Средневековая наука

Размещено на http://www.allbest.ru/

Под средневековьем обычно понимают период от заката античной культуры (в V веке) до эпохи Возрождения, что составляет около 10 столетий. В истории Европы этот период называют не иначе как "мрачный", имея при этом в виду общий упадок цивилизации, крушение Римской империи, нашествие варваров, проникновение религии во все сферы духовной культуры. Но усиление роли религии в жизни общества является скорее не причиной "мрака", а его следствием и, более того, средством защиты человечества от деградации. Возникшее в I веке христианство, а позднее и ислам, создавали согласие в обществе, являлись мощным стабилизирующим фактором. Церкви и монастыри обеспечивали необходимый уровень грамотности и образования. Чтение и переписывание ученых книг было обязательным занятием в монастырях. Там создавались значительные по объему монастырские библиотеки, сохранявшие научное наследие. Монастыри обменивались рукописными книгами, ученые монахи не только комментировали тексты древних рукописей, но и обобщали знания, собирали воедино труды ученых различных научных школ и направлений. Религиозное воспитание предполагало высокую нравственность, формирование идеалов добра и справедливости.

Западноевропейская наука

Западная Римская империя была практически разрушена нашествиями варваров. Единство и порядок церкви в значительной степени обеспечивали основу для существования власти на территории империи. Более того, усилия церкви были направлены на обращение в христианство варваров, появлявшихся в пределах империи. В центры научных знаний превращались монастыри. В 529 году Бенедикт Нурсийский основал католический монастырь близ Неаполя по образцу христианских монастырей в Малой Азии, Сирии, Египте. Монахи-бенедиктинцы были обязаны заниматься наукой. При монастырях и церквях, начиная с VI века, существовали школы, обеспечивающие необходимый для священнослужителей уровень образования. Но школы давали и элементы светского образования, в частности, грамматика, риторика и диалектика составляли так называемый "тривиум" (три пути знания). Отсюда возник термин "тривиальный". Позднее в школах стали преподавать арифметику, геометрию, астрономию и музыку, составившие "квадривиум" (четыре пути познания). Эти семь дисциплин назывались семью свободными искусствами. Обучение в школах при монастырях не имело возрастного ценза: дети и взрослые учились вместе, по единой программе. Преподававшие в монастырских школах ученые монахи достигали порой значительных результатов во всех областях научных знаний. В VI-VII веках их сочинения носили обобщающий, компилятивный характер. Начиная с X века, появляются сочинения практической направленности. К числу таких сочинений можно отнести "Записки о различных ремеслах" монаха Теофила (X век), где описаны практически все области технической деятельности того времени.

Монастырские школы стали со временем расширять сферы своей деятельности. К преподаванию в них стали привлекаться ученые-иностранцы. В первой половине XI века из монастырских школ возникают университеты, но уже как светские учебные заведения. Слово "университет" означает совокупность, общность (лат. universitas - совокупность). Любопытно, что слово "декан" (лат. decanum), означающее "старший над десятью монахами в монастыре", прямо указывает на происхождение университетов от монастырских школ.

Образцом для организации университетов стал Болонский университет, созданный в 1119 году. В 1150 году был основан Парижский университет. Вышедшая в 1167 году из Парижского университета группа студентов обосновалась в Оксфордской монастырской школе, основав затем Оксфордский университет. Выпускники Оксфорда составили ядро Кембриджского университета (1209 г.). Таким образом, Парижский университет стал родоначальником двух английских университетов. Преподавание в университетах велось на латыни. В XII веке появились и государственные университеты в Испании, Португалии, Польше, Чехии, находившиеся на содержании королевства. Прием в средневековые университеты был практически неограничен. Главным видом занятий являлись лекции и дискуссии. Как правило, в средневековых университетах организовывалось три факультета: богословский, юридический и медицинский. Если был четвертый - "артистический" факультет (это название по смыслу близко современному "гуманитарный"), то он выполнял роль школы, в которой изучались семь свободных искусств.

Начиная с XII-XIII веков западноевропейская наука обогатилась значительным числом переводов с арабского и греческого на латынь. Наряду с сочинениями Платона, Аристотеля, Евклида, Архимеда, Птолемея стали доступными и сочинения арабских ученых. Начинают развиваться естественные науки, математика. Выдающийся вклад в развитие математики внес Леонардо Пизанский (Фибоначчи) (1180-1240), написавший математический трактат "Книгу абака", которая на долгие годы стала классическим образцом изложения математики с использованием арабской алгебры и индийского исчисления. Его книга "Практическая геометрия" обобщала данные планиметрии и стереометрии. В "Книге о квадратах" изложены методы решения неопределенных квадратных уравнений.

Широкое распространение в Европе получил трактат Вителлин (ок 1225 - ок. 1281) "Перспектива", в котором изложены открытия в области оптики, в частности дано объяснение возникновения радуги преломлением на каплях воды. Знаменитый францисканский монах Роджер Бэкон (1214- 1292) большое значение придавал эксперименту в естествознании. Его труд "Об опытной работе" в значительной части посвящен проблемам эксперимента в физике и оптике. Бэкон считал скорость света конечной и высказал в догадку о том, что свет не поток частиц, а представляет собой распространение движения, что близко по смыслу к волновой гипотезе.

Глубиной разработки вопросов математики, физики, механики отличаются труды английского математика из Оксфорда Томаса Брадвердина (1290-1349). Важнейшей в его работах является постановка вопроса о дискретных и непрерывных величинах. В трактате "О пропорциях" Томас Брадвердин сделал первую попытку систематизировать научные идеи на математической основе. В Парижском университете глубоко изучались проблемы движения. Большой вклад в развитие идей в этом направлении внесли ученые университета Жан Буридан (1297-1357), Альберт Саксонский (1316-1390), Никола Орем (ок. 1323-1382).

Так же, как и в других странах, в Западной Европе трудились алхимики, основные усилия которых были направлены на отыскание "философского камня", способного превращать неблагородные металлы в золото. С неизменным рвением алхимики искали и "эликсир молодости" (от арабского "ал-иксир" - сухое вещество, превращающее металлы в золото). Подобные попытки давали, тем не менее, реальные практические результаты, в основном касающиеся проведения химических реакций с кислотами, щелочами, солями. В XII веке европейские алхимики получили путем перегонки винный спирт, используемый ими как химический реактив, горючее вещество, растворитель.

Бурно развивающиеся с начала XII века дипломатия и торговля способствовали накоплению географических знаний. Первым западноевропейским справочником-путеводителем, содержавшим различные сведения об азиатских странах, была книга венецианского путешественника Марко Поло (ок. 1254-1324). Марко Поло в течение четырех лет (1271-1275) совершил путешествие на Дальний Восток, достиг Пекина, острова Суматра. В своей "Книге о разнообразии мира" он описал виденные им страны, дворы великого хана монголов и китайского императора, города, быт, нравы народов далеких стран. Книга Марко Поло послужила развитию геодезии и картографии.

Средневековая наука и технические достижения

Великие технические изобретения, сделанные в средневековье, оказали огромное влияние на все области экономики и культуры, в том числе и на развитие науки. Среди таких изобретений наиболее значимыми стали водяная и ветряная мельницы, морской компас, порох, очки, бумага, механические часы. Почти все эти изобретения пришли в Европу с Востока.

Водяная мельница и водяной двигатель описаны Витрувием, но только в средние века они стали широко использоваться. Идея водяного привода (двигателя) была реализована вначале для перемалывания зерна (собственно для построения мельниц), но затем и для выполнения других работ, например в суконном производстве, для вытягивания проволоки, для толчения руды. Использование изначально вращательного движения колеса с горизонтальной осью вращения для осуществления поступательного движения или вращения в других плоскостях потребовало применения механизмов, преобразующих движение. Для этого были придуманы зубчатое зацепление цевочного (пальцевого) типа и коленчатый рычаг. Ветряные мельницы появились в Европе в начале XII века, но широкое распространение получили с XV века. Для изготовления механизмов водяных и ветряных мельниц, их сборки требовалась высокая квалификация мастеров, которые должны были обладать обширными знаниями не только в механике, но и в кузнечном деле, и в гидротехнике и аэродинамике (в современной терминологии).

Механические часы появились в средневековой Европе, прежде всего как часы башенные, служащие для указания на время богослужения. До изобретения механических часов для этого использовался колокол, в который бил часовой, определявший время по песочным часам - каждый час. Поэтому термины "часы" и "часовой" имеют одинаковое происхождение. Механические часы на башне Вестминстерского аббатства появились в 1288 г. Позже механические башенные часы стали использоваться во Франции, Италии, германских государствах. Существует мнение, что механические часы изобрели мельничные мастера, развивая идею о непрерывном и периодическом движении мельничного привода. Главной задачей при создании часового механизма было обеспечение точности хода или постоянства скорости вращения зубчатых колес. Для изготовления часов требовалась высокая точность обработки деталей, высокая точность сборки, подбор материала деталей. Разработка часовых механизмов была невозможна без технических знаний, проведения математических расчетов. Измерение времени имеет прямую связь и с астрономией. Таким образом, часовое дело соединило механику, астрономию, математику в решении практической задачи измерения времени.

Компас как устройство, использующее ориентацию естественного магнита в определенную сторону, изобретен в Китае. Китайцы приписывали способность ориентации естественных магнитов воздействию звезд. В I-III веках компас стал применяться в Китае как "указатель Юга". Как попал компас в Европу до сих пор не известно. Начало его применения европейцами в мореплавании относится к XII веку. Применение компаса на судах явилось важной предпосылкой географических открытий. Свойство компаса впервые обстоятельно представил французский ученый Пьер да Марикур (Петр Перегрин). Он описал в связи с этим и свойства магнитов, и явление магнитной индукции. Компас стал первой действующей научной моделью, на основе которой развивалось учение о притяжениях, вплоть до великой теории Ньютона.

Порох использовался в Китае уже в VI веке при изготовлении ракет, фейерверков. Над открытием секрета пороха, а именно как приготовить смесь, сгорающую без воздуха, трудились многие европейские алхимики. Но удача улыбнулась фрайбургскому монаху Бертольду Шварцу. Порох стал играть важную роль в военном деле с XIV века только после изобретения пушки, родоначальницей которой явилась "огненная труба" византийцев. Вскоре за пушкой появились ружья и мушкеты. Изобретение пороха имело не только военные последствия. Изготовление пороха и его взрыв, полет снаряда из пушки выдвинуло вопросы научного, теоретического характера. Это, прежде всего изучение процессов горения и взрыва, вопросов, связанных с выделением и передачей тепла, вопросов точной механики и технологии, связанных с изготовлением орудийных стволов, вопросов баллистики. Пушка, таким образом, организовала не только военные полигоны, но и обширные полигоны для научных исследований.

Бумага была нужна науке как воздух. Изобретенная в Китае во II веке, она появилась в VI-VII веках в Японии, Индии, Средней Азии, в VIII веке - на арабском Востоке. В Европу бумага попала через арабов в XII веке. В Испании, впервые в Европе, в начале XII века было организовано производство бумаги сначала из хлопка, затем из более дешевого сырья - из тряпья и отходов текстильного производства. Вслед за бумагой, ставшей несравненно более дешевым писчим материалом, чем пергамент, появилось и печатание. Предшественницей книгопечатания была ксилография (от греч. "xylon" - срубленное дерево и "grapho" - пишу), то есть гравирование на дереве. По гравюрам на дереве можно было тиражировать печатные тексты. Китайские мастера изобрели подвижный шрифт в начале XI века, но в Европе он появился лишь в XV веке. Роль книгопечатания в научном прогрессе и распространении знаний трудно переоценить.

Очки были изобретены в Италии. По одним сведениям это изобретение относится к 1299 г. и принадлежит Сильвино Армати. Другие полагают, что очки появились в Италии не раньше 1350 г. Существует мнение, что успехи просвещения в эпоху Возрождения были достигнуты во многом благодаря изобретению очков. Очковые линзы стали основой при создании таких оптических инструментов, как микроскоп и телескоп.

Общая характеристика средневековой науки

Средневековая наука развивалась в сложных экономических и политических условиях. Античные традиции в наибольшей степени сохранялись в Византии, чье научное наследие в основном бесследно исчезло. К XV веку оказался разрушенным мусульманский мир, потерявший свою интеллектуальную силу. Но к этому времени на сравнительно высокий интеллектуальный уровень поднялась Западная Европа, прошедшая путь от крушения Западной Римской империи до начала Возрождения.

Основными чертами средневековой науки можно считать следующие:

В средние века не было значительных прорывов в науке. Однако упадок античной цивилизации не стал катастрофой. Новая цивилизация обрела механизмы передачи научных знаний. Мусульманская и христианская (европейская) культуры сохранили письменные памятники древних ученых. Античная наука создала такой высокий интеллектуальный потенциал, такой объем знаний, который позволил науке вначале выжить, а затем начать новый подъем.

Возникшие мировые религии - христианство и ислам - явились естественной реакцией на деградацию и упадок античного мира. На протяжении многих веков, особенно в раннее средневековье, церковь имела монополию на ученость и образование. Церковные школы и монастыри обеспечивали обучение, сохранение знаний и подготовку духовенства. Из церковных школ выросли первые европейские университеты. Наряду с подготовкой духовенства университеты давали и светские знания.

В средние века Европой восприняты и разработаны важнейшие технические достижения, оказавшие могучее влияние на дальнейшее развитие науки. К ним относятся, прежде всего, водяной и ветряной двигатели, механические часы, компас, порох, бумага, очки, обработка металлов, крашение) появляются первые знания в области химии.

Эпоха европейского Возрождения охватывает в основном период XV-XVI веков. Важной чертой эпохи Возрождения явился переход к новому мышлению, основным содержанием которого стал гуманизм. Гуманисты выступали за создание нового уклада жизни, за возврат к духовным ценностям античного мира. В памятниках греческой культуры гуманисты искали прежде всего стороны, связанные с ценностями искусства, - благородство чувств, красоту, изящество. В эпоху Возрождения блестящее развитие получает литература и изобразительное искусство - живопись, скульптура. С этой эпохой связаны великие имена Леонардо да Винчи (1452- 1519), Уильяма Шекспира (1564-1616), Мигеля де Сервантеса Сааведра (1547-1616) и многих других выдающихся деятелей культуры.

Научно-технические достижения эпохи Возрождения

научный достижение средневековый возрождение

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" (1546) 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 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 века. В них приведены самые разнообразные сведения, 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 Джованни 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) 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 применял 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. В сочинении Стевина "О равновесии тел" дан рисунок такой призмы с подписью "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 невозможно (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" (1618). 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 Франчески Мавролика (1494-1575) и Джована Баттисты Порты (1543- 1615). Боязнь предрассудков, царивших в средневековой оптике, удержало Мавролика от издания своих работ по оптике. Они были изданы лишь посмертно. В трактате Мавролика интересны в первую очередь объяснение круглых отражений 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 Вителию 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 и 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. 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, столь 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 полюсы притягиваются, одноименные отталкиваются, что нельзя, разламывая магнит, получить один полюс. 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 - выходит за обычные рамки технического эксперимента и приобретает мировоззренческий смысл. В условиях лаборатории, возможно впервые, исследовалось явление космического масштаба.

Размещено на Allbest.ru