Технология и техника в эпоху Возрождения

Возрождение – это грандиозный переворот, который совершается в эпоху во всех областях общественной жизни: в экономике, идеологии, культуре, науке и философии. Именно к этому времени относятся расцвет городской культуры, великие географические открытия, безмерно расширившие кругозор человека, переход от ремесла к мануфактуре.

3.2 Организация ремесленного производства и возникновение мануфактуры и техники, развитие науки

После крушения античного мира возникшая в нем ремесленная традиция получила продолжение в Византии и арабоязычных странах Востока, где она, в отличие от Европы, в раннем средневековье не угасла, а, напротив, получила дальнейшее развитие. Естественным спо­собом повышения производительности труда ремесленников были его дальнейшая специализация, разделение и кооперация - прием, изве­стный еще со времен античных мастерских. В IV-VII вв. на территории Египта употреблялось более 180 наименований различных видов ре­месла, в том числе 70 - новых, не употреблявшихся ранее в довизантийское время. Заметное оживление ремесел в Западной Европе от­мечается уже в VIII-XI вв. Здесь получила развитие известная ранее на Востоке и в Византии, но особенно характерная для более позднего средневековья, форма организации труда - ремесленные цехи, пред­ставлявшие собой профессиональные объединения ремесленников одной специальности. Смысл этого объединения - в защите интере­сов его членов. Для этого цех имел утверждаемый городскими властя­ми устав - свод правил жизни и труда, обязательных для всех мастеров и подмастерьев, входивших в цеховое сообщество. Количество цехов росло по мере углубления специализации труда. В средневековых го­родах существовали, например, отдельные цехи чулочников, перчаточ­ников, замочников, колесных мастеров и т. д. В 1291 г. в Париже числи­лось 4159 цеховых мастеров 350 различных профессий, объединив­шихся в 100 цехов. В XIV-XV вв. в одном только Франкфурте-на-Майне обработкой металла занимались мастера 35 узких специальностей, де­рева - 17. В строительстве было известно 19 профессий, в текстиль­ном производстве - 17. О том, насколько были специализированы ра­боты и рабочие инструменты, можно судить по тому, например, что ремесленники в английском городе Бирмингеме применяли более 500 разновидностей одних только молотков и каждый из них был приспо­соблен для выполнения какой-то одной технологической операции.

Ремесленные цехи играли весьма заметную роль в жизни средневековых городов и представляли собой немалую политическую силу. Деятельность ремесленных цехов занимает важную страницу и в исто­рии техники. Их появление способствовало улучшению организации труда, упорядочению технологических процессов и выработке общих требований к качеству и единообразию изготавливаемой ремесленни­ками продукции. Для того, чтобы получить звание мастера и стать пол­ноправным членом профессионального сообщества, работник должен был пройти долгий (чаще всего - многолетний) путь обучения в каче­стве подмастерья и на деле доказать, что достиг высокого уровня мас­терства.

В отличие от мастеров, как правило, владевших собственными ма­стерскими, подмастерья имели весьма ограниченные права и обшир­ные обязанности. Их труд оплачивался очень низко, поскольку главным считалось то, что они получали возможность учиться у мастера и приоб­ретать профессию. До нашего времени дошли документы о многочис­ленных конфликтах между мастерами и нещадно эксплуатируемыми ими подмастерьями. Уставы заботились о репутации цеха и предъявля­ли высокие требования к качеству продукции ремесленных мастерс­ких. В каждом цехе существовали строгие правила выполнения зака­зов. Мастера и подмастерья имели право использовать только лучшее сырье и материалы. Категорически запрещалось сдавать заказчику плохо выполненную продукцию. За продажу товаров с дефектами, несоответ­ствующих утвержденным образцам, ремесленники подвергались суро­вым наказаниям, вплоть до изгнания из цеха и запрещения работать по специальности. Эта сторона деятельности цехов, а также то, что они способствовали развитию разделения труда, положительно сказывались на производстве продукции.

К XVI в. качество изделий европейских ремесленников, казалось, достигло совершенства. Многовековой отбор и закрепление в тради­ции лучших приемов выполнения ручных операций, весьма узкая спе­циализация мастеров, долгие годы изготавливавших одни и те же пред­меты, позволяли им выделывать каждый образец продукции так, что превзойти их не представлялось возможным. Но положительное влия­ние цехов на рост производительности труда, повышение качества то­варов и развитие экономики было ограничено их собственными корпо­ративными интересами.

Цеховые сообщества боролись с внешними конкурентами и конку­ренцией внутри цеха путем запретов на применение новых, более про­изводительных технических средств и технологий. Члены цеха не име­ли права иметь больше наемных работников и подмастерьев, чем пре­дусмотрено уставом. Вплоть до XVI в. мастера не имели право использовать высокопроизводительную самопрялку. Статуты парижских ткачей 1648 и 1667 гг. запрещали иметь в одной мастерской более трех ткац­ких станков. Из-за таких запретов техническая база организованного по цеховому принципу ремесленного производства постепенно устаре­ла. Сами цехи перестали удовлетворять быстро растущие потребности рынка. Прогрессивный сам по себе принцип пооперационного разде­ления и специализации технологических процессов перестал «рабо­тать», так как каждая операция выполнялась посредством примитивной техники. В результате ремесленные мастерские и цехи вынуждены были уступить новой форме организации производства товаров на основе развитого распределения труда и ручной ремесленной техники.

Она получила распространение в Европе с середины XVI в. до пос­ледней трети XVIII в. под названием мануфактура (от лат. manus - рука и factura - изготовление). Мануфактура основана на разделении труда и технологических операций между мастерами внутри одной мастерс­кой или между специализированными мелкими мастерскими. Такая организация технологического процесса позволяла разделять его на последовательно выполняемые простые операции, что, естественно, снижало уровень требований к профессиональной подготовке и мас­терству отдельного работника. Специалисты, способные выполнить все операции по изготовлению того или иного вида продукции с начала до конца, оказывались ненужными. Их место занимали наемные работни­ки менее высокой квалификации, а значит, и с менее высокой оплатой труда. Владелец мануфактуры выступал как организатор производства: предоставлял помещение и рабочие инструменты, обеспечивал опто­вую (а значит, более дешевую) закупку сырья и сбыт продукции, контро­лировал ход работы. Все это значительно повышало производительность труда и снижало стоимость производимых товаров. Продукция ману­фактур оказывалась дешевле продукции традиционных ремесленных мастерских и потому пользовалась большим спросом на рынке. ([43], с.83)

Начальная организация мануфактуры требовала вложения свобод­ных средств. Ими располагали, как правило, торговцы, нажившиеся на скупке и продаже товаров, производившихся мастерами, входившими в ремесленные цехи. Владельцы новых предприятий не входили в со­став цехов и не подчинялись установленным в них правилам. Владелец мануфактуры получал прибыль, которой он мог распоряжаться по свое­му усмотрению. Поскольку мануфактуры были свободны от цеховых ог­раничений на численность работающих, а также на число применяемых машин и количество наемных работников, было выгодным направлять часть прибыли на расширение производства пользующейся спросом продукции. Для этого закупались новые станки и инструменты, нанимались дополнительные работники. Экономическая эффективность ману­фактурного производства резко повышалась при применении водяных двигателей, что требовало немалых по меркам того времени затрат, но позволяло значительно снизить оплату живого труда.

Наибольшее развитие мануфактура получила в текстильной промыш­ленности. Ткани из шерсти, льна и хлопка пользовались нарастающим массовым спросом, и поэтому финансовые вложения в организацию их мануфактурного производства окупались особенно быстро. Ману­фактуры были организованы и в других отраслях промышленности. По такому же принципу было организовано производство стеклянной, фар­форовой и фаянсовой посуды, оружия, предметов повседневного быта и многих других выпускавшихся в большом количестве технических из­делий.

Организация мануфактур привела к упразднению ремесленных цехов, тем самым сняла устаревшие ограничения на рост производи­тельности труда и развитие техники и технологии промышленного про­изводства. Но характер труда при этом не изменился. В России ману­фактуры возникли в XVII в., а их расцвет приходится на вторую половину XVIII в. В Европе уже к середине XVII в. ручной труд исчерпал возможно­сти дальнейшего быстрого повышения производительности за счет его новой организации. Поэтому время распространения мануфактур было довольно коротким. Какое-то время мануфактуры еще наращивали про­изводство, увеличивая число и мощность используемых водяных дви­гателей. Но водяные двигатели жестко привязывали промышленные предприятия к рекам, что далеко не всегда было удобно. Увеличение диаметра водяных колес, устройство все более сложных трансмиссий - силовых передач от двигателя к рабочей машине, даже рост числен­ности работников не решали проблему удовлетворения растущей по­требности населения в товарах промышленного производства. Так сформировались условия для быстрого коренного изменения техноло­гии мануфактурного производства. В результате произошедшего в кон­це XVIII - начале XIX вв. промышленного переворота мануфактуры были окончательно вытеснены фабриками и заводами, оборудованными уже не ветряными и водяными, а вновь изобретенными паровыми двигате­лями и рабочими машинами - техническими устройствами для преоб­разования энергии и вещества (материала).

Началась революция и в военном деле. Она началась с производства и применения огнестрельного оружия. Распространение огнестрельного оружия привело к перевороту во взглядах на войну. Рыцарские доспехи перестали быть надежной защитой их пробивали пули. Стены замков потеряли свою неприступность – они легко разрушались пушечными ядрами. Феодальная рыцарская конница уступила место массовым наемным армим, вооруженным огнестрельным оружием. В XIV в. Применяли как тяжелые пушки для осады крепостей, так и легкие орудия для полевых сражений. Стреляли не только ядрами, но и разрывными снарядами.

Было усовершенствовано ручное огнестрельное оружие. В кавалерии появились пистолеты, у пехотинцев – тяжелые ружья – мушкеты. Из мушкетов стреляли довольно метко на 150-200 шагов.

В этот период быстрыми шагами стало развиваться мореплавание и кораблестроение. В XV в. Был создан быстрый легкий парусник каравелла (в переводе «лодка с парусом»). Такие суда были подвижны и вместительны. Были изобретены приборы – астролябии для определения места, где находится корабль. У моряков появился компас. Бурное развитие кораблестроения создало условия для новых географических открытий. На поиски морского пути в Индию португальский корабль отправил экспедицию во главе с Васко да Гамой. Его корабли были приспособлены для долгого плавания, снабжены лучшими картами и приборами, имели опытных матросов. В мае 1946 г. Португальские корабли бросили якоря у индийского города Калькут. Так европейцы появились в индии.

В XV в. Мореплаватели заинтересовались предложением древних ученых, что земля имеет форму шара. Некоторые ученые утверждали, что плывя на запад можно добраться до Индии.

Первым европейским мореплавателем, который попытался добраться до Индии, плывя на запад, был Христофор Колумб. В 1492 г. Он достиг Америки, но открытую землю он назвал Индией. В ближайшие годы итальянец Америго Веспуччи доказал, что открытые Колумбом земли – новый материк, который был назван именем Америго Америка.

В 1519-1522 годах испанцы совершили первое кругосветное путешествие во главе с храбрым и опытным моряком Фернаном Магеланом. Важное значение для развития науки сыграл Марселини Фичино (1433-1499), который организовал во Флоренции Академию платоновскую (1459-1521). Фичино способствовал возрождению платонизма и борьбе со схоластическим аристотелизмом, он так же оказал заметное влияние на развитие философии возрождения.

Огромное значение для развития инженерного дела оказало учение Д. Карлано (1501-1576) – философа, врача, математика. Он был разносторонним учным и в области астрологии и алхимии, физики, инженерии, психологии. Работы Кардано сыграли большую роль в развитии алгебры. Одним из первых в Европе он стал допускать отрицательные корни уравнений. С его именем связана формула решения неполного кубического уравнения (Кардано формула).

Кардано также занимался передачей движения, теорией рычагов (карданная передача, карданный механизм). Карданный механизм, обеспечивал вращение двух валов под переменным углом, благодаря подвижному соединению звеньев. Это открытие сделало революцию в технике, так как нашло широкое применение в различных машинах: паровых, летательных аппаратах, приборах (шарнирная муфта), автомобилях (карданная передача), сельскохозяйственной и другой технике.

Эпоха возрождения отмечается бурным развитием прежде всего астрономии. Так великий польский астроном Николай Коперник (1473-1543) приходит к убеждению о сложности астрономической теории Аристотеля-Птоломея. Его главное произведение «Об обращении небесных сфер» было издано лишь перед смертью. Он создает гелиоцентрическую систему мира. Его главные положения состоят в том, что Земля отнюдь не составляет неподвижного центра мира, а вращается вокруг своей оси, во-вторых, она вращается вокруг Солнца, находящегося в центре мира. Вращением земли вокруг своей оси Коперник объяснил смену дня и ночи, а также видимое вращение звездного неба. Обращением же Земли вокруг Солнца он объяснил видимое перемещение его относительно звезд, а также петлеобразное движение планет. Коперник первым установил, что луна обращается вокруг Земли, являясь ее спутником.

Дальнейшее развитие Коперниковской астрономии связано с именем немецкого ученого Иогана Кеплера (1571-1630). Он считал, что земля, как и Солнце, обладает некотрой притягивающей силой, гравитацией, аналогичной магнетизму. Кеплер делает шаг в направлении открытия закона всемирного тяготения.

Важные идеи в астрономии выдвинули Г.Галилей, Джордано Бруно и др.

В горном деле и ремесле стали применяться водяные двигатели. Водяное колесо издавна использовалось на мельницах: в стремительный поток воды погружали нижнюю часть колеса, оно вращалось и приводило в движение тяжелые жернова. Такое колесо называлось нижнебойным. Позднее было изобретено верхнебойное колесо, оно приводилось в движение силой падающей на него воды и вращалось быстрее, чем нижнебойное.

При обработке металла этим колесам приводили движение молот весом в одну тонну. В производстве бумаги с помощью водяного двигателя поднимали и опускали прессы, в горном деле – поднимали и дробили руду, откачивали воду из шахт. Это позволяло рыть более глубокие шахты и добывать больше руды.

Важное улучшение произошло в плавке и обработке металлов – были построены первые домны (большие плавильные печи, достигавшие 3…4 м в высоту). Водяное колесо было соединено с большими механизмами, которые с силой вдували воздух в печь. Благодаря этому достигалась высокая температура: железная руда плавилась, из нее образовывался жидкий чугун. Из чугуна отливались различные изделия, а путем его переплавки получали железо и сталь.

О состоянии развития техники в то время мы можем теперь судить по дошедшим до нас сочинениям механиков и инженеров XIV-XVI вв. Составление своего рода технических справочников - сводов всех из­вестных тогда технических средств, дополненных собственными изоб­ретениями, было популярно у многих инженеров и механиков эпохи Возрождения. Рукописи, как правило, сопровождались многочислен­ными рисунками, поясняющими устройство машин и механизмов. До нашего времени дошли схематические чертежи разнообразных подъем­ных устройств - поворотных кранов, оборудованных блоками и воротами, винтовых подъемников-домкратов, своего рода грузовых лифтов. В них описано устройство мельниц для размалывания зерна, руды или пороха с зубчатыми приводами от ветряных и водяных колес. Одна из конструкций основана на идее использования энергии морс­ких приливов и отливов. В других рукописях можно встретить рисунки механических копров, шлифовальных и сверлильных станков и даже военных самодвижущихся с помощью ворота и каната повозок. Важное место в этих справочниках отведено воздуходувным мехам, без кото­рых было невозможно получить высокую температуру в кузнечных и металлургических технологиях. С их помощью также проветривались шахты на рудниках.

В 1540 г. была опубликована книга «Пиротехника» итальянского ин­женера и ученого Бирингуччо (1480-1539), содержащая разнообраз­ные сведения о технике и технологии не только горного дела и метал­лургии, но и металлообработки того времени. К этому времени уже была изобретена описанная Агриколой машина с приводом от одного водя­ного колеса, которая дробила, размалывала и промывала золотую руду, а затем смешивала обогащенную руду с ртутью для извлечения чистого золота. Такая машина была уже довольно сложным механическим уст­ройством.

Опыт применения разнообразных машин и механизмов с зубчаты­ми передачами и сцеплениями обобщен в книгах выдающегося италь­янского механика и математика Джеронимо Кардано (1501-1576), име­нем которого названо до сих пор применяемое механическое соеди­нение двух вращающихся валов, оси которых не совпадают. К концу XVI- началу XVII вв. относятся попытки создания паровых машин для подъе­ма воды, различные конструкции прокатных станов, сукновальных ма­шин, машин для кручения шелка и др. Одна из интереснейших машин начала XVII в. - паровой двигатель, действующий по принципу турбины, т.е. посредством струи пара, раскручивающей крыльчатое колесо-при­вод.

Изучение технических сочинений эпохи Возрождения показывает, что инженеры XIV-XVI вв. изобретали и изображали на бумаге подчас весьма любопытные механизмы и схемы их соединения. Но при этом, главным образом, из-за недостатка знаний о природе они нередко вовсе не принимали во внимание реально существовавшие трение, быстро­действие и инерционность частей, из которых составляли свои слож­ные машины. Учитывать эти физические явления в инженерных расчетах тогда еще никто не умел. В результате многие придуманные в то время конструкции машин нельзя построить и применить на деле. В этом, конечно, сказывалось и недостаточное развитие научных знаний о технике. Труды механиков и инженеров XV-XVII вв. свидетельствуют также, что многие из них уже не довольствовались рецептами Витрувия и в поисках объяснения причин естественных свойств и явлений, обна­руживаемых в процессе создания и применения технических средств, все чаще обращались к работам Архимеда и других античных ученых.

Механика и устройство механизмов в позднее средневековье и эпоху Возрождения вызывали широкий интерес общества. Разработ­кой технических устройств увлекались даже короли и князья. Импера­тор Карл V был механиком-любителем. Император Рудольф II сам изо­бретал. Многие французские короли имели у себя придворных механи­ков подобно придворным алхимикам. Токарное и кузнечное дело, су­достроение и другие технические работы были любимыми занятиями императора России Петра I, «личный токарь» которого Нартов известен в истории техники как выдающийся изобретатель.

На рубеже эпох Возрождения и Нового времени были сделаны два важнейших для науки технических изобретения, оказавшие значитель­ное воздействие на развитие естествознания. Оба были сделаны слу­чайно, но затем неоднократно совершенствовались и дошли до наше­го времени. Около 1590 г. был изобретен сложный микроскоп, а около 1608 г. - телескоп. Первый сложный микроскоп представлял собой ком­бинацию из двояковыпуклой (объектив) и двояковогнутой (окуляр) стек­лянных чечевиц. Его изобретателем считают голландского шлифоваль­щика стекол Янсена. Более современная конструкция микроскопа была создана позже. Первая подзорная труба была изобретена тоже голлан­дским оптиком Липперсгеем. Эта оптическая схема, получившая на­звание голландской подзорной трубы, и сегодня применяется в кон­струкции биноклей. Но в эффективный научный инструмент с большим увеличением, пригодный для астрономических наблюдений, «голланд­скую подзорную трубу» превратили Галилей и Кеплер уже в первой чет­верти XVII в.

Интересы гениального художника эпохи Возрождения Леонардо да Винчи (1452-1519) выходили далеко за рамки искусства. Великий художник, архитектор, ученый и инженер эпохи Возрождения, был изоб­ретателем множества технических устройств, обогнавших свое время. В истории техники он известен как инженер-мостостроитель и гидротехник, фортификатор и артиллерист. Помимо великих произведений скульптуры и живописи, он оставил после себя труды в области геоло­гии и анатомии, математики и механики. Среди дошедших до нашего времени рисунков-чертежей Леонардо да Винчи - эскизы летательных аппаратов (в том числе вертолета), подводной лодки, водолазного кос­тюма, парашюта и многих других удивительных для того времени разно­образных технических средств, идеи которых были реализованы толь­ко столетия спустя. Одна из его. научных разработок - классификация известных тогда кулачковых механизмов, винтовых передач, разнооб­разных зубчатых зацеплений.

Леонардо да Винчи высоко ставил значение опыта в науке и техни­ке. Он говорил: «Увлекающийся практикой без науки - словно кормчий, ступающий на корабль без руля и компаса; он никогда не уверен, куда плывет.» Леонардо да Винчи считал, что человеческие знания о приро­де обязательно должны подкрепляться доказательствами, а техничес­кие конструкции - математическими расчетами. Такой подход к знани­ям о природе и технике не просто отличался от средневекового - он прямо противоречил ему и утверждал совершенно иные духовные цен­ности человека, принадлежавшего уже новой исторической эпохе. ([43] с.95)

Подлинную революцию во взглядах на мир, переворот в мировоз­зрении средневекового общества, произвела научно обоснованная великим польским астрономом Николаем Коперником (1473-1543) гелиоцентрическая система мира, в корне изменившая общепризнан­ные до этого представления о мироздании. До появления учения Ко­перника основой миропонимания европейцев была геоцентрическая система античного астронома Птолемея. Согласно ей неподвижным центром Вселенной является Земля, вокруг которой вращаются все не­бесные светила, включая Солнце. Птолемей и его последователи раз­работали чрезвычайно сложные геометрические доказательства спра­ведливости такой планетарной модели. Она пользовалась безусловной поддержкой церкви.

Вышедшая в 1546 г. книга Коперника «Об обращении небесных сфер» поведала об одном из величайших в истории человечества естественнонаучных открытий - доказательстве существования Солнеч­ной системы и околосолнечной орбиты Земли. Учение Коперника по­трясло самые основы средневекового мировоззрения. Правда, масш­табы катастрофы, которую потерпела христианская картина мира, были оценены церковью не сразу. Сочинение Коперника было запрещено в 1616 г. Но еще в 1600 г. по обвинению в ереси был сожжен на костре Джордано Бруно (1548-1600) - итальянский ученый и поэт, горячий сто­ронник учения Коперника. В 1633 г. был вынужден отречься от учения Коперника осужденный Святой инквизицией Галилео Галилей (1564-1642) - великий ученый и изобретатель, физик, механик и астроном, один из основателей точного естествознания - науки Нового времени. Он находился под надзором церкви до самой смерти. Яростное со­противление церковников гелиоцентрической системе мира продол­жалось более двухсот лет, после чего католикам все же пришлось при­знать ее реальность.

Одной из областей техники, после долгого перерыва побудивших инженеров вновь обратиться к самостоятельным научным исследова­ниям, была артиллерия. Для того, чтобы вести эффективную прицель­ную стрельбу из артиллерийских орудий, важно было иметь правильные представления о траектории полета ядра и уметь заранее рассчиты­вать точку его падения. Составлением таблиц и разработкой методов расчета артиллерийской стрельбы тогда занимались многие математи­ки. Значение теории для решения технических задач хорошо понимал итальянский математик Николо Тарталья (1499-1557), основатель од­ной из первых в истории технических наук - баллистики.

Путь великого ученого и инженера Галилео Галилея начинался в годы, когда в области естествознания царили никем не оспариваемые теории Аристотеля, а в духовной жизни господствовали религиозное мировоззрение и учения средневековых схоластиков. Интересно, что он начал свою научную деятельность с изучения трудов Архимеда и повторения некоторых проведенных им физических опытов. Техничес­кому изобретению была посвящена и первая научная публикация Гали­лея, описавшего в ней пропорциональный циркуль для военно-инже­нерных работ (1606). В доме Галилея была механическая мастерская, где, кроме него самого, трудились его помощники, а также литейщики, токари и столяры. После многовекового перерыва он продолжил дело, начатое Архимедом и другими учеными античной эпохи, труды которых глубоко изучил. Еще в молодости он проявил себя как настоящий уче­ный: не доверял голословным утверждениям, не полагался на автори­теты и всегда стремился подкрепить знания о природе собственными наблюдениями и опытами. В этом смысле Галилей безусловно был яр­ким представителем эпохи Возрождения. Опора на теоретические зна­ния и применение в исследованиях метода научного эксперимента с использованием новых технических средств, научных приборов и инст­рументов характерны для всего творчества этого великого ученого, од­ного из основоположников современного естествознания. Он более, чем кто бы то ни было до него, повлиял на становление эксперимен­тального метода в физике и во всей науке Нового времени. Поэтому можно утверждать, что живший на переломе исторических эпох Галилей по типу мышления, воззрениям, методам и результатам исследо­ваний был уже человеком и ученым Нового времени.

К концу классического средневековья и началу эпохи Возрожде­ния техническая практика, ремесленная деятельность и зарождающая­ся мануфактурная промышленность выдвинули множество задач, кото­рые не удавалось решить на основе одного только здравого смысла. Накопленный опыт изготовления техники не давал ответа на вопросы, почему вычерченная на бумаге машина из сотен зубчатых колес при изготовлении оказывается неработоспособной, отчего небольшая мо­дель механизма действует, а ее увеличенная во много раз копия так и не приходит в движение. Такие физические явления, как инерция, тре­ние, сопротивление материалов и т. п. не могли быть поняты и объяс­нены на основе имевшихся к тому времени знаний о природе. Даже получивший к этому времени развитие научный эксперимент не давал, сам по себе, глубокого объяснения наблюдаемым при опыте естествен­ным явлениям и свойствам техники. Одни только экспериментальные исследования природы и ее проявлений, воспроизводимых в «чистом» виде безотносительно к технической практике, не могли породить на­учное естествознание. Не могли его породить и одни только размыш­ления об окружающем мире. Но даже постановка принципиально новых задач в условиях господства средневекового стиля мышления была крайне затруднена. Мир казался таким, каким его считала церковь: не­зыблемым, раз и навсегда истолкованным в трудах церковников и Биб­лии.

Поворотным событием в истории науки стало установление Копер­ником гелиоцентрической системы мира. Но и после этого освобожде­ние отдельных отраслей знания от установлений церкви и средневеко­вых форм мышления протекало трудно и постепенно. Раньше других на новый уровень вышла астрономия. За ней, начиная с XVII в., последова­ла физика. В XVI в. главная цель алхимиков - поиски философского камня - постепенно отступила на задний план перед новой задачей -изготовлением препараторов из неорганических веществ для лечения болезней. Это направление химических исследований, заложенное еще в средние века немецким врачом и естествоиспытателем Парацельсом (1493-1541), получило название ятрохимии. Проводившиеся ятро-химиками лабораторные исследования сохраняли многие черты алхи­мии, но иногда приводили и к выдающимся научным результатам. Так, голландский естествоиспытатель Гельмонт (1579-1644) первым ввел понятие «газ» и впервые поставил опыты по изучению питания расте­ний. Он показал, что углекислый газ можно получить из известняка, по­ливая его кислотой.

С XVIII в. начала складываться научная химия. Одним из величай­ших достижений зарождающегося научного естествознания стало уче­ние о кровообращении, разработанное англичанином Гарвеем (1578-1658). Но только в XIX в. биология приобрела черты науки в современ­ном смысле этого слова. Проблема заключалась в том, что для понима­ния и научного объяснения причин и причинно-следственных связей между явлениями, обнаруживаемыми при проведении экспериментов, а также при изготовлении и применении более сложной, чем раньше, техники, следовало выйти на новый уровень познания - уровень науч­ного обобщения и теоретического объяснения наблюдаемых фактов. Так возникла потребность в создании системы строгих, отвечающих требованиям логики, методов научного познания.

Одним из таких методов был признан применявшийся еще в древ­ности метод мысленного (воображаемого) эксперимента. Но главным оружием ученого стал действительный научный эксперимент, когда изучаемое явление или свойство воспроизводилось многократно в за­ранее заданных и точно определенных условиях с помощью научных приборов. Результаты измерений записывались и тщательно изучались. Изменяя условия эксперимента, ученые выявляли связи между причи­нами и следствиями происходящего и устанавливали точные количе­ственные характеристики наблюдаемых процессов. К результатам ана­лиза опытов - научному знанию тоже стали предъявляться более стро­гие требования. В отличие от обыденного знания, оно должно быть обо­снованным, подтвержденным фактами, достоверным, логически выст­роенным, не противоречивым, воспроизводимым и проверяемым. Уче­ние о методах науки, т.е. о способах получения нового научного знания о природе и технике, называется методологией. Методологическим принципом научного и технического творчества Галилея и других осно­воположников науки Нового времени было сочетание эксперименталь­ной и теоретической деятельности. Они никогда не предпринимали опытов вслепую, без заранее продуманной цели и связи с теоретичес­кой гипотезой - мысленным предположением, которое следовало либо подтвердить, либо опровергнуть в ходе эксперимента.

Подтверждение теоретическим выводам из проведенных экспе­риментов ученые искали и находили в безбрежном море технической практики. Большое значение стало придаваться научной терминологии - точно определенным, принятым всеми учеными понятиям, не допус­кающим разнотолкований и не вносящим путаницу в обсуждение научных проблем. Так начал формироваться особый язык науки, специаль­но приспособленный для предупреждения и устранения возможных ошибок в рассуждениях, доказательствах и выводах. Очень часто науч­ные понятия и теории абстрактны, т.е., отражают только некоторые сто­роны и явления действительности, отвлекаясь (абстрагируясь) от дру­гих, реально существующих, но в данном случае не принимаемых во внимание сторон и явлений. Для решения многих научных проблем уче­ные отвлекаются от их конечного практического смысла и мыслят на уровне высоких абстракций. Теоретические выводы, сформулирован­ные на таком языке, часто бывают понятны только специалистам. Но это позволяет в каждом отдельном выделить из множества явлений и фактов именно те, что нужны для углубленного исследования предме­та - того или иного явления природы, результата эксперимента и т. д.

Разработка новой методологии научного познания и обоснования теорий в сочетании с опорой на экспериментальные исследования ока­залась весьма эффективным средством развития научных знаний о мире. Но еще большее значение для последующей истории культуры, науки и техники стало формирование новой, основанной на научном подходе, общей картины мира. Этому способствовали достижения эпохи Возрождения в области духовной культуры. В произведениях «послед­него поэта средневековья и вместе с тем первого поэта нового време­ни» Данте Алигьери (1265-1321), сатирика Франсуа Рабле (1494-1553), драматурга Уильяма Шекспира (1564-1616), Мигеля де Сервантеса Сааведра (1547-1616) и других великих творцов утверждались идеи гума­низма, вера в возможности человека и его разума. Утверждению этих идеалов, новых представлений о человеке и мире способствовало твор­чество Рафаэля Санти (1483-1520), Микеланджело Буанаротти (1475-1588), Тициана Вечеллио (около 1477-1576), Питера Брейгеля (око­ло 1525-1568), Рубенса Питера Пауэла (1577-1640), Дюрера Альбрехта (1471-1528) и других высокочтимых и сегодня великих скульпторов, ар­хитекторов и живописцев той эпохи. Развиваясь как бы в едином русле и в одном направлении, духовная культура, наука, техника эпохи Воз­рождения буквально преобразили отношения людей к миру, друг к дру­гу и к самим себе, раскрепостили скованные средневековьем твор­ческие силы личности и подготовили переход человечества в следую­щую фазу исторического развития - Новое время. Зародившаяся в эпоху Возрождения наука Нового времени стала надежной базой последую­щего развития техники и решения многих других жизненных проблем человечества.

На изменение общего направления развития науки и техники, всей западноевропейской культуры накануне Нового времени большое влияние оказало смещение центра политической, культурной и экономи­ческой жизни с Востока и Средиземноморья в северо-западные стра­ны - Англию, Францию и Германию. Расцвету естественных наук и тех­ники способствовали произошедшее в эпоху Возрождения освобожде­ние мышления от религиозных догматов, торжество идей гуманизма, веры в человеческий разум и творческие силы личности. Благодаря непосредственным контактам науки с практикой, с развивавшейся не­зависимо от книжной учености техникой были созданы условия для преобразования и обновления всей научной жизни. Духом науки Ново­го времени были проникнуты возникшее в 1645 г. Королевское обще­ство в Лондоне, созданная в 1666 г. Парижская академия. В 1700 г. образована Берлинская академия, а в 1725 г. - Петербургская акаде­мия наук. Новые научные учреждения и развивающиеся университеты стали основой национальных систем образования и организации науч­ных исследований в Европе.

Итак, изменения, произошедшие в экономике, науке и технике Ев­ропы с V по XVI вв., обеспечили выход европейской цивилизация на новый уровень развития. В течение первой половины XVII в. лидером научных исследований становится механика. Познание законов, кото­рым подчиняются твердые, жидкие и газообразные естественные тела и вещества, заложило фундамент для дальнейшего исследования всех явлений природы. В это время была заложена база закрепленного впос­ледствии мирового экономического, научного и технического лидер­ства Европы. Таким образом, средневековая европейская наука и тех­ника, освоив в эпоху Возрождения достижения древнегреческой циви­лизации, не только превзошла прошлые успехи в этой области, но и положила начало последующему мировому научно-техническому про­грессу человечества.

До нашего времени дошли схематические чертежи разнообразных подъемных устройств, поворотных кранов, оборудованных блоками и воротами, винтовых подъемников-домкратов, своего рода грузовых лифтов. В них описано устройство мельниц для размалывания зерна, руды или пороха с зубчатыми приводами от ветряных и водяных колес. Одна из конструкций основана на идее использования энергии морских приливов и отливов. В других рукописях можно встретить рисунки механических копров, шлифовальных и сверлильных станков и даже военных самодвижущихся с помощью ворота и каната повозок. Важное место в этих.справочниках отведено воздуходувным мехам, без которых было невозможно получить высокую температуру в кузнечных и металлургических технологиях. С их помощью также проветривались шахты на рудниках.

В 1540 г. была опубликована книга «Пиротехника» итальянского инженера и ученого Бирингуччо (1480-1539), содержащая разнообразные сведения о технике и технологии не только горного дела и металлургии, но и металлообработки того времени. К этому времени уже была изобретена описанная Агриколой машина с приводом от одного водяного колеса, которая дробила, размалывала и промывала золотую руду, а затем смешивала обогащенную руду с ртутью для извлечения чистого золота. Такая машина была уже довольно сложным механическим устройством.

Опыт применения разнообразных машин и механизмов с зубчатыми передачами и сцеплениями обобщен в кигах выдающегося итальянского механика и математика Джеронимо Кардано (1501-1576), именем которого названо до сих пор применяемое механическое соединение двух вращающихся валов, оси которых не совпадают. К концу XVI- началу XVII вв. относятся попытки создания паровых машин для подъема воды, различные конструкции прокатных станов, сукновальных машин, машин для кручения шелка и др. Одна из интереснейших машин начала XVII в. -паровой двигатель, действующий по принципу турбины, т.е. посредством струи пара, раскручивающей крыльчатое колесо-привод.

Изучение технических сочинений эпохи Возрождения показывает, что инженеры XIV-XVI вв. изобретали и изображали на бумаге подчас весьма любопытные механизмы и схемы их соединения. Но при этом, главным образом, из-за недостатка знаний о природе они нередко вовсе не принимали во внимание реально существовавшие трение, быстродействие и инерционность частей, из которых составляли свои сложные машины. Учитывать эти физические явления в инженерных расчетах тогда еще никто не умел. В результате многие придуманные в то время конструкции машин нельзя построить и применить на деле. В этом, конечно, сказывалось и недостаточное развитие научных знаний о технике. Труды механиков и инженеров XV-XVII вв. свидетельствуют также, что многие из них уже не довольствовались рецептами Витрувия и в поисках объяснения причин естественных свойств и явлений, обнаруживаемых в процессе создания и применения технических средств, все чаще обращались к работам Архимеда и других античных ученых.

Механика и устройство механизмов позднее средневековье и эпоху Возрождения вызывали широкий интерес общества. Разработкой технических устройств увлекались даже короли и князья. Император Карл V был механиком-любителем. Император Рудольф II сам изобретал. Многие французские короли имели у себя придворных механиков подобно придворным алхимикам. Токарное и кузнечное дело, судостроение и другие технические работы были любимыми занятиями императора России Петра I, «личный токарь» которого Нартов известен в истории техники как выдающийся изобретатель.

На рубеже эпох Возрождения и Нового времени были сделаны два важнейших для науки технических изобретения, оказавшие значительное воздействие на развитие естествознания. Оба были сделаны случайно, но затем неоднократно совершенствовались и дошли до нашего времени. Около 1590 г. был изобретен сложный микроскоп, а около 1608 г. - телескоп. Первый сложный микроскоп представлял собой комбинацию из двояковыпуклой (объектив) и двояковогнутой (окуляр) стеклянных чечевиц. Его изобретателем считают голландского шлифовальщика стекол Янсена. Более современная конструкция микроскопа была создана позже. Первая подзорная труба была изобретена тоже голландским оптиком Липперсгеем. Эта оптическая схема, получившая название голландской подзорной трубы, и сегодня применяется в конструкции биноклей. Но в эффективный научный инструмент с большим увеличением, пригодный для астрономических наблюдений, «голландскую подзорную трубу» превратили Галилей и Кеплер уже в первой четверти XVII в.

Интересы гениального художника эпохи Возрождения Леонардо да Винчи (1452-1519) выходили далеко за рамки искусства. Великий художник, архитектор, ученый и инженер эпохи Возрождения, был изобретателем множества технических устройств, обогнавших свое время. В истории техники он известен как инженер-мостостроитель и гидротехник, фортификатор и артиллерист. Помимо великих произведений скульптуры и живописи, он оставил после себя труды в области геологии и анатомии, математики и механики. Среди дошедших до нашего времени рисунков-чертежей Леонардо да Винчи - эскизы летательных аппаратов (в том числе вертолета), подводной лодки, водолазного костюма, парашюта и многих других удивительных для того времени разнообразных технических средств, идеи которых были реализованы только столетия спустя. Одна из его. научных разработок - классификация известных тогда кулачковых механизмов, винтовых передач, разнообразных зубчатых зацеплений.

Леонардо да Винчи высоко ставил значение опыта в науке и технике. Он говорил: «Увлекающийся практикой без науки - словно кормчий, ступающий на корабль без руля и компаса; он никогда не уверен, куда плывет.» Леонардо да Винчи считал, что человеческие знания о природе обязательно должны подкрепляться доказательствами, а технические конструкции -математическими расчетами. Такой подход к знаниям о природе и технике не просто отличался от средневекового . - он прямо противоречил ему и утверждал совершенно иные духовные ценности человека, принадлежавшего уже новой исторической эпохе.

Подлинную революцию во взглядах на мир, переворот в мировоззрении средневекового общества, произвела научно обоснованная великим польским астрономом Николаем Коперником (1473-1543) гелиоцентрическая система мира, в корне изменившая общепризнанные до этого представления о мироздании. До появления учения Коперника основой миропонимания европейцев была геоцентрическая система античного астронома Птолемея. Согласно ей неподвижным центром Вселенной является Земля, вокруг которой вращаются все небесные светила, включая Солнце. Птолемей и его последователи разработали чрезвычайно сложные геометрические доказательства справедливости такой планетарной модели. Она пользовалась безусловной поддержкой церкви.

Вышедшая в 1546 г. книга Коперника «Об обращении небесных сфер» поведала об одном из величайших в истории человечества естественно­научных открытий - доказательстве существования Солнечной системы и околосолнечной орбиты Земли. Учение Коперника потрясло самые основы средневекового мировоззрения. Правда, масштабы катастрофы, которую потерпела христианская картина мира, были оценены церковью не сразу. Сочинение Коперника было запрещено в 1616 г. Но еще в 1600 г. по обвинению в ереси был сожжен на костре Джордано Бруно (1548-1600) -итальянский ученый и поэт, горячий сторонник учения Коперника. В 1633 г. был вынужден отречься от учения Коперника осужденный Святой инквизицией Галилео Галилей (1564-1642) - великий ученый и изобретатель, физик, механик и астроном, один из основателей точного естествознания - науки Нового времени. Он находился под надзором церкви до самой смерти. Яростное сопротивление церковников гелиоцентрической системе мира продолжалось более двухсот лет, после чего католикам все же пришлось признать ее реальность.

Одной из областей техники, после долгого перерыва побудивших инженеров вновь обратиться к самостоятельным научным исследованиям, была артиллерия. Для того, чтобы вести эффективную прицельную стрельбу из артиллерийских орудий, важно было иметь правильные представления о траектории полета ядра и уметь заранее рассчитывать точку его падения. Составлением таблиц и разработкой методов расчета артиллерийской стрельбы тогда занимались многие математики. Значение теории для решения технических задач хорошо понимал итальянский математик Николо Тарталья (1499-1557), основатель одной из первых в истории технических наук - баллистики.

Путь великого ученого и инженера Галилео Галилея начинался в годы, когда в области естествознания царили никем не оспариваемые теории Аристотеля, а в духовной жизни господствовали религиозное мировоззрение и учения средневековых схоластиков. Интересно, что он начал свою научную деятельность с изучения трудов Архимеда и повторения некоторых проведенных им физических опытов. Техническому изобретению была посвящена и первая научная публикация Галилея, описавшего в ней пропорциональный циркуль для военно-инженерных работ (1606). В доме Галилея была механическая мастерская, где, кроме него самого, трудились его помощники, а также литейщики, токари и столяры. После многовекового перерыва он продолжил дело, начатое Архимедом и другими учеными античной эпохи, труды которых глубоко изучил. Еще в молодости он проявил себя как настоящий ученый: не доверял голословным утверждениям, не полагался на авторитеты и всегда стремился подкрепить знания о природе собственными наблюдениями и опытами. В этом смысле Галилей безусловно был ярким представителем эпохи Возрождения. Опора на теоретические зна­ния и применение в исследованиях метода научного эксперимента с использованием новых технических средств, научных приборов и инст­рументов характерны для всего творчества этого великого ученого, одного из основоположников современного естествознания. Он более, чем кто бы то ни было до него, повлиял на становление экспериментального метода в физике и во всей науке Нового времени. Поэтому можно утверждать, что живший на переломе исторических эпох Галилей по типу мышления, воззрениям, методам и результатам исследований был уже человеком и ученым Нового времени.

К концу классического средневековья и началу эпохи Возрождения техническая практика, ремесленная деятельность и зарождающаяся мануфактурная промышленность выдвинули множество задач, которые не удавалось решить на основе одного только здравого смысла. Накопленный опыт изготовления техники не давал ответа на вопросы, почему вычерченная на бумаге машина из сотен зубчатых колес при изготовлении оказывается неработоспособной, отчего небольшая модель механизма действует, а ее увеличенная во много раз копия так и не приходит в движение. Такие физические явления, как инерция, трение, сопротивление материалов и т. п. не могли быть поняты и объяснены на основе имевшихся к тому времени знаний о природе. Даже получивший к этому времени развитие научный эксперимент не давал, сам по себе, глубокого объяснения наблюдаемым при опыте естественным явлениям и свойствам техники. Одни только экспериментальные исследования природы и ее проявлений, воспроизводимых в «чистом» виде безотносительно к технической практике, не могли породить научное естествознание. Не могли его породить и одни только размышления об окружающем мире. Но даже постановка принципиально новых задач в условиях господства средневекового стиля мышления была крайне затруднена. Мир казался таким, каким его считала церковь: незыблемым, раз и навсегда истолкованным в трудах церковников и Библии.

Поворотным событием в истории науки стало установление Коперником гелиоцентрической системы мира. Но и после этого освобождение отдельных отраслей знания от установлений церкви и средневековых форм мышления протекало трудно и постепенно. Раньше других на новый уровень вышла астрономия. За ней, начиная с XVII в., последовала физика. В XVI в. главная цель алхимиков - поиски философского камня - постепенно отступила на задний план перед новой задачей -изготовлением препараторов из неорганических веществ для лечения болезней. Это направление химических исследований, заложенное еще в средние века немецким врачом и естествоиспытателем Парацельсом (1493-1541), получило название ятрохимии. Проводившиеся ятро-химиками лабораторные исследования сохраняли многие черты алхимии, но иногда приводили и к выдающимся научным результатам. Так, голландский естествоиспытатель Гельмонт (1579-1644) первым ввел понятие «газ» и впервые поставил опыты по изучению питания растений. Он показал, что углекислый газ можно получить из известняка, поливая его кислотой.

С XVIII в. начала складываться научная химия. Одним из величайших достижений зарождающегося научного естествознания стало учение о кровообращении, разработанное англичанином Гарвеем (1578-1658). Но только в XIX в. биология приобрела черты науки в современном смысле этого слова. Проблема заключалась в том, что для понимания и научного объяснения причин и причинно-следственных связей между явлениями, обнаруживаемыми при проведении экспериментов, а также при изготовлении и применении более сложной, чем раньше, техники, следовало выйти на новый уровень познания - уровень научного обобщения и теоретического объяснения наблюдаемых фактов. Так возникла потребность в создании системы строгих, отвечающих требованиям логики, методов научного познания.

Одним из таких методов был признан применявшийся еще в древности метод мысленного (воображаемого) эксперимента. Но главным оружием ученого стал действительный научный эксперимент, когда изучаемое явление или свойство воспроизводилось многократно в заранее заданных и точно определенных условиях с помощью научных приборов. Результаты измерений записывались и тщательно изучались. Изменяя условия эксперимента, ученые выявляли связи между причинами и следствиями происходящего и устанавливали точные количественные характеристики наблюдаемых процессов. К результатам анализа опытов - научному знанию тоже стали предъявляться более строгие требования. В отличие от обыденного знания, оно должно быть обоснованным, подтвержденным фактами, достоверным, логически выстроенным, не противоречивым, воспроизводимым и проверяемым. Учение о методах науки, т.е. о способах получения нового научного знания о природе и технике, называется методологией. Методологическим принципом научного и технического творчества Галилея и других основоположников науки Нового времени было сочетание экспериментальной и теоретической деятельности. Они никогда не предпринимали опытов вслепую, без заранее продуманной цели и связи с теоретической гипотезой - мысленным предположением, которое следовало либо подтвердить, либо опровергнуть в ходе эксперимента.

Огромное значение для развития, сохранения и распространения знаний о природе и технике имело изобретение книгопечатания. По воздействию на последующую историю человечества это изобретение можно сравнить с изобретениями колеса и письменности. В Европе первое типографское оборудование создал немецкий мастер Иоганн Гутенберг (между 1394-1406- 1468). До конца XV в. типографии возникли в Италии, Швеции, Франции, Дании и других странах. В России первую типографию основал в 1563 г. Иван Федоров (около 1510-1583).Технология производства бумаги была, скорее всего, заимствована у арабов, основавших в 793 г. бумажную фабрику в Багдаде. В Европе ее начали выделывать примерно в это же время.