II. Главные вехи истории естествознания

1. Возникновение науки

Где и когда возникла наука?

– Наука возникла в Древней Греции в VI веке до н. э. Первым учёным считается Фалес, который впервые стал доказывать математические утверждения. Он был также одним из «семи мудрецов» и первым философом Древней Греции.

Теоремы, доказательство которых приписывается Фалесу:

I. Вертикальные углы равны.

II. Диаметр делит круг на две равные части.

III. Угол, вписанный в полуокружность, – прямой.

IV. Углы при основании равнобедренного треугольника равны между собой.

V. Треугольник определяется одной стороной и двумя прилежащими к ней углами.

VI. Равенство треугольников по трём сторонам.

VII. Равенство отрезков, отсекаемых параллельными прямыми на одной из сторон угла, если они отсекают равные отрезки на другой его стороне (теорема Фалеса).

Где и когда возникли основные науки о природе?

– Астрономия, физика, биология, география возникли в Древней Греции в VI–III вв. до н. э. Химия возникла в XVII веке. Геология как самостоятельная научная дисциплина начала складываться во 2-й половине XVIII века.

Каких учёных Древней Греции считают основателями отдельных наук?

– Первым ученым и основателем математики считают Фалеса; основателем биологии и логики – Аристотеля, географии – Гекатея, медицины – Гиппократа, истории – Геродота.

Какие учёные античности внесли наибольший вклад в развитие науки?

– Наибольший вклад в развитие античной науки внесли:

в математике и астрономии

• Фалес (ок. 625 – ок. 547)

• Пифагор (2-я половина VI–V в. до н. э.)

• Евдокс (ок. 408 – ок. 355 до н. э.)

• Теэтет (IV в. до н. э.)

• Аристарх Самосский (кон. IV в. – 1-я половина III в. до н. э.)

• Евклид (III в. до н. э.)

• Эратосфен (ок. 276–194 до н. э.)

• Апполоний (265–170 до н. э.)

• Гиппарх (ок. 180–125 до н. э.)

• Менелай (I–II вв.)

• Птолемей (II в.)

• Диофант (III в.)

в математике и физике

• Демокрит (ок. 460 – ок. 370 до н. э.)

• Архимед (ок. 287–212 до н. э.)

• Герон (I в.)

в науках о Земле

• Гекатей (ок. 550–480 до н. э.)

• Эратосфен

• Гиппарх

• Страбон (ок. 7 до н. э.)

• Птолемей

в биологии и медицине

• Аристотель (384–322 до н. э.)

• Теофраст (ок. 372 – ок.287 до н. э.)

• Гиппократ (ок. 460–370 до н. э.)

• Гален (129–199)

в логике

• Зенон (ок. 490 – ок. 430 до н. э.)

• Евбулид (IV в до н. э.)

• Аристотель

в истории

• Геродот (ок. 480–425 до н. э.)

• Фукидид (460 – ок. 400 до н. э.)

• Плутарх (ок. 46 – ок. 127)

• Тацит (ок. 58 – ок.117)

• Полибий (ок. 201 – ок. 120 до н. э.)

• Тит Ливий (59 до н. э. – 17 н. э.)

• Иосиф Флавий (ок. 37–95)

Какая наука в Древней Греции получила наибольшее развитие?

– Наиболее успешно в Древней Греции развивалась математика. В ней были получены следующие основные результаты:

• осуществление первых систематизаций и доказательств математических утверждений;

• выявление пяти правильных многогранников (тетраэдра, куба, октаэдра, додекаэдра, икосаэдра) и доказательство того, что они представляют все правильные многогранники;

• открытие иррациональных величин и их классификация;

• выявление и исследование геометрических задач, не разрешимых с помощью циркуля и линейки (трисекции угла, удвоения куба, квадратуры круга);

• обнаружение парадоксов бесконечного;

• теория делимости Теэтета;

• теория отношений Евдокса;

• энциклопедическое изложение античной математики в «Началах» Евклида;

• создание аксиоматического метода построения знаний;

• аксиоматическое построение геометрии Евклидом;

• создание «метода исчерпывания»;

• разработка Архимедом интегральных и дифференциальных методов;

• теория конических сечений Апполония;

• алгебра Диофанта;

• сферическая геометрия Менелая;

• тригонометрия Менелая и Птолемея.

Каково значение «Начал» Евклида для развития математики и науки в целом?

– «Начала» Евклида (ок.300 до н. э.) – итог развития математики в Древней Греции за 300 лет. Эта книга оказала огромное влияние на развитие не только математики, но и других наук, представляя в глазах учёных наилучшее воплощение идеалов научной строгости и глубокой содержательности научных знаний.

Особое значение имела геометрия Евклида. Аксиоматическое изложение геометрии, представленное Евклидом, явилось первой научной фундаментальной теорией, построенной по стандартам, которые вплоть до XX столетия будут общепринятыми. В ней были выделены исходные и производные от них определения используемых математических объектов (точка, прямая, плоскость, окружность и др.), а также исходные утверждения об этих объектах – аксиомы и постулаты, принимаемые как очевидные, а потому не требующие доказательства (например: через две точки можно провести прямую и при том только одну; две величины, порознь равные третьей, равны между собой и т.п.). Вся совокупность геометрических утверждений оказывалась чисто логическим следствием из этих принятых оснований. Геометрия Евклида убедительно продемонстрировала общезначимость научных знаний, поскольку в данном случае как исходные основания геометрии, так и используемая логика выводов новых геометрических утверждений не вызывали ни у кого возражений.

«Начала» Евклида ярко демонстрировали величие человеческого разума и звали учёных к новым интеллектуальным победам.

Античный текст «Начал» Евклида не дошёл до нашего времени. На рубеже VIII и IX веков они переводятся на арабский язык. Первый перевод на латинский язык был сделан с арабского в начале XII в. Первое печатное издание «Начал» было осуществлено на латинском языке в Венеции в 1482 г. На русском языке «Начала» были изданы в 1739 г. «Начала» Евклида, переведённые на многие языки мира, были изданы свыше 1000 раз и представляют собой наиболее издаваемую после Библии книгу.

«Неоспоримая крепость их догматов и их совершенство настолько абсолютны, что никакое другое сочинение по справедливости нельзя с ними сравнивать. В них отражается такой свет истины, что, по-видимому, только тот способен отличать в сложных вопросах геометрии истинное от ложного, кто усвоил Евклида».

Кардано (1501–1576, Италия)

«Никогда не было системы геометрии, которая в существенных чертах отличалась бы от плана Евклида, и до тех пор, пока я этого не увижу собственными глазами, я не поверю, что такая система может существовать».

О. де Морган (1806–1871, Великобритания)

«Это удивительнейшее произведение мысли дало человеческому разуму ту уверенность в себе, которая была необходима для его последующей деятельности. Тот не рождён для теоретических исследований, кто в молодости не восхищался этим творением».

А. Эйнштейн (1879–1955, Германия)

Каковы особенности построения геометрии, данного Евклидом?

– Геометрия Евклида представляет собой первую систему научных знаний, построенную на аксиоматической основе. Она явилась по существу первой фундаментальной научной теорией, в которой воплотились идеалы научности. Геометрические знания здесь чётко систематизированы и обоснованы. Построенная на основе очевидных для всех оснований и логических заключений из них, геометрия Евклида с полным правом могла претендовать на всеобщую значимость и признание.

Определения, постулаты и аксиомы Евклидовой геометрии

Определения (23)

1. Точка есть то, что не имеет частей.

2. Линия есть длина без ширины.

3. Границы линии суть точки.

4. Прямая есть линия, которая одинаково расположена относительно всех своих точек.

5. Поверхность есть то, что имеет только длину и ширину.

6. Границы поверхности суть линии.

Постулаты (5)

Требуется:

I. Чтобы из каждой точки ко всякой другой точке можно было провести прямую линию.

II. И чтобы каждую ограниченную прямую можно было продолжать не ограниченно.

III. И чтобы из каждой точки, как из центра, можно было произвольным радиусом описать окружность.

IV. И чтобы все прямые углы были равны друг другу.

V. И чтобы всякий раз, когда прямая при пересечении с двумя другими прямыми образует с ними внутренние односторонние углы, сумма которых меньше двух прямых, эти прямые пересекались с той стороны, где эта сумма меньше двух прямых.

Аксиомы (9)

I. Равные порознь третьему равны между собой.

II. И если к равным прибавим равные, то получим равные.

III. И если от равных отнимем равные, то получим равные.

IV. И если к неравным прибавим равные, то получим равные.

V. И если удвоим равные, то получим равные.

VI. И половины равных равны между собой.

VII. И совмещающиеся (величины, образы) равны между собой.

VIII. И целое больше части.

IX. И две прямые линии не могут заключать пространства.

Кому принадлежит заслуга формулирования дедуктивного способа построения знания?

– Впервые чётко сформулировал принципы дедуктивного изложения знания Аристотель. В школах Платона и Аристотеля были выработаны принципы построения геометрии: выделение определений, аксиом и теорем.

Когда в Древней Греции начались систематические астрономические наблюдения?

– Первым начал проводить систематические астрономические наблюдения и математический анализ получаемых результатов Гиппарх (ок. 180 – 125 г. до н. э.). С этого момента астрономия превращается в точную науку.

Какие наиболее значимые результаты в естествознании были получены в Древней Греции?

– Наиболее значимыми результатами в области естествознания, полученными в Древней Греции были следующие:

• обоснование идеи всеобщей причинной обусловленности и закономерности – Демокрит;

• выдвижение идеи о том, что из ничего не может что-либо возникнуть и ничто не может исчезнуть без следа – Эмпедокл;

• идея атомистического строения мира – Левкипп, Демокрит, Эпикур;

• выдвижение идеи множественности миров – Анаксимандр, Демокрит;

• создание первой гелиоцентрической системы мира – Аристарх Самосский;

• создание геоцентрической модели мира – Платон, Евдокс Книдский, Аристотель, Птолемей;

• предположение о шарообразности Земли – Пифагор;

• определение радиуса Земли – Эратосфен;

• определение расстояния до Луны – Гиппарх;

• осознание огромности расстояния до звёзд, по сравнению с расстоянием до Солнца, и расстояния до Солнца, по сравнению с земными размерами – Аристарх Самосский, Эратосфен, Гиппарх, Архимед, Птолемей;

• предположение о суточном вращении Земли вокруг своей оси – Гикетий;

• установление прямолинейного распространения света и законов его отражения – Евклид;

• создание основ статики и гидростатики – Архимед;

• введение географических координат – Гиппарх;

• создание первых географических карт, учитывающих шарообразность Земли – Птолемей;

• представление о естественном возникновении жизни на Земле и образовании человека из других форм живого – Анаксимандр;

• формулирование идеи естественного отбора – Эмпедокл;

• представление о мозге человека как органе мышления – Алкмеон, Гиппократ;

• разработка основ систематики, анатомии, морфологии, эмбриологии животных – Аристотель;

• первые попытки сопоставления различных живых организмов – «лестница природы» – Аристотель;

• фиксация сходства в строении человека и обезьяны – Гален;

• разработка представлений о естественных причинах болезней, выявление которых требует наблюдений и изучения больного – Гиппократ;

• формулирование важнейших положений медицинской практики и науки: «не навреди», «лечить нужно не болезнь, а больного» – Гиппократ.

Кого называют самыми знаменитыми астрономами Древней Греции?

– Самыми выдающимися астрономами Древней Греции были Аристарх Самосский, Гиппарх, Птолемей.

Какие научные произведения, созданные учёными Древней Греции, оказали наибольшее влияние на развитие естествознания?

– Наибольшее влияние на развитие естествознания оказали «Начала» Евклида и «Великое построение» Птолемея.

Что характерно для развития естествознания в античном мире?

– Для развития естествознания в античном мире характерно то, что оно было созерцательно – основано на наблюдении и его осмыслении, без использования эксперимента.

Какое значение имели достижения науки в Древней Греции для развития человечества?

– Прежде всего следует отметить, что Древняя Греция подарила человечеству сам феномен науки, влияние которого на общество на протяжении всей истории постоянно возрастало, а в наше время стало просто огромным, во многом определяя и материальную, и духовную жизнь людей на планете. Наука буквально на наших глазах превратилась в мощную силу преобразования природы, общества, человека. Её ценность для развития техники и технологий, а тем самым для развития экономики, коренного изменения быта людей сегодня очевидна всем. Огромно её влияние на наше мировоззрение, понимание особенностей мироздания, места человека в мире и его возможностей. Наука учит нас рациональному мышлению, суть которого заключается в систематичности и доказательности рассуждений. Значимость науки для общества настолько велика, что главной целью системы образования, в которую вовлекается практически всё население планеты, является освоение научных знаний.

Возникновение многих наук в Древней Греции и отдельные конкретные достижения греков в самых различных областях знаний значимы не только как существенные шаги в осмыслении реальности, но в гораздо большей степени как убедительные доказательства эффективности самого научного познания. Античные учёные больше всего ценили науку саму по себе. Ведь их внимание не привлекали практические приложения получаемых знаний. Их интерес к познанию был чисто теоретическим. В античной науке была продемонстрирована огромная мощь человеческого разума. Систематичность и обоснованность суждений с тех пор стали важнейшим элементом культуры человека. Выявление же значимости науки для преобразования мира, общества и человека стало заслугой последующих поколений учёных. Эти проблемы в наиболее отчётливой и яркой форме были обсуждены Р. Беконом (ок.1214 – ок.1292, Великобритания), Леонардо да Винчи (1452–1519, Италия), Ф. Бэконом (1561–1626, Великобритания).