Научно – технические достижения эпохи Возрождения

⇐ ПредыдущаяСтр 7 из 33Следующая ⇒

Технические достижения средневековья расширили экспериментальную базу естественных наук, поставили ряд научных задач, решенных в эпоху Возрождения.

С появлением огнестрельного оружия возникла задача анализа движения снарядов, в частности, определение угла наклона ствола орудия для достижения наибольшей дальности полета снаряда. Тарталья скорее догадался, чем математически обосновал, что этот угол должен быть равен 45 градусам. В своем труде “Проблемы и различные изобретения” (1546г.) впервые в противоположность Аристотелю Н. Тарталья утверждает, что траектория снаряда всегда является криволинейной и не содержит прямолинейного участка. О языке этого сочинения следует сказать особо. Это живой, литературный язык, которым в его произведении беседуют и простолюдины, и важные господа, и специалисты. Эту форму, рожденную эпохой искусства, использовал позднее Галилей.

Великим соперником Тарталья называют Иеронима Кардана. Работы Кардана в противоположность работам Тартальи были академичными, написанными на строгой латыни. Труды Кардана “О тонкости” и “О разнообразии вещей” представляют собой своеобразную энциклопедию естественных наук XVI в. В них приведены самые разнообразные сведения, начиная от космологии и до суеверий: конструкции механизмов, описание алхимических опытов, приемы гаданий, рассуждения о пользе знаний и многое другое. Ценность работ Иеронима Кардана – в конкретности постановки задач, в методичности изложения.

Заметный вклад в механику внес ученик Тартальи Джован Баттиста Бенедетти. В пространном предисловии к своей первой научной работе он привел математическое доказательство следующего утверждения: “Два тела одинаковой формы и одинакового рода, равные или не равные между собой, в одной и той же среде проходят равные расстояния за равное время”. Это утверждение было воспринято и развито впоследствии Галилеем. В главном труде Бенедетти “Различные математические и физические рассуждения” (1585 г.) излагаются основы арифметики и алгебры, вопросы механики, учение о перспективе и пропорциях, сформулирован “гидростатический парадокс” (одинаковое давление на дно сосудов независимо от их формы при равенстве высот находящейся в них жидкости).

Замечательным, самобытным механиком и математиком своего времени был голландский ученый Симон Стевин (1548-1620). Сочинения Стевина были построены по такому же методическому принципу, что и сочинения Архимеда и Евклида – на основе постулатов и аксиом. Будучи первоклассным математиком, Стевин применил математические, чаще всего геометрические методы к решению физических задач. Одной из таких задач является определение условий равновесия на наклонной плоскости. Доказательство закона равновесия Стевин основывает на рассмотрении равновесия замкнутой цепочки типа четок, наброшенной на прямоугольную призму, имеющую две плоскости с различными углами наклона (рис.4.).

Рис.4.“Чудо не есть чудо”.

В сочинении Стевина “О равновесии тел” дан рисунок такой призмы с надписью “Чудо не есть чудо”. Это надо было понимать так: смотри на рисунок, и ты увидишь чудо – четыре шара уравновешиваются двумя, но это не чудо, а закон природы, по которому на наклонной плоскости малой силой можно удержать большую тяжесть. Не будь так, осуществлялось бы вечное движение, которое не возможно (как правильно полагал Стевин, но это не было всеобщей точкой зрения, ведь еще много лет не оставлялись попытки изобрести вечный двигатель). Из условия равновесия цепочки Стевин вывел правила сложения сил и разложения их на ортогональные составляющие.

Значительное внимание Стевин уделял гидростатике. Он получил доказательство закона Архимеда, опытным путем доказал существование гидростатического парадокса.

Замечательно сочинение Стевина по фортификации “Новый способ защиты крепостей и укреплений при помощи шлюзов” (1618г.).

Интересно, что Стевин построил ветряную повозку, использующую парус. Повозка развивала значительную скорость до 34 км /час, при первом испытании на ней находилось 28 пассажиров. Повозка воспринималась как чудо.

Сочинения Стевина не получили широкого распространения отчасти потому, что будучи убежденным в преимуществах голландского языка при рассмотрении научных вопросов, Стевин пользовался только им. Переводы трудов Стевина появились значительно позже их публикации на голландском языке.

В области оптики примечательны имена Франческо Мавролика (1494-1575) и Джована Баттисты Порты (1543-1615).

Боязнь предрассудков, царивших в средневековой оптике, удержало Мавролика от опубликования своих работ по оптике. Они были изданы лишь посмертно. В трактате Мавролика интересны в первую очередь объяснение круглых изображений Солнца в отверстиях произвольной формы, уточнение представлений об оптике глаза. По Мавролику хрусталик работает как линза, строящая изображение на сетчатке. Отсюда последовало объяснение причин дальнозоркости и близорукости свойствами хрусталика. Мавролик впервые указал на семь цветов в радуге (по Виттелию – их три). Им показано, что лучи не изменяют своего направления при прохождении через плоскопараллельную пластинку, что лучи, проходящие через призму, дают такие же цвета, что и в радуге.

Джован Баттиста Порта был современником Галилея, но по своему мировоззрению он принадлежит эпохе Возрождения. Порта родился в Неаполе в богатой семье, получил хорошее образование, много путешествовал. Он был плодотворным писателем, но самым примечательным его сочинением стала “Натуральная магия” в 20 книгах, пользовавшаяся огромным успехом у читателей. Книга была переведена на английский, французский, испанский, арабский языки. Содержание “Магии” весьма своеобразно. Там даны сведения по оптике, как приготовить фейерверки, духи, лекарства, как разводить животных, уроки кулинарии, косметики, описаны алхимические опыты, опыты по пневматике… Среди этой пестрой смеси содержатся и действительно значимые открытия, сделанные автором “Магии”. Это прежде всего применение камеры – обскуры для получения рисунков и для проецирования рисунков (“волшебный фонарь”). Принцип камеры-обскуры Порта использует для объяснения процесса зрительного восприятия. Впервые в “Магии” сделана попытка описать подзорную трубу типа телескопа с параболическим зеркалом и линзой. Но вполне определенно имя изобретателя подзорной трубы, появившейся в эпоху Возрождения, назвать нельзя. Скорее всего это было дело случая, и труба была изобретена не учеными, а ремесленниками, поскольку теоретические знания в области оптики не позволяли найти оптическую схему зрительной трубы научными методами.

Магнетизм, как нечто таинственное, весьма интересовал Порту. В “Магии” он описал свои блестящие опыты по магнетизму. Среди них опыт с железными опилками. Опилки, помещенные в пакет, под воздействием естественного магнита приобретают магнитные свойства. Рассыпанные и перемешанные, а затем вновь собранные в пакет, они теряют эти свойства. Опыт с железными опилками, ориентирующимися по силовым магнитным линиям у полюсов магнита, описанный Портой, является первой демонстрацией действия магнитного поля.

В “Магии” описаны также опыты по отражению звука и света от сферических зеркал, трубчатый телефон и другие опыты.

Порта называет свою “Магию” “натуральной”, подчеркивая тем самым, что посредством знаний, опыта, можно раскрыть тайны природы, ее “магию”.

Замечательного английского ученого Вильяма Гильберта (1544-1603) называют “отцом науки об электричестве и магнетизме”. Гильберт по профессии был врачом (состоял придворным врачом королевы Елизаветы Английской). Это не помешало ему заниматься “магнитной философией”, практическим направлением которой было улучшение компаса, так необходимого англичанам, стремящимся в то время к господству на море. В своем знаменитом сочинении “О магните” Гильберт описывает ставшие классическими опыты с магнитной стрелкой. Он показывает, что всякий магнит имеет полюсы, что свойства полюсов взаимопротивоположны, разноименные полюса притягиваются, одноименные отталкиваются, что нельзя, разламывая магнит, получить один полюс, и другие. Гильберт предположил, что наша Земля – большой круглый магнит, и что географические полюса совпадают с магнитными. Для доказательства своего предположения Гильберт изготовил из естественного магнита шар. Приближая к шару легкую магнитную стрелку, Гильберт мог наглядно демонстрировать поведение этой стрелки при ее перемещении по поверхности шара, то есть как бы в различных точках земной поверхности. Значение опытов Гильберта с шаровым магнитом – имитатором магнитных свойств Земли, выходят за обычные рамки технического эксперимента и приобретают мировоззренческий смысл. В условиях лаборатории, возможно впервые, исследовалось явление космического масштаба. Гильберт, увлеченный исследованиями магнетизма, не считал мнение Фалеса о существовании души у магнита абсурдным.

Со времен Фалеса до Гильберта знания об электрических явлениях не слишком продвинулись вперед и ограничивались сведениями о свойствах натертого янтаря притягивать некоторые легкие предметы. Гильберт расширил перечень материалов, обладающих свойством притяжения при натирании (сапфир, алмаз, аметист, стекло, сера и др.). Гильберт установил, что под воздействием пламени приобретенное свойство притягивать теряется. Многочисленные эксперименты по электричеству привели Гильберта к попытке создать теорию электромагнитного притяжения, но эта попытка оказалась неудачной. Он, по существу, вернулся к представлению древних философов о стихиях. По Гильберту первичными элементами являются вода и земля. Свойствам притяжения обладают тела, происходящие от воды. Объяснение этого явления дано Гильбертом в стиле античных философов.

Коперниковская революция

Как мы уже отмечали, идея об устройстве мира с расположением в его центре Солнца родилась еще в античном мире и в наиболее законченной форме была сформулирована Аристархом Самосским. Эта идея в общем никогда не забывалась, но рассматривалась вначале как абсурдная, противоречащая опыту наблюдений за видимым движением планет, Солнца и Луны, а потом, в эпоху религии, и как еретичная, поскольку церковью была принята Аристотелево-Птолемеевская модель устройства мира.

Великие географические открытия, развитие астрономии с одной стороны, и свободный дух эпохи Возрождения с другой, привели к революционному перевороту в воззрении на устройство мира. Геоцентрическая система устройства Мира Птолемея с Землей в центре Вселенной, продержавшаяся в науке более13 веков, рухнула, и начало этому крушению положила гелиоцентрическая теория Николая Коперника (1473-1543).

Великий реформатор астрономии родился в Торуни на Висле 19 февраля 1473 года в семье крупного купца. Воспитанием Коперника занимался его дядя, поскольку Николай в девятилетнем возрасте лишился отца. Богатый и влиятельный дядя, занимавший должность каноника, дал Копернику прекрасное образование. Три года он учился в Ягеллонском университете в Кракове, затем в течение десяти лет совершенствовал свое образование в Италии. Там он знакомится с произведениями великих творцов Возрождения, изучает живопись, астрономию, математику, философию, греческий язык. В Падуе он занимается юриспруденцией, изучает, наконец то, что явилось предметом его стажировки в Италии – каноническое право. В 1503 году Коперник получил диплом доктора права, в 1505 году вернулся на родину, стал каноником Вармейской епархии, и с тех пор жил и работал в Вармии безвыездно.

К гелиоцентрической модели устройства мира Коперник пришел скорее от искусства, от чувства гармонии, чем от науки. Коперник, движимый интуитивными убеждениями в простоте, разумности природы, осознавал громоздкость, негармоничность системы Птолемея. Нагромождение эпициклов, сложность расчетов, их надуманный характер – все это порождало сомнения. Концептуальное изложение своей системы устройства Мира Коперник дал в 1515 году в рукописном труде “Малый комментарий о гипотезах, относящихся к небесным движениям”. С этим трудом были знакомы лишь близкие друзья Коперника. Накануне своего 60-летия он закончил знаменитый труд “О вращениях небесных сфер”, в котором на основе выдвигаемых доказательств Коперник формулирует новую систему устройства Мира. Коперник не решился сразу же опубликовать это сочинение, опасаясь непонимания со стороны большинства ученых-схоластов, а также обвинений со стороны церкви. Сочинение было издано только в 1543 году в Нюрнберге. Публикации добился молодой профессор Виттенбергского университета Ретикус, который с 1539г. в течении двух лет изучал рукопись книги Коперника. Коперник уступил настойчивости Ретикуса и согласился на публикацию книги, посвятив ее Папе Павлу III. Предисловие – посвящение написано в очень осторожных выражениях. Так, в частности, Коперник пишет: “Если кто-нибудь из моих противников противопоставит моему учению слова Священного Писания, я отвергаю такие нападения. Математические истины могут обсуждаться только математиками”.

Первый биограф Коперника Гассенди утверждает, что автор увидел свою книгу, вышедшую из печати, лишь за несколько часов до своей смерти.

По примеру Птолемея и Евклида Коперник разделил свое сочинение на отдельные “книги”.

В первой книге приводятся аргументы Коперника о движении Земли и ее месте во Вселенной. Здесь же рассматривается вся Солнечная система в целом и излагается новое учение. Заканчивается первая книга трактатом по тригонометрии.

Во второй книге содержатся элементы сферической астрономии и приводится каталог 1025 звезд.

Третья книга трактует о видимом движении Солнца.

В четвертой излагается теория движения Луны и ее затмений.

В пятой и шестой книгах рассматривается видимое движение планет и объясняется с точки зрения новой теории неправильность и запутанность описания этих движений.

Сущность гелиоцентрической системы изложена, таким образом, в первой книге. Обоснование такой системы имело, по существу, эстетический характер, свойственный эпохе искусства. Устройство Мира по Копернику показано на рис.5. Коперник считал движениепланет равномерным и круговым.

Рис.5." Устройство Мира по Копернику".

И то и другое, как мы знаем, неверно, но соответствовало представлению Коперника о мировой гармонии, ибо другое допущение является “недостойным совершенства создания”.

Коперник так описывает устройство Мира: “Я думаю, что никто не сомневается, что небо неподвижных звезд – самое отдаленное. Древние философы распределяли планеты по продолжительности их обращения, следуя правилу, что при равной скорости для всех планет наиболее отдаленные должны казаться нам движущимися всех медленнее, как то доказывается в оптике Евклида. Они полагали, что Луна ближе к нам, чем все планеты, так как Луна совершает обращение в кратчайшее время… Сатурн должен быть самой дальней планетой, ибо он для своего обращения употребляет наибольшее время. Ниже его ставили – Юпитера. Потом – Марса. Относительно Венеры и Меркурия мнения были различные...”.

В своем учении Коперник представляет “порядок небесных кругов” следующим образом. “Первая и высшая, заключающая в себе все остальные, есть сфера неподвижных звезд. Она включает в себя и все остальные, потому, что неподвижна как место Вселенной, по отношению к которому определяется положение всех остальных светил, в совокупности взятых. Под этой сферой неподвижных звезд находится сфера Сатурна, совершающего обращение в 30 лет. Далее следует Юпитер, обращающийся в 12 лет. Потом Марс, совершающий свое обращение в 2 года. Четвертой по порядку следует Земля, делающая свой оборот за 1 год вместе с орбитой Луны… Пятое место занимает Венера, которая совершает обращение в 9 месяцев, и на шестом месте Меркурий, делающий свой оборот в 88 дней. В середине этих орбит находится Солнце, ибо может ли прекрасный этот светоч быть помещен в столь великолепной храмине в другом, лучшем месте, откуда он мог бы все освещать собой? Поэтому не напрасно назвали Солнце душой Вселенной, а иные – Правителем Мира, Трисмегист называет его “видимым Богом”, а в “Электре” Софокла оно выступает как “Всевидящее”. И, таким образом, Солнце, как бы восседая на царском престоле, управляет вращающимся около него семейством светил… Земля оплодотворяется Солнцем и носит в себе плод в течение целого года. Таким образом, в этом расположении мы находим удивительную соразмерность мира и определенную гармоничную связь между движением и величиной орбит, которую иным способом нельзя обнаружить”.

Столь длинную цитату трудно оборвать. В ней раскрыта и сама идея устройства Вселенной по Копернику, и его научная позиция, идущая от веры в мировую гармонию, характерную для эпохи Возрождения - эпохи искусства.

В 1616 году произведение Коперника было внесено католической церковью в “Индекс запрещенных книг”. Запрет был снят только спустя более 200 лет.

На обелиске в честь Николая Коперника на его родине в Польше надпись: “Остановившему Солнце, сдвинувшему Землю”.

⇐ Предыдущая 2 3 4 5 678 9 10 11 Следующая ⇒