Причины развития естествознания в европейских странах в XVI и первой половине XVII в.

Наступление новой эры в изучении человеком окружающего его материального мира было подготовлено глубокими социальными сдвигами, которые в дальнейшем привели к победе капитализма.

Переворот в естествознании был непосредственно связан с подъёмом общественного производства и материальной культуры вообще. Потребности растущего производства стимулировали развитие науки.

Развитие обрабатывающей и добывающей промышленности, многочисленные изобретения и усовершенствования на транспорте, в строительном деле, военной технике, накопившиеся к XVI в., дали громадный запас новых фактов для наблюдений естествоиспытателя и послужили толчком к теоретической разработке многих научных вопросов.

Всё более широкое применение некоторых механизмов (водяное колесо, часы), изобретение огнестрельного оружия, развитие строительной техники, горного дела — всё это расширило круг доступных изучению явлений из области механики и настоятельно требовало решения некоторых задач механики и математики; например, практические потребности артиллерийского дела требовали определения траектории полёта ядра при стрельбе из пушки -> падение, движение. Создание более сложных гидротехнических сооружений способствовало разработке гидростатики и гидродинамики; дальние морские плавания содействовали развитию астрономии; применение компаса влекло за собой исследование явлении магнетизма, а линз для очков — явлений преломления света; успехи красильного дела, металлургии, медицины приводили к накоплению новых знаний в области химии и т. д.

Вместе с тем подъём материального производства вооружил естествоиспытателя новыми орудиями и средствами научной работы. Совершенствование ремесленной техники подготовило изобретение в XVI—XVII вв. многих насущно необходимых для развития наук точных приборов. В это время появляются более совершенные часы, изобретаются микроскоп и телескоп (начало XVII в.), открывшие перед человеком целый новый мир неведомых ему до тех пор явлений, появляются (к середине XVII в.) такие необходимые для физики приборы, как термометр, гигрометр, ртутный барометр. Громадную роль сыграла замена пергамента, изготовлявшегося из кожи, бумагой и введение книгопечатания (XV в.). Книга, отпечатанная на бумаге, была неизмеримо дешевле прежних пергаментных рукописей. Поэтому её появление означало подлинный переворот в области распространения научных знаний и обмена ими.

Перелом в развитии наук о природе был связан также с изменениями в области общественных отношений и общественной идеологии. В связи с разложением феодальных отношений и развитием капиталистических в европейских странах складывается новое мировоззрение, появляется новый тип человека, с иными духовными запросами и идеалами. Это новое мировоззрение было глубоко враждебно феодально-церковной культуре, освящавшей и поддерживавшей отжившие общественные порядки. Представители новой идеологии вели беспощадную войну со схоластикой, подчинявшей разум религии.

Расшатывание религиозного миросозерцания и утверждение новой культуры означало падение преград, которые стояли до тех пор на пути дальнейшего научного прогресса. Ум человека начал освобождаться от подавляющего его мёртвого груза религиозных предрассудков. Возникают условия, благоприятствующие созданию естествознания, свободного от недостатков средневековой схоластики и основанного на опыте.

Развитию науки в Западной Европе XVI—XVII вв. способствовали и великие географические открытия конца XV — XVI вв. Они впервые на опыте показали человеку, что земля имеет шарообразную форму, дали громадный запас новых фактов по многим научным дисциплинам. Следовавшие одно за другим открытия новых морских путей, океанов, неведомых земель обнаружили, как неполны, а подчас и прямо ошибочны были знания представителей схоластической учёности.

Значительную роль сыграло также то обстоятельство, что в результате энергичной деятельности гуманистов европейские учёные несравненно лучше познакомились с классическими произведениями античных писателей. Наряду с переводами на латинский и другие языки стали теперь появляться издания греческих подлинников. Особенное значение имело более близкое ознакомление с трудами великих учёных эллинистической эпохи (Эвклид, Архимед, Аполлоний и др.), в большинстве случаев забытыми или же остававшимися во многом непонятыми в средние века. Характерно для эпохи, что многие учёные совмещали в одном лице занятия естествознанием и гуманитарными науками.

Переворот в области естественных наук представлял собой, таким образом, результат глубоких изменений во всём строе общественной жизни западноевропейских стран того времени. Отмечая эту связь зарождения естествознания с ломкой старых общественных отношений, Ф. Энгельс писал:

Развитие астрономии

Первой отраслью естествознания, в которой проявился новый научный дух и сделаны великие открытия, была астрономия. В предшествующий период в Западной Европе, а также в передовых для своего времени странах Востока господствовала геоцентрическая теория. Согласно этой теории в центре мира находится неподвижная Земля. Вокруг неё в определённой последовательности обращаются Луна, Солнце, планеты и, наконец, звёзды. Вселенная считается конечной и имеющей форму сферы, центром которой является Земля. Основные принципиальные положения этой системы мира были сформулированы ещё Аристотелем, однако её подробная математическая разработка дана позднейшими античными учёными, особенно Гиппархом (II в. до н.э.) и Птолемеем (II в. н. э.).

Астрономические наблюдения, производившиеся в средние века, не укладывались в рамки геоцентрической системы. Для объяснения с точки зрения этой системы движений планет приходилось создавать сложные и искусственные построения, что всё же не давало возможности точно предсказать положение планет на небе.

Мысль о центральном положении Земли во Вселенной вполне соответствовала христианским мифам, согласно которым Земля была центром мироздания, местом действия описываемых в Библии и Евангелии мифических событий. В связи с этим католическая церковь сделала геоцентрическую теорию одним из краеугольных камней своей системы взглядов. Для того чтобы отвергнуть геоцентрическую теорию нужно было отвергнуть признанное католической церковью учение, восстать против авторитета церкви.

Пока господствовала феодально-церковная культура, лишь отдельные мыслители в общей форме выражали сомнение в правильности геоцентрической теории. Когда, однако, в XVI в. мысль учёного начала освобождаться от гнёта схоластики и богословия, создаются, наконец, условия для критики этого учения и замены его новыми. Человеком, смело сделавшим, наконец, научные выводы из астрономических наблюдений и отвергнувшим геоцентрическую теорию, был польский учёный Николай Коперник (1473—1543 ).

Он решил сделать попытку объяснить эти движения при помощи высказанного ещё некоторыми античными астрономами предположения о том, что Земля вместе со всеми планетами обращается вокруг неподвижного Солнца. Сделав эту попытку, Коперник убедился, что гелиоцентрическая теория лучше объясняет астрономические явления, и, очевидно, уже около 1507 г. пришёл к выводу о её правильности. Все последующие годы своей жизни он посвятил подробной разработке своих новых взглядов, изложенных в его знаменитом труде «Об обращении небесных кругов». В течение многих лет Коперник не решался опубликовать свою книгу, опасаясь открыто выступить против господствовавших астрономических воззрений. Книга Коперника вышла в свет только в 1543 г., и первый печатный её экземпляр был получен им в день его смерти.

Значение работы Коперника в истории науки огромно. Хотя гелиоцентрическая теория зародилась ещё в античном мире, однако она представляла собой тогда всего лишь предположение, лишённое обоснования и отвергаемое подавляющим большинством крупных учёных. Поэтому Коперник фактически впервые подробно развил и обосновал научный взгляд на строение солнечной системы, согласно которому Земля, как и все планеты, обращается вокруг Солнца и вместе с тем вращается вокруг своей собственной оси. Тем самым он освободил науку от многовекового заблуждения, поддерживаемого всем авторитетом церкви, и дал мощный толчок дальнейшему развитию свободной научной мысли.

Особенно враждебную позицию по отношению к взглядам Коперника заняла католическая церковь. Сначала она не поняла той угрозы, которую несло для неё распространение учения Коперника. Когда же это учение стало овладевать умами, католическая церковь начинает преследовать его сторонников. Первой жертвой этих преследований стал замечательный итальянский мыслитель Джордано Бруно (1548—1600). Джордано Бруно, развивая дальше положение Коперника, что Земля не является центром мира и находится в движении, создал поразительную для своего времени по смелости мысли картину мироздания. Он утверждал, что мир бесконечен и наполнен бесчисленным множеством небесных тел, состоящих из единой по своей природе материальной субстанции. Солнце является всего лишь одной из звёзд. Эти звезды-солнца имеют обращающиеся вокруг них планеты, сходные с Землёй и даже населенные живыми существами. Иначе говоря, по его мнению, Земля является всего лишь одним незначительным небесным телом, наряду с бесконечным множеством других небесных тел, движущихся в бесконечном и не имеющем центра пространстве.

Эти мысли, являющиеся гениальным предвосхищением выводов науки последующих столетий, означали полное отрицание всей совокупности признанных католической церковью взглядов на мироздание. Джордано Бруно был обвинён в ереси и подвергнут заточению, но никакие страдания и пытки не могли заставить его отречься от своих взглядов. После восьми лет заключения он был сожжён на площади Цветов в Риме в 1600 году.

В борьбе с католической церковью протекала деятельность и великого итальянского астронома и физика Галилея, более полно обосновавшего взгляды Коперника на солнечную систему. Галилео Галилей родился в городе Пизе в 1564 г. В дальнейшем он жил во Флоренции, преподавал в университетах Пизы и Падуи, а в 1610 г. вернулся во Флоренцию, где получил место «первого философа и математика» при дворе герцога Тосканского.

Астрономические открытия Галилея связаны с применением телескопа, самостоятельно сконструированного им. В телескоп Галилею удалось увидеть громадное количество не видимых для невооружённого глаза звёзд, горы на поверхности Луны, спутников Юпитера, фазы Венеры, пятна на Солнце и т. д. Результаты своих первых открытий Галилей опубликовал в 1610 г. в небольшой книжке «Звёздный вестник», произведшей на современников колоссальное впечатление: открытия Галилея сравнивали с открытием Америки.

Наблюдения Галилея явственно обнаружили несостоятельность старых астрономических воззрений и подтвердили правильность системы Коперника. Сходство Луны с Землёй опровергало господствовавшее до тех пор представление о коренном отличии небесных тел от Земли, мешавшее принять мысль Коперника, что Земля является одной из планет. Наличие у Юпитера спутников опровергало традиционное представление, что только Земля является центром обращения небесных тел. Фазы Венеры ясно указывали на её движение вокруг Солнца.

После этих открытий учение Коперника стало распространяться ещё быстрее; Галилей и его многочисленные последователи умело использовали их для опровержения геоцентрической теории. Католическая церковь, после выступления Джордано Бруно уже ясно осознавшая опасность для неё учения Коперника, решила окончательно пресечь его дальнейшее распространение. В 1616 г. взгляды Коперника были признаны еретическими, а его сочинение внесено в список запрещённых книг.

Несмотря на это, Галилей всё же продолжал собирать и накапливать доказательства правильности системы Коперника. В 1632 г. он, наконец, решился опубликовать результаты многолетней работы и издал свою знаменитую книгу «Диалог о двух главнейших системах мира, птолемеевой и коперниковой», в которой были собраны воедино и в блестящей форме изложены все существовавшие тогда доказательства правильности гелиоцентрической теории. В частности, он использовал открытые им законы механики (особенно закон инерции) для опровержения повторяемых ещё со времени Аристотеля и Птолемея возражений против учения о движении Земли. Памятуя о запрещении учения Коперника, Галилей рассматривал его как одну из возможных гипотез.

Книга Галилея нанесла решающий удар геоцентрической теории.. В 1633 г. Галилей был вызван в Рим на суд инквизиции. Несмотря на вынужденное у него под угрозой пыток и сурового наказания отречение, он был признан виновным и осуждён на тюремное заключение, заменённое, правда, пребыванием в определенном указанном ему месте. До самой своей смерти в 1642 г. Галилей оставался под надзором инквизиции и был лишен права печатать свои труды. Всё же он продолжал свою научную работу; в 1638 г. ему удалось напечатать вне Италии (в Голландии) книгу «Беседы и математические доказательства, касающиеся двух новых отраслей науки, относящихся к механике и местному движению», в которой были подведены итоги его замечательных исследований в области механики.

Другим ученым, сыгравшим крупную роль в дальнейшем развитии и окончательной победе гелиоцентрической теории, был немецкий астроном Кеплер. Иоганн Кеплер родился в 1571 г. После окончания учения в Тюбингене он жил последовательно в Граце, Праге (где занимал должность придворного математика), Линце, переезжая с места на место из-за религиозных преследований со стороны католиков и материальной нужды. Умер Кеплер в Регенсбурге в 1630 г..

Заслуга Кеплера состояла в том, что он внес в систему Коперника одно очень важное уточнение. Заложив фундамент нового взгляда на строение солнечной системы, Коперник все же не смог полностью освободиться от господствовавших в науке его времени неправильных представлений. В частности, он продолжал придерживаться ложного мнения Аристотеля, что в сфере небесных явлений существует лишь наиболее «совершенная» форма движения — равномерное и строго кругообразное движение. Соответственно этому он ошибочно считал, что и движения планет вокруг Солнца слагаются из таких равномерных и кругообразных движений.

Кеплеру удалось открыть истинные законы обращения планет вокруг Солнца. Во время пребывания в Праге он получил в свое распоряжение записи астрономических наблюдений знаменитого датского астронома Тихо Браге, проведшего здесь последние годы своей жизни и умершего в 1601 г. Тихо Браге славился искусством производить точные астрономические наблюдения. Поэтому оставленные им данные о движении планет отличались необычайной для того времени полнотой и точностью. Изучая произведенные Тихо Браге наблюдения над движениями планеты Марс, Кеплер в результате многих лет упорной работы пришел, наконец, к правильному выводу, что традиционное представление о строго кругообразном и равномерном движении планет ошибочно. Он доказал, что планеты движутся по эллипсам, в одном из фокусов которых находится Солнце (1-й закон Кеплера), и что скорость движения планет увеличивается с приближением к Солнцу (2-й закон, согласно которому радиусы-векторы, связывающие планету с Солнцем, в равные промежутки времени описывают равные площади). Эти законы были установлены только для Марса, но затем были перенесены и на движение других планет.

Открытие Кеплера было опубликовано в 1609 г. в труде «Новая астрономия, причинно обоснованная, или Небесная физика, изложенная в исследованиях о движениях звезды Марс, по наблюдениям благороднейшего мужа Тихо Браге». В работе «Гармонии мира» (1619 г.) Кеплер сформулировал третий закон, устанавливающий связь между периодами обращения планет и их расстояниями от Солнца. Законы Кеплера дали правильное теоретическое объяснение движения планет и позволили производить точные астрономические вычисления; в 1627 г. Кеплер опубликовал новые, гораздо более точные таблицы движения планет («Рудольфовы таблицы»). Большее, чем в ранее составленных таблицах, совпадение сделанных на основании законов Кеплера вычислений движения планет с астрономическими наблюдениями было важным доказательством правильности гелиоцентрической теории.

Работы Галилея и Кеплера с такой очевидностью подтвердили учение Коперника, что со второй половины XVII в. все астрономы, стоящие на уровне научных требований своего времени, уже признают его истинность. Тем не менее католическая церковь ещё длительное время продолжала тщетно бороться с новыми взглядами на Вселенную.

Развитие физики

Перелом в развитии физики наступил позже, чем в астрономии. На протяжении XVI в. появляются, правда, отдельные исследования, обнаруживающие чуждый схоластике подход к изучению окружающего человека материального мира. К их числу следует отнести исследования Леонардо да Винчи, голландского инженера Стевина, разработавшего некоторые проблемы гидростатики («Принципы равновесия», 1586 г.), и особенно английского учёного Вильяма Гильберта (1540—1603), который на основании экспериментального исследования явлений природы в своей работе «О магните» дал подробное описание явлений магнетизма и известных тогда электрических явлений. Однако решительный перелом в этой области научного знания произошёл лишь в первой половине XVII в. и был связан с деятельностью того же Галилея, который решительно встал на путь создания новой физики, основанной на опыте и применении точных математических методов для анализа и обобщений данных опыта.

Новый дух, внесённый Галилеем в науку, виден на примере исследования вопроса о свободном падении тел. Галилей, не считаясь с авторитетом Аристотеля, выдвинул взамен совершенно правильное утверждение, что все тела под действием силы тяжести падают с одинаковым ускорением. Для экспериментального доказательства правильности открытого им закона Галилей, по рассказу его биографа, сбрасывал шары различного веса с знаменитой наклонной башни в Пизе.

Не останавливаясь на этом, Галилей подверг сокрушительной критике всю совокупность господствовавших в его время ошибочных взглядов Аристотеля на движение и, применяя новые, подлинно научные методы исследования, выяснил целый ряд вопросов механики. Он уточнил представление о скорости и ускорении, сформулировал, правда, в неокончательном виде, закон инерции и закон независимости действия сил, вывел уравнение равномерно ускоренного движения, определил траекторию брошенного тела, начал изучение колебания маятника и т. д. Всё это даёт полное право считать Галилея основоположником тех разделов современной механики, в которых изучается движение, т. е. кинематики и динамики.

Помимо механики, в громадной степени двинутой вперёд работами Галилея, начинают быстро развиваться и другие разделы физики. Важные открытия делаются в механике жидких и газообразных тел. Ученик Галилея Торичелли (1608—1647) разработал некоторые вопросы гидродинамики, начал изучение атмосферного давления и создал ртутный барометр. Знаменитый французский учёный Паскаль (1623— 1662) успешно продолжал изучение атмосферного давления и окончательно доказал, что столб ртути в барометре поддерживается именно атмосферным давлением. Кроме того, он открыл названный его именем закон о передаче давления в жидкостях и газах.

Быстро развивается также и оптика. В конце XVI и начале XVII в. были изобретены микроскоп и телескоп. Одновременно начинается успешная разработка Кеплером, Декартом и другими учёными теоретической оптики (открыт закон преломления света и т. д.).

Для быстрого развития экспериментальной физики в XVII в. характерно возникновение учёных обществ, ставивших перед собой задачу основанного на опыте изучения природы. Вопросы естествознания входили в круг занятий возникшего в 1603 г. в Риме общества учёных под названием «Академия зорких» (буквально — «рысей»). Членом этого общества был Галилей. В середине ХVII столетия возникают общества учёных-естествоиспытателей во Флоренции, Париже, Лондоне.

Развитие математики

Подъём научной мысли и потребности развивающихся наук о природе в более совершенных методах математического исследования привели в XVI—XVII вв. к быстрому развитию математики.

В это время закладываются основы современной алгебры. Уже математики древней Греции и особенно средневекового Востока были знакомы с элементами алгебры. Теперь быстро следуют одно за другим новые открытия в этой области математического знания. Несколько итальянских математиков, в том числе Кардано (1501—1576 ), к середине XVI в. разрабатывают способ решения уравнений 3-й степени (формула Кардано). Один из учеников Кардано открывает способ решения уравнений также и 4-й степени. В целях облегчения сложных вычислений изобретаются в начале XVII в. логарифмы. Первые таблицы логарифмов ( Непера ) вышли в свет в 1614 г.

Вместе с тем вырабатывается система определённых математических символов для записи алгебраических выражений и производства алгебраических действий, без чего было невозможно дальнейшее развитие алгебры. До тех пор буквы употреблялись в алгебре лишь для обозначения искомых неизвестных величин. Алгебраические же действия записывались посредством слов при помощи сложных и громоздких фраз. В результате этого было практически невозможно в общем виде записывать и решать алгебраические задачи. Уравнения составлялись и решались только лишь с определёнными числовыми коэффициентами.

В промежуток времени с XV до середины XVII в. во всеобщее употребление входят определённые знаки для записи алгебраических действий (сложения, вычитания, возведения в степень, извлечения корня, равенства, скобок и т. д.). Кроме того, вводятся буквенные обозначения не только для неизвестных, но и для всех других величин. Благодаря этому последнему нововведению, связанному с именем французского математика Виета (1540— 1603), впервые создаётся возможность в общей форме ставить и решать алгебраические задачи (появляются алгебраические формулы). Алгебраическая символика получила дальнейшее развитие в трудах Декарта, который придал ей почти современный вид. В частности, он ввёл принятые теперь знаки для обозначения неизвестных величин (х, у, z).

Одновременно с алгеброй развивается и тригонометрия, которая постепенно из подсобной дисциплины астрономии превращается в особый раздел математической науки. Наравне с дальнейшим развитием существовавших ещё ранее отраслей математики в рассматриваемый период происходит зарождение некоторых совершенно новых её разделов, неизвестных предшествующему периоду.

Рене Декарт создал аналитическую геометрию, в которой посредством метода координат была установлена связь между геометрией и алгеброй. Математики первой половины XVII в. Ферма, Кавальери, Декарт, Кеплер, Торичелли и др. разработали некоторые отдельные вопросы анализа бесконечно малых величин, подготовив почву для создания дифференциального и интегрального исчисления во второй половине этого столетия (Ньютон и Лейбниц).

Возникновение этих новых отраслей математики имело огромное принципиальное значение. В них стали изучать переменные величины и функциональную зависимость между ними. Это означало, что начали вырабатываться математические методы, впервые позволившие подвергнуть математическому анализу процессы движения в природе.

⇐ Предыдущая123456

Поделиться: