ИСТОРИЯ И МЕТОДОЛОГИЯ ФИЗИКИ

П.Н. Николаев, О.П. Николаева

ИСТОРИЯ И МЕТОДОЛОГИЯ

ФИЗИКИ

Том II

Предыстория физики

Москва 2014


2

Павел Николаевич Николаев, Ольга Павловна Николаева История и методология физики. Том 2.

Предыстория физики. М., 2014. – 125 с.

Второй том посвящен рассмотрению процесса накопления и развития элементов физического знания в период ее развития в общей системе наук, а также влияние общенаучных идей, возникших в то время, на формирование физики.

Накопление знаний об окружающем мире и обобщение непосредственного опыта происходило на протяжении десятков тысяч лет. Но интенсивное развитие науки началось с возникновения натурфилософии почти одновременно в Древнем Китае, Древней Индии и Древней Греции. С этого времени и начинается рассмотрение.

К концу периода предыстории физики, то есть в первой половине XVII века, были сделаны значительные открытия в области механики и оптики, которые позволили в дальнейшем создать самостоятельную науку – физику.

Nikolaev Pavel Nikolaevich, Nikolaeva Olga Pavlovna

History and methodology of physics.

Volume 2. Prehistory of physics. Moscow, 2014. - 125 pages

© Николаев П.Н., Николаева О.П. 2014


3

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

Глава I

ИСТОКИ ДРЕВНЕЙ НАУКИ

§ 1. Возникновение науки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

§ 2. Зарождение науки на Древнем Востоке . . . . . . . . . . . . 10

§ 3. Древняя натурфилософия. Аристотель . . . . . . . . . . . . 20

Глава II

ПЕРИОД ЭЛЛИНИЗМА

§ 4. Общая характеристика периода. Архимед . . . . . . . . . . . 41

§ 5. Александрийский мусейон . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

§ 6. Эпикур . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49


4

Глава III

ГРЕКО-РИМСКИЙ ПЕРИОД

§ 7. Характеристика периода . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

§ 8. Развитие астрономии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

§ 9. Клавдий Птолемей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

Глава IV

УПАДОК ДРЕВНЕЙ НАУКИ

§ 10. Общая характеристика периода . . . . . . . . . . . . . . . . 57

§ 11. Развитие механики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

§ 12. Энциклопедии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

Глава V

СРЕДНИЕ ВЕКА

§ 13. Характеристика периода . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60

§ 14. Средневековый Восток . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

§ 15. Наука в Европе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63


5

Глава VI

ПЕРИОД ВОЗРОЖДЕНИЯ

§ 16. Начало новой эпохи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

§ 17. Галилео Галилей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81

§ 18. Бэкон и Декарт . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90

§ 19. Наука в XVII веке до Ньютона . . . . . . . . . . . . . . . . . 96

Заключение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113

Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115


6

ПРЕДИСЛОВИЕ

Настоящая книга является вторым томом «Истории и методологии физики».

Элементы физического знания накапливались в науке на протяжении продолжительного времени, пока не позволили сформироваться физике как самостоятельной области знания.

В этой книге мы рассмотрим процесс накопления и развития элементов физической науки в период ее развития в общей системе наук, а также влияние общенаучных идей, возникших в то время, на формирование физики.

Начальный этап развития имеет важное значение для понимания процессов в любой науке, будь то формирование понятия числа в математике, поведение ранней Вселенной в единой теории поля или возникновение общих физических идей в древности.


7

Глава I

ИСТОКИ ДРЕВНЕЙ НАУКИ

§ 1. Возникновение науки

Научные знания возникли не в какой-либо определенный момент времени. Накопление знаний об окружающем мире и обобщение непосредственного опыта происходило на протяжении десятков тысяч лет [1-10].

Человек в своем развитии прошел длительный путь эволюции. С течением времени совершенствовались его речь и интеллект. Умножались и усложнялись орудия труда от примитивно обрабатываемых кусков камня к более совершенным каменным орудиям, а далее – рыболовным снастям, охотничьим ловушкам и т.п.. Получение и использование огня явилось величайшим завоеванием человека.

Накопление опыта происходило на протяжении тысячелетий и привело к формированию речи, сознания человека. Эти знания требовали объяснения, и оно возникло в антропоморфной форме. Остатки их сохранились в нашей речи: мы и теперь говорим: солнце «ходит», луна «смотрит» и т.д. Древний человек пришел к


8

пониманию природы через ее одушевление, уподобление самому себе. Из этих первых представлений в дальнейшем возникли как научные знания, так и религиозные представления.

Знания накапливались и передавались из поколения в поколение. Развитие общества и общественного труда приводит к созданию условий для устойчивой цивилизации. Определяющую роль здесь сыграло возникновение земледелия. В тех областях, где возникли условия для получения устойчивых урожаев, появились города, а впоследствии и государства. В результате в IV тысячелетии до нашей эры (н. э.) возникают первые рабовладельческие (и не только) государства, которые существовали, сменяя друг друга до середины первого тысячелетия нашей эры.

Новый способ производства был основан на примитивной технике, но и для ее создания нужны были упорядоченные знания. Появляется разделение труда, и создаются группы людей, занимающихся сбором научных знаний и их систематизацией. Возникают зачатки науки, а позднее начинает развиваться и наука.

С глубокой древности стали известны гончарный круг, обожженный кирпич, колесный экипаж. Уже в пятом тысячелетии до нашей эры начали обрабатывать медь, в третьем – бронзу, а в конце второго – начале первого тысячелетия до нашей эры научились добывать из руды железо. В древности были изобретены весельные и парусные суда. Применялись плуг, весы, отвес, уровень, угломер, циркуль, клещи, кузнечные меха, рычаг, клин, домкрат, блок, сифон, водяные часы.

В результате практических потребностей возникли старейшие науки – астрономия и математика. Развитие астрономии было


9

вызвано в первую очередь необходимостью уметь определять и измерять время. Вместе с тем, астрономия давала возможность ориентироваться на местности, и потому развитие мореходства и торговли также способствовало развитию астрономии.

Древнейшей наукой является и математика, возникшая из потребностей хозяйственной деятельности. Понятие числа возникает в глубокой древности. В дальнейшем это понятие развивается под влиянием практических задач умения вести расчеты при обмене, сборе налогов и т.п..

На первом этапе своего развития наука в древних государствах Вавилона, Ассирии, Египта, Индии и Китая находилась в стадии становления и представляла собой совокупность отдельных рецептов и правил.

С научными знаниями переплетались мифологические и религиозные представления. Установление взаимосвязи между движением небесных тел и изменениями в окружающей природе привело и к поискам взаимосвязи небесных явлений и судеб людей. В результате параллельно с астрономией стала развиваться и астрология.

Как отмечалось выше, первые обобщения практического опыта явились источником не только научных знаний, но и религиозных верований. В библейском мифе о сотворении мира бог поступает подобно человеку-земледельцу: проводит мелиоративные работы (отделил воду от земли), зажигает огонь («да будет свет»), создает все окружающие вещи и после трудов отдыхает.


10

Исследования и открытия последнего времени показали, что взаимное влияние цивилизаций Древнего Мира было гораздо больше, чем это представлялось раньше. Были получены новые данные о развитии науки на Древнем Востоке. Поэтому мы начинаем наше рассмотрение и изучения науки в Вавилоне, Ассирии, Египте, Китае, Индии.

§ 2. Зарождение науки на Древнем Востоке

Древнейшие памятники письменности. До наших дней сохранились памятники письменности, дающие представление о развитии цивилизаций на Древнем Востоке. Знания развивались здесь под влиянием практических нужд земледелия, мореплавания, строительства и т. п.. Особенно ценны следующие памятники письменности.

«Египетский папирус Ринда», хранящийся в Британском музее. Он относится примерно к 1680 году до н.э. и начинается словами: «Точный расчет. Введение в знание всех известных вещей и всех земных тайн… . Я писец Ахмес – копирую это сочинение». В нем приведены решения 84 математических задач (действия с дробями, определение площади треугольника, трапеции и круга – последняя принимается равной площади квадрата со стороной 8/9 от диаметра, объем прямоугольного параллелепипеда и цилиндра).


11

После разбора конкретных примеров идут слова: «Делай то же самое при любом подобном примере». Общих правил вычислений не дается.

«Московский папирус», хранящийся в Музее изобразительных искусств имени А.С. Пушкина. Содержит 25 задач того же типа, что и папирус Ринда.

Особый интерес представляют десятая и четырнадцатая задачи. В первой из них вычисляется боковая поверхность полуцилиндра, высота которого равна диаметру основания (или, возможно, поверхность полушария). Это является первым в математической литературе примером определения площади кривой поверхности. Решение четырнадцатой задачи основано на формуле объема усеченной пирамиды с квадратным основанием.

«Ниппурские тексты». Содержат около 50 тысяч клинописных таблиц, относящихся примерно к двадцатому веку до н.э., в которых отражены математические, астрономические и медицинские знания Древнего Вавилона.

«Индийские Веды» - древнейший памятник индийской литературы. В образном языке Вед выражено древнее религиозное мировоззрение, с которым сочетались философские представления о мире, о человеке и о нравственной жизни. Содержат сведения о научных знаниях, полученных в Древней Индии.

На протяжении долгого времени Веды передавались устно и гораздо позже были записаны. Так как они записывались на недолговечном материале – древесной коре или пальмовых листьях – то возраст дошедших до нас манускриптов не превышает


12

несколько сотен лет. Считается, что Веды создавались во II - середине I тысячелетия до н.э., хотя есть и другие гипотезы, согласно которым Веды являются более древними произведениями.

Веды делятся на четыре группы, или части. Самая древняя из них – самхиты. Самхиты состоят из четырех сборников: Ригведа – сборник гимнов (самый древний – около 1500 года до н.э.), Яджурведа – жертвенные изречения, Самаведа – жертвенные песни, Атхарваведа – песни-заклинания.

Произведения остальных групп представляют собой комментарии и дополнения к самхитам.

Вторую часть Вед составляют брахманы – сборник ритуальных текстов.

Третья часть Вед – араньяки – «лесная книга», повествующая о жертвоприношениях и названная так потому, что содержала тексты, предназначенные для отшельников.

Четвертая часть – упанишады, возникшая около 1000 года до н.э..

Это собственно философская часть. Первоначально упанишады означало сидение рядом с учителем для познания истины. В дальнейшем этот термин стал означать тайное учение.

В упанишадах развивается идея единства всего сущего, поиска причинно-следственных связей явлений и др.. Основное внимание уделяется не внешней, а внутренней стороне бытия и явлений. Главное внимание уделено человеку, его познанию, нравственному совершенствованию.


13

Вавилон, Ассирия и Египет представляли собой теократические рабовладельческие монархии. На жреческую касту возлагалась обязанность неукоснительного выполнения религиозных ритуалов, общение с богами и демонами. Все явления природы объяснялись поведением неких мифических существ.

Дошедшие до нас памятники этих цивилизаций говорят о значительном развитии здесь математики и астрономии. Математические знания представляли собой практические руководства, сводки математических рецептов. Вавилоняне знали теорему Пифагора, вычисление квадратов и квадратных корней, кубы и кубические корни, умели решать системы уравнений и квадратные уравнения.

Они разделили эклиптику на двенадцать созвездий Зодиака, разработали точные методы измерения времени – сконструировали не только солнечные, но и водяные часы. По солнечным часам время определялось по направлению тени, что значительно точнее, чем по ее длине в силу постоянной чувствительности. В области техники достижения вавилонян запечатлены в их архитектурных памятниках и художественно-бытовых изделиях.

О развитии математики и астрономии в Египте говорят дошедшие до нас письменные памятники. Потребность точного измерения времени и сроков проведения сельскохозяйственных работ привела к разработке календаря, состоящего из двенадцати месяцев и пяти дополнительных дней в году. Вызывают восхищение памятники материальной культуры Древнего Египта. Тончайшие ювелирные изделия показывают умение египтян применять знания о свойствах металлов, драгоценных камней, сплавов и эмалей.


14

Олицетворением древних цивилизаций стали египетские пирамиды, построенные с применением наклонной плоскости, рычага, клина и блока. Над погребальными камерами в них устраивали полые помещения для уменьшения нагрузки на кровлю. Высечение из камня огромных портретных статуй требовало применения технических способов копирования с малых оригиналов.

Древний Китай. В отличие от монолитных самостоятельных государств Вавилона, Ассирии, Египта Древний Китай состоял из множества самостоятельных рабовладельческих деспотий – до образования в 221 году до н.э. единого государства. Основой производства служило сельское хозяйство, опирающееся на общинное землевладение.

Памятники ремесел, архитектуры и искусства, относящиеся ко II тысячелетию до н.э., свидетельствуют о высоком уровне техники Китая того периода. В VII веке до н.э. происходит распад общинного землевладения, и возникает частная собственность на землю. В VI веке до н.э. происходит техническая революция, связанная с началом обработки железа. Появляются ремесленники разных специальностей. Открываются частные мастерские, а до этого существовали только придворные мастерские. Усилилась роль рабского труда, произошло укрупнение отдельных государств.

В этот период возникают первые философские школы в Китае. В рамках философских учений появляются и элементы физического знания. Так в учении Мо ди или Мо-цзы (479-381 гг. до н.э.) и его последователей встречается представление о силе: «Сила [ли] – это то, что заставляет двигаться предметы, имеющие форму». В моистском «Каноне» есть формулировка, близкая к закону инерции:


15

«Если нет противодействующей силы, движение никогда не приостанавливается. Это так же верно, как то, что бык – не лошадь». Здесь не говорится о прямолинейном и равномерном движении, но из последующего текста можно видеть, что автор имел в виду именно этот случай.

Китайский поэт Цзя И (200-166 гг. до н.э.) в одном из своих стихотворений отразил представление о действии и противодействии: «Когда вода устремляется, она становится диким потоком. Когда стрела выпущена, она летит далеко. Но все это обладает силой [реакции], действующей назад и все колеблется в этом противоборстве… . Таков закон дао». Под словами «дао природы» понимается «естественный путь» или «естественный порядок».

В Древнем Китае было известно действие рычага и блока. Изучение законов рычага в Китае связывалось с задачей применения весов, а также стандартизацией мер. Сравнение гирь производилось ежегодно в день осеннего равноденствия.

В эту эпоху в Китае был известен ряд сведений из области оптики, в том числе camera obscura. Дошедшие до нас описания правильно объясняют образование обратного изображения. Строится геометрический ход лучей, исходящих из объекта, но их происхождение понимается верно: «Освещенный человек светится, как если бы выстреливал лучи». Высказывались также общие идеи о методах сравнения (взвешивание, измерение длины), причинах разрушения тел. Много внимания уделялось явлению отражения света от зеркал.


16

Знания древнекитайских ученых в области магнетизма обращали на себя внимание давно. Примерно в VI веке до нашей эры им стало известно действие магнита на железо и железную руду. Позже было обращено внимание на способность естественных магнитов ориентироваться в пространстве. Это явление ошибочно объяснялось влиянием звезд. Оно вначале использовалось для создания прибора для гадания, а позже в XI веке, то есть примерно за сто лет до его появления в Европе, был создан компас со стрелкой. Следует отметить, что ранее в литературе считалось, что древнекитайские «повозки, указывающие на юг», снабжены компасом. На самом деле они имели механическое приспособление, дающее возможность заметить отклонение от наперед заданной линии север – юг.

Моистам был известен и ряд явлений в области акустики (законы гармонии, резонанс).

Особенностью методологических установок моистов было то, что они исследовали явления, «основываясь на свидетельствах глаз и ушей большинства». За это они были подвергнуты пять веков спустя критике со стороны выдающегося китайского философа Ван Чуна (27 -97 гг. н.э.): «Моисты … не применяли своих умов к проявлению происходящих вещей, без разбора верили всему, что бы они не увидели и о чем они не услышали». Сам Ван Чун считал, что мир вечен и материален, основой мира является некая субстанция «ци», заполняющая все пространство.

Определяющий вклад в развитие общих представлений о природе внесли даосисты, искавшие подтверждение своих идей в единстве природы и взаимосвязи явлений друг с другом. Мир они


17

считали непрерывной средой, пронизанной звуковыми, световыми и другими взаимодействиями, причем резонанс рассматривали как основной принцип этого взаимодействия.

Представляет интерес учение философа Цзоу Яня (350-270 гг. до н.э.) об «ян» и «инь», активном и пассивном, светлом и темном, мужском и женском началах. Он считал эти начала неотделимыми друг от друга. Подтверждением этой точки зрения на природу Цзоу Янь и его последователи видели в распространении волн.

Философская школа Мо Ди почти бесследно исчезла во втором веке до нашей эры после объединения китайских государств под властью Ханьской династии. Даосисты, воспринявшие идеи моистов, в дальнейшем развивали это направление непоследовательно, и, в конце концов, оно превратилось в религию отшельников.

Официальной идеологией стало конфуцианство, которое строго регламентировало все государственные функции и нормы поведения жителей империи. Конфуций был посмертно обожествлен. Сам Кун Фу-цзы («Учитель Кун», Кун-цзы, Кун-цю, Кун Чжунни, латинизированная форма Конфуций) (552/551 – 479 до н.э.) и его последователи относились к «небу» как к некоему сознательному существу, управляющему миром. Один из последователей Конфуция Сюнь Цзы (около 298 – 238 гг. до н.э.) называл пустым времяпрепровождением изучение движения тела в пустом пространстве. Он писал, что ремесленник может не размышлять о природе, а прямо «приручить ее» и «управлять ею».

Тот статус, который имело конфуцианство в Китае на протяжении двух тысяч лет вплоть до начала ХХ века, создавало


18

определенные сложности для исследования творчества самого Конфуция. Существовали самые разнообразные его трактовки, как в самом Китае, так и в Европе. В последней четверти ХХ века в КНР возник целый ряд организаций, которые призваны устранить этот пробел.

Древняя Индия. Первые натурфилософские школы возникли в Индии в VII – II веках до н.э.. В этот период Индия представляла совокупность государств, в которых рабство не играло определяющей роли. Основными производителями были свободные крестьяне и ремесленники. Наиболее влиятельными людьми при дворах царей и князей после аристократии были купцы. В начале VI века до н.э. здесь имелось развитое денежное обращение.

Древнеиндийское общество делилось на варны – группы (их было четыре), которые впоследствии легли в основу кастовой системы.

Религиозно-философские учения существовали в Индии в III – II тысячелетиях до нашей эры. В VII – II веках до н.э. возникли многочисленные школы брахманов (наставников и проповедников), обучающих молодых людей как традиционным религиозно-философским взглядам, так и развиваемым собственным учениям.

Здесь сказалась особенность развития философии в Древней Индии: одно и то же философское учение было совместимо с различными точками зрения. Так возникло шесть ортодоксальных систем философской мысли - ньяя, вайшешика, санкхья, йога,

миманса, веданта, которые признавали авторитет Вед, а также неортодоксальные учения джайнизм, буддизм и школа чарваков –

локаятиков. Наиболее обстоятельно физические знания представлены в учении вайшешика.


19

Основой натурфилософских учений Древней Индии является учение о пяти элементах, которыми здесь являются земля, вода,

огонь, воздух, эфир. Пять элементов соответствуют пяти органам чувств: зрения, вкуса, обоняния, осязания, слуха. Им соответствуют огонь, вода, земля, воздух, эфир. В системе ньяя – вайшешика органы чувств содержат соответствующие элементы, что соответствует принципу «подобное познает подобное».

В различных школах понятие элемента было различно. Например, в системах вайшешика и ньяя каждый элемент может быть в двух видах, вечном и преходящем. Так земля может быть в вечном виде в форме атомов или в преходящем в форме землистых образований. Характерным признаком землистости является запах. Землистые образования могут быть в форме тела, органов обоняния и в виде землистых объектов скал, травы, деревьев, их цветов и плодов.

Атомы в системе ньяя-вайшешика неразрушимы, неделимы и практически не имеют размеров, но обладают сферической формой. Образование предметов видимых размеров осуществляется поэтапно: вначале образуются диады, также невидимые, а затем из диад – триады – минимум грубой материи. Такая схема образования, как утверждается, необходима для того, чтобы из неразрушимых первичных атомов не образовались неразрушимые макрообъекты, что противоречило бы опыту.

Атомистическая гипотеза присутствует в более позднее время в ортодоксальных учениях – джайнизме и буддизме, но там говорится об атомизме силы или энергии.


20

В период V – XI веков нашей эры в системе ньяя-вайшешика подробно рассматриваются вопросы свойств материи: тяжесть, текучесть, соединяемость и разъединяемость, движение. Движение характеризуется лишь качественно. Выдвигаются три причины движения: напор (impetus - вега), волевое действие и упругость. Напор создается в теле толчком или ударом и поддерживает движение в том направлении, в котором тело получило толчок до тех пор, пока не встретит препятствия.

На Западе понятие напора было впервые выдвинуто Иоанном Филопоном (конец V – начало VI века нашей эры), а получило развитие в Европе лишь в XIV веке. Из вайшешика-сутры можно видеть, что это понятие появилось в Древней Индии в VII веке до н.э. и широко использовалось уже в VI веке нашей эры.

В натурфилософских учениях Древней Индии также затрагиваются вопросы нагревания тел (обжиг горшков), оптики (теория зрения), акустики (распространение звука).

§ 3. Древняя натурфилософия. Аристотель

Натурфилософия появилась почти одновременно в Древней Индии, Древнем Китае и Древней Греции. Появляются объяснения явлений природы, основанные не на представлениях о мифических существах, а исходя из логики познания. Наши познания о натурфилософии Древней Индии и Древнего Китая стали в


21

последнее время значительно шире, и они изложены выше. Все же ряд вопросов остается не достаточно исследованным. Это точность переводов источников, вопросы датирования, взаимосвязь различных направлений, их преемственность и т.д..

До настоящего времени не подвергался серьезному систематическому анализу и вопрос о взаимном влиянии натурфилософских учений различных цивилизаций. Вместе с тем мы достаточно хорошо знаем о развитии натурфилософии в Древней Греции, которая оказала огромное влияние на все последующее развитие науки. Древнегреческую натурфилософию до Аристотеля включительно мы и рассмотрим в этом параграфе.

Натурфилософия в Древней Греции возникла в VI веке до н.э. в период расцвета рабовладельческих государств. Греция занимала выгодное положение в Эгейском море, и на протяжении трех столетий (VIII – VI веков до н.э.) система греческих колоний заняла значительную часть средиземноморских берегов.

Между греческими колониями возникает оживленная торговля, в которую включаются страны Востока. Взаимосвязи в древнем мире существовали обширные, но информация не о всех из них дошла до нашего времени.

По своему государственному устройству Древняя Греция представляла собой рабовладельческую демократию. Имело место и религиозное свободомыслие, если, конечно, не учитывать политическую борьбу рабовладельческих партий, принимавшую иногда форму религиозных преследований (преследование Анаксагора, казнь Сократа). Государственный демократизм для свободных граждан и относительная свобода от религиозных норм


22

создали благоприятные условия для развития науки в Древней Греции.

Древние натурфилософы имели ограниченные возможности для познания природы. Техника того времени хотя и представляла несомненный шаг вперед по сравнению с предшествующим этапом, но опиралась на простые механизмы: ворот, наклонную плоскость, блок и т.п.. Труд был в основном ручным.

Вместе с тем, древняя натурфилософия сумела отойти от частных взглядов на мир и прийти к общим законам, многие из которых стали руководящими в развитии науки. К фундаментальным идеям, высказанным в древности относится идея о материи, её неуничтожимости, движении, о всеобщей причинности, строении вещества, относительности механического движения.

В «Метафизике» Аристотель дает подробный анализ натурфилософских учений своих предшественников, в том числе он описывает процесс отделения натурфилософии от мифологии.

Некоторые идеи натурфилософия унаследовала из мифологии. Так древнейшие считали Океан и Тефию «творцами возникновения, а боги, по их мнению, клялись водой» [20, т. 1, с. 71]. Постепенно у древних греков возникла идея о том, что все образуется из воды и все в воду превращается. Именно обобщение опыта рыбаков и земледельцев привело выводу: существует субстанция «из чего состоят все вещи, из чего как первого они возникают и во что как в последнее они, погибая, превращаются» [20, т. 1, с. 71].

Это представление согласно Аристотелю легло в основу последующих натурфилософских учений. «И потому они полагают,


23

что ничто не возникает и не исчезает, ибо такое естество (physis) сохраняется …» [20, т. 1, с. 71].

Поэтому, вполне естественно, что основатель первой философской школы Древней Греции – ионийской (или милетской – по названию города в Ионии) – Фалес (около 625 – 547 гг. до н.э.) считал началом всех веществ воду. Поиски единого начала мира в материальной субстанции было шагом вперед по сравнению с мифологическими представлениями о мире.

Фалес был купцом. Свои торговые поездки он использовал для расширения научных знаний. Он был знаком с наукой Вавилона и Египта. В 585 году до н.э. Фалес впервые предсказал солнечное затмение, чем прославился.

Он предложил следующую модель строения мира. Земля – плоский диск, плавающий на воде. Ближе всех к Земле находятся звезды, затем Луна и дальше всего Солнце. В его мировоззрении имеются и явные следы мифологических представлений. По Фалесу Вселенная полна богов, все одушевлено. Он считал доказательством всеобщей одушевленности способность магнита и янтаря приводить другие тела в движение. В своих исследованиях Фалес использовал астрономические приборы, изобретенные им самим, либо сведения о которых были получены им в Египте.

Ученик Фалеса Анаксимандр (ок. 610 – 546 гг. до н.э.) считал, что первоначально все пространство было заполнено веществом. Это первовещество, будучи неопределимым, включало в себя все виды веществ, которые впоследствии выделились. Неопределимое первовещество не имело границ. Таким образом, оно есть беспредельное (апейрон).


24

В отличие от Фалеса, Анаксимандр уже описывает процесс образования вещества из беспредельного, а затем и образование мира: вокруг земли возникли оболочки воды и воздуха, а затем и огня в результате вращения мировой сферы. Образование материков произошло в результате высушивания солнечным теплом моря.

Земля по Анаксимандру есть срез цилиндра или колонны, окруженный небом – сферой. Светила движутся вместе со сферой и опускаются под горизонт, а не в море, как у Фалеса. Земля покоится, так как нет причин, которые заставляли бы ее двигаться.

По Анаксимандру жизнь возникла на илистом дне моря. Люди родились и первоначально развивались внутри рыб, а затем вышли на сушу, изменив свой облик.

Со временем все вещество должно вернуться в беспредельное, и за такое обновление вещи должны понести наказание. Результатом этого является возникновение и разрушение миров.

Порядок небесных тел Анаксимандр заимствовал у Фалеса.

Милетский ученый Анаксимен (585 – 525 гг. до н.э.) при определении первовещества стремился объяснить процесс образования вещей из первовещества. Он объявляет первовеществом воздух, так как в этом случае легко объяснить данный процесс: сгущаясь, воздух превращается в воду, затем – в землю и, наконец, в камни, а разрежаясь – в огонь.

По Анаксимену Земля – плоский диск, поддерживаемый столбом воздуха, подобно листу, падающему с дерева. Он вводит следующее


25

расположение небесных тел: ближе всего к Земле находится Луна, затем – Солнце, а далее – звезды.

Воздух по Анаксимену является основой жизни и психических явлений.

В начале V века до нашей эры Милет теряет свою политическую самостоятельность, и здесь прекращается развитие философии.

После Милета центром древнегреческой философии стал Эфес. Наиболее известным из местных философов является Гераклит (около 530 – 470 гг. до н.э.). По происхождению он был аристократом, отстранившимся от участия в политической деятельности.

В качестве первовещества Гераклит берет огонь. Этот выбор обусловлен взглядами Гераклита на характер явлений природы: природа находится в процессе непрерывного изменения, а из всех вещей наиболее способным к этому является огонь. Гераклит утверждал: «… Это космос, один и тот же для всего существующего, не создал никакой бог и никакой человек, но всегда он был, есть и будет вечно живым огнем, мерами загорающимся и мерами потухающим». Огонь Гераклита обладает творческим началом, находится в вечном движении.

В учении Гераклита рассмотрены вопросы познания, его сложности. Он утверждает, что основа человеческого познания – логос (единство, всеобщность и непреложность мирового порядка), и говорит, что даже Солнце не может переступить логос. В то же время по Гераклиту все в мире относительно, и в подтверждение этому приводит примеры («Ослы солому предпочли бы золоту», морская


26

вода одновременно и чистейшая (для рыб), и грязнейшая (для людей) и т.д.) [7].

Таким образом, Фалесом, Анаксимандром, Анаксименом и Гераклитом было развито представление о первоматерии, из которой построен весь окружающий мир.

Практически одновременно с ионийской возникла и пифагорейская школа. Основатель ее легендарный Пифагор (около 570 – 500 гг. до н.э.) родился на острове Самос. Основал школу в г. Кротоне (Южная Италия).

Пифагор и его последователи искали единое начало мира в числе. Они считали, что в основе всех вещей лежит число, и вся Вселенная есть гармония чисел. В рамках этого учения была введена глубокая идея о существовании количественных закономерностей в явлениях природы. Пифагорейцам принадлежит открытие факта гармонического звучания двух струн, когда их длины относятся как целые числа (1:2 – октава, 2:3 – квинта, 3:4 – кварта и т.д.). Важной заслугой пифагорейцев было введение представления о шарообразности Земли и ее движении.

Пифагорейцы выдвинули идею о строении Вселенной, согласно которой в центре ее находится центральный огонь, а Земля, Солнце, Луна и еще пять известных в то время планет (Меркурий, Венера, Марс, Юпитер, Сатурн) движутся вокруг него по соответствующим сферам. Так как в системе получалось девять тел, то есть число с точки зрения пифагорейцев несовершенное, была введена гипотеза о существовании противоземли, которая не видна, так как расположена за центральным огнем.


27

Солнце, согласно пифагорейцам, светит отраженным от центрального огня светом, а сам центральный огонь не виден, так как Земля повернута к нему все время одной стороной, противоположной той, на которой живут греки. Расстояния от сфер движения планет до центрального огня по учению пифагорейцев подчиняются простым числовым соотношениям. При движении сферы издают неслышимые, гармонические, звуки (музыка сфер).

Система пифагорейцев включает и учение о пяти элементах, в качестве которых выступают земля, вода, воздух, огонь и эфир. Однако, в отличие, например, от более позднего учения Эмпедокла, в основе этих элементов лежит не материальное начало, а геометрические фигуры. В основе земли – куб, огня – тетраэдр, воздуха – октаэдр, воды – додекаэдр, эфира – икосаэдр.

Идея о движении Земли в древности встречалась очень редко. Лишь Аристарх Самосский (конец IV – первая половина III до н.э.) развил учение пифагорейцев и впервые предложил гелиоцентрическую систему мира, поместив в ее центре Солнце.

В V веке до н.э. учение о четырех элементах развивал Эмпедокл (490 – 430 гг. до н.э.), живший в городе Агригент на острове Сицилия. Он считал достоверным существование множества вещей, основу которых образуют четыре вещественные начала: огонь,

воздух, вода и земля. Кроме того, существуют две движущие силы – любовь и вражда, деятельность которых определяет возникновение чувственно воспринимаемых вещей. Эмпедокл отличает движущиеся планеты от неподвижных звезд, объясняет солнечное затмение прохождением между Землей и Солнцем Луны. Он также


28

высказал догадку, что свету для распространения нужно время, то есть его скорость конечна.

С середины V века до нашей эры центром философской мысли Древней Греции становятся Афины. В это время здесь появляется философия, крупнейшим представителем которой был Анаксагор (500 – 428 гг. до н.э.). В своих философских исследованиях он ставит задачу согласования провозглашенной элеатами вечности, нетленности сущего с изменением, движением и множественностью вещей, о которых говорят наши органы чувств.

Элеаты создали философскую школу в VI – V веках до н.э. в г. Элее (Южная Италия). К наиболее значительным философам этой школы относятся Парменид и Зенон.

Мир по Анаксагору состоит из семян – делимых до бесконечности частиц. Кроме того, существуют противоположные качества: светлое и темное, сухое и влажное, теплое и холодное. Во Вселенной по Анаксагору существуют стихии (заполняющие все пространство среды): земля, вода, воздух, огонь.

Семена обладают качествами не a’priori, а в зависимости от того, в какой среде они находятся. Введенное Анаксагором представление о семенах приближается к представлению о дискретной структуре материи.


29

В V веке до нашей эры возникает атомизм, который, исходя из представлений о первоматерии, во-первых, решает вопрос о множественности вещей посредством гипотезы о их различии не по составу, а по строению. Во-вторых, в этом случае снимались противоречия, связанные с бесконечной делимостью (апории Зенона) гипотезой о существовании мельчайших неделимых частиц.

Основателем древнего атомизма был Левкипп (по-видимому, уроженец Милета),

который сформулировал основные положения: все в мире состоит из мельчайших неделимых частиц (атомов) и пустоты. В дальнейшем это учение было развито учеником Левкиппа Демокритом [11-15].

Демокрит (около 460 – около 370 до н.э.) родился во фракийском городе Абдера в богатой семье. Он совершил ряд путешествий в страны Востока.

Демокрит объяснял многообразие мира тем, что атомы отличаются друг от друга по форме и положению. Но ни одно из различий не бывает беспричинным. Признание универсальной причинности следует из атомистики. В то же время Демокрит одновременно отрицает случайность и признает ее. Отрицает в

Демокрит


30

смысле невозможности в мире беспричинного события, а признает в том смысле, что никакое событие не происходит ради осуществления какой-либо цели.

Неуничтожимость и несотворимость материи у атомистов конкретизируется в виде неделимости атомов. Принцип сохранения энергии хотя и не высказывается в явном виде, но в этом направлении делаются первые шаги. Демокрит не признает нематериальных тел. Душа и боги по Демокриту состоят из атомов, боги смертны.

Демокрит развивает и учение о познании. Исходным пунктом здесь он считает ощущение. Ощущения Демокрит считает материальными копиями вещей, проникающими в тело человека через органы чувств. Он отличает то, что существует во мнении, от того, что существует в действительности: «Лишь в общем мнении существует сладкое, в мнении – горькое, в мнении – теплое, в мнении – холодное, в мнении – цвет, в действительности же существуют только атомы и пустота». Демокрит выступает против умозрительных доказательств, не основывающихся на данных опыта.

В дальнейшем учение Демокрита было развито Эпикуром и изложено в поэме Лукреция Кара «О природе вещей» (см. гл. II).

Впервые древнегреческий идеализм как мировоззрение, противопоставившее себя материализму, выступает в лице Платона (427 – 347 гг. до н.э.) – основателя объективного идеализма.

По учению Платона мир чувственных вещей не есть мир истинного сущего: чувственные вещи возникают и гибнут.


31

Сущностью чувственных вещей являются формы, постигаемые умом, которые Платон называет видами и, гораздо реже, идеями. Материя рассматривается как производная от нематериальных предшествующих материи видов и идей [16].

Наряду с общефилософскими построениями Платон развил и натурфилософское учение. Он заимствовал у предшественников учение о четырех видах или первообразующих материи – земле,

воде, воздухе и огне. Платон говорит о корпускулах этих видов, подчеркивая их способность превращаться друг в друга. Четыре вида Платона не есть постоянные виды, а структурные образования.

Платон воспринял и учение Пифагора о геометрической природе элементов и, используя теорию математика Теэтета [16-18], свел правильные многогранники, которые лежат в основе теории элементов у пифагорейцев, к двум плоским фигурам – равностороннему и равнобедренному прямоугольному треугольникам. В. Гейзенберг видел в этом некую аналогию с построениями в современной квантовой механике [19].

Новым этапом в развитии древнегреческой философии стало учение Аристотеля, гениально одаренного ученика Платона, оказавшего огромное влияние на все последующее развитие науки [20].


32

Аристотель родился в 384 году до нашей эры в городе Стагире во Фракии. В платоновской Академии он завершил свое образование и из ученика превратился в самостоятельного мыслителя. После смерти Платона Аристотель проживал в малоазийском городе Атарнее, в Митилене на острове Лесбос, а с 343 года до н.э. – при дворе македонского царя Филиппа в качестве воспитателя его сына – будущего полководца Александра Македонского (Великого). В 335 году до н.э. Аристотель возвращается в Афины и организует свою школу – Ликей, названную так по имени священного сада Аполлона, в котором она расположена. С 335 по 323 годы до н.э. он руководил работой Ликея по систематизации научных знаний, а также по созданию ряда новых дисциплин, в первую очередь логики. После смерти Александра Македонского в Греции возникло антимакедонское движение, и Аристотелю пришлось эмигрировать в 323 году до н.э. в Халкиду на остров Эвбея, где в 322 году до н.э. он умер.

Учение Аристотеля поражает своей энциклопедичностью. Нас в первую очередь будут интересовать его естественнонаучные исследования.

Аристотель


33

Аристотель критически воспринял философские учения своих предшественников. Он критикует идеи Платона и атомистическое учение за введение ими ненаблюдаемых сущностей для объяснения свойств вещей. Согласно же учению самого Аристотеля каждая вещь есть единство материи и формы. Так медный шар есть единство вещества – меди – и формы – шаровидности, которая придана меди мастером.

Категории материи и формы у Аристотеля текучи. Так медь есть материя по отношению к шару, который из нее отливается, но та же медь – форма по отношению к элементам, объединение которых образует медь.

По Аристотелю существуют элементарные качества: холодное,

теплое, сухое, влажное. Он предположил, что пары этих элементов определяют четыре первичных элемента, или стихии:

земля – сухое и холодное,

вода - холодное и влажное,

воздух - теплое и влажное,

огонь – теплое и сухое.

Других элементов быть не может, так как иначе пришлось бы взять сочетание противоположных качеств. Аристотель признает возможность перехода одних элементов в другие. Он описывает процесс плавления следующим образом:

земля (сухое и холодное) вода (влажное и холодное),


34

то есть физический процесс сводится к формальной логической схеме замены одного слова другим.

По Аристотелю элементы в мире расположены в определенном порядке. В центре мира находится элемент земли, образующий Землю. Земля имеет сферическую форму, неподвижна и расположена в центре Вселенной. Вокруг земли расположены вода, затем воздух и, наконец, огонь. Огонь простирается до орбиты Луны – первого небесного тела. Выше Луны находится небо. Оно заполнено пятым элементом – эфиром, из которого образуются небесные тела.

Небесные тела, начиная с Луны, вращаются вокруг Земли по круговым орбитам. Существуют орбиты Луны, Меркурия, Венеры, Солнца, Марса, Юпитера, Сатурна и сфера неподвижных звезд, которой заканчивается Вселенная. Все небесные тела имеют сферическую форму, так как это, отмечает Аристотель, наисовершеннейшая фигура.

Систему описания движения небесных тел Аристотель перенял у Евдокса (около 408 – около 355 гг. до н.э.), ученика Платона, который решил задачу, поставленную учителем, о сведении сложного движения небесных тел – планет (слово планета означает блуждающая) к комбинации равномерных движений по кругам [21-25].

Евдокс предположил, что каждое небесное тело совершает движение в нескольких сферах. Аристотель писал: «…Евдокс считал, что движение Солпца π Лупы происходит у каждого в трех сферах, из которых первая - это сфера неподвижных звезд, вторая имеет движение по кругу, проходящему посредине созвездий зодиака,


35

третье — по кругу, отклоняющемуся по широте от зодиака (при этом на большую широту отклоняется тот круг, по которому движется Луна, нежели тот, по которому движется Солнце). Движение планет, по мнению Евдокса, происходит у каждой в четырех сферах…» [20, т. 1, с. 313]

Данный подход позволял описать сложное движение планет относительно неподвижной Земли. Для описания движения планет с известной на то время точностью Евдокс ввел по четыре сферы для каждой. Для Солнца и Луны он ввел по три сферы, так как у последних не наблюдалось попятного движения. Всего им было введено 27 сфер.

В дальнейшем для уточнения описания Каллипп [26], а затем и Аристотель увеличили число используемых сфер.

Система Евдокса не позволяла объяснять изменение яркости планет, плохо описывала движение самих планет (кроме Солнца, Луны и внешних планет – Юпитера и Сатурна). Увеличение Аристотелем числа сфер не смогло устранить всех недостатков.

По Аристотелю все в мире находится в движении, исключая Землю как целое. Под движением он понимает любое количественное или качественное изменение и различает шесть форм движения: возникновение, уничтожение, рост, уменьшение, качественное изменение и смена положения в пространстве. В общем случае движение – соединение материи с формой, в частности, возникновение какой-либо вещи.

Здесь Аристотель ставит вопрос: достаточно ли для объяснения причин движения категорий формы и материи? Существуют ли


36

еще начала для этого объяснения? Анализируя развитие философии, он приходит к выводу о существовании четырех начал или четырех причин. В предисловии к первому тому сочинений Аристотеля В. Асмус характеризует их так: «1) «материя» - то, в чем реализуется понятие; 2) «форма» - понятие (или понятия), которые принимает «материя», когда происходит переход от возможности к действительности; 3) причина движения и 4) цель, ради которой происходит известное действие» [20, т.1. с. 19].

Во второй главе пятой книги «Метафизики» Аристотель дает характеристику четырех причин: «Причиной называется [1] то содержание вещи, из чего она возникает: например, медь – причина изваяния и серебро – причина чаши, а также их роды суть причины; [2] форма, или первообраз, а это есть определение сути бытия, а также роды формы, или первообраза (например, для октавы - отношение двух к одному и число вообще), и составные части определения; [3] то, откуда берет первое свое начало изменение или переход в состояние покоя; например, советчик есть причина, и отец – причина ребенка, и вообще производящее есть причина производимого, и изменяющее – причина изменяющегося; [4] цель, т. е. то, ради чего, например, цель гулянья – здоровье. В самом деле, почему человек гуляет? Чтобы быть здоровым, говорим мы. И, сказав так, мы считаем, что указали причину» [20, т. 1, с. 146]. До настоящего времени в науке сохранились три типа причин. Последняя причина, отдающая известную дань гилозоизму, не используется.

Частному случаю движения – изменению положения тела с течением времени (механическому движению) Аристотель дал название локального движения. Все виды механических движений


37

он разбил на две группы: движение небесных тел и движение всех остальных тел.

Движение небесных тел – вращательное круговое равномерное движение. Круговое движение наисовершенное, не имеет ни начала, ни конца, у него нет материальной причины. На небе все совершенно, на Земле все возникает и исчезает. В результате в системе Аристотеля было нарушено единство мира. Это явилось следствием обыденных наблюдений за природой. На небе все оставалось постоянным, на Земле все менялось.

Движение всех остальных тел разделялось на два вида – естественное и насильственное: «…всякое движение бывает или насильственным, или [происходящим] по природе» [20, т. 3, с. 138]. Естественное движение – это движение тела к своему естественному месту: падение тяжелого тела вниз, подъем легкого вверх. Естественное движение по Аристотелю не требует силы. Введение естественных движений явилось следствием обобщения грубых качественных наблюдений: движение дыма от огня происходит вверх, тела падают вниз и т.п..

Для естественных движений Аристотель пишет: «Мы видим, что одна и та же тяжесть и тело перемещаются быстрее по двум причинам: или из-за различия среды, через которую оно проходит (например через воду, или землю, или воздух), или, если все прочее остается тем же, из-за различия [самого] перемещающегося [тела] вследствие избытка тяжести или легкости» [20, т. 3, с. 139]. То есть скорость пропорциональна степени тяжести или степени легкости и обратно пропорциональна сопротивлению среды. Получаемые и


38

анализируемые после этого соотношения являются следствием этого утверждения.

Аристотель понимает, что неясен вопрос, чем приводятся в движение тела при естественном движении: «Ведь в противоположные места они движутся силой, а в свойственные им – легкое вверх, тяжелое вниз – по своей природе; а чем они приводятся в движение – это еще не так ясно, как в том случае, когда они движутся против природы» [20, т. 3, с. 231]. Сила Архимеда будет открыта через сто, а закон всемирного тяготения - через две тысячи лет. Для насильственных движений скорость тела пропорциональна силе и обратно пропорциональна сопротивлению среды. При этом сопротивление среды определяется и средой, и свойствами движущегося тела. В механике Аристотеля существовала сложность описания движения, которые первоначально имели контакт с источником силы, а затем его утратили (брошенный камень, выпущенная стрела и т.п.). Она решается им следующим образом: «Но поскольку природа есть причина движения, содержащаяся в самой вещи, сила - [причина движения, содержащаяся] в чем-то другом или [в самой вещи], поскольку она другое, а всякое движение либо естественно, либо насильственно, то естественное движение (как, например, для камня движение вниз) будет [всего лишь] ускорено силой, тогда как противоестественное движение будет полностью произведено самой [силой]. В обоих случаях [сила] пользуется воздухом как своего рода орудием [для передачи движения], поскольку по своей природе он легок и тяжел: движение вверх он способен осуществлять, поскольку он легкий (когда подвергнется толчку и получит начало [движения]


39

от силы), а движение вниз — поскольку тяжелый; и в том и в другом случае [сила] передает [движение] телам, как бы приложив [его к воздуху]. Вот почему [предмет], приведенный в движение силой, продолжает двигаться даже тогда, когда то, что привело его в движение, больше его не сопровождает. Если бы не существовало тела с такими свойствами, [как у воздуха], насильственное движение было бы невозможным. Сходным образом [воздух], словно попутный ветер, подгоняет и естественное движение каждого [тела]. Итак, что среди указанных тел каждое — либо легкое, либо тяжелое, а также каков механизм их противоестественных движений — показано» [20, т. 3, с. 349]. Данные аргументы оставались основной точкой зрения вплоть до создания теории импетуса. По Аристотелю траектория тела, брошенного под углом к горизонту, состоит из трех участков: прямолинейного наклонного, прямолинейного вертикального и кругового, соединяющего эти два участка. Лишь в XVI веке было получено решение для кривой полета снаряда в виде параболы, и что наибольшая дальность полета соответствует углу в 45° (Н. Тарталья «Новая наука» (“Nova Scientia”, 1537)) [29]. Вместе с тем следует отметить, что если рассматривать движение снаряда в плотной среде, либо достаточно легкого тела в воздухе, то вопрос о преимуществе той или иной кривой для описания движения требует дополнительного анализа. Из своей динамики Аристотель делает вывод о том, что скорость падения тела пропорциональна его весу, что соответствовало повседневным наблюдениям (лист падает медленнее, чем яблоко и т.п.). Эта точка зрения была широко распространена вплоть до Галилея.


40

Изложение Аристотелем статики наиболее близко к современным нашим представлениям. Здесь он дает условия равновесия рычага, описывает действие весов, блоков и т.д.. Аристотель использовал правило параллелограмма для сложения движений: «Если движимое движется сразу двумя движениями, так, что пространства, пробегаемые в одно и то же время, находятся в постоянном отношении, то это движимое движется по диагонали параллелограмма, длина сторон которого находится в том же отношении» [8,20,30]. Аристотель начал изучение и классификацию механических движений, ввел ряд новых понятий механики – силы, скорости. В его работах затронуты практически все естественнонаучные проблемы того времени [27,28]. В трудах Аристотеля встречаются и исключительно глубокие обобщения, и наивные объяснения. Механика Аристотеля была первым опытом математического описания движения с большой долей философских дополнений. Но после его работ, в которых было подведены итоги предшествующего развития науки, происходит самоопределение и дифференциация научного знания. Аристотелевская «Физика» стала предтечей последующей физической науки.


41

Глава II

ПЕРИОД ЭЛЛИНИЗМА

§ 4. Общая характеристика периода. Архимед

Распавшаяся империя Александра Македонского породила ряд новых государств, новых центров торговли, ремесел и культуры в Азии и Африке. Афины превращаются в провинцию, хотя и здесь продолжала развиваться натурфилософия. Период эллинизма (эллин - грек) занимает интервал времени от образования эллинистических государств (конец IV - начало III веков до нашей эры) до завоевания Египта Римом (середина I века до н.э.).

Изменение характера науки определялось общественными потребностями времени. Со времени походов Александра Македонского возросло производство военной и строительной техники, повысилась роль инженерного труда. Рост торговых, политических и экономических связей способствует развитию астрономии и географии. В эллинистических государствах улучшается отношение к ученым, создаются условия для их работы.

В рассматриваемый период математика сложилась как самостоятельная наука. В III веке до нашей эры астрономия также


42

выделяется в самостоятельную науку, но в отличие от математики она тесно связана с натурфилософией. Развитие астрономии способствовало развитию ряда областей механики, представлению о сложности движений, относительности движения и т.д..

В этот период в связи с решением технических задач возникает статика и гидростатика, которые связаны в первую очередь с именем Архимеда (287 – 212 гг. до н.э.). По своей форме сочинения Архимеда похожи на «Начала»

Евклида (см. § 5). Они

абстрактны и лишены видимой связи с практикой. В своей книге «О равновесии плоских фигур, или о центрах тяжести плоских фигур» Архимед считает известным определение центра тяжести, но само это определение не приводит. Судя по сочинениям Паппа Александрийского (конец III века до н.э.) он следующим образом определял центр тяжести: « …центром тяжести некоторого тела является некоторая расположенная внутри него точка, обладающая тем свойством, что если за нее мысленно подвесить тяжелое тело, то оно останется в покое и сохранит первоначальное положение» [31, с. 71].

Архимед


43

В книге Архимедом развивается теория рычага. Она излагается подобно «Началам» Евклида, то есть вначале формулируются постулаты, а затем доказываются следующие из них теоремы.

Всего постулатов семь. Первые три из них гласят:

«1. Равные тяжести на равных длинах уравновешиваются, на неравных же длинах не уравновешиваются, но перевешивают тяжести на большей длине.

2. Если при равновесии тяжестей на каких-нибудь длинах к одной из тяжестей будет что-нибудь прибавлено, то они не будут уравновешиваться, но перевесит та тяжесть, к которой было прибавлено.

3. Точно также если от одной из тяжестей будет отнято что-нибудь, то они не будут уравновешиваться, но перевесит та тяжесть, от которой не было отнято» [31, c.272].

Постулаты Архимеда стали обобщением длительной технической практики и поэтому очевидными. Само название механика происходит от греческого механе, означающее орудие, приспособление, осадную или театральную машину, а также уловку, ухищрение.

Опираясь на введенные постулаты, Архимед доказывает закон рычага вначале для соизмеримых грузов, то есть когда их веса относятся как целые числа, а затем и для несоизмеримых. Такой подход к проблеме рычага позволил Архимеду говорить именно о законе рычага, а не эмпирической закономерности, известной с высокой, но все же конечной точностью.


44

В сочинении «О плавающих телах» [31, c. 328] изложен закон, носящий имя Архимеда. Существует легенда, согласно которой формулировка закона Архимедом связана с его работой над разрешением задачи, поставленной перед ним царем Гиероном, его родственником: уличить в мошенничестве мастера, сделавшего золотую корону, и, по-видимому, заменившим часть золота серебром.

Вместе с тем, Сиракузы, родной город Архимеда, расположен на Сицилии и являлся портовым и судостроительным центром. Проблемы судостроения, по-видимому, в первую очередь и привели Архимеда к формулировке этого закона, а также к установлению условий для плавания тел и рассмотрению вопроса об устойчивости равновесия плавания тел различной геометрической формы.

Лишь в XVI и первой половине XVII века основы гидростатики, заложенные Архимедом, были развиты Стевиным, Галилеем и Паскалем.

Архимед также занимался исследованиями в области оптики и астрономии. Он написал сочинение «Катоптрика», не дошедшее до нас. По косвенным данным известно, что он знал зажигательное действие вогнутых зеркал, проводил опыты по исследованию преломления света (но закона не установил), знал свойства изображений в плоских, выпуклых и вогнутых зеркалах. Архимед сравнивает геоцентрическую и гелиоцентрическую системы мира, подсчитывает число песчинок во Вселенной (в сочинении «Псаммит»).


45

§ 5. Александрийский мусейон

В период эллинизма развитие науки было в значительной степени связано с городом Александрией, расположенном на африканском побережье Средиземного моря. В начале III века до н.э. при первых Птолемеях здесь был основан Александрийский мусейон (греч. museion – храм или святилище муз). Название мусейон в Древней Греции присваивали храмам девяти муз. От этого слова происходит современное слово музей, поэтому Александрийский мусейон имеет и другое современное название – Александрийский музей, хотя функционально это учреждение значительно отличается от современных музеев [32,33].

Здесь была прекрасная библиотека, обсерватория, коллекции, ученые получали полное содержание. В Александрийской библиотеке в разные годы древние ученые насчитывали от 100 до 700 тысяч томов. Основу составляли произведения древнегреческой науки, Имелись книги на восточных языках.

В Александрии жили и работали математик Евклид, географ и математик Эратосфен, астрономы Конон, Аристарх Самосский, а позже – Клавдий Птолемей. С Александрией был связан почти каждый ученый этого времени или личными контактами, или через переписку.

В рассматриваемый период математика сложилась как самостоятельная наука. Во многом это определялось работами Евклида (III век до н.э.), особенно его «Началами» [34], где подведен итог знаний того времени и проведено их обобщение. В первую


46

очередь это относится к геометрии. Евклид создал стройную систему геометрии, просуществовавшую без изменений много столетий и считавшуюся образцовой для ученых других областей знания. Он описал метрические свойства пространства, которое мы называем теперь евклидовым.

Евклиду удалось решить и ряд трудных задач своего времени – определить площади некоторых криволинейных фигур. В результате появляются элементы высшей математики.

В сочинениях «Оптика» и «Катоптрика» (старое название учения об отражении света) Евклид заложил основы геометрической оптики, Здесь он исходит из представления о прямолинейном световом луче, исходящем из глаза (теория зрительных лучей). В геометрической оптике такой подход не приводит к неверным результатам. Евклид использует закон отражения, фокусирующее действие вогнутого сферического зеркала.

Биографические данные об Евклиде сильно ограничены. Известно, что в Александрийском музее он работал в начале III века до н.э.. В настоящее время считается, что из книг, составляющих «Начала» [34], Евклиду принадлежат первые тринадцать. Две последних, близкие «Началам» по содержанию, относят к другим авторам.

В Александрии астрономия получила значительное развитие. Александрийский астроном Эратосфен (около 276 – 194 гг. до н.э.) производит измерение размеров Земли и определяет ее радиус. Гиппарх (II век до н.э.) составил звездный каталог, содержащий более 1000 звезд. Он улучшил методы астрономических наблюдений, применив более точные приборы.


47

Греческий ученый Аполлоний (III век до н.э.) и Гиппарх разрабатывают теорию эпициклов для более точного по сравнению с методом Евдокса описанием движения планет. Суть его заключается в том, что сложное движение также сводится к комбинации круговых: планета движется равномерно по круговой орбите – эпициклу, центр которого в свою очередь движется равномерно по круговой орбите вокруг Земли – по деференту. Эта теория удовлетворительно описывала движение небесных тел.

Одновременно с теорией эпициклов была введена теория эксцентриков. Здесь планеты также движутся равномерно по круговым орбитам, но их центр может не совпадать с центром Земли.

Аполлоний и Гиппарх уже использовали различные подходы к описанию реального движения планет, которые предполагали разные способы их разложения на составляющие. Так в рамках теорий эпициклов и эксцентриков выбор метода производился из соображений простоты. Например, именно эти соображения привели Гиппарха к использованию метода эксцентриков для описания движения Солнца.

Александрийские ученые занимались и инженерной деятельностью, приведшей к новым естественно - научным результатам. Ктезибий (Ктесибий) изобрел духовое ружье, водяной насос, усовершенствовал водяной орган, водяные часы [35].

Герон, ученик Ктезибия, создавал сифоны и автоматы. Он проводил опыты с нагретым воздухом и паром. Герон построил машину, приводящуюся в движение нагретым воздухом и паром,


48

которая использовалась как занимательная игрушка (эолопил Герона). Эолопил был прототипом современной паровой турбины.

Герон дал интересную интерпретацию закона отражения: свет при отражении проходит наикратчайшее расстояние [36-38].

Эолопил


49

§ 6. Эпикур

Последним блестящим представителем афинской философии стал Эпикур (341 – 270 гг. до н.э.). Философия Эпикура явилась высшим этапом древнегреческого атомистического материализма [39,40].

Эпикур родился на острове Самос. Учился у Навсифана – последователя Демокрита. После работы в ряде городов Греции основывает в Афинах содружество, или школу (сад Эпикура).

Основной задачей своей философии Эпикур считал создание этики – учения о поведении, приводящего к счастью. Для этого,

по его мнению, необходимо было вначале определить место человека как частицы природы в самой природе. Поэтому этика, по Эпикуру, должна основываться на физике, включающей в себя учение о человеке. В то же время созданию физики должно предшествовать исследование познания и его критериев (каноника).

В отличие от Демокрита Эпикур не считает чувственное восприятие второстепенным, которое существует для мнения, а не

Эпикур


50

для науки. Основная деятельность логического мышления – индукция, обобщение.

Эпикур стремится найти в рамках необходимости путь к свободе для человека. Он перерабатывает атомистическую теорию Демокрита, у которого движение атомов в пустоте вызывается механической внешней необходимостью. Эпикур считает, что движение обусловлено внутренними свойствами атома – его тяжестью. Эпикур полагал, что атомы могут самопроизвольно отклоняться от прямолинейного пути, и это составляет необходимое условие свободы воли человека.

Счастье философа Эпикур видел в полной невозмутимости, или безмятежности, и признавал удовольствия только природные и необходимые для жизни. Образ жизни Эпикура граничил с аскетизмом. Несмотря на резкую критику, античные мыслители высоко ценили Эпикура. Но в средние века философские оппоненты извратили основные идеи Эпикура, и до настоящего времени термин эпикурейство нередко используется как олицетворение различных пороков.

Большинство идей Эпикура дошло до нас через их изложение в знаменитой поэме римского философа и поэта Лукреция Кара (Тит Лукреций Кар, около 99 – 55 гг. до н.э.) «О природе вещей» [11,41]. Лукреций воспевает греческого мыслителя, его атомистическую теорию.

Он рисует модель движения атомов подобно движению пылинок в луче солнечного света, проникающего в темную комнату [41,c. 81]:


51

Первоначально вещей начала движутся сами,

Следом за ними тела из мельчайших их сочетанья,

Близкие, как бы сказать, по силам и началам первичным;

Скрыто от них получая толчки, начинают стремиться

Сами к движенью затем вынуждая тела покрупнее.

Так, исходя из начал, движение мало-помалу

Наших касается чувств, и становится видимым также

Нам в пылинках оно, что движутся в солнечном свете,

Хоть незаметны толчки, от которых оно происходит.

Это является первой известной в истории науки картиной моделью молекулярного движения.

Вместе с тем, представление о множественности миров, например, господствует у Лукреция с представлением о плоской Земле.

В отличие от атомистики Левкиппа – Демокрита теория Эпикура – Лукреция вводит более конкретные представления об атомах. Они обладают не только геометрическими свойствами формы и объема, но и весом, плотностью, твердостью и внутренней способностью отклоняться от прямолинейного движения. Наука в период эллинизма перешла от рассмотрения мира в целом к более конкретному, дифференцированному знанию.


52

Глава III

ГРЕКО - РИМСКИЙ

ПЕРИОД

§ 7. Характеристика периода

Со времени завоевания Египта Римом начинается греко-римский период. Появляется новая христианская культура, вставшая в резкую оппозицию к язычеству.

При осаде Александрии Цезарем (47 год до н.э.) Александрийский музей с хранящейся в ней библиотекой сгорел.

Центром мира в первом веке до нашей эры становится Рим. Римское государство переняло от греческого в первую очередь те научные знания, которые имели непосредственный практический интерес для военного дела, торговли.

Бурные политические события накладывали отпечаток и на развитие науки. Натурфилософия пришла в упадок.

В результате длительных войн и политической борьбы были утрачены многие работы древних ученых. Вмести с тем потоки переселяющихся народов и завоевания арабов привели к


53

распылению древних источников, многие из которых появились затем в переводе с арабского языка.

§ 8. Развитие астрономии

В 46 году до н.э. Юлий Цезарь вводит новый единый календарь, получивший название юлианского. Он стал олицетворением успехов в развитии астрономии, позволившей более точно измерять промежутки времени (длительность тропического года и т.п.).

В новом тысячелетии получает широкое распространение новый угломерный инструмент, в котором использовался микрометрический винт. Менелай Александрийский дополнил звездный каталог Гиппарха.

Плиний Старший (23 или 24 – 79 гг.) написал «Естественную историю» в 37 книгах. Она стала своеобразной энциклопедией естественнонаучных знаний античности. Плинию принадлежит известное доказательство шарообразности Земли по постепенному погружению под горизонт удаляющегося корабля.

В рамках астрономии утвердился кинематический принцип относительности. Он был реализован в системе Евдокса, описывающей сложное движение планет как комбинацию круговых движений. Затем этот принцип получил развитие с расширением использования метода эпициклов и эксцентриков.


54

Об этом принципе говорит римский поэт Вергилий (70 – 19 гг. до н.э.) в поэме «Энеида»: «В море от порта идем и отходят и земли и грады». На эти слова обратил внимание Коперник в своем сочинении о гелиоцентрической системе мира.

§ 9. Клавдий Птолемей

Среди выдающихся ученых рассматриваемого периода в первую очередь следует назвать Клавдия Птолемея (около I – II века н.э.). Он был родом из египетской Птолемиады, а с 120 года жил в Александрии. Данные о его жизни и творчестве у разных авторов чрезвычайно противоречивы [42-44].

Наиболее известное сочинение Птолемея – астрономический труд «Общий обзор» (арабское название «Альмагест») в тринадцати книгах которого собраны все астрономические знания того времени [44].

По Птолемею Земля находится в покое. Он приводит доказательство в пользу этого утверждения, главное из которых основывается на механике Аристотеля, не содержащей закон инерции: «Если предположить, что Земля движется, то вследствие огромной величины она при своем движении должна опережать все тяжелые тела; и вследствие ее колоссальной скорости и живые существа и другие тяжелые тела должны будут оставаться далеко позади без поддержки в воздухе, сама же она в конце концов должна


55

будет выскочить из границ неба. Но ничего более смешного, нелепого и бессмысленного нельзя себе представить» [45, s. 18] (русский перевод дан в [8, ч. 1, с. 43], см. также [44, с. 12-13]).

Птолемей выступает и против гипотезы о вращении Земли. Он критикует сторонников этой гипотезы: «Но должны они все же признать, что Земля вследствие ее движения, наибыстрейшего из всех существующих движений, должна в кратчайший срок совершить также огромный поворот, что все, что на ней закреплено, должно быть воспринято как движущееся в направлении, противоположным движению Земли. И ни облака, ни что другое, летящее или брошенное, не наблюдалось бы направляющимся к востоку, так как Земля опередила бы всякие движения, направленные на восток, и, таким образом, любое тело наблюдалось бы движущимся к западу, т.е. в сторону, которую Земля оставляет за собой» [45, s. 19; 8, ч. 1, с. 43]).

В рамках механики Аристотеля эти аргументы были неопровержимы. Их можно было преодолеть либо видоизменив механику Аристотеля, либо полностью от нее отказавшись.

Вместе с тем, Птолемей считал возможным использовать принцип относительности как кинематический принцип. В его рамках для упрощения расчетов можно было использовать представление о движении Земли: «Некоторые философы полагают, что нет оснований возражать против их предположения, согласно которому небесный свод покоится, в то время как Земля вращается вокруг своей оси с Запада на Восток, производя один оборот за сутки, или же предполагать, что они оба совершают вращение вокруг одной


56

и той же оси в противоположных направлениях, в соответственном отношении опережая друг друга» [45, s. 19; 8, ч. 1, с. 43]).

Для описания движения небесных тел Птолемей использует метод, являющийся комбинацией методов эпициклов и эксцентриков. Весьма сложная система Птолемея позволила ему достаточно точно описать движение небесных тел.

На протяжении длительного времени геоцентрическая система Птолемея была каноническим учением.

Представляют интерес и оптические исследования Птолемея. Он сконструировал прибор для точного измерения углов падения и преломления. Несмотря на высокую точность измерений, он не смог установить правильный для всех углов закон преломления, а считал угол преломления пропорциональным углу падения.


57

Глава IV

УПАДОК

ДРЕВНЕЙ НАУКИ

§ 10. Общая характеристика периода

Новая эра началась с глубоких социальных потрясений, которые не могли не сказаться на развитии науки. Свежие оригинальные исследования уступили место компиляциям, бесконечным повторениям.

Примерно к началу VI века традиции древней натурфилософии на территории Западной римской империи были окончательно забыты. Среди главных причин здесь в первую очередь следует назвать нашествие варваров.

На территории, занимаемой Восточной римской империей, традиции древней натурфилософии никогда не исчезали.


58

§ 11. Развитие механики

Примерно через тысячу лет после Аристотеля Иоанн Грамматик по прозвищу Филопон (Трудолюб) (конец V - начало VI в.) подвергает критике учение Аристотеля в книге «Комментарии к физике» (517 год).

В качестве примера он рассматривает движение тела, брошенного под углом к горизонту, и показывает, что толчки воздуха не способны объяснить это движение. Кроме того, он отмечает, что при таком объяснении в духе Аристотеля остается не ясным вопрос о роли контакта между брошенным телом и телом, которое бросает (например, рукой).

Для объяснения движения Филопон говорит о передаче движущемуся телу некой бестелесной кинетической мощи, которая в средневековье получила название impetus (напор). По Филопону пока тело не израсходует некую движущую силу, оно будет продолжать двигаться.

§ 12. Энциклопедии

В римской литературе в этот период мы, как правило, не находим оригинальных научных трудов. Вместе с тем возникло большое число научных энциклопедий. В течение многих веков для целого ряда стран они были единственным источником сведений о греческой науке.


59

Здесь в первую очередь следует отметить “Naturalis Historia” («Естественная история») Плиния Старшего, состоящая из 37 книг

(см. § 8); “Quaestiones naturales” («Вопросы естествознания») Луция

Аннея Сенеки (4 год до н.э. – 65 год н.э.)[138], состоящие из семи книг; “De architectura libri decet” Витрувия Поллиона [46,47].


60

Глава V

СРЕДНИЕ ВЕКА

§ 13. Характеристика периода

Сложные социальные процессы, происходившие в Европе и на Востоке, привели к принципиальному изменению политической карты мира.

Под напором племен варваров рухнула Римская империя. Возникает много новых государств.

В VII веке на Аравийском полуострове кочевые и полукочевые племена объединились под знаменем новой религии – ислама. Они создали сильное воинственное государство, завоевавшее огромную территорию.

В Китае и Индии тоже шли сложные процессы, но они не носили столь радикального характера.

Поэтому развитие науки в разных частях мира в средние века серьезно различаются. Вследствие этого целесообразно рассмотреть развитие науки на средневековом Востоке и в Европе в средние века отдельно.


61

§ 14. Средневековый Восток На захваченных огромных территориях арабы занимались развитием военного дела, подавлением восстаний, захватом добычи, сбором налогов и податей. Но, главное, в основном они не разрушили древних цивилизаций захваченных ими стран и были заинтересованы в развитии на этих территориях торговли и производства для увеличения своих доходов. Для развития военного дела арабы заимствовали знания древних цивилизаций. Были переведены на арабский язык важнейшие труды древних ученых – Аристотеля, Платона, Архимеда, Птолемея и др.. Многие из этих переводов в дальнейшем стали источниками для европейцев о достижениях древней науки. Арабский язык, обязательный язык мусульманского Востока, стал языком научного общения. В странах арабского халифата были открыты наряду с духовными училищами – медресе и университеты: в 755 году – в Кордове, в 795 – в Багдаде, в 972 – в Каире. Политическими и экономическими центрами арабского мира стали города Багдад, Самарканд, Хорезм, Бухара, Кордова и др.. На арабском Востоке получила развитие философия Аристотеля. Бируни (973 - 1048) высказал мнение о необходимости разграничения научных и религиозных истин. Ибн Рушд (Аверроэс) развил теорию двойной истины (или двойственной истины [39]), которая обосновывает различие между наукой и религией. «Учение о двойственной истине способствовало утверждению автономии философии от теологии, развитию рационализма» [39, с. 144]. У этой теории были последователи в Европе.


62

На средневековом Востоке успешно развивалась астрономия. Самаркандский ученый Улугбек (1394 - 1449) построил вблизи Самарканда обсерваторию (около 1430 года) и создал каталог звезд с высокой для своего времени точностью [48]. Этот каталог, включающий положения 1018 звезд, в течение длительного времени использовали

европейские астрономы. До измерений Тихо Браге (1546 - 1601) это был самый точный каталог. Что касается строения мира, то здесь преобладают взгляды Аристотеля и Птолемея. Но была известна и гипотеза о движении Земли. Об этом пишет Бируни в своем сочинении «Индия» [49, т. 2, с. 242], ссылаясь на древнеиндийского ученого Ариабхата (476-550) [50-52]. В области механики ученые Востока развивали учение о движущей силе. Они осознавали слабость объяснения Аристотелем движения тела, брошенного под углом к горизонту. Актуальная для того времени проблема совершенствования весов привела к рассмотрению вопросов равновесия рычага. Был достигнут большой прогресс в измерении объемов тел неправильной формы. В частности, это было сделано Бируни с помощью отливного сосуда, а также Омаром Хайямом (1048 – после 1122) [55] и ал-Хазини (XII век) [57,58] с помощью взвешивания тел. В своем сочинении «Книга о весах мудрости» аль-Хазани описывает весы, позволяющие определять вес тела с точностью 0.1%.

Улугбек


63

Удельные веса определялись по результатам измерения веса тела в воздухе и в воде с использованием закона Архимеда. Он также рекомендовал в ряде случаев использовать для определения плотностей сосуд Бируни. В области оптики следует отметить работу Ибн аль-Хайсама (Альгазена, 965 - 1039) по исследованию отражения и преломления света. Он считал, что свет испускается светящимся светом, а не исходит из глаз. Особое внимание привлекла его работа по оптике 1015 года [53,54]. В частности, она стала одним из аргументов для утверждения 2015 года Международным годом света и световых технологий. Значительные достижения в области алгебры были сделаны хорезмским ученым Мухаммедом ибн Мусой аль-Хорезми (около 780 – около 850) [59,60] и Омаром Хайямом. Нашествие монголов, а затем турок приостановили развитие науки на арабском Востоке. Многие научные исследования были переняты в Европе.

§ 15. Наука в Европе.

В западной Европе в результате завоеваний варваров образовался ряд новых государств. В эпоху раннего средневековья Европа отстает по уровню своего развития от арабского Востока. Здесь господствует представление о Земле как плоском диске, плавающем в океане на китах и накрытом хрустальным сводом.


64

Но, начиная с Х века, в Европе укрепляются торговые, экономические и политические связи, растут города, и на этом фоне усиливается развитие науки, так как даже для примитивного производства необходимы были элементы грамотности и практических наук. Все это было почерпнуто из наследия Западной Римской империи. В Европе возникают вначале колледжи, а затем и университеты.

В Испании в Кордове, университет был организован еще арабами. Затем возникают университеты в Болонье (1158), Кембриджский (1209), Парижский (1215) и в других городах Западной Европы. Преподавание в них велось на латинском языке, на котором население уже не говорило, но который еще долго оставался языком научного общения.

К этому времени в области техники появляется тенденция постоянного устойчивого развития. В XI – XII веках в Европе появляется бумага, в XII веке были изобретены часы без маятника, а в XIII веке – очки. На рубеже XII и XIII веков появляется компас, а в XIV веке развивается огнестрельная артиллерия.

Существенное значение для всего последующего развития науки стало изобретение в середине XV века Иоганном Гутенбергом (около 1400 – 1468) книгопечатания.

В XII веке на латинском языке появляются переводы трудов древних ученых – Евклида, Архимеда, Птолемея, а затем и восточных – Хорезми и Альгазена.

Средневековье стало периодом великих географических открытий Колумба, Магеллана и др. (конец XV - начало XVI века).


65

Колумб первым из европейцев обнаружил склонение магнитной стрелки. Великие географические открытия способствовали укреплению связей в средневековом мире и стали одной из причин бурного развития науки в дальнейшем.

В средние века наука была в сильной зависимости от религии. Официальная позиция заключалась в том, что все истины изложены в трудах богословских авторитетов, а задача ученых – изучать и комментировать их.

Господствующим религиозно-философским учением была схоластика, идеологом которого стал Фома Аквинский (1225 -1274), основавший философское учение томизм. Схоласты объясняли явления природы с помощью скрытых сил или качеств. Большое значение приписывалось всевозможным влечениям, антипатиям и т.п..

В это же время появляются философы, воззрения которых расходятся с официальной точкой зрения. Роджер Бэкон (около 1214 – около 1292), английский философ и естествоиспытатель, преподавал в университете в Оксфорде, состоял в францисканском ордене. За свои взгляды

был осужден и провел много лет в тюрьме. Вышел из нее только в 1288 году.

Бэкон считал, что главной задачей науки является служение практике. Он критиковал подходы схоластов к решению научных

Р. Бэкон


66

проблем, а также их увлечением древними авторами, в том числе и Аристотелем, труды которого, по его мнению, вдобавок исказили невежественные переводчики.

Бэкон проводил физические, химические опыты, астрономические наблюдения. Он знал действие камеры-обскуры, фокусирующее действие вогнутых зеркал, увеличивающее выпуклых линз, а также предвидел возможность построения оптических приборов.

Бэкон сравнивал явление радуги с радужными цветами при преломлении света в хрустале, в каплях росы, водяных брызгах. Он установил, что угол, образованный направлением падающего на капли луча с лучом, направленным от радуги в глаз, составляет 42°.

В этот же период вопросами радуги занимался Вителло (XIII век, основная работа по оптике «Перспектива») и монах Дитрих Фрейбургский (умер в 1311 году).

В целом XIII век характеризуется оживлением духовной жизни. Английский философ Дунс Скот (около 1266 – 1308 гг.) развивает учение о двойной истине, уже существовавшей к этому времени на арабском Востоке. По его мнению существует две истины – религиозная и научная. Наука не может обосновать веру, но и вера не может решить научных споров [61, т. 1., ч. 2, с. 877 - 890].

В XIV веке появляются работы по кинематике, в том числе по исследованию равноускоренного движения. Дальнейшее развитие получает теория движущей силы или импетуса в работах Буридана


67

(около 1300 – около 1358), Орема (около 1323 – 1382), а впоследствии и Леонардо да Винчи.

Буридан считал, что величина импетуса определяется и скоростью, сообщенной телу, и его количеством материи. С этой точки зрения он объясняет падение тел, в том числе возрастание скорости: сила тяжести непрерывно запечатляет в падающем теле импетус, поэтому тело движется все быстрее [62,63]. Он писал: «Итак, вот что, как мне кажется, нужно утверждать: в то время, как двигатель движет движимое, он запечатляет в нем некое «импето», некую силу, способную двигать это движимое в том же направлении, в котором двигатель движет движимое, безразлично, будет ли оно вверх, вниз, в сторону или по окружности. И чем больше скорость, с которой двигатель движет движимое, тем сильнее «импето», которое он в нем запечатляет» [62, c. 182].

В силу того, что движущиеся земные тела испытывают трение, их импетус растрачивается, и тела останавливаются. Небесные тела по Буридану движутся без сопротивления, и их импетус остается постоянным, а они – в постоянном движении.

Вместе с тем, Буридан считал, что тяжелые тела падают быстрее, так как их «импетус больше».

Таким образом, в средние века появляется представление о количестве материи, происходит развитие понятия силы. Силу стали рассматривать, с одной стороны, как что-то внешнее по отношению к движущемуся телу, что затем реализовалось в современном понятии силы. С другой стороны, сила – это то, что находится в самом движущемся теле. Декарт позже называет это количеством движения, а Лейбниц – живой силой.


68

Средневековые ученые переняли ту не очень большую информацию об электричестве и магнетизме, которая была известна еще в древности.

В древности было известно свойство натертого янтаря притягивать предметы. Слово электричество происходит от греческого слова электрон, что означает янтарь. Слово магнит происходит от названия греческого города Магнесия, где находились залежи магнитного железняка, известные еще в древности.

Как в древности, так и в средние века электрические и магнитные явления объяснялись в организмическом духе. Так, например, считалось, что магнит имеет душу, которая обуславливает притяжение железа.

Но имелись и исключения. Лукреций Кар в поэме «О природе вещей» объясняет действие магнита потоками мельчайших атомов, вытекающих из него. В XIII веке появляется сочинение Пьера Перегрина – рыцаря Пьера из Марикур «Послание о магните» (полное название «Послание о магните Пьера де Марикур, по прозванию Перегрина, к рыцарю Сигеру де Фукокур»). На фоне фантастических описаний свойств магнита эта работа выделяется серьезностью описания и экспериментальным подходом к проблеме.

Марикур описывает опыт, показывающий, что одноименные полюса отталкиваются, а разноименные – притягиваются. Если при этом разделить магнит на две части, то получится два магнита, у каждого из которых тоже будет два полюса. Он описывает свойство плавающего магнита ориентироваться на север. Здесь Марикур делает замечание, что магнит поворачивается не к мореходной звезде, находящейся около полюса, а к полюсу.


69

В XIV веке усиливается давление церкви на науку. На кострах инквизиции сжигаются труды ученых, выступающих против ортодоксальных религиозных направлений. К этому времени объем знаний в науке значительно возрос. Ее развитие в рамках схоластики стало невозможным. Общество было заинтересовано в развитии науки, свободном от догм.


70

Глава VI

ПЕРИОД ВОЗРОЖДЕНИЯ

§ 16. Начало новой эпохи

В XV и особенно в XVI веках в Европе происходит быстрое развитие техники, науки и искусства. Этот период получил в истории название эпохи Возрождения. Характерной особенностью эпохи Возрождения является то, что все сильнее проявляются рыночные отношения, растут города. Состоятельные слои общества стремились возродить и даже превзойти великолепие Античности. В хозяйственной деятельности закладываются условия для мировой торговли и для перехода ремесла в мануфактуру, а затем и в крупную промышленность. В мае 1453 году после длительной осады турецкие войска заняли Константинополь [64,65]. Это привело, во-первых, к массовому бегству последних представителей Византийской образованности на Запад. Во-вторых, был закрыт путь в страны Востока, и в результате со всей остротой возникла необходимость искать другие пути. В результате в конце XV – начале XVI века организуются экспедиции для этих целей. 12 октября 1492 году (официальная дата открытия


71

Америки) экспедиция Колумба (1451 - 1506) достигает острова Сан-Сальвадор в Багамском архипелаге [66,67]. Это послужило открытию нового материка, получившего впоследствии название Америка. В 1519 – 1522 годах экспедиция Магеллана (около 1480 - 1521) совершает кругосветное путешествие. Кругосветное плавание завершил один корабль «Виктория» под командованием Х.С. Элькано. Шарообразность Земли становится экспериментальным фактом. Развитие техники, торговли, великие географические открытия требовали нового подхода как к общему мировоззрению, так и к естествознанию. Если в XII – XIII веках лишь ряд великих мыслителей выступал против схоластики, то в XV веке это явление становится широко распространенным. Немецкий кардинал Николай Кребс, известный под именем Николая Кузанского (1401 - 1464) утверждал, что разум выше, чем авторитет, и придавал большое значение опыту. Он отрицал принципиальное различие между Землей и небесными телами и полагал, что Земля не покоится и не находится в центре мира [68,69]. В качестве аргумента в подтверждение своей точки зрения он приводит сравнение движения вместе с Землей с движением на корабле, когда не видно берегов, то есть апеллирует к кинематическому принципу относительности. Огромное влияние на развитие духовной жизни оказал великий итальянский мыслитель, ученый, художник, архитектор и инженер Леонардо да Винчи (1452 - 1519) [3,70-72].


72

Леонардо да Винчи прожил сложную беспокойную жизнь. После него осталось много заметок и проектов, написанных зеркальным письмом, перемешанным с прямым письмом, а также сокращенными словами и словами, написанными слитно. Лишь в XVIII – XIX веках рукописи стали расшифровывать. Споры о их содержании не стихают до настоящего времени. Леонардо резко высказывался против схоластики, ее оторванности от жизни, бесплодности, против противопоставления Земли другим небесным телам. Большое внимание он уделял опытному исследованию. Сам Леонардо да Винчи проводил множество экспериментов в различных областях. Он пытался наметить основные принципы

экспериментального метода исследования: так как чувства могут обманывать, необходимо повторять опыты при различных условиях. «Прежде чем ты выведешь из этого (частного) случая общий закон, повтори опыт два или три раза и посмотри,

Леонардо да Винчи


73

вызывают ли всегда одни и те же эксперименты те же самые следствия» [72, c. 433]. Полученные на основе опытов общие суждения он предлагает опять проверять на опыте. Опыт является не только источником познания, но и критерием его истинности. «Но мне кажется, что те науки пусты и полны ошибок, которые не рождены опытом, матерью всяческой несомненности, и которые не кончаются в опыте, т.е. такие, начало или середина, или конец которых не проходит через хотя бы одно из пяти чувств» [72, c. 435]. В научном наследии Леонардо да Винчи большое место занимает рассмотрение задач статики: исследование условий равновесия рычагов различных устройств, равновесие груза на наклонной плоскости. При этом он использовал представление о моменте сил. В области динамики он развивал теорию импетуса: «Всякое движение стремится к своему сохранению или иначе: всякое движущееся тело всегда движется, пока сохраняется в нем сила его двигателя» [72]. Леонардо да Винчи одним из первых исследовал трение между твердыми поверхностями. Он установил закон: «Каждым тяжелым телом побеждается сопротивление трения по весу, равное четвертой части этого веса». Таким образом, для всех тел у Леонардо да Винчи коэффициент трения был один и тот же – 0.25. По современным данным коэффициент трения хотя и различен для различных тел, но действительно близок для обычных веществ к 0.25. В общем виде этот закон был открыт Кулоном лишь в XVIII веке. Известны сочинения Леонарда да Винчи по оптике, связанные с его работой как архитектора, художника (изучение законов


74

перспективы) и биолога (изучение свойств человеческого глаза). Он получил большую известность как изобретатель лампового стекла, парашюта, паровой пушки и др.. Большое влияние на развитие нового мировоззрения оказала научная деятельность выдающегося ученого эпохи Возрождения Николая Коперника (1473 - 1543), основные результаты которой изложены в его книге «О вращениях небесных сфер» [73-76]. Николай Коперник родился в польском городе Торуни 18 февраля 1473 года в семье купца. Он учился сначала в Краковском университете, а затем в Болонье и Падуе, где изучал право, медицину, математику, астрономию, философию и другие науки. В 1506 году Коперник возвращается на родину, где с

1512 года занимает должность каноника кафедрального собора во Фромборке. Этот город отошел к Польше в конце XV века. До этого он входил в Пруссию и назывался Фрауэнбург (нем. Frauenburg). Свои основные взгляды о гелиоцентрической системе мира вначале он изложил в рукописном сочинении «Малый комментарий». Хотя это сочинение не было напечатано, информация о нем была известна в богословских кругах Европы.

Николай Коперник


75

Тем временем к началу 30-х годов Коперник начинает работу над книгой «О вращениях небесных сфер», которую после долгих колебаний решает опубликовать. Книга вышла в начале 1543 года перед самой смертью Коперника, последовавшей 24 мая 1543 года. Сочинение Коперника «О вращениях небесных сфер» состоит из шести книг. В первой книге изложена и обосновывается гелиоцентрическая система мира. Вторая книга посвящена сферической астрономии. В ней приведен каталог звезд. В остальных книгах описывается движение Земли, Луны и известных на то время планет. В книге есть обращение к папе Павлу III, в котором Коперник пишет о своих колебаниях и ссылается на побуждения высокопоставленных церковных чинов, которые склоняли его к опубликованию книги. Он также ссылается на авторитет древних ученых, высказывавших идею о движении Земли. Аристарха Самосского Коперник не упоминает. Кроме того, в книге есть не подписанное предисловие, которое можно отнести на счет автора. Оно было написано богословом Осиандером. В нем Осиандер представляет теорию Коперника как удачную форму описания, наиболее простой способ решения задач астрономии по вычислению движений планет, а не как теорию строения существующего мира. По мнению Осиандера лишь с помощью божественного откровения можно достичь истинного знания о Вселенной. Астрономия же устанавливает гипотезы, которые могут быть истинными или ложными. Таким образом, Осиандер предлагает воспринимать учение Коперника с известной долей агностицизма в духе подхода,


76

восходящего к Птолемею. Как отмечалось выше, предисловие не было подписано, поэтому его можно было отнести и к автору. Это, вероятно, явилось одной из тех причин, по которым книга Коперника не была запрещена сразу. Уже в посвящении папе Павлу III Коперник выступает сторонником научного метода построения и проверки гипотез. Он пишет, что древние не смогли построить целостную картину мира правильным образом либо из-за опущения существенных моментов, либо из-за введения чужеродных предмету гипотез. При этом Коперник отличает гипотезы истинные от гипотез ложных, не отвечающих действительности. Коперник вводит представление о практически бесконечной Вселенной, что позволило снять возражение против движения Земли в виде отсутствия наблюдаемого параллакса неподвижных звезд. Он считает центром Вселенной Солнце, которое неподвижно, а вокруг него вращаются планеты, в том числе Земля. Вокруг Земли вращается Луна. Сфера неподвижных звезд находится на огромном расстоянии от Солнца. Коперник перенял от предшественников представление о траекториях небесных тел как комбинациях круговых движений. Он использовал для описания методы эпициклов и эксцентриков. Но, несмотря на это, система Коперника имела основные черты представлений о солнечной системе, используемые нами до сих пор. Введя гелиоцентрическую систему мира, Коперник приступает к ее обоснованию. Он пишет, что эта система проще и естественнее объясняет движение тел, чем система Птолемея. Как мы видели выше,


77

принцип простоты играл существенную роль в астрономии с начала ее возникновения. Но простота не есть доказательство истинности теории. Система Птолемея основывается на механике Аристотеля, из которой следует невозможность движения Земли. Тогда Коперник видоизменяет теорию естественных и насильственных движений Аристотеля. Он предлагает считать движение тел вместе с Землей естественным. Тогда в рассматриваемой механике тела не должны будут слетать с Земли, как отмечал Птолемей, исходя из механики Аристотеля. В качестве аргумента в пользу предлагаемого изменения классификации движений Коперник приводит кинематический принцип относительности, который в данном случае будет выполняться. Ярким последователем Коперника был итальянский ученый Джордано Бруно (1548 - 1600) [77-81]. Он развил учение Коперника и сделал из него далеко идущие выводы о материальном единстве мира, о бесконечности Вселенной и множественности миров. Согласно его учению любой житель любой планеты может принять себя за центр

Вселенной и считать себя неподвижным. Бруно отвергает деление движений на естественные и насильственные. Он считает, что земные тела совершают движение

Д. Бруно


78

вместе с ней, так как относятся к одной и той же системе, обладающей известным impeto – напором. Кроме того, если бы возражения против движения Земли с позиций механики Аристотеля были верны, то они были бы справедливы и для движущегося корабля. В результате на корабле нельзя было бы подпрыгнуть и вернуться на старое место, что противоречит обычному опыту. Выступая как яркий полемист, Джордано Бруно высмеивал средневековых схоластов за бесплодные рассуждения, а церковных чиновников - за чванливость. Он много путешествовал. Его идеи стали известны в Европе. Церковь жестоко расправилась с Джордано Бруно. Он был обвинен в ереси и свободомыслии. После заключения в тюрьму в 1592 году и пыток 3 февраля 1600 года Джордано Бруно был

сожжен в Риме. Ныне на месте казни стоит памятник Бруно. Идеи Коперника нашли много других горячих сторонников. В 1600 году в Англии выходит книга Гильберта (1544 - 1603) «О магните, магнитных телах и большом магните – Земле» [82]. В ней автор впервые предположил, что Земля является большим магнитом. Для подтверждения своей гипотезы, он намагнитил большой железный шар и показал, что он действует на магнитную

Памятник Джордано Бруно

на Кампо деи Фиори в Риме


79

стрелку подобно Земле. Гильберт также предположил, что магнитные полюса Земли совпадают с географическими полюсами. То есть открытие Колумба он не учел. Он наблюдал электрические явления. При этом Гильберт обнаружил, что свойством электризоваться обладает не только янтарь, но и много других тел.

Исследовав свойства наэлектризованных тел, он назвал их электрическими, впервые введя этот термин в науку. В данной книге Гильберт высказал мысль о том, что вращение Земли отчасти должно определяться и ее магнитными свойствами. Идея Гильберта о магнитных силах и вообще силах как факторе, определяющем движение космических тел, была воспринята Кеплером (1571 - 1630) [83-89]. Следует отметить, что Кеплер открыл свои знаменитые законы без введения каких-либо гипотез на основе обработки экспериментального материала, полученного, в основном, Тихо Браге (1546 - 1601) [90 - 91], у которого он работал в последние годы жизни последнего. Первые два из них появились в 1609 году, третий – в 1619: 1. Пути планет эллипсы, в одном из фокусов которого находится Солнце.

Уильям Гильберт


80

2. Планеты движутся по своим путям с такой скоростью, что радиусы-векторы описывают одинаковые площади в равные времена. 3. Квадраты времен обращения относятся между собой, как кубы их средних расстояний до Солнца. При этом Кеплер внес в результаты Тихо Браге поправку на рефракцию. Для этого ему пришлось изучать оптику, где он получил много новых результатов. Кеплер построил теорию существовавших тогда простейших оптических приборов, объяснил принцип действия глаза. Он показал, что изображение получается на сетчатке, а хрусталик действует как линза. Кеплер объяснил также близорукость и дальнозоркость. Он ввел в оптике целый ряд названий и понятий, которые

применяются в оптике до настоящего времени (фокус, оптическая ось и др.). Несмотря на то, что общие рассуждения Кеплера и Гильберта были довольно туманными, Кеплер уже говорит о движущей силе, исходящей от Солнца и убывающей обратно пропорционально

расстоянию по закону ~ . Таким образом, возникает закон

тяготения, хотя и неверный.

Иоганн Кеплер


81

§ 17. Галилео Галилей

Следующий очень важный шаг к установлению нового научного мировоззрения был сделан великим итальянским ученым Галилео Галилеем (1564 - 1642) [92 - 100].

Галилео Галилей родился 15 февраля 1564 года в семье небогатого дворянина в городе Пизе. Он учился в Пизанском университете вначале на медицинском факультете, а затем изучает математику и философию во Флоренции.

В 1589 году Галилей становится профессором Пизанского университета и читает лекции по математике и философии, а с 1592 по 1610 года занимает место профессора в Падуе. Это был самый плодотворный период его жизни. Здесь он сделал ряд выдающихся открытий в области физики, математики и астрономии.

Довольно рано Галилей становится приверженцем системы Коперника и противником механики Аристотеля. Но для обоснования новой системы было необходимо накопить экспериментальные факты. По свидетельству Вивиани, ученика Галилея, он проводил опыты, бросая различные тела с Пизанской

Галилео Галилей


82

башни с целью опровергнуть мнение Аристотеля, что тяжелые тела падают быстрее легких. О достоверности самого факта проведения таких опытов имеются различные точки зрения.

Огромное влияние на позицию Гилилея оказали его астрономические открытия. Он сделал их с помощью сконструированной в 1609 году трубы – телескопа. Об изобретении голландскими мастерами зрительной трубы Галилей узнал в 1608 или в 1609 году, и этой информации ему было достаточно для постройки собственного прибора.

Основные астрономические открытия Галилея сводились к следующему: 1. Число звезд, видимых с помощью телескопа, гораздо больше, чем невооруженным глазом.

2. Открыты кольца Сатурна и спутники Юпитера.

3. Были открыты фазы у Венеры и вращение Солнца вокруг своей оси.

Кеплер и другие ученые вслед за Галилеем также стали использовать зрительную трубу и открыли пятна на Солнце.

Открытия Галилея в области астрономии принесли ему мировую славу. Он постепенно приступает к реализации своего замысла

Телескопы Галилея.

Музей истории науки (Флоренция)


83

подтвердить систему Коперника. При этом Галилей осознавал, что борьба будет трудной и долгой.

Изображение гелиоцентрической системы мира из книги Галилея «Диалог о двух важнейших системах мира

птолемеевой и коперниковой»

В 1613 году письмо Галилея к ученику Кастелли, где он возражает против привлечения священного писания к научным спорам, получило широкое распространение. В 1615 году оно вместе с доносом на Галилея направляется в Рим в инквизицию.


84

Для предупреждения возможных решений инквизиции Галилей сам отправляется в Рим и в ряде выступлений с блеском доказывает справедливость учения Коперника. Но, несмотря на это, а может быть и поэтому, в 1616 году книга Коперника была запрещена.

Галилей на время вынужден был отказаться от публичных выступлений. Лишь через 14 лет он заканчивает рукопись своего главного сочинения «Диалог о двух системах мира – птолемеевой и коперниковой». Разрешение на опубликование книги было им получено после написания предисловия, в котором

утверждалось, что система Коперника не подтверждается, а лишь обсуждается. Книга вышла во Флоренции в 1832 году.

Книга была написана на итальянском языке в отличие от большинства научных сочинений того времени, которые писались на латыни.

Она имела форму диалогов между венецианцами Сагредо и Симпличио и флорентийцем Сальвиатти. Сальвиатти защищал систему Коперника, Симпличио – систему Птолемея, а Сагредо выполнял роль посредника, но, по сути, был на стороне Сальвиатти.

Из книги было достаточно легко понять, на чьей стороне находится автор. Сторонник системы Птолемея Сальвиатти (по-итальянски означает простак) выглядел в беседах весьма бледно.

Пизанская башня


85

Книга вызвала сенсацию. В ней система Коперника получила всестороннее обоснование – философское, физическое, астрономическое.

В начале 1633 года против Галилея был начат судебный процесс, а сам он вызван в Рим, где ему выдвинули обвинение в нарушении запрета, наложенного на книгу Коперника. Хотя Галилей и отверг все обвинения, ему пришлось публично отречься от учения Коперника и до конца жизни жить под надзором инквизиции.

В дальнейшем, несмотря на проблемы со здоровьем, которые появились после пребывания в инквизиции, Галилей продолжал заниматься научной деятельностью. В 1638 году в Голландии вышла его книга «Беседы и математические доказательства, касающиеся двух новых отраслей науки, относящихся к механике и местному движению», которая была посвящена вопросам динамики и сопротивлению материалов.

В этой книге Галилей приводит слова, которые он хотел бы видеть на обложке собрания своих сочинений: «Отсюда станет понятным на бесчисленных примерах, сколь полезна математика в заключениях, касающихся того, что предлагает нам природа и насколько невозможна настоящая философия без помощи геометрии, в соответствии с истиной, провозглашенной Платоном» [92,VIII, c. 613 - 614].

Галилей умер 8 января 1642 года. Только спустя 339 лет после его смерти в 1981 году в открытой печати появились сообщения о начале работы комиссии Ватикана по реабилитации Галилея. Галилей был реабилитирован в начале 90-х годов ХХ века.


86

Книга Галилея «Диалог» состоит из четырех дней бесед (частей), в которых приведены различные аргументы в подтверждение системы Коперника.

Дискуссии первого дня касаются общих философских вопросов о противоположности земного и небесного, об источниках познания, достоверности знания, трехмерности пространства, прославления письменности.

Беседы второго дня приводят к подтверждению системы Коперника и основываются на

открытиях Галилея в области механики.

Галилей отвергает теорию движения Аристотеля. Он снимает возражение против движения Земли. Если Коперник считал естественным движение вместе с Землей, то Галилей утверждает, что всякое движение по горизонтальной поверхности на Земле без сил трения будет естественным, то есть таким движением, которое не требует действия силы.

В качестве доказательства он приводит опыт с телом, которое вначале скатывается с наклонной плоскости без трения, а затем движется вверх по наклонной плоскости. В одном случае скорость увеличивается, в другом – уменьшается. На вопрос о том, как будет

Титульный лист первого издания «Диалога»


87

двигаться тело по горизонтальной плоскости без трения, напрашивается ответ – с постоянной скоростью.

В дальнейшем Галилей сформулировал закон инерции для движения по горизонтальной плоскости, хотя есть основания полагать, что он понимал его шире. Так, отвечая на вопрос, почему предметы не слетают с вращающейся Земли, он пишет, что при вращении колеса предметы, сброшенные с его обода, стремятся двигаться прямолинейно и только сила тяжести мешает этому. Поэтому, обосновывая возможность нахождения тел на поверхности Земли при ее вращении, Галилей говорит о ничтожной малости центробежного ускорения по сравнению с ускорением центра тяжести. То есть он считает движение Земли приблизительно инерциальным.

Для обоснования системы Коперника Галилей использует и принцип независимости действия сил. Тело сохраняет, по Галилею, горизонтальную составляющую не только когда оно поддерживается плоскостью, но и когда оно свободно падает.

Он рассматривает опыт с бросанием камня с мачты движущегося корабля и ряд других опытов. В результате обобщений Галилей формулирует классический принцип относительности, носящий теперь его имя: движение по инерции можно заметить только не участвуя в этом движении. Для подтверждения своих слов он приводит пример с закрытой каютой корабля, находясь в которой нельзя определить, движется ли корабль прямолинейно, или покоится. Фактически, начиная с Галилея механика развивается как учение о движении.


88

В беседах третьего дня Галилей приводит астрономические открытия, говорящие о правильности системы Коперника: наблюдение поверхности Луны, пятен на Солнце, фаз Венеры, спутников Юпитера. В результате приведенных аргументов теряется принципиальное различие между земным и небесным.

Беседы четвертого дня посвящены теории приливов и отливов. Для описания этого явления используется аналогия с движущейся баржей: при торможении вода устремляется к носу, при ускорении – отступает к корме. Галилей считает причиной приливов и отливов изменение скорости воды, которая определяется скоростью вращения Земли и ее орбитальным движением.

Таким образом, теория приливов и отливов была неверной. Тем не менее, Галилей считал её важнейшим аргументом в защиту системы Коперника.

Богатое содержание книги не исчерпывается изложенным выше. В ней автор дает уничтожающую критику перипатетикам, выступает против бездумного использования цитат из Аристотеля.

Галилей много сделал для обоснования нового экспериментального метода исследования. До него метод научного исследования фактически состоял из двух звеньев: непосредственное наблюдение (еще Аристотель признавал, что опыт – источник познания) и построение теории на основе этих наблюдений. Часто наблюдения носили случайный характер, и это приводило к грубому эмпиризму, а неглубокие обобщения при этом имели при этом спекулятивный характер.


89

Галилей также исходит из опыта, но отвлекается от единичных фактов и использует метод научного абстрагирования. Руководящей идеей становится научная гипотеза, которая затем проверяется на опыте и, подтвержденная опытом, превращается в научный закон.

В этом процессе особая роль отводилась математике, так как, согласно Галилею, книга природы «… написана на языке математики, ее буквами служат треугольники, окружности и другие геометрические фигуры, без помощи которых человеку невозможно понять ее речь; без них – напрасное блуждание в темном лабиринте» [92,VI, c. 232] (см. также [96;101, с. 80]).

Конечно, возникает вопрос, почему математические следствия должны соответствовать данным ощущений? Ответ на него находим в «Диалоге о двух системах мира»: «Потому что наши рассуждения должны быть о чувственном мире, а не о бумажном мире» [92,VII, c. 139].

Примером использования Галилеем этого метода служит получение законов для движения без трения, равноускоренного движения.

Обратимся к исследованиям Галилеем падения тел. На основе имеющихся наблюдений он предлагает гипотезу о равноускоренном движении тел при падении. Отсюда у него следует, что скорость 푣 пропорциональна времени 푡: 푣~푡. Тогда путь 푠 пропорционален квадрату скорости 푠~푡 .

Так как в то время не было возможности проверить этот результат непосредственно экспериментально, Галилей использует для проверки движение тел по наклонной плоскости с разными


90

углами наклона и доказывает, что движение при этих условиях всегда будет равноускоренным. Отсюда он делает вывод, что это имеет место и для угла в 90° и, таким образом, подтверждает свою гипотезу.

Галилей был сторонником атомистической гипотезы и выступал против учения Аристотеля о материи и форме, а также против учения схоластов о скрытых качествах (симпатиях, антипатиях и т.п.).

§ 18. Бэкон и Декарт

В начале XVII века возникли условия для выделения естественных наук из общей системы наук, в которой главенствующую роль играла философия. Но возникшие процессы сказались и на развитии самой философии, в которой развиваются новые направления, соответствующие потребностям нарождающегося экспериментального метода исследования в естественных науках. Фрэнсис Бэкон (1561 - 1626) задумал написать большое сочинение под названием «Великое восстановление», из которого была реализована лишь одна часть – «Новый органон» («Новое орудие») (1620) [106]. В книге, с одной стороны, указывается на бесплодие науки, погрязшей в схоластике, а с другой, -


91

отмечается интенсивное развитие техники. Бэкон критикует попытки устранить несоответствие между теорией и практикой лишь использованием подходящих ссылок на авторитет древних. Причину плачевного состояния науки он видит в ее неправильном методе. Но на

пути выработки правильного метода имеются объективные трудности. Человеческий ум подвержен ошибкам, призракам, которые его осаждают. Бэкон выделяет следующие виды призраков: призраки рода: давние привычки, установившиеся взгляды; вера тому, что больше нравится; большая вера положительным выводам, чем отрицательным и т.д.; призраки пещеры: обусловлены индивидуальными склонностями умов – одни предпочитают древности, другие – новое и т.п.; призраки рынка: порождаются обычным словоупотреблением, общественным мнением; призраки театра: обусловлены господствующими теориями, предвзятым мнением, суевериями. В качестве метода, способного решить данные проблемы, Бэкон предлагает метод индукции: переход от частностей к меньшим аксиомам, затем – к средним, и, наконец, - к самым большим. Он разработал и конкретную методику применения метода индукции. В частности, - это метод сходства.

Фрэнсис Бэкон


92

Метод индукции оказал огромное влияние на развитие естественных наук, которое долгое время назывались индуктивными. Существуют различные точки зрения об отношении Бэкона к методу дедукции. Одни полагают, что он не придавал ему должного значения, а другие говорят о том, что Бэкон понимал ограниченность подхода, основанного лишь на одном методе индукции. Так или иначе, это не влияет на вывод об огромном влиянии метода Бэкона на развитие естествознания [102-110]. Нельзя сказать, что Бэкон был первооткрывателем метода индукции. Он зародился еще в Древней Греции, как и другой метод – метод дедукции, развитый в начале XVII века французским ученым Рене Декартом (1596 - 1650) [111 - 121]. Согласно Декарту, на начальном этапе познания необходимо установить общие принципы, лежащие в основе всех явлений природы, а затем на основе метода дедукции вывести частные закономерности. Общие закономерности постигаются рассудком, а не выводятся из опыта. Опыт лишь подсказывает правильность либо ложность выводов из общих принципов, а не отвергает общие принципы. Декарт видел общие принципы в основных свойствах материи и ее движения. Основным свойством материи он считал протяженность. Декарт отрицает существование пустоты в пространстве.


93

Он полагает, что движение материи сообщено богом, и затем оно остается неизменным. Это положение Декарт конкретизирует. Во-первых, для него движение – это лишь механическое перемещение. Во-вторых, он формулирует правила взаимодействия частиц. Что касается движения, то а) «если частица начала двигаться, то будет продолжать это движение с равной силой

(скоростью) до тех пор, пока ее не остановят или не замедлят ее движение»; б) «каждая частица по отдельности всегда стремится продолжить его (движение) по прямой линии». Декарт впервые установил закон сохранения количества движения. В силу неясного определения им самого понятия количества движения как произведения скорости, под которой он понимал ее абсолютную величину, на величину тела, он получает ряд ошибочных результатов. В частности, для соударения тел. Отмеченные выше общие свойства материи и ее движения, включая закон соударения тел, Декарт положил в основу своего подхода. Он не использует понятия силы и сводит всякое взаимодействие к контактному – удару, толчку, давлению. Основываясь на введенных законах, Декарт строит свою натурфилософскую систему.

Рене Декарт


94

Он начинает с космогонии. Вселенная была создана по Декарту богом в виде движущихся по замкнутым траекториям частиц. Частицы заполняли все пространство, и оно же было заполнено движущимися вихрями частиц. В результате трения частиц друг о друга и столкновений, образовались частицы второго элемента (частицы воздуха (неба)) – круглые частицы средней величины. Промежутки между ними заняли мелкие частицы различной формы (частицы первого элемента, или огня). Частицы второго элемента были постепенно отброшены к периферии вихрей, а первого элемента скопились в центре, образовав центральные тела, такие как Солнце. В результате сцепления частиц первого элемента образовались крупные частицы третьего элемента (земли), которые на Солнце образуют пятна, а на Земле покрывают всю поверхность. Мощные вихри засосали в свою орбиту более слабые, и образовалась Солнечная система и другие системы. Далее Декарт приступает к объяснению различных явлений природы. Законы тяготения он интерпретирует по аналогии с движением смеси деревянных кусочков и свинцовых шариков, помещенных в стакан с водой и приведенных во вращательное движение. В этом случае получается как бы эффективное отталкивание деревянных кусочков к центру свинцовыми шариками. Поэтому по Декарту при вращательном движении небесных тел частицы второго элемента отлетают к периферии, а на их место приходят частицы третьего элемента и образуемые ими тела.


95

Теплота по Декарту есть движение частиц третьего элемента, свет – давление, передающееся частицами второго элемента от раскаленных тел к нашему глазу и т.п.. Жизнедеятельность организма Декарт также объясняет движением различных частиц. Философия Декарта объясняла явления природы на основе исследования механического движения и

взаимодействия различных тел. Декарт является одним из основоположников механистического мировоззрения. От него берет начало картезианская школа (Картезий – латинизированный вариант фамилии Декарт), которая стремится объяснить все явления природы, исходя из представления о движении частиц, а также из законов, установленных Декартом. Взаимодействие при этом сводится лишь к контактному взаимодействию, то есть имеет место близкодействие. Задача, которую поставили перед собой картезианцы, оказалась для них в то время неразрешимой. В результате им пришлось злоупотреблять гипотезами о виде частиц, снабжая их крючками, петлями и т.п., вводя различные невесомые жидкости и др.. При этом не уделялось должного внимания опыту.

"Рассуждение о методе" Декарта. Титульный лист


96

Система Декарта представляет собой всеобъемлющее учение, которое содержит не только общие положения, но и дает решение различных частных проблем, вплоть до рассмотрения количественных моделей процессов. Декарт построил единую науку по подобию науки Древности, которая включала в себя и натурфилософию. Ряд идей, высказанных в рамках картезианства, оказался востребован в дальнейшем. В частности, идея близкодействия получила свое развитие в физике XIX века. Декарт уделял большое внимание использованию математических методов в естествознании. Он ввел в математику переменные величины, установил соотношения между геометрическими образами и алгебраическими уравнениями, заложил основы аналитической геометрии. Он ввел в употребление декартову систему координат.

§ 19. Наука в XVII веке до Ньютона

В XVII веке произошли события, существенно изменившие облик всей науки. Начинается новый этап ее дифференциации, и из общего нерасчлененного знания выделяется ряд самостоятельных областей, в том числе и физика.

Основной формой производства в XVII веке была мануфактура, возникшая в XVI веке и просуществовавшая до последней трети XVIII века. При мануфактурном производстве уже использовались


97

относительно сложные механизмы и устройства – водоподъемное устройства, насосы, грузоподъемники, кузнечные молоты, сверлильные станки, шелкокрутильные машины и др..

До середины XVII века развивается часовое дело по производству часов без маятника. После изобретения Гюйгенсом часов с маятником – и производство часов данного типа.

В отличие от техники древности, где важнейшей проблемой были задачи статики, главной проблемой техники XVII века становится проблема механического движения.

Новая организация труда, разделение умственного труда и физического, появление интеллигенции и возникновение необходимости сознательного применения естествознания в промышленности, изменяет отношение общества к науке. Государственные деятели покровительствуют науке. Наряду с университетами возникают академии наук.

В 1657 году была организована Флорентийская академия опыта (Флорентийская Академия дель Чименто [122]), состоящая из учеников и последователей Галилея.

С.И. Вавилов писал: «Решающее значение эксперимента в естествознании стало в XVII веке очевидным не только для ученых, но и для более широких кругов любителей науки и всяких «куриозитетов». Знаменитая Флорентийская Академия дель Чименто единственной целью своей считала научный опыт, и до сего времени сохранились некоторые приборы из большой коллекции этой Академии» [122, с.1].

В 1667 году по настоянию папских кругов она была закрыта.


98

В 1660 году в Англии образуется Лондонское королевское общество (полное название – Лондонское королевское общество по развитию знаний о природе), имеющее статус академии наук (The Royal Society of London). Предтеча общества – кружок любителей естествознания – начал собираться в Лондоне с 1645 года. «Центр деятельности Лондонского Королевского Общества

также составляли опыты, выполнение которых вначале было поручено Р. Гуку» [122]. Во Франции Кольбер, министр короля Людовика XIV, внес предложение об открытии Академии наук, которая и была открыта в 1666 году.

Академии стали центрами науки, Университеты постепенно освобождались от схоластики.

Для развития науки был необходим обмен информацией. Вначале он осуществлялся в форме личного общения и переписки. В первой половине XVII века французский ученый М. Мерсенн (1588 - 1648), проводивший физические исследования в области акустики,

Журнал "Philosophical Transactions". Первый выпуск


99

организовал обмен научной информацией между наиболее известными учеными своего времени. За это он получил прозвище человек-журнал.

Но данный метод распространения информации был не очень надежным, а с ростом ее объема не мог охватить все области знания.

Со временем такая форма обмена информацией не могла удовлетворить всех потребностей. Появляются научные журналы. С 1665 года начали выходить труды Лондонского королевского общества (Philosophical Transactions), а затем труды Парижской академии наук и др.. Научная периодика стала формой обмена информацией между учеными.

Наибольшее развитие в XVII веке получила механика. Во второй половине XVII века она была сформирована как самостоятельная наука в современном понимании этого слова. С этого времени можно говорить и о физике как самостоятельной науке. Остальные области физики на первом этапе своего развития формировались по образу и подобию механики.

К началу XVII века механика сформировалась как собрание отдельных задач, каждая из которых решалась своим способом. Большое влияние на формирование механики оказал Галилео Галилей. Он решает задачу о падении тел и о движении тел по наклонной плоскости, о движении тела, брошенного под углом к горизонту.

Галилей формулирует классический принцип относительности (принцип относительности Галилея) и вплотную подходит к формулировке закона инерции. В работах Галилея выдвигается


100

идея связи движения с силой, вызывающей это движение. Он вводит понятие импульса или момента, которые заключают в себе зародыши понятий количества движения и силы. Это явилось шагом

вперед по отношению к теории импетуса.

Другой важной задачей, получившей разрешение в первой половине XVII века, является задача о маятнике. Ее актуальность определялась необходимостью уметь точно измерять время. Уже Галилей установил, что период колебаний маятника пропорционален корню квадратному из его длины, и считал это соотношение точным. Он предлагает проект часов с маятником,

который, однако, не был реализован. Сам Галилей использовал маятник

для определения частоты пульса у больных.

Голландский ученый Христиан Гюйгенс (1629 - 1695) [123 - 125] изобрел часы с маятником и запатентовал свое изобретение 16 июня 1657 года. Описание изобретения было опубликовано в брошюре, вышедшей в 1658 году. Теоретические же основы своего изобретения он опубликовал в работе «Маятниковые часы» (“Horologium oscillatorium”), вышедшей в 1673 году. Здесь он дает и теорию физического маятника.

Христиан Гюйгенс


101

Используя энергетический

принцип, найденный им для свободного падения, и заключающийся в том, что тело может подняться только на ту высоту, с которой упало, Гюйгенс рассматривает свободное падение тел, падение тел по ряду следующих друг за другом наклонных плоскостей и движение тел по кривой поверхности, представленной как предел множества наклонных плоскостей. Он находит, что изохронным будет движение по циклоиде и

определил величину периода.

Как отмечено выше, в основу теории колебаний физического маятника Гюйгенс положил принцип: «Если любое число весомых тел приходит в движение благодаря их тяжести, то общий центр тяжести этих тел не может подняться выше, чем был в начале движения» [125, c. 122].

Это явилось шагом вперед к закону сохранения энергии в механике. Гюйгенс определенно говорит о том, что если

Часы Гюйгенса


102

использовать его принцип, то становится очевидной невозможность вечного двигателя. В результате он получает формулу для периода колебаний физического маятника, введя понятие приведенной длины.

В конце своей работы Гюйгенс дает без вывода ряд замечаний о центростремительной силе и получает, что центростремительное ускорение при движении по окружности пропорционально квадрату скорости и обратно пропорционально радиусу окружности. Более подробно этот вопрос был изложен в работе Гюйгенса «О центробежной силе», вышедшей в 1703 году уже после его смерти.

Гюйгенсу также принадлежит решение задачи о соударении тел, опубликованное впервые в той же работе 1703 года. Оно возникло в результате решения конкурсной задачи Лондонского королевского общества 1666 года. На конкурс поступило три работы: английских ученых Рена и Валлиса (Уоллиса) и Гюйгенса, причем Рен и Гюйгенс рассматривали упругий удар тел, а Валлис – неупругий. Решение Гюйгенса и примененный им метод представляется наиболее интересным.

Еще Галилей, а затем и Декарт решали задачу о соударении тел. Но только Гюйгенс получил полное решение. Он исходит из постулата, что шары одинаковой массы, движущиеся навстречу друг другу со скоростями, равными по абсолютной величине, после удара отскакивают друг от друга со скоростями, равными по абсолютной величине их прежнему значению.

Для определения скоростей тел одинаковой массы после удара, движущихся до удара навстречу друг другу с разными скоростями, Гюйгенс предлагает следующее рассмотрение. Он вначале


103

рассматривает движение этих тел с равными по модулю скоростями относительно лодки, которая в свою очередь равномерно движется вдоль берега. Решение задачи относительно лодки сводится к введенному постулату. Используя принцип относительности, получаем решение задачи относительно берега. Оно и будет искомым.

Далее он решает задачу о соударении шаров, сближающихся со скоростями, модули которых обратно пропорциональны их массам. Используя энергетический принцип из теории физического маятника, Гюйгенс получает, что после удара модули скоростей шаров сохранятся.

И, наконец, рассматривается предыдущий случай соударения шаров, но производимый в лодке, движущейся с постоянной скоростью относительно берега. Для наблюдателя на берегу это будет общий случай соударения шаров. Для получения этого решения используется принцип относительности.

Гюйгенс формулирует закон сохранения импульса с учетом направления скорости, а не только ее абсолютного значения. То есть он исправляет ошибку Декарта.

Ему также принадлежит заслуга в установлении теоремы для живых сил, то есть закона сохранения кинетической энергии. Правда, под кинетической энергией он понимал величину в два раза большую, чем ее современное значение.

Готфрид Вильгельм Лейбниц (1646 - 1716) – немецкий философ и ученый, хотя и был современником Ньютона, его исследования в


104

механике носили доньютоновский характер, то есть сводились к решению ряда важных, но все же частных задач [126,127].

В 1686 году выходит статья Лейбница «Краткое доказательство примечательной ошибки Декарта и других относительно закона природы, согласно которому бог всегда

сохраняет одно и то же количество движения и

которым неправильно пользуются, между прочим, в механической практике». Лейбниц отмечает ошибку Декарта и указывает путь к ее устранению – учет наряду с величиной и направления скорости.

Верный закон сохранения импульса он назвал законом сохранения направления. Вместе с тем Лейбниц считает, что этот закон «не удовлетворяет тем требованиям, которые предъявляются к абсолютному».

В природе, по его мнению, должна сохраняться сила, определяемая произведением массы на квадрат скорости – для тела упавшего с высоты (живая сила), или произведением массы на высоту (мертвая сила). Между живыми и мертвыми силами существует связь. Живая сила как бы рождается в результате бесконечного количества действий мертвой силы.

Г.В. Лейбниц


105

Противопоставление Лейбницем учения о силах закону сохранения количества движения вызвало оживленные споры.

В 1643 году Э. Торричелли (1608 - 1647) открывает атмосферное давление [128,129]. В итоге вакуум становится объектом экспериментального исследования. Открытие Торричелли вызвало огромный интерес, так как вакуум стали отождествлять с аристотелевой пустотой, но получила она название

торричеллевой пустоты. Полученный им результат интерпретировался как крушение одного из постулатов физики Аристотеля.

Но интерес к открытию Торричелли имел и практический интерес. Для Италии была актуальна потребность в регулировании горных потоков. Галилей писал о наблюдениях флорентийских колодезников, которые установили, что вода не вытягивается насосом на высоту, немного большую десяти метров.

В результате открытия Торричелли были изобретены воздушные насосы и изобретены пароатмосферные машины, которые положили начало теплотехнике.

Э. Торричелли


106

Блез Паскаль (1623 - 1662) устанавливает закон, носящий его имя. Этот закон был отчетливо сформулирован в «Трактате о равновесии жидкостей», написанном в 1654 году и опубликованном в 1663 [130,132]. Паскаль широко известен своими исследованиями

в области математики, физики и философии [131].

Возможности экспериментальных исследований существенно расширились после изобретения Отто Герике (1602 - 1686) воздушного насоса. С его помощью он осуществил 8 мая 1654 года знаменитый опыт с магдебургскими полушариями, иллюстрирующий огромную силу атмосферного давления.

Герике определил плотность воздуха, доказал его упругость. Он показал, что воздух проводит звук, а в пустоте звук не распространяется.

Около 1660 года Герике построил одну из первых электростатических машин. Она представляла собой шар, изготовленный из серы, с железной осью. Позже ось шара была помещена в деревянный штатив.

Вращая шар вокруг оси, его наэлектризовывали ладонью руки. С помощью этой машины было обнаружено новое явление –

Блез Паскаль


107

отталкивание наэлектризованным телом легких тел. Об их притяжении было известно раньше.

Исключительно большое значение в научных исследованиях Герике придавал эксперименту. «Философы, которые держатся исключительно своих умозаключений и аргументов,

не учитывая опыта, никогда не смогут прийти к надежным и

правильным выводам относительно явлений внешнего мира. В

Опыт с магдебургскими полушариями

Отто фон Герике


108

самом деле, мы видим немало примеров того, что человеческий разум, если он не обращает внимания на результаты, добытые с помощью опыта, оказывается на большем расстоянии от истины, чем Земля от Солнца» [133; 9,c. 173].

Роберт Бойль (1627 - 1691), ознакомившись с исследованиями Герике, проанализировал их критически и поручил двум свои сотрудникам, одним из которых был Роберт Гук (1635 - 1703), создать новую более совершенную конструкцию воздушного насоса [134]. С помощью этого насоса Бойль проводит ряд экспериментов. В итоге он доказывает весомость воздуха, демонстрируется эффект давления

газа. Он повторяет опыт Торричелли в сосуде, из которого постепенно откачивается воздух. Результат опыта свидетельствовал о том, что именно действие воздуха заставляют ртуть удерживаться на определенной высоте.

Результаты своих опытов Бойль описывает в книге «Новые физико-механические опыты, касающиеся упругости воздуха и его воздействий», вышедшей в 1660 году.

Большое значение имеют опыты Бойля по определению упругости воздуха при различных его сжатиях, которые в результате привели к открытию закона, который теперь называют законом Бойля-Мариотта.

Роберт Бойль


109

В начале 60-х годов XVII века была известна гипотеза о том, что для газа «давления и протяжения обратно пропорциональны друг другу». По данной теме существовали и экспериментальные факты. Но именно данные Бойля оказались самыми точными и подробными. Они относились к давлениям как выше атмосферного, так и ниже его.

Результаты своих исследований Бойль опубликовал во втором издании своей книги, вышедшей в 1662 году.

В 1679 году появляется работа Эдма Мариотта (1620 - 1684) «Речь о природе воздуха», в которой описываются эксперименты, аналогичные экспериментам Бойля. Вопросы о приоритете открытия дискутируются на протяжении долгого времени [9,38].

В XVII веке значительное развитие получает и оптика. Голландский ученый Снеллиус (1580 - 1626) открыл закон преломления (около 1621 года), но не опубликовал его. Независимо от него Декарт открыл этот закон и опубликовал в 1637 году. После этого развитие геометрической оптики пошло более быстрыми темпами.

Были открыты телескоп и микроскоп. Открытие телескопа рассмотрено выше. Что касается открытия микроскопа, то еще в XVI веке было известно свойство линзы или системы из двух линз давать увеличенные изображения предметов [28, c. 419]. Первые успешные применения микроскопа в научных целях связывают с именами Р. Гука и А. Левенгука (1632 - 1723). Р. Гук около 1665 года установил, что животные и растительные ткани имеют клеточное строение. А. Левенгук в 1672 – 1673 годах открыл микроорганизмы.


110

В этом же веке были сделаны важнейшие открытия в области волновой оптики. Гримальди (1618 - 1663) открыл явление

дифракции. Результаты его исследований были опубликованы в книге «Физико-математический трактат о свете, цветах и радуге» [135], которая вышла в 1665 году после его смерти. Он отмечает размытость тени от предмета на экране и дает название явлению. Гримальди пишет, что «свет распространяется или расходится не

только прямолинейно, путем преломления и отражения, но также еще четвертым путем – посредством

дифракции» [100, c. 106; 135].

При объяснении природы света в первой части книги он использует субстанциональное представление, а во второй – акцидентальное. Второе означает, что свет – это свойство некоторой непрерывной среды, например, волновое.

Для объяснения природы цветов Гримальди использует экцидентальное представление: «Не исключена возможность, что видоизменения света, в силу которых он постоянно окрашивается в так называемые кажущиеся цвета, или, лучше сказать, становится видимым как цветной, представляют собой определенную его волнистость с очень частым волнением, как бы трепет распространения с мельчайшим волнением, благодаря которому и

Франческо Мария Гримальди


111

получается, что он действует на орган зрения определенным характерным для него образом» [101, c. 122;135, c. 342].

В книге приведено много опытов по дифракции на тонких нитях, птичьих перьях, тканях, волокнистых веществах.

Для объяснения природы дифракции Гримальди использует аналогию между брошенным в воду камнем и образующимися при этом волнами и между светом и препятствием, которое порождает в световом флюиде волны, отклоняющиеся за отверстием.

В 1648 году Я. Марци (1595 - 1667) открыл дисперсию света [36, c. 180], которая была переоткрыта И. Ньютоном в 1672 году, всесторонне исследовавшим данное явление.

Была открыта интерференция. Роберт Бойль, Роберт Гук, а затем и Исаак Ньютон (1643 - 1727) исследуют цвета тонких пластинок и мыльных пленок.

Эразм Бартолин (1625 - 1698) открыл явление двойного лучепреломления в кристалле исландского шпата (1669) [136,137]. Рассматривая предмет через кристалл, он наблюдал при определенных положениях кристалла и предмета два изображения. При этом один из возникающих лучей подчиняется закону преломления Декарта, а другой – нет. Само явление двойного лучепреломления Эразм Бартолин


112

было объяснено Гюйгенсом.

В семидесятых годах Рёмер (1644 - 1710) экспериментально определил скорость света по астрономическим наблюдениям, изучая затмения спутников Юпитера. До этого были разные представления о скорости света. Одни считали, что она бесконечна (например, Декарт), другие – конечна (например,

Галилей). Хотя расчеты Рёмера носили оценочный характер, вывод о

конечности скорости света из его результатов следовал однозначно.

Свои результаты Рёмер представил Парижской академии наук, где было много сторонников Декарта. В результате он встретил сильное сопротивление. Вместе с тем, у него появилось и много сторонников.

Таким образом, до появления работы Ньютона «Математические начала натуральной философии» в XVII веке получили существенное развитие многие из тех областей науки, которые мы относим в настоящее время к классической физике. В первую очередь это касается механики.

Оле Кристенсен Рёмер


113

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В книге рассмотрен процесс накопления и развития элементов физической науки в период ее формирования в общей системе наук. Основное внимание уделено влиянию общенаучных идей и различных внешних факторов на формирование физики.

Как отмечалось выше, начальный этап развития любой науки, в том числе и физики, имеет исключительно важное значение для понимания происходящих в ней процессов. Многие общефизические идеи, начавшие формироваться в древности, оказывают непосредственное влияние и на развитие современной физики. И, главное, изучение данного периода позволяет ознакомиться со способами решения различных проблем, которые возникают перед наукой – как внутренних, так и обусловленных внешними причинами.

Изложение материала в данной книге проведено хронологически, так как это в наибольшей степени соответствует характеру развития физической науки в данный период, который является самым длительным.

Изложение начинается с древней натурфилософии и заканчивается той частью XVII века, которая непосредственно связана с переходом к формированию физики как самостоятельной науки. Таким образом, настоящая книга охватывает весь период


114

физики, который обычно называется предысторией физики, либо периодом от древности до Галилея.

Рассмотрение показывает, что формирование физики явилось естественным следствием всего развития науки, и обусловлено потребностями практики.


115

Л И Т Е Р А Т У Р А

1. Rosenberger F. Die Geschichte der Physik. T. 1. Die Geschichte der Physik im Alterthum und im Mittelalter. Braunschweig, Vleveg 1882. (Перевод: Розенбергер Ф. Очерк истории физики. Ч. 1. История физики в древние и в средние века. Спб .,1883.)

2. Любимов Н.А. История физики. Опыт изучения логики открытий в их истории. Ч. 1. Период греческой науки. Спб., 1892.

3. Любимов Н.А. История физики. Опыт изучения логики открытий в их истории. Ч. 2. Период средневековой науки. Спб., 1894.

4. Столетов А.Г. Очерк развития наших сведений о газах. М., 1879

5. Томсон Дж. Первые философы. Т.1, 2. М., 1959. 6. Михайлова Э.Н., Чанышев А.Н. История античной философии. М., 1966.

7. Гераклит Эфесский. М., 1910. 8. Спасский Б.И. История физики. Ч. I и II. Издание второе переработанное и дополненное. М.: Высшая школа, 1977.

9. Дорфман Я.Г. Всемирная история физики (С древнейших времен до конца 18 в.). М.: Наука, 1974.

10. Николаев П.Н. // Успехи физических наук 2011. Т. 161. № 11. C. 1201.


116

11. Базаров И.П., Николаев П.Н. Рождение статистической физики//В сб. «История и методология естественных наук». Вып. 30: физика. М.: изд-во Московского университета, 1983. С. 9

12. Маковельский А.О. Древние атомисты. Баку, 1946. 13. Николаев П.Н. О закономерностях развития физики. В сборнике «История и методология естественных наук. Выпуск XXXVII. Физика. М.: издательство Московского университета, 1992. С. 154

14. Базаров И.П., Николаев П.Н. Почему вероятность входит в физику? // Вопросы философии 1986. № 12. С. 142

15. Лурье С.Я. Демокрит. М., 1970 16. Платон. Собрание сочинений. В 4-х томах. М., Мысль, 1990 - 1994.

17. История математики с древнейших времен до начала XIX столетия. Под ред. А.П. Юшкевича. Т. 1. М., Наука, 1972.

18. Ван дер Варден. Пробуждающаяся наука. Математика древнего Египта, Вавилона и Греции. М., 1959.

19. Heisenberg W. Physics and philosophy. N.-Y., 1958. 20. Аристотель. Сочинения. В 4-х томах. М., Мысль, 1975 – 1983.

21. Кольман Э. История математики в древности. М., 1961 22. Николаев П.Н. История и методология физики. Т.1. Основы истории и методологии физики. М., 2014

23. Бурбаки Н. Очерки по истории математики. Перевод с франц. И.Г. Башмаковой. Под ред. К.А. Рыбникова. М., ИЛ 1963

24. Еремеева А.И., Цицин Ф.А. История астрономии. М.: издательство Московского университета, 1989.


117

25. Рыбников К.А. История математики. М.: Издательство Московского университета, 1994.

26. Паннекук А. История астрономии. М., Наука, 1966 27. Lo Presti R. The first scientist //Nature 2014. V. 512. P. 520 28. Физический энциклопедический словарь. М.: Советская энциклопедия, 1983

29. История математики с древнейших времен до начала XIX столетия. Т. 2. М., 1970

30. Dugas R. Histoire de la mecanique. Paris, 1950 31. Архимед. Сочинения. М., 1962 32. Лурье С.Я. Архимед. М.-Л., 1945 33. Дитмар А.Б. Родосская параллель. М.,1965 34. Евклид. Начала Евклида. Пер. с греч. и коммент. Д.Д. Мордухай-Болтовского. При ред. участии М.Я. Выгодского и И.Н. Веселовского. Кн. 1-6 (т. 1), кн. 7-10 (т. 2), кн. 11-15 (т. 3). М.-Л., 1948-1950

35. Бек Т. Очерки по истории машиностроения. Перевод с нем. Т. 1. М.-Л., 1933

36. Храмов Ю.А. Физики. Биографический справочник. М.: Наука, 1983

37. Григорян А.Т. Механика от античности до наших дней. М., Наука, 1974

38. Кудрявцев П.С. История физики. Т. 1-3. М., Учпедгиз, 1956 - 1971

39. Философский словарь. М.: издательство «Республика», 2001

40. Краткий очерк истории философии. Под ред. М.Т. Иовчука, Т.И. Ойзермана, И.Я. Шипанова. М., Мысль, 1969


118

41. Лукреций. О природе вещей. Т. 1. Редакция латинского текста и перевод Ф.А. Петровского. М., изд-во АН СССР, 1946

42. Боголюбов А.Н. Математики. Механики. Биографический справочник. Киев, Наукова думка, 1983

43. Бронштэн В.А. Клавдий Птолемей. М., Наука, 1988 44. Птолемей, Клавдий. Альмагест или математические сочинения в тринадцати книгах. М., Наука, 1998

45. Des Claudius Ptolomäus. Handbuch der Astronomie. B. 1. Leipzig, 1912

46. Витрувий, Марк Поллион. Об архитектуре. Спб., Имп. АН, 1790 - 1797

47. Витрувий, Марк Поллион. Десять книг об архитектуре. Пер. Ф.А. Петровского. Т. 1. М., 1936

48. Матвиевская Г.П., Новокшанова З.К. Улугбек, 1394 - 1449. М., Наука, 1997

49. Бируни. Избранные произведения. Тома 1 - 7.Ташкент, 1957 - 1987

50. Dreyer J.L.E. History of the planetary systems from Thales to Kepler. Cambridge, 1906 (2d ed., N.-Y., 1953)

51. Âryabhaṭa. The Âryabhatîya. An ancient Indian work on mathematics and astronomy. Chicago, 1930

52. Володарский А. И. Ариабхата: к 1500-летию со дня

рождения. М.: Наука, 1976 53. Резолюция Генеральной Ассамблеи ООН A/RES/68/221, 2013

54. Rashed R. A polymath in the 10th century// Science 2002. V. 297. P. 773


119

55. Хайям, Омар. Трактаты. Перевод с арабского и персидского Б.А. Розенфельда. Вступительная статья и комментарии Б.А. Розенфельда и А.П. Юшкевича. М., 1961

56. Гельфер Я.М. История и методология термодинамики и статистической физики. М., Высшая школа, 1981

57. Из истории физико-математических наук на средневековом Востоке. Трактаты ал-Хазини, ал-Бируни, Ибн ал-Хусайна, аш-Ширази. Ответственный редактор Г.П. Матвиевская. М., Наука, 1983

58. Рожанская М.М. Абу-л-Фатх Абд ар-Рахман ал-Хазини, XII в.: Ученый - энциклопедист. М., Наука, 1991

59. Хорезми, Мухаммед. Математические трактаты. Перевод с латинского и арабского. Ташкент, 1983

60. Математическая энциклопедия. Т. 1. М., 1977 61. Антология мировой философии. Т. 1 - 4. М., 1969 -1972 62. Гуковский М.А. Механика Леонардо да Винчи. М.-Л., 1947

63. Григорьян А.Т., Зубов В.П. Очерки развития основных понятий механики. М., 1962

64. Эссад Джелал. Константинополь от Византии до Стамбула. М., 1919

65. Рудаков А.П. Очерки византийской культуры по данным греческой этнографии. М., 1917

66. Путешествия Христофора Колумба: дневники, письма, документы. Пер. с исп.. М., 1961

67. Магидович И.П. История открытия и исследования Центральной и Южной Америки. М., 1965


120

68. Тажуризина З.А. Философия Николая Кузанского. М., 2009

69. Николай Кузанский. Сочинения в двух томах. М., 1979 - 1980

70. Леонардо да Винчи. Избранные произведения. Т. 1-2. М., 1935

71. Леонардо да Винчи. Избранные естественнонаучные произведения. М., 1955

72. Гуковский М.А. Механика Леонардо да Винчи. М.-Л., 1947

73. Коперник, Николай. О вращениях небесных сфер. Малый комментарий. Послание против Вернера. Упсальская запись. Перевод проф. И.Н. Веселовского. Статья и общая редакция чл.-корр. АН СССР А.А. Михайлова. М., Наука, 1964

74. Коперник, Николай. Полное собрание сочинений. Т. 1-2. Варшава – Краков. 1973 - 1986

75. Ревзин Г.И. Николай Коперник (1473-1543). М., 1949 76. Николай Коперник. К 500-летию со дня рождения. 1473-1543. М., Наука, 1973

77. Джордано Бруно. Чтения на соединенном заседании Общества любителей российской словестности и Общества психологии при Имп. Московском университете 10 февраля 1885 г. М., 1885

78. Бруно, Джордано. Изгнание торжествующего зверя. Спб., 1914

79. Бруно, Джордано. О причине, начале и едином. М.,1934 80. Бруно, Джордано. О бесконечности вселенной и мирах. М., 1936


121

81. Бруно, Джордано. О героическом энтузиазме. М., 1953 82. Гильберт В. О магните, магнитных телах и большом магните – Земле. Новая физиология, доказанная множеством аргументов и опытов. М., 1956

83. Kepler, Johannes. Joannis Kepleri astronimi opera omnia. Vol. 1 – 8. Frankofurti, 1858 – 1871

84. Кеплер, Иоганн. Новая стереометрия винных бочек преимущественно австрийских, как имеющих самую выгодную форму и исключительно удобное употребление для них кубической линейки. М.-Л., 1935

85. Kepler J. Gesammelte Werke. V. 1 – 18. Munchen, 1938 - 1969

86. Белый Ю.А. Иоганн Кеплер. 1571 – 1630. М., 1971 87. Кеплер, Иоганн. О шестиугольных снежинках. М., Наука, 1982

88. Kepler, Johannes. Epitome of Copernican astronomy: IV – V. The harmonies of the world: V // Great books of the western world. 6. Printing. Chicago etc., 1996

89. Kepler. Four hundred years. Proceedings of conferences held in honour of J. Kepler. Oxford, Pergamon Press, 1975

90. Brache, Tycho. Opera omnia. Ed. J.L.E. Dreyer. V. 1 – 15. Hauniae, 1913 - 1929

91. Brache, Tycho. Tycho Brahe’s description of his instruments and scientific work as given Astronomiae instauratae mechanica (Wandesburgi 1598). Transl. and ed. by Hans Raeder et al. Kobenhavn, 1946

92. Le opera di Galileo Galilei. Edizione Nazionale. V. I - XX. Firenze, 1929 - 1939


122

93. Галилей, Галилео. Рассуждения о телах, пребывающих в воде и о тех, которые в ней движутся. В кн. «Начала гидростатики. М.-Л., 1932. С. 143 -232

94. Галилей, Галилео. Диалог о двух главнейших системах мира птолемеевой и коперниковой. М., 1948

95. Галилей, Галилео. Избранные труды. В 2-х томах. Т. 1, 2. М., 1964

96. Галилей, Галилео. Пробирных дел мастер. М., 1987 97. Галилео Галилей. 1564 – 1643. Сборник, посвященный 300-летней годовщине со дня смерти Галилео Галилея. М.-Л., 1943

98. Кузнецов Б.Г. Галилей. М., 1964

99. Штекли А.Э. Галилей. М., 1972 100. Голин Г.М., Филонович С.Р. Классики физической науки. М., 1989

101. Льоцци М. История физики. М., 1970

102. Бэкон, Фрэнсис. Сокращения философии канцлера Франциска Бакона. Пер. с франц. Васильем Тредиаковским. Т. 1. Спб., 1760

103. Либих, Юстус. Ф. Бэкон Веруламский и метод естествознания. Спб., 1866

104. Бэкон, Френсис. Собрание сочинений. В 2-х томах. Т. 1,2. М., 1895

105. Бэкон, Фрэнсис. О принципах и началах. М., 1937 106. Бэкон, Фрэнсис. Новый органон. М., 1938 107. Бэкон, Фрэнсис. Новая Атлантида. М., 1962 108. Бэкон, Фрэнсис. Сочинения. В 2-х томах. 2-е испр. и доп. издание. Т. 1, 2. М., 1977-1978


123

109. Мельвиль М.Н. Френсис Бэкон. М., 1961 110. Бэкон, Фрэнсис. История правления короля Генриха VII. М., 1990

111. Oeuvres de Descartes. Publ. par Charles Adam et Paul Tannery. 13 volumes. Paris, 1897 – 1913 New revised edition: 11 volumes. Paris, 1964 - 1974

112. Любимов Н.А. Философия Декарта. Спб., 1886 113. Декарт Р. Метафизические размышления. М., 1901 114. Декарт Р. Рассуждение о методе для руководства разума и отыскания истины в науках. М., 1925

115. Спиноза Б. Принципы философии Декарта. М., 1926 116. Декарт Р. Космогония. Два трактата. М.-Л., 1934 117. Декарт Р. Геометрия. М., 1938 118. Асмус В.Ф. Декарт. М., 1956 119. Ляткер Я.А. Декарт. М., 1975 120. Декарт Р. Сочинения в двух томах. М., Мысль, 1994 121. Декарт Р. Начала философии. М., 2004 122. Вавилов С.И. Физический кабинет – физическая лаборатория – физический институт академии наук за 220 лет // УФН. 1946. Т. 28. Вып. 1. С.1

123. Гюйгенс Х. Книга мирозрения или мнение о небесноземных глобусах и их украшениях. М., 1724

124. Гюйгенс Х. Трактат о свете. В котором объяснены причины того, что с ним происходит при отражении и при преломлении, в частности при странном преломлении исландского кристалла. М.-Л., 1935

125. Гюйгенс Х. Три мемуара по механике. М., 1951


124

126. Лейбниц Г.В. Сочинения. В 4-х томах. Т. 1 – 4. М., 1982 – 1989

127. Погребысский И.Б. Готфрид Вильгельм Лейбниц. 1646 -1716. М., 1971

128. Torricelli, Evangelista. Opere di Evangelista Torricelli. Faenza. V. 1-3, 1919; V. 4, 1944

129. Кудрявцев П.С. Эванджелиста Торричелли. М., 1958 130. Pascal, Blaise. Trailez de l’equilibre des liqueurs et de la pesanteur de la masse de l’air. Paris, 1663

131. Pascal, Blaise. Oeuvres de Blaise Pascal. V. 1 – 14. Paris, 1904 - 1914

132. Паскаль Б. Трактат о равновесии жидкостей. В кн.: Начала гидростатики (Архимед, Стевин, Галилей, Паскаль). М.-Л., 1933

133. Guericke, Otto von (1602-1686). Ottonis de Guericke Experimenta nova. Amstelodami [Amsterdam]. 1672

134. Boyle, Robert (1627 -1691) The works of Robert Boyle. Ed. by Michael Hunter and Edward B. Davis. V. 1 – 14. London, 1999 - 2000

135. Grimaldi F.M. Phisico – mathesis de lumine, coloribus et iride. Boloniae, 1665

136. Bartholinus, Erasmus. Experimenta crystalli islandict disdiaclastici, quibus mira et insolita refractio detegitur. 1669

137. Bartholinus, Erasmus. Versuche mit dem doppeltbrechenden isländischen Kristall die zur Entdeckung einer wunderbaren und

ausser gewöhnlichen Brechung führten. Leipzig, 1922 138. Сенека, Луций Анней. Философские трактаты. М., 2000


125

Documents

ИСТОРИЯ И МЕТОДОЛОГИЯ ФИЗИКИ