлежит именно Евклиду. О значении логики в построении системы доказательств сохранился рассказ античных авторов: якобы Птолемей I обратился к Евклиду с просьбой найти для него в геометрии более краткий путь, чем тот, который указан в его труде. Ученый ответил, что «в геометрии нет царской дороги». Математические построения Евклида способствовали развитию инженерного дела, географии и астрономии.

*

Экспериментальными исследованиями в области физики в Мусейоне занимался перипатетик СТРАТОН из Лампсака (ок. 300 г. до н. э.). В основе его учения лежали идеи об единстве в процессе познания восприятия и мышления (см. о нем выше).

Атомистические положения Стратона не были восприняты александрийцами, как и теория гелиоцентричности его ученика астронома и математика АРИСТАРХА Самосского (ок. 320 – 250 г. до н. э.). В результате длительных астрономических наблюдений с помощью изобретенных им самим приборов он пришел к выводу о необозримых пределах Вселенной, в центре которой находится неподвижное небесное тело – Солнце, вокруг него вращается Земля, имеющая форму шара, и другие планеты, которые в свою очередь вращаются вокруг своей оси. В трактате «О величине и расстоянии Солнца и Луны» (не сохранился, как и сочинение «Предположения») Аристарх с помощью математических подсчетов определил с незначительными погрешностями расстояние от Земли до Солнца. Открытия Аристарха, на 18 веков опередившие появление гелиоцентрической теории Коперника, обсуждались александрийцами, но не были восприняты современниками. Одной из причин стало то, что они противоречили взглядам Платона и Аристотеля, полагавших, что центр Земли совпадает с центром Вселенной.

Среди критиков математика и астронома с Самоса был Архимед, выразивший сомнение в утверждении об огромности Вселенной. Философ-стоик, ученик Зенона Китионского Клеанф (ок. 330 – ок. 230 гг. до н. э.) обвинил Аристарха в нечестии по отношению к богам, «заставив двигаться Землю», являющуюся «очагом мира».

*

Одним из выдающихся представителей эпохи среди тех, кто посвятил поиски познанию законов физики и способствовал развитию инженерной мысли, являлся АРХИМЕД (ок. 287 – 212 г. до н. э.). Ему принадлежит изобретение водоподъемной машины в виде винта, который прикреплялся к валу и вращался в цилиндрической трубе. При вращении вала вода поднималась по лопастям винта и выливалась наружу. Насос использовался для орошения полей и откачки воды из древних рудников. Созданная им система блоков нашла применение в военных машинах, использованных во время римской осады Сиракуз – родного города Архимеда. С помощью системы зеркал, как свидетельствует античная традиция, сиракузяне поджигали корабли римлян. Архимеду принадлежит обоснование закона рычага и открытие закона гидростатики, который носит его имя – «закон Архимеда». Погружая в воду изделия из благородных металлов, Архимед нашел способ определения в них примесей.

*

Энциклопедически образованным среди александрийцев был ученик Каллимаха ЭРАТОСФЕН из Кирены (ок. 282 – 202 г. до н. э.), руководивший библиотекой с 246 г. Сферой интересов его являлись филология, история, география, математика, хронология; ему принадлежит обоснование возможности кругосветных путешествий; определение окружности земного шара (252 тыс. стадий); в сущности, основы александрийской географической школы были заложены им, как и то, что после его вычислений длины меридиана утвердилось мнение о том, что Земля представляет шар.

Используя данные Анаксимандра, Гекатея Милетского, свидетельства участников восточных походов Александра Македонского, Эратосфен отрицал достоверность географических описаний Гомера. Сочинения («Катастеризм», «Гермес», «Эригон» и др.) сохранились во фрагментах; представление о географических идеях Эратосфена позволяют получить ссылки на его труды в «Географии» Страбона.

*

Выдающимся астрономом античной эпохи является ученик Евклида ГИППАРХ Никейский (190–125 гг. до н. э.), автор звездного каталога, созданного на основании собственных наблюдений и наблюдений вавилонских астрономов; он также рассчитал аномалии солнечной орбиты; определил расстояние от Земли до Солнца и от Земли до Луны; разработал теорию движения Луны; открыл новую звезду. «Каталог звезд» в последующем был использован Клавдием Птолемеем, но, как показали современные исследования, более поздний каталог Клавдия Птолемея менее точен в сравнении с данными Гиппарха, в котором приведены сведения о 850 звездах.

*

Последним из великих ученых Античности считается КЛАВДИЙ ПТОЛЕМЕЙ (род. после 83 г., ум. после 161 г.), математик и географ, астролог и астроном, придерживавшийся геоцентрических взглядов. Он считал, что вокруг Земли расположены движущиеся прозрачные сферы, вместе с ними вращаются Солнце и планеты; за последней сферой неподвижных звезд находится жилище блаженных (теория эпициклов). В трактате «Руководство по географии» приведено около 8 тыс. координат географических пунктов в соответствии с долготой и широтой. Он пытался вычислить и окружность Земли (180 тыс. стадий, правильнее – 252 тыс.). Птолемей Клавдий является также автором труда «Гармония», в котором опровергается учение пифагорейцев о математической природе звуковых соотношений; астрологии посвящена работа «Четверокнижье» [3]. Взгляды Клавдия Птолемея оказали большое влияние на музыкальную культуру Средневековья, на научные географические представления (сохранилось 27 карт Птолемея, используемых в Средние века), а сочинение «Великое математическое построение астрономии в 13 книгах» было переведено на арабский язык («Альмагеста»).

Безусловно, вопросам астрономии были посвящены исследования и других ученых. Можно отметить и практическое применение знаний александрийцев – участие математика Сосигена в разработке юлианского календаря.

*

Механик-самоучка КТЕСИБИЙ (ок. конца II – I в. до н. э.), с детства проявлявший изобретательский талант, стал создателем теории материальности воздуха. О нем рассказывали, что еще мальчиком, чтобы облегчить работу отца, бывшего цирюльником, он приспособил к тяжелому зеркалу блок и с помощью специального рычага оно могло подниматься или опускаться. Используя особенности воздуха издавать звук при выходе из узкого отверстия, Ктесибий соединил несколько трубочек разного диаметра, в которых падающий свинцовый шарик выталкивал воздух, издавая при этом звук – так появился первый орган. Этот же принцип использован при создании водяных часов, фонтанов и пневматического ружья.

*

Во времена Цезаря или Нерона в Александрии трудился математик, инженер и топограф ГЕРОН, получивший прозвище Механик. В труде «Метрика» он изложил правила вычисления площадей и объемов различных фигур; ему принадлежат комментарии к «Элементам» Эвклида.

В работе Герона «О диоптре» приведено описание прибора, который применялся для вычисления высоты оборонительных стен (первый теодолит). «Механика» (сохранилась в арабском переводе) и «Книга о подъемных механизмах» посвящены теоретическим положениям дисциплины и описанию конструкций, в которых использовались системы блоков, рычагов, воротов. Герон описал также подъемные машины, прессы для масла и вина. Его трактаты, снабженные рисунками, служили своеобразными практическими руководствами для создателей подобных механизмов: винтовых прессов, дробильных установок, метательных снарядов, машин сжатого воздуха, подъемников.

Одно из сочинений Герона занимает особое место – это труд «Театр автоматов», в котором подробно описано сценическое действие с участием фигурок, приводимых в движение с помощью системы зубчатых колес, блоков и рычагов. В «театре Герона» разыгрывалась легенда времен Троянской войны о Навплии.

*

К I в. н. э. относится трактат «Теория круговых движений небесных тел» КЛЕОМЕДА, в котором отмечено, что свет при попадании в воду и на стекло изменяет направление, тем самым были заложены основы диоптрики – науки о преломлении.

В конце I в. н. э. появилась первая работа по арифметике «Введение в арифметику» НИКОМАХА.

Завершением изысканий александрийцев в области геометрии стало сочинение «Математическое собрание» ПАППА (род. ок. 320 г. н. э.), математика, географа и астронома из Александрии; труд является исчерпывающим комментарием к научным поискам математиков предшествующего времени (особый интерес представляют разделы об «Элементах» Евклида и об «Альмагесте» Клавдия Птолемея). Паппу принадлежит также «Хорографии ойкумены», созданная с привлечением данных Клавдия Птолемея (сохранилась в армянском переводе).

В близкое время, вероятно, появилось сочинение «Арифметика» ДИОФАНТА.

9. НОВЫЕ ЧЕРТЫ В ОБЛИКЕ ГОРОДОВ

(столицы эллинистических держав)

Все, кто принимается за описание своеобразных особенностей стран, специально занимается астрономией и геометрией для определения формы, величины, расстояний между пунктами, «климатов», тепла и холода и вообще свойств окружающей атмосферы. Действительно, строитель, сооружая здание, или архитектор, планируя город, должен предвидеть все эти условия, и еще больше это нужно человеку, который изучает весь обитаемый мир; ведь это подобает ему больше, чем кому-нибудь другому.

Страбон, I, 13.

В 332 г. до н. э. архитектор Дегинократ приступил к осуществлению повеления Александра Македонского о создании в дельте р. Нила нового города, который в последующем стал столицей державы Птолемеев, а после завоевания Египта Римом (30 г. до н. э.) вторым в пределах Римского государства по значимости культурным и экономическим центром, имевшим население около 1 млн. Позднее в эллинистических державах возникли многочисленные Александрии, Селевкии и Антиохии. При Селевке I Никаторе (ок. 356 – 281 г. до н. э.) основано около 60 городов, девять из них получили его имя. Селевкия, расположенная на р. Тигр в Вавилонии, стала столицей (разрушена в 165 г. н. э. римлянами). Имя монарха носил порт в Сирии на р. Оронт – Селевкия Пиэрия. Порт располагался на месте Антигонии, основанной Антигоном Одноглазым; в 246–219 гг. до н. э. контролировался Птолемеями; с I в. до н. э. принадлежал Риму.

В 300 г. до н. э. было начато строительство на берегах реки Оронт (Равнинная Сирия) еще одного столичного центра державы Селевкидов, получившего имя в память отца Селевка I – Антиохия; с 64 г. до н. э. Антиохия стала резиденцией наместников Сирии; с эпохи Диоклетиана – одна из резиденций императоров. В честь Антиоха было названо еще 15 городов. Позднее других столиц возник Пергам.

Среди не столичных городов типичными примерами городской застройки являются Милет и Приена. Центральное место, как правило, занимала площадь (в том числе и торговая – агора), вокруг нее группировались общественные сооружения: экклезиастерий, пританей, базилики (торговые и судебные здания), библиотеки. Фактически все города имели театр, гимнасий, палестру, стадион. Для общественных и частных строений характерной чертой стал перистильный двор, окруженный со всех сторон колоннадой. В глубине строения за двором располагалась простада – главное помещение дома, по сторонам от нее размещались жилые помещения. Фасад простады мог украшать портик.

Черты перистиля использовались и при возведении общественных комплексов, например, булевтерий в Милеете. Его пропилеи вели в перистильный двор с алтарем для принесения присяги членами городского совета; в глубине двора находился прямоугольный зал со скамьями.

Улицы, особенно центральные, украшали тянувшиеся вдоь них стои.

*

Соперничавшие между собой монархи принимали участие в строительной деятельности на территории «старых городов» – один из них Афины, где при покровительствовавших искусствам правителях Пергамского царства возведены портик (при Эвмене II) и Стоя Аттала II. Новый облик приобрели в эллинистический период Пелла, имевшая многочисленные здания с мозаичными полотнами, и ставший сакральным центром Дион. Обожествление правителей держав сопровождалось возведением геройонов – святилищ. Однако в полной мере представить, как выглядели города в эллинистическое время невозможно: последующая строительная деятельность, разграбления городов в процессе военных действий, «реквизиции» победителей уничтожили памятники, украшавших их. Свидетельства грабежей обнаруживаются во время археологических раскопок и современной строительной деятельности. К сенсационному открытию привели работы по расширению гавани в Пирее, где в 1959 г. под современным уличным полотном на небольшой глубине выявлен склад со статуями, приготовленными, вероятно, к отправке в Рим – это военная добыча Корнелия Суллы.

Разрушали целостность памятников Античного времени грабительские раскопки и деятельность коллекционеров. Непоправимый урон сооружениям Афинского Акрополя был нанесен английским послом в Оттоманской порте лордом Эльджином в 1801–1802 гг., подобно Сулле, «изъявшим» понравившиеся ему рельефы Парфенона.

Восстановить облик многих городов античной эпохи невозможно еще и потому, что существует территориальный континуитет городов: под современными строениями покоится Древность. Но сохранились описания некоторых из античных центров. Они, как и археологические исследования там, где это возможно, позволяют воссоздать облик городов эллинистической эпохи.