2.Наука в Античности и Средние века.

Наука в период Античности

Греческие ученые, сильно отстававшие от вавилонян в отношении знания того, что происходит на небе, с самого начала поставили вопрос об устройстве мира в целом. Этот вопрос интересовал греков не ради каких-либо практических целей, а сам по себе; его постановка определялась чистой любознательностью, которая в столь высокой степени была присуща жителям тогдашней Эллады. Попытки решения этого вопроса сводились к созданию моделей космоса, на первых порах имевших спекулятивный характер. Как бы ни были фантастичны эти модели с нашей теперешней точки зрения, их значение состояло в том, что они предвосхитили важнейшую черту всего позднейшего естествознания - моделирование механизма природных явлений.

Нечто аналогичное имело место и в математике. Ни вавилоняне, ни египтяне не проводили различия между точными и приближенными решениями математических задач. Любое решение, дававшее практически приемлемые результаты, считалось хорошим. Наоборот, для греков, подходивших к математике чисто теоретически, имело значение прежде всего строгое решение, полученное путем логических рассуждений. Это привело к разработке математической дедукции, определившей характер всей последующей математики. Восточная математика даже в своих высших достижениях, которые долгое время оставались для греков недоступными, так и не подошла к методу дедукции.

Итак, отличительной чертой греческой науки с момента ее зарождения была ее теоретичность, стремление к знанию ради самого знания, а не ради тех практических применений, которые могли из него проистечь. На первых этапах существования науки эта черта сыграла, бесспорно, прогрессивную роль и оказала большое стимулирующее воздействие на развитие научного мышления.

И вот, обратившись к античной науке в период ее наивысших достижений, можем ли мы найти в ней черту, принципиально отличающую ее от науки Нового времени? Да, можем. Несмотря на блестящие успехи античной науки эпохи Евклида и Архимеда, в ней отсутствовал важнейший ингредиент, без которого мы теперь не можем представить себе таких наук, как физика, химия, отчасти биология. Этот ингредиент - экспериментальный метод в том его виде, в каком он был создан творцами науки Нового времени - Галилеем, Бойлем, Ньютоном, Гюйгенсом. Античная наука понимала значение опытного познания, о чем свидетельствует Аристотель, а до него еще Демокрит. Античные ученые умели хорошо наблюдать окружающую природу. Они достигли высокого уровня в технике измерений длин и углов, о чем мы можем судить на основании процедур, разрабатывавшихся ими, например, для выяснения размеров земного шара (Эратосфен), для измерения видимого диска Солнца (Архимед) или для определения расстояния от Земли до Луны (Гиппарх, Посидоний, Птолемей). Но эксперимента как искусственного воспроизведения природных явлений, при котором устраняются побочные и несущественные эффекты и которое имеет своей целью подтвердить или опровергнуть то или иное теоретическое предположение, - такого эксперимента античность еще не знала. Между тем именно такой эксперимент лежит в основе физики и химии - наук, приобретших ведущую роль в естествознании Нового времени. Этим объясняется, почему широкая область физико-химических явлений осталась в античности во власти чисто качественных спекуляций, так и не дождавшись появления адекватного научного метода.

Одним из признаков настоящей науки является ее самоценность, стремление к знанию ради самого знания. Этот признак, однако, отнюдь не исключает возможности практического использования научных открытий. Великая научная революция XVI-XVII вв. заложила теоретические основы для последующего развития промышленного производства, направления нового на использование сил природы в интересах человека. С другой стороны, потребности техники явились в Новое время мощным стимулом научного прогресса. Подобное взаимодействие науки и практики становится с течением времени все более тесным и эффективным. В наше время наука превратилась в важнейшую производительную силу общества.

античная эпоха наука философия

В античную эпоху подобного взаимодействия науки и практики не было. Античная экономика, основанная на использовании ручного труда рабов, не нуждалась в развитии техники. По этой причине греко-римская наука, за немногими исключениями (к которым относится, в частности, инженерная деятельность Архимеда), не имела выходов в практику. С другой стороны, технические достижения античного мира - в области архитектуры, судостроения, военной техники - не находились ни в какой! связи с развитием науки. Отсутствие такого взаимодействия оказалось, в конечном счете, пагубным для античной науки.

Физика

Будучи по своему характеру более синтетической, нежели аналитической наукой, физика древней Греции и эллинистического периода являлась составной частью философии и занималась философской интерпретацией природных явлений. Вследствие этого метод и содержание физики носили качественно иной характер, чем возникшая в результате научной революции XVI и XVII в. в. классическая физика. Начинающаяся математизация физической стороны явлений послужила импульсом к созданию точной научной дисциплины. Однако специфический физический метод, который мог привести к формированию физики как самостоятельной науки, в античный период ещё не сложился. Эксперименты носили спорадический характер и служили более для демонстрации, нежели для получения физических фактов. Тексты, относящиеся к физическим явлениям, в латинском и арабском переводах сохранились приблизительно с 5 века до н.э., большей частью в позднем переложении. Наиболее важные произведения из области физических знаний принадлежат Аристотелю, Теофрасту, Евклиду, Герону, Архимеду, Птолемею и Плинию Старшему. История развития физики в античный период чётко разделяется на четыре периода.

Ионийский период (600-450 до нэ). Собственный практический опыт, а также заимствованный из древних культур привёл к возникновению материалистических идей о сущности и взаимосвязи явлений природы в составе общей науки и натурфилософии. Наиболее выдающимися представителями её были Фалес Милетский, Анаксимандр, Анаксимен, а также Гераклит Эфесский, работы которых содержали довольно скромные, но эмпирически точные сведения из области естествознания. Им были известны, например, свойства сжатия и разжижения воздуха, поднятие вверх нагретого воздуха, сила магнитного притяжения и свойства янтаря. Традиции натурфилософии были продолжены Эмпедоклом из Акраганта, доказавшим вещественность воздуха и создавшего теорию элементов. Левкипп и Демокрит обосновали анатомистическое учение, согласно которому вся множественность вещей зависит от положения, величины и формы составляющих их атомов в пустом пространстве (вакууме). Противниками натурфилософского учения были пифагорейцы с их представлениями о числе как основе всего сущего. Вместе с тем пифагорейцы ввели в Физику понятие меры и числа, развивали математическое учение о гармонии и положили начало основанным на опытах знаниям о зрительных восприятиях (оптика).

Афинский период (450-300 до нэ). Физика продолжала оставаться составной частью философии, хотя в новых общественных условиях в структуре философских знаний всё большее место стало занимать объяснение общественных явлений. Платон применил своё идеалистическое учение к таким физическим понятиям, как движение и гравитация. Но самым выдающимся представителем философии того периода был всё же Аристотель, который разделял взгляды Платона, но многим физическим явлениям давал материалистическое толкование. Его физические теории касаются почти всех областей данной науки. Особое значение имеет его теория движения (кинетика) представляющая собой начальную ступень классической динамики. Ему принадлежат труды: "Физика", "О небе", "Метеорология", "О возникновении и исчезновении", "Вопросы механики".

Эллинистический период (300 до н.э. - 150 н.э.) Физическое познание достигло своего расцвета. Центром физики стал Александрийский музей, первый настоящий исследовательский институт. Теперь на первый план выступила математическая интерпретация физических явлений; одновременно физика обратилась к постановке и решению практических задач. Физикой занимались либо математики (Евклид, Архимед, Птолемей), либо опытные практики и изобретатели (Ктесибий, Фалон, Герон). Более тесная связь с практикой приводила к физическим экспериментам, однако эксперимент ещё не был основой физических исследований. Наиболее значительная работа велась в это время в области механики. Архимед обосновал статику и гидростатику с математических позиций. Ктесибий, Филон Византийский и Герон обращались прежде всего к решению практических задач, используя при этом механические, гидравлические и пневматические явления. В области оптики Евклид развил теорию отражения, Герон вывел доказательство закона рефлексии, Птолемей экспериментальным путём измерил рефракцию.

Завершающий период (до 600 н.э.) Характеризуется не развитием традиций предшествующих этапов, а стагнацией и начинающимся упадком. Папп Александрийский пытался обобщить достижения в области механики, и лишь некоторые авторы, такие, как Лукреций, Плиний Старший, Витрувий, оставались верными традициям древне-греческой эллинистической науки.

Математика

В эпоху античности уровень развития математики был очень высок. Греки использовали накопленные в Вавилонии и Египте арифметические и геометрические знания, но достоверных данных, позволяющих точно определить их воздействие, а также влияние традиции критомикенской культуры, нет. История математики в Древней Греции, включая эпоху эллинизма, делится, как и физика, на четыре периода.

Ионийский период (600-450 до н.э.). В результате самостоятельного развития, а также на основе определённого запаса знаний, заимствованных у вавилонян и египтян, математика превратилась в особую научную дисциплину, основанную на дедуктивном методе. Согласно античному преданию, именно Фалес положил начало этому процессу. Однако истинная заслуга в создании Математики как науки принадлежит, видимо, Анаксагору и Гиппократу Хиосскому. Демокрит, наблюдая за игрой на музыкальных инструментах, установил, что высота тона звучащей струны изменяется в зависимости от её длины. Исходя из этого, он определил, что интервалы музыкальной гаммы могут быть выражены отношениями простейших целых чисел. Основываясь на анатомической структуре пространства, он вывел формулы для определения объёма конуса и пирамиды. Для математической мысли этого периода было характерно наряду с накоплением элементарных сведений по геометрии наличие зачатков теории двойственности, элементов стереометрии, формирование общей теории делимости и учения о величинах и измерениях.

Афинский период (450 - 300 до нэ). Развиваются специфические греческие математические дисциплины, наиболее значительной из которых было геометрия и алгебра. Целью геометризации математики, в сущности, был поиск решения чисто алгебраических задач (линейные и квадратные уравнения) с помощью наглядных геометрических образов. Он был обусловлен стремлением найти выход из затруднительного положения, в котором оказалась математика, вследствие открытия иррациональных величин. Было опровергнуто утверждение, что соотношения любых математических величин могут быть выражены через отношения целых чисел, т.е. через рациональные величины. Под влиянием сочинений Платона и его учеников Феодор Киренский и Теэтет занимались разработкой проблемы несоизмеримости отрезков, в то время как Евдокс Книдский сформулировал общую теорию отношений, которую можно было применять также и для иррациональных величин.

Эллинистический период (300 - 150 до нэ). В эпоху эллинизма, античная математика достигла высшей степени развития. В течение многих столетий основным центром математических исследований оставался Александрийский Мусейон. Около325 до нэ Евклид написал сочинение "Начала" (13 книг). Будучи последователем Платона он практически не рассматривал прикладные аспекты математики. Им уделял особое внимание Герон Александрийский. Только создание учёными западной Европы в 17 веке новой математики переменных величин оказалось по значению выше того вклада, который Архимед внёс в разработку математических проблем. Он приблизился к анализу бесконечно малых величин. Наряду с широким использованием математики в прикладных целях и применением её для разрешения проблем в области физики и механики вновь обнаружилась тенденция приписывать числа особые, сверхъестественные качества.

Завершающий период (150 - 60 до н.э.). К самостоятельным достижениям римской математики можно отнести лишь создание системы грубо приближенных вычислений и написание нескольких трактатов по геодезии. Наиболее значительный вклад в развитие античной математики на заключительном этапе внёс Диофант. Использовав, видимо, данные египетских и вавилонских математиков, он продолжил разработку методов алгебраических исчислений. Наряду с усилением религиозно-мистического интереса к числам продолжалась также разработка подлинной теории чисел. Этим занимался, в частности, Никомах Герасский. В целом в условиях острого кризиса рабовладельческого способа производства и перехода к феодальной формации в математике наблюдался регресс.

Химия

В древние времена химические знания были тесно связаны с ремесленным производством. Древние обладали познаниями в области извлечения металлов из руд, изготовления стекла и глазури, минеральных, растительных и животных красок, алкогольных напитков, косметических средств, лекарств и ядов. Они умели изготавливать сплавы, имитирующие золото, серебро, жемчуг и "искусственные" драгоценные камни из окрашенной в различные цвета расплавленной стеклянной массы, а также пурпурную краску на основе растительных красителей. Особенно этим славились египетские мастера. Теоретические обобщения, связанные с натурфилософскими рассуждениями о природе бытия, встречаются в трудах греческих философов, в первую очередь у Эмпедокла (учение о 4-х элементах), Левкиппа, Демокрита (учение об атомах) и Аристотеля (квалитативизм). В эллинистическом Египте 3-4 вв нэ прикладная Химия стала развиваться в русле возникшей алхимии, стремившейся к превращению неблагородных металлов в благородные.

Биология

В античную эпоху Биология как самостоятельная наука не существовала. Биологические знания концентрировались прежде всего в религиозных обрядах и медицине. Здесь заметную роль играло учение о 4-х соках. В гилозоизме существовали представления о наличии некой единой первичной формы всего многообразия жизненных проявлений. Вершиной античной биологии явились труды Аристотеля. В рамках его универсальной теологической картины мира энтелехия как активно формирующая сила определяла направление трансформации пассивной материи. В сочинениях Аристотеля нашли своё дальнейшее развитие представления об иерархии вещей, были отображены наблюдения автора о постепенном переходе в природе из неживого в живое, что оказало огромное влияние на последующие теории развития. Перипатетическая школа выдвинула в противоположность материалистическому направлению философии Демокрита своё органическое объяснение природы. Римская биология основывалась на выводах греческой науки и атомизме натурфилософии. Эпикур и его ученик Лукреций последовательно переносили материалистические воззрения на представления о жизни. Античная биология и медицина нашли своё завершение в трудах Галена. Его наблюдения, сделанные во время вскрытия домашних животных и обезьян, сохраняли значение на протяжении многих веков. Средневековая биология опиралась на античную биологию.

Этика

Названием и выделением в особую научную дисциплину Этика обязана Аристотелю, но основы её были заложены ещё Сократом. Первые этические размышления можно встретить уже в изречениях семи мудрецов, разумеется, без философских обоснований. Этико-религиозными вопросами основательно занимались Пифагор и его школа. Антидемократические аристократические позиции пифагорейцев разделяли Гераклит и элеаты. Удовольствия, возникающие из чувств, возбуждений, Демокрит считал сомнительными и относительными. Истинное счастье возникает при ровном и мирном настроении, которое обусловлено едва заметным движение атомов огня. Против отрицания обязательных нравственных норм было направлено учение Сократа о морали. Аристотель видел высшее счастье для каждого отдельного существа в проявлении его природы. Но природа, сущность человека, по Аристотелю, - это его разум, способность употребления разума есть, следовательно, добродетель, и использование разума само по себе приносит удовлетворение и наслаждение. В Риме (за исключением отдельных представителей научной этики - Цицерона, Сенеки, Марка Аврелия) признавалась преимущественно практически ориентированная этика.

Философия

Термин восходит, вероятно, к Гераклиту или Геродоту. Платон и Аристотель впервые стали пользоваться понятием Философия, близким к современному. Эпикур и стоики усматривали в ней не столько теоретическую картину мироздания, сколько всеобщее правило практической жизнедеятельности. Античная философия в целом отличалась созерцательностью, а её представители были, как правило, выходцами из имущих слоёв общества. Существовало два главных течения - материализм и идеализм. Для истории античной философии характерны теоретические расхождения, представленные определёнными школами или же отдельными философами. Такие, например, как противоречие во взглядах на бытие и становление (Перменид и Гераклит), на философию и антропологическую философию, на наслаждение и добродетель или аскетизм, на вопрос о соотношении формы и материи, на необходимость и свободу и другие. Дисциплина мышления, явившаяся результатом возникновения античной философии, стала и важной предпосылкой развития науки вообще. Непреходящей заслугой античной философии, в первую очередь философии материалистической и философии Аристотеля, является всеобъемлющее и систематическое обоснование самой философии как научной теории, развитие системы понятий, а также разработка всех основных философских проблем.

География

География была наукой, в наибольшей степени испытавшей непосредственное воздействие походов Александра Македонского. До этого географический кругозор греков еще не очень отличался от тех представлений об ойкумене, которые были изложены в книгах Геродота. Правда, в IV в. до н.э. путешествия в далекие страны и описания чужих земель становятся более частыми по сравнению с предшествующим столетием. В знаменитом "Аиа-базисе" Ксенофонта содержится много интересных данных по географии и этнографии Малой Азии и Армении. Ктесий Книдский, состоявший в течение 17 лет (415 - 399 гг.) врачом при персидском дворе, написал ряд исторических и географических сочинений, из которых, помимо описания Персии, особой популярностью в древности и в средние века пользовалось описание Индии, содержавшее массу баснословных сведений о природе и жителях этой страны. Позднее (около 330 г. до н.э.) некий Пифей из Массилии предпринял путешествие вдоль западных берегов Европы; миновав Гибралтар и открыв Бретонский выступ, он в конце концов достиг полумифической земли Фуле, которую некоторые исследователи отождествляют с теперешней Исландией, другие же - с Норвегией. Отрывки из сочинения Пифея приведены в трудах Полибия и Страбона.

И все же, когда Александр Македонский начал свои походы, и он, и его полководцы имели лишь очень слабое представление о странах, которые им предстояло завоевать. Армию Александра сопровождали "землемеры" или, точнее, "шагомеры", устанавливавшие, на основе подсчета шагов, пройденные расстояния, составлявшие описание маршрутов и наносившие на карту соответствующие территории. Когда Александр возвращался из Индии, часть войска была им отправлена морем, причем командир флота Неарх получил приказание исследовать береговую полосу Индийского океана. Покинув устье Инда, Неарх благополучно достиг Двуречья и написал отчет об этом плавании, которым позднее пользовались историографы походов Александра Арриаи и Страбон. Данные, накопленные во время походов Александра, позволили ученику Аристотеля Дикеарху из Мессаны составить карту всех известных тогда районов ойкумены.

Представление о шарообразности Земли, окончательно утвердившееся в Греции в эпоху Платона и Аристотеля, поставило перед греческой географией новые принципиальные задачи. Важнейшей из них была задача установления размеров земного шара. И вот Дикеарх предпринял первую попытку решить эту задачу с помощью измерений положения зенита на разных широтах (в районе Лисимахии у Дарданелл и у Ассуана в Египте), причем полученное им значение земной окружности оказалось равным 300 000 стадиев (т.е. около 50 000 км вместо истинного значения 40 000 км). Ширину ойкумены (с севера на юг) Дикеарх определил в 40 000 стадиев, а длину (с запада на восток) - 60 000.

Интересовался географией и другой представитель перипатетической школы - Стратон. Он высказал гипотезу, что Черное море было когда-то озером, а потом, соединившись со Средиземным морем, начало отдавать свои излишки Эгейскому морю (наличие течения в Дарданеллах было известным фактом, обсуждавшимся, в частности, Аристотелем; вспомним также историю постройки мостов через этот пролив для войска Ксеркса). Средиземное море, по мнению Стратона, также было ранее озером; когда оно прорвалось через узкий Гибралтарский пролив (называвшийся тогда Геркулесовыми столбами), уровень его снизился, обнажая побережье и оставляя раковины и отложения солей. Эта гипотеза потом оживленно обсуждалась Эратосфеном, Гиппархом и Страбоном. Высшие достижения александрийской географии связаны с именем Эратосфена из Кирены, в течение долгого времени (234-196 гг. до н.э.) стоявшего во главе александрийской библиотеки. Эратосфен был необычайно разносторонним человеком, оставившим после себя сочинения по математике, астрономии, истории (хронологии), филологии, этике и т.д.; однако его географические работы были, пожалуй, наиболее значительными.

Большой труд Эратосфена "География", состоявший из трех книг, не сохранился, но его содержание, а также полемические замечания к нему Гиппарха довольно полно изложены Страбоном. В первой книге этого сочинения Эратосфен дает очерк истории географии, начиная с древнейших времен. При этом он критически высказывается по поводу географических сведений, приводимых "непогрешимым" Гомером; рассказывает о первых географических картах Анаксимандра и Гекатея; выступает в защиту описания путешествия Пифея, неоднократно высмеивавшегося его современниками. Во второй книге Эратосфен приводит доказательства шарообразности Земли, упоминает о своем методе измерения размеров земного шара и развивает соображения об ойкумене, которую он считал островом, со всех сторон окруженным океаном.

На этом основании он впервые высказал предположение о возможности достичь Индию, плывя из Европы на запад. Третья книга представляла собой подробный комментарий к составленной Эратосфеном карте.

Метод, примененный Эратосфеном для определения окружности Земли, был подробно описан им в специальном сочинении; метод состоял в измерении длины тени, отбрасываемой гномоном в Александрии в тот самый момент, когда в Сиеие (Ассуане), находившейся приблизительно на том же меридиане, Солнце стоит прямо над головой. Угол между вертикалью и направлением на Солнце оказался (в Александрии) равным 1/50 полного круга. Считая расстояние между Александрией и Сиеной равным 5000 стадиев (немного менее 800 км), Эратосфен получил для окружности земного шара приближенное значение 250 000 стадиев. Более точные вычисления дали значение 252 000 стадиев, или 39 690 км, что всего лишь на 310 км отличается от истинной величины. Этот результат Эрастофена оставался непревзойденным вплоть до XVII в.

Астрономия

Знаменитый астроном II в. до н.э. Гиппарх написал сочинение, в котором подверг резкой критике "Географию" Эратосфена. Критика в основном касалась методов локализации географических объектов. Гиппарх считал недопустимым придавать серьезное значение свидетельствам путешественников или моряков об удаленности и ориентации этих объектов; он признавал лишь методы, основанные на точных объективных данных, к которым он относил высоту звезд над горизонтом, длину тени, отбрасываемой гномоном, различия во времени наступления лунных затмений и т.д. Введя в употребление сетку меридианов и параллелей в качестве основы для построенин географических карт, Гиппарх явился основоположником математической картографии.

На примере географии мы видим, что даже эта наука, ранее бывшая чисто описательной, подверглась в александрийскую эпоху процессу математизации. Еще в большей степени этот процесс был характерен для развития астрономии, механики, оптики. Поэтому мы вправе утверждать, что именно в эту эпоху математика, впервые стала призванной царицей наук. А следовательно, прежде чем переходить к другим наукам, целесообразно рассмотреть замечательные достижения эллинистической математики.

Наука в средние века

Наука на арабском Востоке

В период своих завоеваний, арабская империя растянулась от Китая до Испании, но вместе с землями, мусульмане так же получили ценные знания всех известных держав того времени, и хотя научные знания все еще оставались слаборазвитыми в то время, но еще при пророке, мир ему и благословение, на всей территории Халифата, открывались бесплатные больницы, бани, а так же то что в наше время называют социальными льготами, а именно пенсионные фонды и обеспечение неимущим из государственной казны.

Началом же научного подъема считается правление Харуна Ар-Рашида (786-809), основавшего в Багдаде "Дом Мудрости", в котором трудились очень многие известные ученые того времени, а так же в нем переводились греческие и римские рукописи. Европейские знания античных ученых, таких как Архимеда, Платон, можно сказать оказались в надежных руках, где были защищены от уничтожения, ведь, как мы знаем, позже в Европе будет чуждое отношение к науке, боясь, что ученые придумают ересь. Дом мудрости просуществовал вплоть до разрушения города монголами в 1258 году, где 34 библиотеки того Багдада были разграблены. Уже в первые века существования "Дома Мудрости", появились большие достижения. Персидский ученый Аль-Хорезми (783-850), переселившись в Багдад, стал возглавлять при халифе Мамуне "Дом мудрости", где он открыл очень важные знания в создании алгоритмов и способе их построения, а так же при нем алгебра (Аль-Джебра) стала развиваться, как самостоятельная наука, т.е. Мухаммед Аль-Хорезми отделил её от геометрии. В доме мудрости он работал с такими учеными, как Аль-Кинди, Ибн Турк и др. Абу Райхан Аль-Бируни (973-1048) владел свободно 9 языками. Переводил греческие, индийские рукописи на арабский язык. Он владел почти всеми науками своего времени. Первый ученый, доказавший шарообразность нашей планеты. Известно так же, что спирт первые получили арабы в VII или VIII веке н.э., который использовался исключительно в медицинских центрах для наружного примененеия. А так же известно, что в XI веке арабский естествоиспытатель Мухаммед Ар-Рази (865-925) впервые получил водку методом перегонки. Так же Ар-Рази прославился своими 2-мя трудами "Книга тайн" и "Книга Тайны тайн", в которых он доказывал, что металл это совокупность 3-х основных элементов - ртути, серы и соли. Его теория, хоть и была ошибочной, но смогла закрепиться в химии и продолжать активно развиваться и в Европе. Но самое известное из его трудов, что он был первым, кто разработал классификацию всех известных ему веществ. Он разделил их на 3 вида: минеральные, растительные и животные. Данная теория так же просуществовала несколько веков. В XI-XII веках персидский математик, астроном, философ и поэт Омар Хайям (1048-1131), который известен миру, как поэт, на деле больше увлекался науками, чем искусством. Ему принадлежит создание самого точного календаря на сегодняшний день - календаря "Джалали", в честь сельджукского султана Малик-Шаха. Еще один персидский ученый, живший немного ранее, Али Ибн Сина (Авиценна, 980-1037). Обладал феноменальной остротой мысли и памяти. Известен созданием оздоровительной физкультуры, которую используют уже 1000 лет во всем мире. Так же прославился и благодаря другим трудам в медицине, в которых он исследовал различные болезни и пытался найти для них необходимое лечение. Так же слово "Медицина" возникло от слов "Ибн Сина". Арабский ученый Аль-Хайсам (965-1039) был человеком, который опережал время, т.к. большинство его трудов были воплощены в жизнь только после его смерти. Например, ему принадлежит объяснение принципа работы "камеры обскура" - необходимого элемента для создания изображений. Он отверг античную идею о том, что человек видит, благодаря тому, что "его глаз ощупывает предметы" и выдвинул собственную теорию, что это именно свет влияет на человеческий глаз, благодаря которым мы видим изображения. Ему принадлежит и книга оптики - самый известный из его трудов, в котором его открытия приближаются к достижениям современной науки. Другой арабский ученый Аль-Джазари (1136-1206), известный под прозвищем "Арабский Да Винчи". Ему принадлежит открытие кодовых замков, металлических дверей, ламинирование древисины. Для своих изобретений он не использовал только опыт. Никаких теоретеческих сведений он не вкладывал в свои изобретения. Самым важны его изобретением является коленчатый вал, который преобразует вращающее движение в прямое и наоборот. Абу Аль-Касим Аль-Захрави изобрел около 200 медицинских инструментов, которые используются в современных больницах. Так же, является первый ученым, выполнившим переливание крови через соломку.

 Европейская средневековая наука Средневековая наука развивалась в больших городах, где впервые в Европе появляются высшие учебные заведения - университеты (Парижский, Оксфордский, Кембриджский, Пражский). Университеты способствовали развитию и распространению знаний, а также созданию новых отраслей знания, которые чуть позднее оформляются в различные науки - медицину, астрономию, математику, философию и т.д. Наука начинала воспроизводить самое себя, что ускорило ее прогресс. Постепенно формируется совершенно новый слой общества - студенчество, который и поныне является двигателем образования и науки в современном обществе. В средневековых университетах создаются столь эффективные формы обучения, что ими пользуются и по сей день. Например, лекция (буквально - чтение) в средневековом университете по необходимости была основной формой сообщения знаний. Книг было мало, они были дороги, и поэтому чтение и комментирование богословских и научных трудов являлось важной формой информации. В университетах сформировались ученые звания и степени, факультеты как учебные подразделения. Отмерла такая форма обучения, как диспут, имевшая широкое распространение в средневековых университетах, но научные дискуссии и семинары имеют большое значение и в современной науке, и в высшей школе. Преподавание велось на латинском языке, равно как и богослужение в католических храмах. До XVIII в. латинский язык был международным научным языком, на нем писали Коперник, Ньютон и Ломоносов. До сих пор в европейских университетах торжественные речи читаются, а дипломы пишутся на латинском языке. На торжественных актах профессора появляются в средневековых докторских мантиях и шапочках. Так современная наука сохраняет память о первых университетах, возникновение которых явилось одной из главных предпосылок научного прогресса. В эпоху Средневековья было сделано немало технических открытий, способствовавших развитию науки позднее, многими из этих достижений мы пользуемся по сей день. Около XI в. появляются первые часы с боем и колесами, а через два века - карманные часы. В это же время была создана современная конструкция рулевого управления, позволившая в XV в. пересечь океан и открыть Америку. Был создан компас. Величайшее значение имело изобретение печатного станка, книгопечатание сделало книгу доступной. Таким образом, время, которое считают периодом "тьмы и мракобесия" создавало предпосылки для появления науки. Чтобы сформировалось научное знание, нужно было интересоваться не тем, что необычно, а тем, что повторяется и является естественным законом, т.е. от опоры на обыденный опыт, основывающийся на показаниях органов чувств, перейти к опыту научному, что и произошло постепенно в эпоху Средневековья. Эпоху Средневековья относят к началу II в. н. э., а ее завершение к XIV—XV вв. Средневековье опирается на теологические ценности. Церковь вмешивается во все сферы человеческой жизнедеятельности. Философия, как и наука, выступают «служанками» богословия. Положения, расходящиеся с христианскими догматами, осуждаются. Поэтому наука в Средние века часто оценивается как своеобразное интеллектуальное устремление, лишенное свободы поиска и скованное предрассудками и заблуждениями. Задачи научного исследования также направляются на достижение благодати и спасения. Средневековые ученые, как правило, выходцы из арабских университетов, свое знание называли натуральной магией, понимая под ней надежное и глубокое познание тайн природы. Магия понималась как глубокое знание скрытых сил и законов Вселенной без их нарушения, и, следовательно, без насилия над Природой. Патристика (от лат. патер — отец) — учение отцов церкви — выступила первым этапом развития средневековой философии. С I по VI в. проблематику философии в рамках патристики представляли: Василий Великий, Августин Блаженный, Григорий Нисский, Тертуллиан, Ориген и др. Они обсуждали проблемы сущности Бога, движение истории к определенной конечной цели («град божий»), соотношение свободы воли и спасения души. Большое значение имело то, что разум мыслился как стремящийся к расширению своих границ, а умопостигаемая природа возлагала свои надежды на возможности человеческого разума. Схоластика (от лат. — школьный), оформившаяся в IX—XII вв., стремится к обновлению религиозных догматов, приспосабливая их к удобствам преподавания в университетах и школах. Большое значение придается логике рассуждений, в которой они видят путь постижения Бога. С расцветом схоластической учености связано оттачивание логического аппарата, рассудочных способов обоснования знания, при которых сталкиваются тезис и антитезис, аргументы и контраргументы. Схоластом величает себя всякий, кто занимается преподавательской деятельностью: Эриугена, Альбер Великий, Фома Аквинский, Абеляр, Ансельм Кентерберийский. Важными остаются вопросы о соотношении разума и веры, науки и религии. Соотношение философии и теологии истолковывается неоднозначно. Ансельм Кентерберийский (1033—1109) считает, что истины, добытые разумом, но противоречащие авторитету Священного писания, должны быть забыты или отвергнуты. Абеляр (1079-1142) стремится к четкому разграничению между верой и знанием и предлагает сначала с помощью разума исследовать религиозные истины, а затем судить, заслуживают ли они веры или нет. Ему принадлежит ставший знаменитым принцип: «Понимать, чтобы верить». В отличие от веры философия, как и знание, опирается на доказательства разума. Для Средневековья была характерна борьба между номинализмом и реализмом, которая касалась существа общих понятий — «универсалий». Номиналисты отрицали онтологическое (бытийное) значение общих понятий. Универсалии существуют лишь в уме. В XIV в. Оккам выразит эту идею номинализма, заявив, что предметом познания могут быть только единичные вещи — индивидуальности. Реалисты утверждали, что универсалии существуют реально и независимо от сознания. Номиналисты создали учение о двойственной истине, настаивавшее на разделении истин богословия и истин философии. Истинное в философии может быть ложным в теологии, и наоборот. Принцип двойственности истины указывал на две принципиально разные картины мира: теолога и натурфилософа. Первая связывала истину с божественным откровением, вторая — с естественным разумом. Знаменитый ученый Альберт Великий (1193-1207) стремился согласовать богословие (как опыт сверхъестественного) и науку (как опыт естественного). Главным методом научного исследования, он считал наблюдение и был уверен, что при исследовании природы надо обращаться к наблюдению и опыту. В своей тайной мастерской он проводил бесчисленные эксперименты. Для Роджера Бэкона (ок. 1214–1294) существовали три основных способа познания: авторитет, рассуждение и опыт. Опытную науку он считал владычицей умозрительных наук. Имея энциклопедическую образованность и широкий кругозор, он подчеркивал важность изучения произведений по оригиналам и необходимость знания математики. Р. Бэкон стремился создать своего рода энциклопедию наук, в которой помимо математики присутствовали физика, оптика, астрономия, алхимия, медицина, а также этика. Интересно, что Р. Бэкон различал три разновидности опыта: внешний, приобретаемый при помощи чувств, внутренний, интерпретируемый в духе мистического озарения и праопыт, которым Бог наделил «святых отцов церкви». В учении Фомы Аквинского (1225–1274) есть указания на метод интеллектуального, т.е. постигающего созерцания, который схватывает не образ предмета, дальше которого не могут идти ни физика, ни математика, но прообраз этого образа, действительную форму предмета, «которая есть само бытие и от которой бытие происходит». Интересны представления о процессе познания, развиваемые английским философом и логиком Оккамом (ок. 1285–1349). Он был уверен в независимости научных истин от богословия, их тесной связи с опытом и опорой на разум. Чувственное познание имеет дело с единичными предметами. Однако оно теряет характер их точного воспроизведения. «Представление как таковое есть состояние или акт души и образует знак для соответствующей ему внешней вещи». Следовательно, в душе мы находим знак для соответствующего ему явления во внешнем мире. Оккам различает интуитивное знание, связанное с восприятием и переживанием единичной вещи, и абстрактное знание, которое способно отвлекаться от единичного. Известный принцип Оккама («бритва Оккама»), гласящий, что «не следует множить сущности без надобности», вошел в сокровищницу человеческой интеллектуальной мысли, означает, что каждый термин обозначает лишь определенный предмет. Образование понятий у Оккама обусловлено потенцией – устремлением человеческой души на предмет познания. Его учение о понятиях называется терминизм. Естественные понятия, относящиеся к самим вещам, Оккам называет «терминами первой интенции», а искусственные, относящиеся ко многим вещам и отношениям между ними, называются «терминами второй интенции». Именно они становятся объектом анализа в логике. Оккам ограничивал применение понятия причинности сферой эмпирической констатации. Идеи Оккама были широко распространены в средневековых университетах. К особенностям средневековой науки ученые причисляют ее ориентацию на совокупность правил в форме комментариев, тенденцию к систематизации и классификации знаний. Компиляция, столь чуждая и неприемлемая для науки Нового времени, составляет характерную черту средневековой науки, связанную с общей мировоззренческой и культурной атмосферой этой эпохи. 3. Наука эпохи Возрождения и Нового времени

Период с 14 в. до начала 17 в. известен как Эпоха Возрождения. В это время происходит разложение феодализма и становление раннего буржуазного общества. Глубокие перемены охватывают все области общественной жизни. Возникает культура гуманизма, заново прочитывается античное наследие, появляются ученые-новаторы. До середины 15 в. основным материальным носителем информации служили рукописи. Материалом для них служили глина, береста. Использовался и пергамент - особым образом обработанная кожа телят и овец. Египет во второй половине II тыс. до н.э. ввел в употребление самый удобный материал для письма - папирус (материал из тростника). Александрийская библиотека представляла собой собрание рукописей на папирусе. На нем писали и финикийцы, и эллины, и другие средиземноморские народы. Даже копии писем святого Августина, датируемые 6—7 вв. нашего времени, написаны на папирусе. Лишь в 8 в. бумага, проникшая в Средиземноморье из Китая, стала вытеснять папирус Способ полу- че ния бу ма ги из дре вес ной коры, ко но п ли, тря пья и по доб ных материалов открыл в 102 г. китайский ученый Цай Лунь (48—118). В Европе бумагу впервые стали делать в Испании около 1150 года, в Италии (1154 г.), Франции (1189 г.). Артели переписчиков работали крайне медленно. Элементы книгопечатания появились в Китае в 8 в., где применяли клише - один кусок дерева размером в страницу. В 10 в. осуществляли набор страницы из отдельных знаков. Около 1390 г. в Корее изобретен подвижный металлический шрифт для книгопечатания. К 1540 г. житель Майнца Иоганн Гуттенберг предлагает новый способ книгопечатания. Он изобрел формы металлических букв, причем каждое слово разбивалось на отдельные, независимые буквы.

Изобретение Гуттенберга сыграло огромную роль в развитии просвещения: к 1500 г. в Европе насчитывалось 250 типографий, которые отпечатали более 50 000 различных сочинений. С открытием книгопечатания начинается быстрый и неуклонный рост человеческого сознания. Книгопечатание всюду чрезвычайно быстро фиксировало и распространяло идеи, знания, применение их к жизни. Книгопечатание явилось тем могучим орудием, которое охранило мысль личности и позволило в конце концов сломить старое мировоззрение. С 15 в. начинается эпоха Великих географических открытий. Организатором первых морских экспедиций к островам центральной части Атлантического океан и берегам Африки был португальский принц Генрих (1394—1460), получивший в 19 в. прозвище «Мореплаватель». Он основал в Португалии обсерваторию и мореходную школу,

Од ним из ведущих ученых эпохи Возрождения был Леонардо да Винчи (1452—1519). В его трудах использовались методы экспериментально-математического исследования природы. Деятельность да Винчи сочетала работы и изобретения по математике, механике, инженерному делу, анатомии и живописи. В качестве его технических разработок можно назвать принципиальные схемы парашюта и вертолета, а так же выдвижение идеи танка.

Другим крупным мыслителем этой эпохи был Джордано Бруно (1548—1600). В своем основном натурфилософском труде «О бесконечности Вселенной и мирах» он высказывает идею бесконечности Вселен ной и идею существования множества обитаемых миров, по доб ных Земле. Его сожгли по приговору инквизиции. Ему приписывают фразу «Сжечь - не значит опровергнуть». Ро ж де ние со вре мен но го ес те ст во зна ния мож но свя зать с 1543 г., когда была опубликована книга Николая Коперника (1473—1543) «Об обращении небесных сфер». Данный труд исключен из перечня запрещенных католической церковью книг только в 1835 г. В этом труде содержалось изложение гелиоцентрической системы мира. Но вое ми ро по ни мание ис хо дило из от сут ст- вия принципиального отличия Земли от других планет. Это подрывало опиравшуюся на идеи Аристотеля религиозную картину мира. Со глас но пред став ле ни ям Ко пер ни ка за кру го вы ми ор би та- ми пяти известных в то время планет располагалась сфера неподвижных звезд. Звезды на этой сфере равно удалены от Солнца, их природа неясна.

Галилео Галилей (1564—1642) использовал для исследования природы экспериментальный метод. Подход Галилея к изучению при ро ды прин ци пи аль но от ли чал ся от ра нее су ще ст во вав ше го натурфилософского способа. При натурфилософском способе для объяснения придумывались чисто умозрительные схемы, не связанные с опытом и наблюдением. Иногда при этом высказывались гениальные догадки, которые на многие столетия опережали ре- зульта ты кон крет ных ис сле до ваний (древ не гре че ская ато мистика, гелиоцентрическая система Аристарха Самосского). Однако натурфилософские объяснения в конечном итоге являлись тормозом для развития науки. Согласно новому методу все гипотезы систематически проверялись опытом. Эксперимент можно рассматривать как вопрос, обращенный к природе. А чтобы получить опре- де лен ный от вет надо пра виль но (кор рект но) сфор му лиро вать вопрос. Для это го сле ду ет так по стро ить экс пери мент, что бы мак си- мально изолироваться от воздействий посторонних факторов, которые мешают наблюдению и изучению явления в «чистом виде». Ос нов ной прин цип клас си че ско го экс пе ри мен таль но го ме то да заключал ся в раз де ле нии объ ек та и ок ру же ния, в том чис ле и ис следователя. Для количественной оценки результатов эксперимента, начиная с Галилея, стали широко использовать математику. Галилей сформулировал закон инерции движущегося тела (известный как 1-й закон Ньютона). Под инерцией понимается свойство тела сохранять состояние покоя или равномерного прямолинейного движения, пока какая-либо сила не выведет его из этого состояния. Закон инерции выведен чисто теоретически, на основе мысленного эксперимента с идеализированными объектами, в частности с идеально гладкой поверхностью, движение по которой не сопровождается трением. Галилей так же сформулировал механический принцип относительности движения (принцип независимости механических явлений, «принцип относительности Галилея»). Согласно этому принци пу все сис те мы от счета, дви жу щие ся равно мер но и пря моли нейно, рав но цен ны в от но ше нии за ко нов ме ха ни ки. Та кие сис- те мы от сче та на зы ва ют инер ци аль ны ми. Ины ми сло ва ми: пред положим, что есть две системы, одна из которых движется равномерно и пря мо ли нейно от но си тель но дру гой. То гда с по мо щью ме хани ческих опы тов не воз можно об на ру жить это дви же ние. То есть, при дви же нии в ва го не без окон рав но мер но и пря мо линей но невозможно определить, едет вагон или стоит на месте. В таком движущемся вагоне тела падают вертикально с ускорением g. Галилея называли «Колумбом неба». С помощью зрительных труб, примитивных телескопов он увидел горы и впадины на Луне; открыл 4 спутника Юпитера; перемещение солнечных пятен; фазы Венеры. Открыл закон колебания маятника, экспериментально обнаружил весомость воздуха. Его основное сочинение - «Диалог о двух главнейших системах мира - птолемеевой и копер- никовой» (1632) написано в виде бесед трех патрициев. Один их них (Сальвиати) высказывает мысли Галилея, другой (Симпли- чио) - его про тив ник, тре тий (Сагре до) вы пол няет роль объ ек тив- ного судьи, но под действием убедительных доводов становится сторонником нового учения. В результате процесса, возбужденного по указанию римского папы, Галилея удалили в заточение в при го родную вил лу Ар четри и ли ши ли воз мож но сти ви деть ся и беседовать с друзьями и учениками. Лишь в последние годы жизни контроль над ним со стороны церкви немного ослаб. Инквизиция заставила Галилея отречься от представлений о вращении Земли. «А все-таки она вертится!» - его крылатая фраза после отречения.

Иоганн Кеплер (1571—1630) открыл законы движения планет, смысл ко то рых сво дит ся к сле дую ще му: (1) все пла не ты движут ся по эл лип сам, в од ном из фо ку сов ко то ро го на хо дит ся Солнце; (2) планеты по своей орбите движутся с неодинаковой скоростью - подходя ближе к Солнцу, планета движется быстрее, а отходя дальше от него - медленнее (иными словами, радиус вектор от Солнца к планете в равные времена описывает равные секториаль- ные пло ща ди); (3) квад ра ты вре мен об ра щения пла нет относятся между собой как кубы больших полуосей эллипсов, описываемых планетами. Для формулировки своих законов Кеплер воспользовался результатами многочисленных наблюдений другого астронома - датчанина Тихо Браге (1546—1601). Браге известен так же как автор «компромиссной» системы мира: в центре Земля, вокруг нее вращается Солнце, а вокруг Солнца другие планеты. Эта система не получила распространения и интересна только в историческом аспекте. За ко ны Ке п ле ра сви де тель ст во вали об от сут ст вии прин ци пи- альных различий между движениями земных и небесных тел. И те, и дру гие под чиня ют ся естественным законам. В 1617—1622 гг. Кеплер пишет «Краткое изложение коперни- канской астрономии» - первый учебник, посвященный новой системе мира. В 1600 г. лейб-медик английской королевы Елизаветы Уильям Гилберт (1540—1603) опубликовал знаменитый трактат «О магните, магнитных телах и о большом магните - Земле». В нем впервые дано пра виль ное объ яс нение по ве де нию маг нит ной стрел ки в компасе. Ее концы притягиваются полюсами земного магнита. В 1543 г. выходит книга Андреаса Везалия (1514—1564) «О строении человеческого тела», заложившая основы научной анатомии. Основываясь на собственном опыте анатомирования трупов, он обстоятельно описал форму и расположение органов человеческого тела. Книга была снабжена великолепными иллюстрациями. Уильям Гарвей (1578—1657) в книге «О движении сердца и крови» у животных (1628) на основании собственных опытов пришел к выводу, что сердце многократно перекачивает одно и то же количество крови по схеме: вены - сердце - артерии - вены... Так было открыто кровообращение, описаны его большой и малый круги. В 16 в. большое практическое значение приобретают работы химиков-ремесленников. Большую известность имели работы Григория Агриколы (1494—1555). Его основной труд «О горном деле и металлургии» (1556) служил долгое время руководством по технике горного дела, металлургии и пробирному искусству. В 1597 году опубликован учебник «Алхимия» Андрея Либавия (1560—1616). В нем описаны такие хорошо отработанные к концу 16 в. опе ра ции, как рас тво ре ние, пе ре гон ка, вы па ри ва ние, суб ли- мация, осаждение, кристаллизация, кальцинация (обжиг), настаивание, применение водяной и песчаной бань. В 16 в. так же происходит соединение химии и медицины, возникает ятрохимия. Цель ятрохимии заключалась в приготовлении лекарств. Основатель ятрохимии - швейцарец Парацельс (1493—1541). В ятрохимии кроме растительных препаратов применялись лекарства из минералов. От Парацельса идет первое, затем многократно повторявшееся наблюдение, что для горения необходим воздух, а металлы при обращении в окалины увеличивают свой вес.

Наука в Новое время В 1620 г. Фрэнсис Бэкон (1561—1626) в трактате «Новый органон» изложил индуктивный метод в науке, основанный на эксперименте (от частных случаев к общему выводу). «Наш путь и наш метод... состоит в следующем: мы извлекаем не практику из прак- ти ки и опы тов (как эм пи ри ки), а при чи ны и ак сио мы из прак ти ки и опытов и из причин и аксиом - снова практику и опыты, как верные истолкователи природы». Научные истины проверяются, таким образом, опытом и практикой и, в свою очередь, выводятся из них. Рене Декарт (1596—1650) в книге «Рассуждения о методе» (1637) обосновал метод дедукции. Следует подчеркнуть, что и метод де дук ции, и ме тод ин дук ции за ро ди лись еще в Древ ней Греции, а Бэ кон и Де карт раз ви ли их при ме ни тель но к ес те ство знанию.

Декарт ввел в математику переменные величины, установил со от вет ст вие ме ж ду гео мет ри че ски ми об раз ами и ал геб раи че ски- ми уравнениями, положив этим начало аналитической геометрии. В своем сочинении «Начала философии» (1644) Декарт изложил программу создания теории природы. Всю безмерную ширину, длину и глубину Вселенной заполняет материальное пространство. Части материи находятся в непрерывном движении, взаимодействуя друг с другом при контакте. Взаимодействия материальных частиц подчиняется основным законам, аналогичным закону инер ции и за ко ну со хране ния ко ли че ст ва дви же ния. По Де кар ту в мире нет пус то ты, и вся кое дви жение яв ля ет ся цик ли ческим, основанном на замещении одной части материи другой. В результате вся Вселенная пронизана вихревым движением материи. Движение во Вселенной вечно, так же как и сама материя. В физике Декарта нет места силам, тем более силам, действующим на расстоянии через пустоту. Все явления мира сводятся к движениям и взаимодействию соприкасающихся частиц. Такие взгляды получили название «картезианство», от латинского произношения имени Декарта - Картезий. Таким образом, в современном её понимании наука начала складываться в новое время (с 16—17 вв.) под влиянием потребностей раз вивав ше го ся ка пи тали сти ческо го про извод ст ва. По мимо накопленных в прошлом традиций, этому содействовали два обстоятельства. Во-первых, в эпоху Возрождения было подорвано господство религиозного мышления, а противостоящая ему картина мира опиралась как раз на данные науки. Наука начала превращать ся в са мо стоя тельный фак тор ду хов ной жиз ни, в ре альную базу мировоззрения (Леонардо да Винчи, Н. Коперник). Во-вторых, наряду с наблюдением наука нового времени берёт на воору- же ние экс пери мент. Он ста но вит ся в ней ве ду щим ме то дом ис следования и радикально расширяет сферу познаваемой реальности, тесно соединяя теоретические рассуждения с практическим «испытанием» природы. В результате резко усилилась познавательная мощь науки. Это глубокое преобразование науки в 16-17 вв. можно рассматривать как научную революцию (Г. Галилей, И. Кеплер, У. Гарвей, Р. Декарт, и несколько позднее Х. Гюйгенс и И. Ньютон).

Исаак Ньютон. (1642–1727) Английский физик и математик, один из величайших ученых за всю историю науки. Его наиболее значимыми достижениями являются ЗАКОНЫ ДВИЖЕНИЯ, которые заложили основы МЕХАНИКИ как научной дисциплины. Он открыл ЗАКОН ВСЕМИРНОГО ТЯГОТЕНИЯ и разработал исчисления (дифференциальное и интегральное), которые с тех пор являются важными инструментами физиков и математиков. Ньютон построил первый телескоп-рефлектор и первым разложил свет на спектральные цвета с помощью призмы. Он так же исследовал явления теплоты, акустику и поведения жидкостей. В его честь названа единица СИЛЫ – ньютон. Ньютонова физика описывает модель Вселенной, в которой кажется, что все предопределено известными физическими законами. Однако в 20 веке Альберт Энштейн показал, что законы Ньютона не применимы при скоростях, близких к скорости света. Тем не менее, законы Ньютона все еще применяются для многих целей. Исаак Ньютон Родился в Вулсторпе. С 12 лет учился в Грантеме. Мальчиком он любил мастерить механические игрушки, модели водяных мельниц, воздушные змеи. Позднее он был отличным шлифовальщиком зеркал, призм и линз и превосходил в этом искусстве лучших мастеров Англии. С 1661 по 1665 год учился в Кембриджском университете. Научные интересы Ньютона сформировались еще в 1661–1669 годах Наиболее плодотворный период в его научной работе – с 1666 по 1667 г. – сам ученый назвал «дивным годом», когда были заложены основы его будущих открытий в математике, оптике, динамике и астрономии. Вкладом в математику стала теория дифференциального и интегрального исчислений (1671 г.). Немецкий философ Готфрид Лейбниц самостоятельно разработал ту же теорию, и по поводу первенства на это открытие велся ожесточенный спор. В 1666 г. Ньютон начал опыты по исследованию природы света, в результате который обнаружил, что видимый белый свет состоит из сочетаний лучей разного цвета. В 1668 году Ньютон получил степень магистра, а в следующем году его учитель И. Барроу уступил ему свою кафедру в Кембриджском университете. На этой кафедре Ньютон работал до 1701 года. Годы работы в университете были для Ньютона самыми плодотворными. Именно в это время он написал свои важнейшие труды. Наибольшую известность принесли Ньютону идеи, изложенные в его главном труде «Математические начала натуральной философии», опубликованном в 1686–1687 гг. В нем дается математическое описание законов механики и гравитации и их применение для объяснения движения планет и Луны. С 1669 по 1701 год работал в этом университете. Интересы Ньютона не ограничивались научными изысканиями. В 1695 году был назван смотрителем, а с 1699 года – главным директором монетного двора в Лондоне и наладил там монетное дело, проведя необходимую реформу. Работая смотрителем Монетного двора, Ньютон занимался по большей части упорядочением английского монетного дела и подготовкой к публикации своих работ за предыдущие годы. Значительная часть этих работ погибла во время пожара. Избранный членом, а затем президентом лондонского Королевского общества, он в значительной степени способствовал повышению его авторитета. Кроме всего прочего, Ньютон проявлял интерес к алхимии, астрологии и теологии и даже пытался установить библейскую хронологию. Широко известен рассказ о том, что на открытие всемирного тяготения Ньютона навело неожиданное падение яблока с дерева. Но ведь падение предметов видели, и другие ученые и пытались его объяснить. Однако никто не сумел этого сделать до Ньютона. Почему яблоко всегда падает не в сторону, подумал он, а прямо вниз, к земле? Впервые он задумался над этой задачей еще в молодости, но ее решение опубликовал лишь через двадцать лет. Открытия Ньютона не были случайностью. Он подолгу обдумывал свои выводы и опубликовал их только тогда, когда был абсолютно уверен в их безошибочности и точности. Ньютон установил, что движение падающего яблока, брошенного камня, луны и планет подчиняется общему закону притяжения, действующему между всеми телами. Этот закон до сих пор остается основой всех астрономических расчетов. С его помощью ученые точно предсказывают затмение солнца и рассчитывают траектории космических кораблей. Искусство шлифовки зеркал особенно пригодилось Ньютону во время изготовления зеркального телескопа для наблюдения звездного неба. Каждая его деталь требовала большого труда и терпения, но зато телескоп получился замечательным. Он стал гордостью всей Англии. Ньютон собрал большую коллекцию различных оптических приборов и проводил с ними опыты в своей лаборатории. Благодаря этим опытам Ньютон первым из ученых понял происхождение различных цветов в спектре и правильно объяснил все богатство красок в природе. Это объяснение было на столько новым и неожиданным, что даже крупнейшие ученые того времени не сразу его поняли и в течение многих лет вели ожесточенные споры с Ньютоном. Физика и математика всегда помогают друг другу. Ньютон прекрасно понимал, что без математики физику не обойтись, он создал новые математические методы, из которых родилась современная высшая математика, знакомая сейчас каждому физику и инженеру. Занимался он и химией, изучением свойств металлов. Великий ученый был очень скромным человеком. Он постоянно был занят работой, увлекался ею настолько, что забывал обедать. Спал он всего четыре или пять часов в сутки. Похоронен Ньютон в английском национальном пантеоне – Вестминстерском аббатстве. Исаак Ньютон и гравитация Сэр Исаак Ньютон был гениальным ученым, сумевшим объяснить движение тел в космическом пространстве с помощью закона всемирного тяготения. Существует популярный рассказ о том, что мысль об этом внезапно осенила Ньютона, когда он сидел под яблоней и вдруг увидел, как под действием силы тяжести яблоко упало на землю. На самом же деле он пришел к своей теории в результате серьезнейших исследований в течение многих лет. Он изучал движущиеся объекты, пытаясь объяснить их поведение. Ньютон понимал, что некая сила постоянно притягивает планеты, не давая им устремиться в космос. Это привело его к разработке закона всемирного тяготения. Закон этот гласит, что все материальные объекты притягиваются друг к другу. Чем больше масса объектов, тем сильнее притяжение между ними, но по мере удаления объектов друг от друга сила притяжения уменьшается. Ньютон начал работать над теорией всемирного тяготения (гравитации), когда он осознал, что сила, под действием которой яблоко падает на землю, та же самая, что удерживает луну на орбите вокруг Земли. Три сотни лет назад эта мысль казалась безумной. Большинство образованных людей полагало, что физические законы, действующие на земле, не могут быть применимы к небесным объектам. Ньютонова теория гравитации была первым научным законом, который можно было использовать для объяснения явлений, наблюдаемых как на земле, так и на небе. Этот закон верен в отношении всего, что имеет массу: яблок, людей, лун и планет. В течение 20 лет Ньютон пытался вычислить орбиту Луны. Его теория сделала это с легкостью. До этого казалось, что описание движения Луны невероятно сложно, однако Ньютон доказал, что может предугадать ее местоположение с поразительной точностью. Гравитация и орбиты Теория Ньютона объяснила математически, почему планеты и луны движется по эллиптическим орбитам. Друг Ньютона, Эдмунд Галлей (1656–1742), воспользовался этой теорией, чтобы предсказать возвращение кометы, которая теперь называется кометой Галлея. Ньютон и Галлей Исаак Ньютон доказал математически, что все кометы движутся по орбитам вокруг Солнца и управляются силой солнечного тяготения. Кроме того, он показал, что орбиты комет всегда сильно вытянуты. В нашем небе они видны только тогда, когда, пройдя через Солнечную систему, оказываются вблизи Солнца. Эдмунд Галлей был другом Ньютона. Используя методы Ньютона, Галлей провел вычисления, позволявшие определить орбиты комет. При этом он обнаружил, что комета, которую он наблюдал в 1682 г., имела ту же самую орбиту, что и комета которую видели в 1607 г. В захватывающем научно-детективном исследовании он пошел по следу еще дальше назад, до 1531 г.: оказалось, что комета того года находилась на той же самой орбите! Стало совершенно ясно, что это были три появления одного и того же небесного тела, эта комета возвращается каждые 76 лет, и Галлей предсказал, что она вновь появится в 1758 г., – но, к сожалению, не дожил до этого срока. Законы движения Ньютона Три основных закона, описывающих отношения между силами и движением. Они гласят: 1. каждое тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения, пока на него не действуют внешняя сила, такая, как трение или тяготение. 2. Ускорение, возникшее при действии силы на тело, прямо пропорционально приложенной силе и обратно пропорционально массе тела. 3. Каждому действию оказывается равное и противоположное по направлению противодействие; например, ядро вынуждает откатываться пушку с такой же силой, с какой пушка выбрасывает ядро. Вся классическая МЕХАНИКА основана на этих законах.

Теория дифференциального и интегрального исчислений

В 17 веке перед естествознанием возникла проблема: найти законы движения и установить законы механики. Для этого аппарат математики постоянных величин был недостаточным. Заслуга Ньютона заключается в том, что одновременно с Г. Лейбницем, но независимо от него, он создал дифференциальное и интегральное исчисления, которые стали могучим средством решения новых задач. Концепции Ньютона и Г. Лейбница были разными. Лейбниц, развивая чистый анализ, исходил из абстрактной концепции, которая стала исходной для развития чистого анализа; Ньютон же рассматривал математику, или, как тогда говорили, геометрию, только как способ для физических исследований. Эта связь математических и физических исследований ярко проявилась в методе флюксий Ньютона. Уже в 1665–1666 годах он для нужд механики выработал основные идеи этого метода, исходя преимущественно из работ Б. Кавальери, Ж. Роберваля, П. Ферма, Д. Валлиса и своего учителя И. Барроу. На это время приходится и его открытие взаимно обратного характера операций дифференцирования и интегрирования, а также фундаментальные открытия в области бесконечных рядов, в частности индуктивное обобщение так называемой теоремы о биноме Ньютона на случай любого действительного показателя. Уже в первой работе по анализу («Анализ с помощью уравнений с бесконечным числом членов»), написанной в 1669 году, а опубликованной только в 1711 году, ученый дал метод вычислений и изучения функций – приближений бесконечными рядами, который имел впоследствии огромное значение для всего анализа. В 1670–1671 годах Ньютон изложил свое дифференциальное и интегральное исчисление в сочинении «Метод флюксий» (опубликовано в 1736 году). В нем четко сформулированы в механических и математических выражениях обе взаимно обратные задачи анализа и применен метод флюксий к большому количеству геометрических задач (задач на касательные, кривизну, экстремумы, квадратуры, спрямления и т.д.), а также представлен в элементарных функциях ряд интегралов от функций, которые содержат квадратный корень из квадратного трехчлена. Большое внимание уделено интегрированию обыкновенных дифференциальных уравнений, решены некоторые задачи вариационного исчисления. Г.В. Лейбниц на 28 лет раньше Ньютона опубликовал свое открытие анализа бесконечно малых, но Ньютон на 10 лет раньше его установил для себя наличие двух больших взаимно связных исчислений, полностью понял их очень важное значение для изучения природы и использовал в своих научных достижениях. Работа Ньютона «Математические начала натуральной философии», создававшаяся на протяжении 20 лет и вышедшая через три года после публикации Г. Лейбница, насквозь проникнута духом новых исчислений; она показывает все могущество этих исчислений в изучении природы и умение Ньютоном их применять. Вклад Ньютона в математику не исчерпывается созданием дифференциального и интегрального исчисления. В алгебре ему принадлежит метод численного решения алгебраических уравнений (метод Ньютона), важные теоремы о симметричных функциях корней алгебраических уравнений, об отделении корней, о приводимости уравнений и т.д. Алгебра у Ньютона имеет геометрическую форму. Его определение числа не как совокупности единиц, а как отношения длины любого отрезка к отрезку, принятому за единицу, сыграло важную роль в развитии учения о числе.

Опыты с призмой

Еще в 60-е гг. XVII в. Ньютон заинтересовался оптикой и сделал открытие, которое, как казалось сначала, говорило в пользу корпускулярной теории света. Этим открытием было явление дисперсии света и простых цветов. Разложение белого света призмой в спектр было известно очень давно. Однако разобраться в этом явлении до Ньютона никто не смог. Ученых, занимающихся оптикой, интересовал вопрос о природе цвета. Наиболее распространенным было мнение о том, что белый свет является простым. Цветные же лучи получаются в результате тех или иных его изменений. Существовали различные теории по этому вопросу. Изучая явление разложения белого света в спектр, Ньютон пришел к заключению, что белый свет является сложным светом. Он представляет собой сумму простых цветных лучей. Ньютон работал с простой установкой. В ставне окна затемненной комнаты было проделано маленькое отверстие. Через это отверстие проходил узкий пучок солнечного света. На пути светового луча ставилась призма, а за призмой экран. На экране Ньютон наблюдал спектр, т.е. удлиненное изображение круглого отверстия, как бы составленного из многих цветных кружков. При этом наибольшее отклонение имели фиолетовые лучи – один конец спектра – и наименьшее отклонение – красные – другой конец спектра. Но этот опыт еще не являлся убедительным доказательством сложности белого света и существования простых лучей. Он был хорошо известен, и из него можно было сделать заключение, что, проходя призму, белый свет не разлагается на простые лучи, а изменяется, как многие думали до Ньютона.