Естествознание в эпоху Средневековья

Вторая тенденция была больше ориентирована на конкурентную практическую технохимию. В этой области достижения алхимии несомненны. К ним относят способы получения серной, соляной, азотной кислот, "царской водки", селитры, сплавов ртути с металлами, многих лекарственных веществ, создание химической посуды и др.

Среди алхимиков наряду с шарлатанами и фальсификаторами, было немало искренне убеждённых в реальности всеобщей взаимопревращаемости веществ, в том числе и крупных мыслителей, таких как Раймунд Луллий, Арнольдо да Вилланова, Альберт Великий, Фома Аквинский, Бонавентура и др. Почти невозможно в средневековье отделить друг от друга деятельность, связанную с химией, и деятельность, связанную с алхимией. Они переплетались самым тесным образом.

Средневековое мировоззрение постепенно начинает ограничивать и сдерживать развитие науки. Поэтому необходима была смена мировоззрения, которая произошла в эпоху Возрождения.

 

Становление науки в средневековой Европе 
К концу XII – началу XIII в. обозначился застой в социально-экономическом и культурном развитии стран Ближнего и Среднего Востока. Страны же Западной Европы, напротив, стали «обгонять» мусульманский Восток и Византийскую империю. В основе такого «исторического рывка» лежало развитие производительных сил (как в сельском хозяйстве, так и в ремеслах). 
 
Новым словом в истории образования стали университеты. Возникновение таких светских учебных заведений стало возможным только в эпоху развитого средневековья, когда, благодаря успехам агрономии и ряду изобретений возросло сельскохозяйственное производства, расширились ремесло и торговля, начали поощряться облегчающее физический труд изобретательство и инженерное дело. В каждом из них было четыре факультета: подготовительный или философский, медицинский, юридический и высший, но не популярный – теологический. 
 
В XIII-XV вв. через усвоение наследия арабоязычной и древнегреческой математики (частично из Византии) формируется западноевропейская математика, накапливается важный исходный опыт рационально-теоретического анализа, который определит ее дальнейшее стремительное развитие начиная с XVI столетия. 
 
В XIV-XV вв. главные направления развития европейской математики – расширение понятия числа, совершенствование алгебраической символики, формирование тригонометрии как особой отрасли математики7. 
 
В период позднего Средневековья (XIV-XV вв.) постепенно осуществляется пересмотр основных представлений античной естественно-научной картины мира и складываются предпосылки для создания нового естествознания, новой физики, новой астрономии, возникновения научной биологии. 
 
Важным источником новых физических идей стало «отрицательное богословие». Это такая теологическая доктрина, которая определяла характеристики Бога на основе абсолютной противоположности свойств земного мира, а затем искала принципы, которые бы позволяли связать земное и божественное в некое единство. 
 
Формируются предпосылки новой механистической картины мира. К таким представлениям и образам можно отнести следующие: 
 
– допущение существования пустоты, но пока не абстрактной, а лишь как нематериальной пространственности, пронизанной божественностью; 
 
– изменение отношения к проблеме бесконечности природы. Бесконечность природы все чаще рассматривается как позитивное, допустимое и очень желательное (с точки зрения религиозных ценностей) начало; 
 
– возникает и представление о бесконечном прямолинейном движении как следствие образа бесконечного пространства; 
 
– возникновение идеи о возможности существования бесконечно большого тела. Образ пространственной бесконечности постепенно перерастает в образ вещественно-телесной бесконечности; 
 
– допущение существования среди движений небесных тел не только идеальных (равномерных, по окружности), соизмеримых между собой, но и несоизмеримых8. 
 
Качественные сдвиги происходят также в кинематике и динамике. В кинематике средневековые схоласты вводят понятия «средняя скорость», «мгновенная скорость», «равноускоренное движение». 
 
В эпоху позднего Средневековья в динамике значительное развитие получила теория импетуса, которая была мостом, соединявшим динамику Аристотеля с динамикой Галилея. Благодаря теории импетуса исследовательская мысль постепенно сосредоточивалась на расстоянии движущегося тела от начала движения: тело, падающее под действием импетуса, накапливает его все больше и больше, по мере того как отдаляется от исходного пункта. Эти выводы стали предпосылками для перехода от понятия импетуса к понятию инерции. 
 
Кроме того, теория импетуса способствовала развитию и уточнению понятия силы. Старое, античное и средневековое, понятие силы благодаря теории импетуса в дальнейшем развитии физики раздвоилось на два понятия. Первое – то, что И. Ньютон называл «силой», понимая под силой воздействие на тело, внешнее по отношению к движению этого тела. Второе – то, что Р. Декарт называл количеством движения, т.е. факторы процесса движения, связанные с самим движущимся телом. Все это постепенно готовило возникновение динамики Галилея9. 
 
Итак, мы отмечаем, хотя и не все осветили, что в центре внимания креативной (творческой) деятельности мыслителей средневековья были физика, механика, теплота, оптика, космология, география, геометрия, алгебра, метеорология, минерология, вопросы относительности и абсолютности движения, природы сил, наличия или отсутствия центра Вселенной и др. В конечном итоге, ими был заложен фундамент для возникновения и развития в эпоху Возрождения идей Николая Коперника и Джордано Бруно, небесной механики Иоганна Кеплера, методов аналитической геометрии (в том числе, метода координат великого реформатора науки средневековья Рене Декарта) и др. 
 
Самым известным из английских средневековых ученых был Роджер Бэкон (1214-1292). Он предложил комбинировать линзы в телескопах и, как предполагают, изобрел очки. Бэкон чрезвычайно высоко ценил Петра Перегрина из Марикура, опубликовавшего в 1269 г. трактат о магнетизме, за его экспериментальное искусство. Бэкон подчеркивал важность эксперимента в науке и по праву считается одним из предшественников современной науки, сочетающей в себе теорию и эксперимент.

Происходит технологическая революция в агротехнике: появляется тяжелый колесный плуг, используется боронование, совершенствуется упряжь тягловых животных, что позволяет в 3—4 раза увеличить нагрузки, внедряется трехпольная система земледелия, создается земельно-хозяйственная кооперация, осваиваются новые источники энергии — сила воды и ветра (распространяются водяные и ветряные мельницы) и др. Благодаря изобретению кривошипа звено кривошипного механизма, совершающее цикловое вращательное движение на полный оборот вокруг неподвижной оси. Как правило, выступает в роли ведущего звена рычажных и зубчато-рычажных механизмов. Механизированы многие ручные операции. Производство избыточной сельскохозяйственной продукции стимулирует развитие торговли, ремесла. Усиливается тенденция урбанизации.

В то же время появляются университеты. Средневековые университеты имели четыре факультета. Первый — подготовительный; он был самым многочисленным и именовался факультетом свободных искусств. Здесь преподавали семь свободных искусств — грамматику, риторику, диалектику (искусство вести диспуты), геометрию, арифметику, астрономию и музыку. Впоследствии этот факультет стали называть философским, а полученные знания подразделяли на философию натуральную, рациональную и моральную. Основными факультетами являлись медицинский, юридический и теологический.

 

 

Круги на хлебных полях феномен давний, - рассказывает ученый. - На известной гравюре 1687 года "Дьявол с косой" запечатлен именно он. Не умея по-другому объяснить появление чудесным образом аккуратных кругов, люди возлагали вину за потраву полей на нечистую силу - чертей и ведьм. Такие представления дожили чуть ли не до нашего времени.

 

 

Фармация - от латинского "pharma" - лекарство, т. е. фармация - это наука о лекарствах. Слово "Apotheca" имеет греческое происхождение. Его первоначальное значение - специализированный либо общий магазин или склад. Однако с течением времени смысло-вая нагрузка менялась, и теперь это слово во всех языках обозначает учреждение здравоохранения, аптеку в современном понимании. Фармация зародилась в те давние времена, когда человек начал искать средства для исцеления своих недугов. Первое упоминание об аптеке (apotheca) как о месте хранения лекарств, мы встречаем у Гиппократа (400 лет до н. э.). Клавдий Галлен (131-207 г. н. э.) говорит об аптеке (officina) как о месте не только хранения, но и изготовления лекарственных снадобий. Первые аптеки в Европе появились в 1100 году н. э. В монастырях. Монахи готовили лекарственные средства и бесплатно отпускали их нуждающимся. В то же время впервые появились рецепты, которые начинались со слов "Cum Deo!" (С Богом!). Только спустя 100 лет в Венеции, благодаря развитию Солернской врачебной школы, стали открываться первые городские аптеки. Специалистов для них готовили распространенным в то время практическим методом, по схеме ученик-подмастерье-мастер. Прохождение этой цепочки занимало от 10 до 15 лет в зависимости от усердия и способностей обучаемого. Вплоть до конца XI столетия в Европе не было аптек как неких торговых учреждений, где можно было бы купить или заказать нужное средство. Люди создавали свои собственные "препараты", собирая и обрабатывая для этой цели растения, минералы и прочие ингредиенты. При этом найти одинаковое средство у двух разных "специалистов" было по понятным причинам невозможно: каждый из них занимался изготовлением снадобий в меру своих представлений и предпочтений.

 

 

 

Нашим современникам Леонардо в первую очередь известен как художник. Кроме того, не исключено, что да Винчи мог быть и скульптором: исследователи из университета Перуджи утверждают, что найденная ими в 1990 году терракотовая голова является единственной дошедшей до нас скульптурной работой Леонардо да Винчи. Однако сам да Винчи в разные периоды своей жизни считал себя в первую очередь инженером или учёным.

Единственное его изобретение, получившее признание при его жизни — колесцовый замок для пистолета (заводившийся ключом). В начале колесцовый пистолет был мало распространён, но уже к середине XVI века приобрёл популярность у дворян, особенно у кавалерии, что даже отразилось на конструкции лат, а именно: максимилиановские доспехи ради стрельбы из пистолетов стали делать с перчатками вместо рукавиц.

Леонардо да Винчи интересовали проблемы полёта. В Милане он делал много рисунков и изучал летательный механизм птиц разных пород и летучих мышей. Кроме наблюдений он проводил и опыты, но они все были неудачными. Он работал над аппаратом вертикального взлёта и посадки.

Список изобретений, как реальных, так и приписываемых ему: Парашют, Колесцовый замок, Велосипед, Танк, Лёгкие переносные мосты для армии, Прожектор, Катапульта, Робот, Двухлинзовый телескоп.

Следует отметить, что в 1485 году, после страшной эпидемии чумы в Милане, Леонардо предложил властям проект идеального города с определёнными параметрами, планировкой и канализационной системой. Миланский герцог Лодовико Сфорца отклонил проект. Прошли века, и власти Лондона признали план Леонардо совершенной основой для дальнейшей застройки города.

А так же Леонардо первым объяснил, почему небо синее. В книге «О живописи» он писал: «Синева неба происходит благодаря толще освещенных частиц воздуха, которая расположена между Землей и находящейся наверху чернотой».

В течение своей жизни Леонардо да Винчи сделал тысячи заметок и рисунков, посвященных анатомии, однако не опубликовал своих работ. Делая вскрытие тел людей и животных, он точно передавал строение скелета и внутренних органов, включая мелкие детали. По мнению профессора клинической анатомии Питера Абрамса, научная работа да Винчи обогнала свое время на 300 лет.

Леонардо был амбидекстром — в одинаковой степени хорошо владел правой и левой руками. Говорят даже, что он мог одновременно писать разные тексты разными руками. Однако большинство трудов он написал левой рукой справа налево. Леонардо да Винчи заносил все свои наблюдения в записную книжку, которую постоянно носил при себе. Итогом стал своеобразный интимный дневник, подобного которому нет во всей мировой литературе. Рисунки, чертежи и эскизы сопровождаются здесь краткими заметками по вопросам перспективы, архитектуры, музыки, естествознания, военно-инженерного дела и тому подобное; всё это дополнено разнообразными изречениями, философскими рассуждениями, аллегориями, анекдотами, баснями. В совокупности записи этих 120 книжек представляют материалы для обширнейшей энциклопедии. Однако он не стремился к публикации своих мыслей и даже прибегал к тайнописи, все записи в дневниках Леонардо сделаны в зеркальном изображении, полная расшифровка его записей не выполнена до сих пор.

 

Леонардо да Винчи называл алхимию «исполнительницей простых произведений природы», имея в виду ту ремесленную химию, которая лабораторным путем на основе производственного опыта создает новые вещества, отсутствующие в природе. С другой стороны, Леонардо заявлял, что природа способна создавать и такие вещества, которые не в силах создать алхимики в своих лабораториях, к их числу относится золото.

 

 

 

 

 

Алхимия - система философских учений, распространенная в античности и средних веках, базирующаяся на попытках исследователей объединить научные исследования и религиозные верования с целью изменить свойства материи окружающего мира или хотя бы дать теоретическое описание подобного изменения.

Помимо поисков рецепта превращения простых металлов в золото, создания философского камня и эликсира вечной молодости, европейские алхимики Средневековья занимались и другими проблемами:

• созданием гомункула (человекоподобного существа), легенды приписывали первый подобный опыт Арнальдо де Виланова, позже этим занимался Парацельс;
• поиском панацеи (лекарства от всех болезней);
• поиском алкагеста - универсального растворителя - и изучением кислот (в частности, получивший смесь азотной и соляной кислот монах Бонавентура за свои теологические труды был причислен к лику святых уже 1482 г., что не мешало церкви преследовать других химиков);
• изучением горючих веществ, в частности, получение пороха (здесь алхимия тесным образом соприкасается с востребованным производственным процессом и военным делом).

 

 

 

 

 

Общие черты развития науки и техники в XVII—XVIII вв. 
 
Основным требованием естествознания стали строгая однозначность, количественная определенность и экспериментальная обоснованность научных выводов. О бесконечной сложности природы по-настоящему узнали позднее — в XIX в.; в XVII—XVIII вв. ученые-естествоиспытатели думали, что все зависимости в природе, весь ее многокрасочный мир можно свести к механическим силам притяжения и отталкивания, что химические и даже биологические явления можно полностью, с абсолютной точностью представить картиной простых механических перемещений частиц вещества, лишенных качественных особенностей. Эта идея распространялась еще в первой половине XVII в., но она приняла новую форму, когда механические модели уступили место уравнениям классической механики, неопределенные описания — количественным расчетам, опирающимся на точные эксперименты и измерения. 
 
Однако правомерный отказ от фантастических гипотез научная мысль довела до отказа от всяких гипотез вообще; экспериментальное обоснование науки она превратила в грубый эмпиризм; отказавшись от произвольных космогонических картин, она создала метафизическое представление о неизменности мира; математические абстракции стала рассматривать как априорные формы познания. С другой стороны, в течение XVII—XVIII вв. сохранялось диалектическое направление в естествознании, ломавшее метафизические перегородки, подготовлявшее и развивавшее идеи единства мира, превращения и сохранения вещества и движения; это были идеи, которым принадлежало будущее. Но для конкретизации, обоснования и победы этих идей требовалось еще очень много наблюдений и экспериментов, которые собирались и множились в отдельных отраслях дифференцировавшегося естествознания. 
 
Во второй половине XVII и в XVIII в. развитие естествознания определялось в первую очередь успехами техники мануфактурного производства и особенно его энергетической базы, а затем происшедшим в XVIII в. техническим переворотом, повлекшим за собой промышленную революцию. Еще в мануфактуре произошло расчленение процесса производства на сравнительно элементарные операции. Но эти операции сохраняли ремесленный характер, и поэтому они не выявляли простых механических связей между явлениями природы. Маркс пишет о ремесленном базисе мануфактуры: «Этот узкий технический базис исключает возможность действительно научного расчленения процесса производства, так как каждый частичный процесс, через который проходит продукт, должен быть выполнен как частичная ремесленная работа» ( К. Маркс, Капитал, т. I, стр. 345.). 
 
Для развития естествознания во второй половине XVII и первой половине XVIII в. преимущественное значение имела не мануфактурная технология, хотя и расчлененная, но оставшаяся по существу ремесленной, а энергетика мануфактуры, в которой применялись машины. Правда, машины в мануфактурный период играли второстепенную роль, они встречались лишь спорадически. Тем не менее даже спорадическое применение машин в XVII столетии, по выражению Маркса, «дало великим математикам того времени практические опорные пункты и стимулы для создания современной механики» ( К. Маркс, Капитал, т. I, стр. 345.). Гидравлический двигатель подготовлял создание машинной индустрии. По словам Маркса, если оставить в стороне такие необходимые предпосылки развития капиталистического общества, как порох, компас и книгопечатание, то двумя материальными основами, на которых строилась подготовка машинной индустрии, было изготовление часов и мельницы ( См. Маркс — Энгельсу, К. Маркс, Ф. Энгельс, Избранные письма, стр. 137.). 
 
Наиболее важные проблемы механики поставил перед наукой гидравлический двигатель. Он был исходным пунктом важнейших научных замыслов основателей механического естествознания. Понятия инерции, ускорения и силы вырастали на почве спорадического применения механизмов. Именно из этой области наука XVII—XVIII вв. черпала механические модели и широко применяла их для объяснения астрономических, физических, химических и геологических процессов. 
 
Особенно важной была возможность точного измерения времени и в связи с этим серьезное экспериментальное изучение равномерных и равномерно-ускоренных движений. К старой конструкции часов с гирями голландский ученый X. Гюйгенс присоединил маятник (1657—1658); усовершенствованные часы дали ученым возможность изучать скорость физических процессов. На кораблях часы стали основным инструментом для определения долгот. Этому же ученому принадлежит теория маятника. Усовершенствование весов позволило физикам и в особенности химикам опираться на точные количественные данные эксперимента.