Естествознание эпохи античности

Первой в истории человечества формой существования естествознания была натурфилософия (от лат. natura – природа), или философия природы. Она характеризовалась чисто умозрительным истолкованием природного мира, рассматриваемого в его целостности. Считалось, что философии – в ее натурфилософской форме – отведена роль «науки наук».

Появление натурфилософии и длительное ее существование объясняется рядом неизбежных обстоятельств.

1. Естественнонаучного знания еще не существовало. Попытки целостного охвата, объяснения окружающей действительности натурфилософами были единственным способом познания мира.

2. Натурфилософия, строя общую картину природы, стремилась заменить собой отсутствующие естественные науки.

3. Отрывочному знанию об объектах, явлениях природы, которое давало естествознание того времени, натурфилософия противопоставляла свои умозрительные представления о мире.

Впервые наука в истории человечества появилась в Древней Греции в VI в. до н.э. Древнегреческие мыслители были, как правило, одновременно и философами, и естествоиспытателями. Каждый ученый стремился представить все мироздание в целом. За основу всего и первоначало, лежащих в основе мироздания, они принимали какую-либо стихию (воду, воздух, огонь, землю), число, либо какое-то мифическое первовещество. Господство натурфилософии обусловило такие ее особенности, как абстрактность и отвлеченность от конкретных фактов.

На смену подобным представлениям о мире пришло стройное по тому времени атомистическое учение о природе, автором которого был Демокрит. Основные принципы его учения можно свести к следующим положениям.

1. Вся Вселенная состоит из мельчайших материальных частиц – атомов и незаполненного пространства – пустоты.

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

3. Атомы представляют собой мельчайшие, неизменные, непроницаемые и абсолютно неделимые частицы, «кирпичики мироздания».

4. Атомы находятся в постоянном движении, изменяют свое положение в пространстве. Источник движения находится в пустоте.

5. Атомы различаются по форме и величине. Они малы и недоступны для восприятия органами чувств человека.

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

Демокрит считал, что из атомов 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 при их разложении.

Идеи атомистики получили свое развитие в учении Эпикура. Он 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. 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. Главное в атомистическом учении Эпикура – попытка найти 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.

В своем главном произведении «О природе» Гераклит Эфесский предлагал в качестве первоначала огонь как самое подвижное и изменчивое вещество (значительно позже было доказано, что огонь - не вещество, а реакция окисления с выделением теплоты и света). В центре учения Гераклита находится идея безостановочной изменчивости вещей, их текучести: «Все течет, все изменяется». Космос все время находится в состоянии становления. Становление – это постоянное изменение, преобразование, движение, ведущее к созданию новых форм. Новые формы являются лишь повторение того, что уже когда-то было.

Другой древнегреческий ученый Фалес Милетский полагал, что началом всего существующего является вода. Все возникает из воды и обращается в воду. Нашу Землю он сравнивал с островом, плавающим в океане. Фалес оставил заметный след в истории астрономии и математике: предсказал солнечное затмение; определил солнцестояние и равноденствие; установил, что Луна светит не своим светом; нашел способ измерения высоты пирамид по длине их тени; указал Полярную звезду и ряд созвездий, что послужило руководством для мореплавания; ввел календарь, определив продолжительность года в 360 дней, разделив его на 12 тридцатидневных месяцев.

Одним из величайших ученых и философов античности был Аристотель. 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; описал несколько сот различных животных; определил, что киты–живородящие животные; различал хрящевых рыб и позвоночных; описал развитие цыпленка из куриного яйца.

Аристотель приписывал движению «врожденное» свойство, заставляющее все на Земле стремиться к своему «естественному месту». Поэтому, считал он, дым поднимается вертикально вверх, а камень падает вертикально вниз.

Аристотель является автором космологического учения.Он считал, что Земля, имеющая форму шара, неподвижно пребывает в центре Вселенной, т.е по своему мировоззрению Аристотель был геоцентристом. Шаровидность Земли он выводил из наблюдений, сделанных им во время лунных затмений. Эти наблюдения показали круглую форму земной тени, надвигающейся на диск Луны. 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. Область Неба имеет в своей основе пятый элемент– эфир, из которого состоят небесные тела. 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. Сферы вращаются, источником их движения является Бог.

Древнегреческая натурфилософия прославилась вкладом ее представителей в формирование математики. Это относится, прежде всего, к Пифагору. Помимо известной «теоремы Пифагора» на счету этого ученого имеется ряд других научных достижений. К их числу относится 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. Пифагор придерживался мнения о шарообразности Земли, ее вращения вокруг собственной оси, в своих космологических воззрениях он был геоцентристом.

Пифагор - автор учения о числе как основе Вселенной. Он считая, что мир состоит из пяти элементов (земли, огня, воздуха, воды и эфира), увязал их с пятью видами правильных многогранников с тем или иным числом граней. Так, Земля 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).

Одним из крупнейших ученых-математиков был Евклид, живший в III в. до н.э. в Александрии. В своем труде «Начала», состоящем из пятнадцати книг, он привел в систему все математические достижения того времени, включая свои собствееные труды и 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.

Известным математиком и механиком этого периода был Архимед. Он решил ряд задач по вычислению площадей поверхностей и объемов, определил значение числа π (представляющего собой отношение длины окружности к своему диаметру), ввел понятие центра тяжести и разработал методы его определения для различных тел, дал математический вывод законов рычага, положил начало гидростатике, которая нашла широкое применение при проверке изделий из драгоценных металлов и определении грузоподъемности кораблей, сформулировал закон плавучести тел. Ему принадлежат многочисленные изобретения: так называемый «архимедов винт» (устройство для подъема воды на более высокий уровень), различные системы рычагов, блоков, винтов для поднятия больших тяжестей, военные метательные машины.

К сожалению, лишь в эпоху Возрождения труды Архимеда были оценены по достоинству и получили дальнейшее развитие.