Миропонимание и научные достижения натурфилософии античности. Атомистика. Геоцентрическая космология. Развитие математики и механики

В ранней древнегреческой натурфилософии господство­вала идея о некоторых исходных первоначалах, лежащих в основе мироздания. К таким первоначалам, из которых якобы создается весь окружающий мир, относили либо так называемые четыре «стихии» (воду, воздух, огонь, землю), либо какое-то мифическое первовещество. Подобное перво-вещество, придуманное древнегреческим натурфилософом Анаксимандром и названное им «апейрон» (в переводе «беспредельное», «неопределенное»), первоначально пред­ставляло собой неопределенную туманную массу, находив­шуюся в постоянном круговом вращении, из которой, в конце концов, якобы произошло все многообразие мира.

Но уже в этот период на смену подобным представле­ниям о мире приходит стройное по тому времени атомис­тическое учение о природе. Выдающимся представителем новой натурфилософской идеологии атомизма был Демок­рит (ок. 460-370 гг. до н.э.). Основные принципы его ато­мистического учения можно свести к следующим положе­ниям.

1. Вся Вселенная состоит из мельчайших материальных
частиц — атомов и незаполненного пространства — пусто­
ты. Наличие последней является обязательным условием
для осуществления перемещения атомов в пространстве.

2. Атомы неуничтожимы, вечны, а потому и вся Вселен­
ная, из них состоящая, существует вечно.

3. Атомы представляют собой мельчайшие, неизменные,
непроницаемые и абсолютно неделимые частицы — послед­
ние, образно говоря, «кирпичики мироздания».

4. Атомы находятся в постоянном движении, изменя­
ют свое положение в пространстве.

5. Различаются атомы по форме и величине. Но все они
настолько малы, что недоступны для восприятия органа­
ми чувств человека. Форма их может быть весьма разно­
образной. Самые малые атомы имеют, например, сфериче­
скую форму. Это, по выражению Демокрита «атомы души
и человеческой мысли».

6. Все предметы материального мира образуются из
атомов различных форм и различного порядка их сочета­
ний (подобно тому как слова образуются из букв).

Представляет интерес учение Демокрита о строении Вселенной. Из атомов, считал он, образуются не только окружающие нас предметы, но и целые миры, которых во Вселенной бесчисленное множество. При этом одни миры еще только формируются, другие — находятся в расцвете, а третьи уже разрушаются. Новые тела и миры возникают от сложения атомов. Уничтожаются они от разложения на атомы.

Идеи атомистики получили свое развитие в учении Эпи­кура (341-270 гг. до н.э.). Эпикур разделял точку зрения Демокрита, согласно которой мир состоит из атомов и пус­тоты, а все существующее во Вселенной возникает в ре­зультате соединения атомов в различных комбинациях. Вместе с тем Эпикур внес в описание атомов, сделанное Де­мокритом, некоторые поправки: атомы не могут превы­шать известной величины, число их форм ограничено, ато­мы обладают тяжестью и т. д. Но самое главное в атоми­стическом учении Эпикура — это попытка найти какие-то внутренние источники жизни атомов. Он высказал мысль, что изменение направления их движения может быть обусловлено причинами, содержащимися внутри самих атомов. Это был шаг вперед по сравнению с Демокритом, в учении которого атом непроницаем, не имеет внутри себя никакого движения, никакой жизни.

Одним из величайших ученых и философов античнос­ти, чья деятельность совпала с афинским периодом разви­тия древнегреческой натурфилософии, был Аристотель (384-322 гг. до н.э.).

В круг естественнонаучных интересов Аристотеля вхо­дили математика, физика, астрономия, биология. Среди ес­тественных наук ему удалось достичь наибольших успехов

в изучении живой природы. Он определил жизнь как спо­собность к самообеспечению, а также к независимому рос­ту и распаду. В своих исследованиях он упоминает не­сколько сот различных животных. Причем описывает многих из них с такой точностью и столь детально, что не оставляет сомнения в том, что это — его собственные на­блюдения. Многие факты, изложенные Аристотелем, были «переоткрыты» в последующие века. Ему было известно, например, что киты — живородящие животные, он различал хрящевых рыб и позвоночных, описывал развитие куриного яйца вплоть до появления цыпленка и т. д.

Вместе с тем у Аристотеля было немало наивных и даже ложных представлений о явлениях природы. Следуя своему учителю — Платону, он, например, приписывал дви­жению некоторое «врожденное» свойство, заставляющее все на Земле стремиться к своему «естественному месту». По­этому, считал он, дым поднимается вертикально вверх, а камень падает вертикально вниз.

В истории науки Аристотель известен также как автор космологического учения, которое оказало огромное влия­ние на миропонимание многих последующих столетий. Космология¹ Аристотеля — геоцентристическое воззрение: Земля, имеющая форму шара, неподвижно пребывает в центре Вселенной. Шаровидность Земли Аристотель выво­дит из наблюдений, сделанных им во время лунных зат­мений. Эти наблюдения показали круглую форму земной тени, надвигающейся на диск Луны. Только шаровидное тело, каким и является Земля, — объяснял Аристотель, — может отбрасывать в сторону, противоположную Солнцу, тень, которая представляется темным кругом на лунном диске. К этому же выводу — о шаровидности Земли — ве­дет, по мнению Аристотеля, и свойственное Земле тяготе­ние к центру Вселенной. Как результат этого тяготения должна была получиться шарообразная форма.

Аристотель разделял мир на две области, качественно отличающиеся друг от друга: область Земли и область Неба. Область Земли имеет в своей основе четыре элемен­та: землю, воду, воздух и огонь (это те же четыре «стихии», о которых говорили представители натурфилософии до-аристотельского периода). Область Неба имеет в своей ос­нове пятый элемент — эфир, из которого состоят небесные

тела. Самые совершенные из них — неподвижные звезды. Они состоят из чистого эфира и настолько удалены от Зем­ли, что недоступны никакому воздействию четырех земных элементов. Иное дело — Луна и планеты. Они также состоят из эфира, но в отличие от неподвижных звезд подвержены некоторому влиянию, по крайней мере, одного из элементов, образующих Землю. По мнению Аристотеля, за оболочкой воздуха вокруг Земли находится наиболее легкий из зем­ных элементов — огонь, который помещается в простран­стве между Землей и Луной и соприкасается с границей эфира.

В отличие от космологических воззрений Демокрита, космология Аристотеля включала представление о про­странственной конечности мироздания. В этой конечной протяженности космоса расположены твердые кристально-прозрачные сферы, на которых неподвижно закреплены звезды и планеты. Их видимое движение объясняется вра­щением указанных сфер. С крайней («внешней») сферой соприкасается «Перводвигатель Вселенной», являющийся источником всякого движения. Он нематериален, ибо это есть Бог (Аристотель рассматривает Бога как разум миро­вого масштаба, дающий энергию «перводвигатель»).

Древнегреческая натурфилософия прославилась вкла­дом ее представителей в формирование и развитие матема­тики. Здесь, прежде всего, следует отметить знаменитого древнегреческого мыслителя Пифагора (580-500 гг. до н.э.). Помимо всем известной «теоремы Пифагора» на счету это­го античного ученого имеется и ряд других научных дос­тижений. К их числу относится, например, открытие того факта, что отношение диагонали и стороны квадрата не может быть выражено целым числом и дробью. Тем са­мым в математику было введено понятие иррационально­сти. Имеются упоминания о том, что Пифагор придержи­вался мнения о шарообразности Земли, ее вращения вок­руг собственной оси. Вместе с тем в своих космологи­ческих воззрениях Пифагор был геоцентристом, т.е. считал Землю центром Вселенной.

Важной отличительной чертой микропонимания Пифа­гора было учение о числе как основе Вселенной. «Самое мудрое в мире — число», — учил он. Считая, что мир со­стоит из пяти элементов (земли, огня, воздуха, воды и эфи-

pa), Пифагор увязал их с пятью видами правильных мно­гогранников с тем или иным числом граней. Так, Земля, по его мнению, состоит из частиц кубической формы, огонь — из частиц, имеющих форму четырехгранной пирамиды (тет­раэдров), воздух — из восьмигранников (октаэдров), вода — из двадцатигранников (икосаэдров), а эфир — из двенадца­тигранников (додекаэдров).

До нашего времени дошел рассказ позднеримского фи­лософа Боэция (480-524 гг. н. э.) о том, каким образом Пифагор пришел к своей основной идее, что число — ос­нова всего существующего. Как-то, проходя мимо кузницы, Пифагор заметил, что совпадающие удары не одинаковых по весу молотов производят различные гармоничные созву­чия. Вес молотов можно измерить. И, таким образом, ка­чественное явление — созвучие — точно определяется че­рез количество. Отсюда Пифагор сделал вывод, что «число владеет вещами».

Положив в основу космоса число, Пифагор придал это­му старому слову обыденного языка новое значение. Это слово стало обозначать упорядоченное числом мироздание².

Весьма плодотворным для древнегреческой науки оказался последний ее период - примерно с 330 по 30 гг. до н.э., — завершившийся с возвышением Древнего Рима. Одним из крупнейших ученых-математиков этого перио­да был Евклид, живший в III в. до н.э. в Александрии. В своем объемистом труде «Начала» он привел в систему все математические достижения того времени. Состоящие из пятнадцати книг «Начала» содержали не только резуль­таты трудов самого Евклида, но и включали достижения других древнегреческих ученых. В «Началах» были зало­жены основы античной математики. Созданный Евклидом метод аксиом позволил ему построить здание геометрии, носящей по сей день его имя.

Указанный период в древнегреческой науке характери­зовался также и немалыми достижениями в области меха­ники. Первоклассным ученым - математиком и механи­ком - этого периода был Архимед (287-212 гг. до н.э.). Он решил ряд задач по вычислению площадей поверхнос­тей и объемов, определил значение числа (представляю­щего собой отношение длины окружности к своему диамет­ру). Архимед ввел понятие центра тяжести и разработал

методы его определения для различных тел, дал матема­тический вывод законов рычага. Ему приписывают «кры­латое» выражение: «Дайте мне точку опоры, и я сдвину Землю». Архимед положил начало гидростатике, которая нашла широкое применение при проверке изделий из дра­гоценных металлов и определении грузоподъемности ко­раблей.

Широчайшую известность получил закон Архимеда, касающийся плавучести тел. Согласно этому закону, на всякое тело, погруженное в жидкость, действует поддержи­вающая сила, равная весу вытесненной телом жидкости, направленная вверх и приложенная к центру тяжести вы­тесненного объема. Если вес тела меньше поддерживающей силы, тело всплывает на поверхность, причем степень по­груженности плавающего на поверхности тела определяет­ся соотношением удельных весов этого тела и жидкости. Если вес тела больше поддерживающей силы, то оно тонет. В случае же, когда вес тела равен поддерживающей силе, это тело плавает внутри жидкости (как рыба или подводная лодка).

Научные труды Архимеда находили приложение в об­щественной практике. Многие технические достижения того времени связаны с его именем. Ему принадлежат мно­гочисленные изобретения: так называемый «архимедов винт» (устройство для подъема воды на более высокий уровень), различные системы рычагов, блоков, полиспастов и винтов для поднятия больших тяжестей, военные мета­тельные машины. Во время второй Пунической войны Ар­химед возглавлял оборону своего родного города Сиракузы, осажденного римлянами. Под его руководством были изго­товлены весьма совершенные по тому времени машины, ме­тавшие снаряды и не позволявшие римлянам овладеть го­родом. Когда же осенью 212 г. до н. э. Сиракузы были все же взяты римлянами, Архимед погиб. Существует легенда, что перед смертью он сказал собиравшемуся его убить римскому солдату: «Только не трогай моих чертежей».

К сожалению, научное наследие Архимеда долго не по­лучало той оценки, которой оно заслуживало. Лишь спус­тя более полутора тысяч лет, в эпоху Возрождения, труды Архимеда были оценены по достоинству и получили даль­нейшее развитие.

2. Естествознание эпохи средневековья

Эпоха средних веков характеризовалась в Европе зака­том классической греко-римской культуры и резким уси­лением влияния церкви на всю духовную жизнь общества.

В эту эпоху философия тесно сближается с теологией (богословием), фактически становится ее «служанкой». Возникает непреодолимое противоречие между наукой, де­лающей свои выводы из результатов наблюдение опытов, включая и обобщение этих результатов, и схоластическим³ богословием, для которого истина заключается в религиоз­ных догмах.

Пока европейская христианская наука переживала дли­тельный период упадка (вплоть до ХII-ХШ вв.), на Вос­токе, наоборот, наблюдался прогресс науки. Со второй по­ловины VIII в. научное лидерство явно переместилось из Европы на Ближний Восток. В IX веке, наряду с главным трудом Птолемея («Альмагест»)⁴, на арабский язык были переведены «Начала» Евклида и сочинения Аристотеля. Таким образом, древнегреческая научная мысль получила известность в мусульманском мире, способствуя развитию астрономии и математики. В истории науки этого перио­да известны такие имена арабских ученых, как Мухаммед аль-Баттани (850—929 гг.), астроном, составивший новые астрономические таблицы, Ибн-Юнас (950-1009 гг.), дос­тигший заметных успехов в тригонометрии и сделавший немало ценных наблюдений лунных и солнечных затмений, Ибн аль-Хайсам (965-1020 гг.), получивший известность своими работами в области оптики, Ибн-Рушд (1126-1198 гг.), виднейший философ и естествоиспытатель сво­его времени, считавший Аристотеля своим учителем.

Средневековой арабской науке принадлежат и наиболь­шие успехи в химии. Опираясь на материалы александрий­ских алхимиков I века и некоторых персидских школ, арабские химики достигли значительного прогресса в своей области. В их работах алхимия постепенно превращалась в химию. А уже отсюда (благодаря, главным образом, ис­панским маврам) в позднее средневековье возникла евро­пейская химия.

В XI веке страны Европы пришли в соприкосновение с богатствами арабской цивилизации, а переводы арабских

текстов стимулировали восприятие знаний Востока евро­пейскими народами.

Большую роль в подъеме западной христианской науки сыграли университеты (Парижский, Болонский, Оксфорд­ский, Кембриджский и др.)» которые стали образовывать­ся начиная с XII века. И хотя эти университеты первона­чально предназначались для подготовки духовенства, но в них уже тогда начинали изучаться предметы математичес­кого и естественнонаучного направления, а само обучение носило, более чем когда-либо раньше, систематический ха­рактер.

XIII век характерен для европейской науки началом эксперимента и дальнейшей разработкой статики Архиме­да. Здесь наиболее существенный прогресс был достигнут группой ученых Парижского университета во главе с Иор­даном Неморарием (вторая половина XIII в.). Они разви­ли античное учение о равновесии простых механических устройств, решив задачу, с которой античная механика спра­виться не могла, — задачу о равновесии тела на наклон­ной плоскости.

В XIV веке в полемике с античными учеными рождают­ся новые идеи, начинают использоваться математические методы, т. е. идет прогресс подготовки будущего точного естествознания. Лидерство переходит к группе ученых Окс­фордского университета, среди которых наиболее значи­тельная фигура — Томас Брадвардин (1290-1349 гг.). Ему принадлежит трактат «О пропорциях» (1328 г.), который в истории науки оценивается как первая попытка написать «Математические начала натуральной философии» (именно так почти триста шестьдесят лет спустя назовет свой зна­менитый труд Исаак Ньютон).

Научные знания эпохи средневековья ограничивались в основном познанием отдельных явлений и легко укла­дывались в умозрительные натурфилософские схемы миро­здания, выдвинутые еще в период античности (главным образом в учении Аристотеля). В таких условиях наука еще не могла подняться до раскрытия объективных зако­нов природы. Естествознание — в его нынешнем понима­нии — еще не сформировалось. Оно находилось в стадии своеобразной «преднауки».

Естествознание эпохи Возрождения и Нового времени