Основные этапы исторического развития естествознания

С тех  пор и вплоть до эпохи Нового времени  под метафизикой понималось философское  учение о сверхчувственных, недоступных  опыту "первых началах" бытия, т. е. учение, которое имело совершенно иной предмет, чем физика — наука о природе. С наступлением эпохи Нового времени, характеризующейся прогрессом естествознания, ученые-естествоиспытатели начали отмежевываться от метафизики с ее умозрительными, оторванными от реального мира рассуждениями, совершенно не соответствующими данным науки. Эта позиция естествоиспытателей нашла свое выражение в известном изречении И. Ньютона: "Физика, берегись метафизики!".

В истории  науки Аристотель известен также  как автор космологического учения, которое оказало огромное влияние на миропонимание многих последующих столетий. Космология 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 п 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 Космология — учение о Вселенной. 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 доарис-тотельского 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

Геоцентристская космология Аристотеля, впоследствии математически оформленная и обоснованная Птолемеем, заняла господствующее положение в космологии не только поздней античности, но и всего периода Средневековья — вплоть до XVI века².

3. Третий (эллинистский) этап в древнегреческой натурфилософии. Развитие математики и механики.

Данный  этап примерно с 330 по 30 гг. до н.э. Начинается с подчинения А. Македонским самостоятельных  городов – государства Древней  Греции и завершается возвышением  Древнего Рима. А. Македонский и его  преемники – Птолемеи серьезно относились к совершенствованию технологии техники, финансированию науки.

В Александрии  в нач. III в. до н.э. был создан Музейон (храм муз), он был связан с афинским Ликеем, основанным еще Аристотелем, а впоследствии возглавлявшимся  известным ученым Стратоном.

Крупнейшим ученым-математиком в тот период был Евклид, живший в III в. до н.э. в Александрии.

В своих  «Началах» он привел в систему  все математические достижения того времени. Состоящие из пятнадцати книг «Начала» содержали не только результаты трудов самого Евклида, но 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.

Эйнштейн: «Мы почитаем Древнюю Грецию как колыбель западной науки. Там была впервые создана геометрия Евклида – это чудо мысли. Тот не рожден для теоретических исследований, кто в молодости не восхищался этим творением».

Эпикур (324–270 гг. до н.э.) – разделял точку  зрения Демокрита (мир состоит из атомов и пустоты) и внёс в описание атомов по Демокриту поправки: атомы не могут превышать известной величины, число их форм ограничено, атомы обладают тяжестью и т. д. Но самое главное в учении Эпикура – 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, у которого атом непроницаем, неподвижен и безжизненен.

Архимед (287–212 гг. до н.э.) – первый представитель математической механики, математической физики. Он решил ряд задач по вычислению площадей поверхностей и объемов, определил значение числа π; ввел понятие центра тяжести и определение его для различных тел; дал математический вывод законов рычага. Ему принадлежит 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).

Архимеда  отличали ясность, доступность научных  объяснений изучаемых им явлений. Древнегреческий  мыслитель Плутарх писал: «Если бы кто-либо попробовал сам разрешить эти задачи, он ни к чему не пришел бы, но, если бы познакомился с решением Архимеда, у него тотчас бы получилось такое впечатление, что это решение он смог бы найти и сам – столь прямым и кратким путем ведет нас к цели Архимед».

Ему принадлежат многочисленные изобретения:

- «архимедов винт»- устройство для подъёма воды на более высокий 
уровень;

- системы рычагов, блоков, винтов для подъёма больших тяжестей;

- метательные военные машины³.

4. 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 схоластическим 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».⁴

5. Эпоха Возрождения и революция в идеологии и естествознании

В XIV-XVII вв. было воскрешено лучшее из культурного достояния античного мира. Великие достижения греческих философов, учёных, художников становятся в эпоху Возрождения образцами для подражания. Начинается ломка канонов схоластического, догматического мышления средневековья, идеологии феодального общества. Развёртывается напряжённая борьба против сковывавшей человеческий разум духовной диктатуры церкви.

Величайшее  значение имело изобретение книгопечатания. В 40-х годах XV в. И. Гутенберг ввёл печатание при помощи наборных литер. Книгопечатание бурно развивалось, и уже к началу XVI в. было напечатано около 30 тыс. названий книг (в том числе часть произведений Плиния, «Истории животных» Аристотеля, естествонаучные сочинения Альберта Великого и др.).

Начиная с XVI в. всё усиливающимся атакам подвергаются теология, схоластика, средневековая феодальная идеология. Вера в «божественный произвол», которому мир обязан своим существованием, идеи геоцентризма и антропоцентризам, представление о косности природы, телеология, как учение о божественной целесообразности всего существующего всего существующего, подвергаются сомнению, а иногда и резкой критике.

«Буржуазии  для развития её промышленности нужна  была наука, которая исследовала  бы свойства физических тел и формы  проявления сил природы. До того же времени наука была смиренной служанкой церкви и ей не позволено было выходить за рамки, установленные верой… Теперь наука восстала против церкви; буржуазия нуждалась в науке и приняла участие в этом восстании» (К. Маркс и Ф. Энгельс. Соч., т. 22).

Это была эпоха огромного культурного подъёма, характеризовавшаяся бурным развитием науки, философии, литературы, искусства; развитием, происходившим в напряжённой борьбе старого и нового во всех областях духовной жизни человечества. «Это был величайший прогрессивный переворот из всех пережитых  до того времени человечеством, эпоха, которая нуждалась в титанах и которая породила титанов по силе мысли, страсти и характеру, по многосторонности и учёности, - пишет Ф. Энгельс и несколько дальше продолжает. - И исследование природы совершалось тогда в обстановке всеобщей революции, будучи само насквозь революционно: ведь оно должно было ещё завоевать себе право на существование».

Во  многих областях начинаются смелые исследования, которые ведут ко всё более  глубокому познанию закономерностей природы. Жизнь, практика, производство ставили перед наукой всё новые и новые задачи, создавая основу для бурного подъёма всех отраслей знания. Перед естествознанием открылась широчайшая неизведанная область природных явлений, которую нужно было познать для того, чтобы покорить. Рамки мира должны были быть раздвинуты. «Средневековый хлам» - теология и догматические, схоластические методы мышления должны были быть отброшены и уничтожены как препятствия на пути свободного познания законов природы и овладения её силами. Наиболее интенсивно развиваются механика, математика, астрономия. Другие отрасли естественных наук также делают первые успехи. Естествознание этой эпохи явилось одним из факторов, революционизировавших жизнь. Достаточно в этой связи напомнить великие имена Леонардр да Винчи, Коперника, Джоржано Бруно, Галилея, Кеплера, Ньютона, Ломоносова.