Изучение и наблюдение природы породило науку.
Цицерон Марк Туллий
Натурфилософский этап,связанный с греческой и римскойцивилизациями, был подготовлен ближневосточной и среднеземноморской (минойская, микенская) цивилизациями. Несмотря на огромные заслуги науки Древнего Востока, подлинной родиной современной науки стала Древняя Греция. Именно здесь возникла теоретическая наука, разрабатывающая научные представления о мире, не сводящиеся к сумме практических рецептов, именно здесь развивался научный метод. Вавилонская и египетская наука, возникли из потребностей практики. Что касается теоретического мышления египтян и вавилонян, то оно не выходило за рамки анимизма и мифологии; монополия на объяснение тайн принадлежала жрецам. Древние греки сумели возвыситься над этим уровнем и поставить задачу понимания природы без привлечения таинственных, божественных сил, такой, какова она есть.
Если египетский или вавилонский писец, формулируя правило вычисления, писал: «поступай так», не поясняя, почему надо «поступать так», то греческий ученый требовал доказательства
|
|
Отправной точкой первого этапа можно считать работы Фалеса Милетского (около 624—547 гг. до н. э.), заложившие основы для философии и естествознания. Другие представители Ионийской школы: Анаксимандр (около 610—546 гг. до н. э.) и Анаксимен (около 585-525 гг. до н. э.) выдвинули идею о материальной первооснове всех вещей, об их развитии из этой первоосновы. Фалес Милетский занимался астрономией, мог предсказывать солнечные затмения, создал первую «теорию Земли» (Океан – всем прародитель; Земля – плавает на воде), ему принадлежит идея абстрактного Бога (Бог – то, у чего нет ни начала, ни конца; Бог – это ум космоса; Бог древнее всего, ибо он не сотворен).
В дальнейшем ученик и родственник Фалеса Анаксимандр изобрел астрономические инструменты (солнечные часы), первым в Элладе начертил географическую карту мира и разработал систематическую космологию (570 г. до н.э.), в которой использовались понятия «беспредельного» времени, преобразования вещей, тепла, холода и др. Позже друг Анаксимандра Анаксимен из Милета постулирует изменение и преобразование первоматерии (545 г. до н.э.), Ксенофан вводит понятие человеческого прогресса, философский монотеизм, скептицизм в отношении антропоморфных божеств (520 г. до н.э.), Анаксагор вводит понятие вселенского разума – Ноос (460 г. до н.э.).
Уже в 430 г. до н.э. Демокрит разрабатывает атомистическое учение. Он утверждал, что: «Найти одно научное доказательство для меня значит больше, чем овладеть всем персидский Царством». По его представлениям, началом Вселенной являются атомы и пустота. Атомы представляют собой некие тела, невидимые из-за малой величины и неделимые из-за твердости. Они движутся в пустоте бесконечное время, а когда приближаются друг к другу или зацепляются друг за друга, то образуется вода, воздух, огонь, растения или человек. Разные тела могут состоять из одних и тех же атомов. Представления Демокрита о Вселенной были весьма прогрессивными для своего времени. Он считал, что мир неодушевлен и управляется некоей бессознательной природой; что миров бесчисленное множество, они различны по величине, появляются из пустоты и превращаются в пустоту; что движение вечно.
|
|
Таким образом, некоторые теоретические основы современного естествознания были созданы уже на натурфилософском этапе. Большинство ключевых терминов современного естествознания были придуманы древними греками, в настоящее время греческий алфавит активно используется для символического описания природных явлений.
В течение натурфилософского этапа были заложены не только основы космологии и теории Земли, но и многих естественных и гуманитарных наук. В конце 400-х гг. до н.э. Гиппократ закладывает основы античной медицины,
Платон пишет знаменитые «Диалоги» и создает Академию в Афинах (399-374 гг. до н.э.), Аристотель пишет «Метафизику» и другие знаменитые работы («Категории», «О небе», «Метереологика», «Физика»), создает гелиоцентрическую систему устройства мира (270 г. до н.э.),
Академия Платона и лицей Аристотеля были первыми в мире учебно-научными учреждениями, предшественниками современной высшей школы. Постепенно в Древней Греции появились специалисты и более узкого профиля: инженеры, врачи, астрономы, математики, географы и историки, а также научные учреждения типа Александрийского музея, предшественника современных научно-исследовательских институтов. Вместе с тем здесь зародилась научная информация в виде научных сочинений, лекций, диспутов и переписки ученых.
Аристотель стал основоположником одной из важнейших научно-философских школ древности, получившей наименование перипатетической. Она была названа так потому, что Аристотель имел обыкновение прогуливаться со своими учениками по саду Ликея, обсуждая с ними те или иные вопросы (peripateo — гуляю, прогуливаюсь). Наиболее значительными учениками Аристотеля считаются: Феофраст из Эреса (на острове Лесбос), Евдем Родосский, Аристоксен Тарентский, Дикеарх Мессинский. Все они были самостоятельными учеными, сохранявшими общий дух основоположника школы, по в отдельных вопросах не останавливавшимися перед существенными отклонениями от взглядов своего учителя.
Аристотель был крестным отцом физической науки. Название его книги, посвященной исследованию природы («физика»), стало названием физической науки. Сам Аристотель в начале своей книги определяет цели и задачи этой науки следующим образом: «Так как научное знание возникает при всех иссследованиях, которые простираются на начала, причины или элементы путем их познания (ведь мы тогда уверены в познании всякой вещи, когда узнаем ее первые причины, первые начала и разлагаем ее вплоть до элементов), то ясно, что и в науке о природе надо определить прежде всего то, что относится к началам».(
(Аристотель, физика. — М.: Соцэкгиз, 1936, с. 5.)
Почти одновременно с материалистическими представлениями ионийцев возникло идеалистическое направление в философии, развитое Пифагором (около 580—500 гг. до н. э.) и его учениками
Евклид (жил в III в. до н. э.) подытожил и систематизировал математические знания своих предшественников, из коих его учителем был знаменитый ученый Евдокс Книдский. «Начала» Евклида представляют собой изложение той геометрии, которая известна и поныне под названием евклидовой геометрии. Она описывает метрические свойства пространства, которое современная наука называет евклидовым пространством. Евклидово пространство является ареной физических явлений классической физики, основы которой были заложены Галилеем и Ньютоном.
|
|
Это пространство пустое, безграничное, изотропное, имеющее три измерения. Евклид придал математическую определенность атомистической идее пустого пространства, в котором движутся атомы. Простейшим геометрическим объектом у Евклида является точка, которую он определяет как то, что не имеет частей. Другими словами, точка — это неделимый атом пространства.
Бесконечность пространства характеризуется тремя постулатами:
1. «От всякой точки до всякой точки можно провести прямую линию».
2. «Ограниченную прямую можно непрерывно продолжить по прямой».
3. «Из всякого центра и всяким раствором может быть описан круг».
Евклид заложил основы геометрической оптики, изложенные им в сочинениях «Оптика» и «Катоптрика». Основное понятие геометрической оптики — прямолинейный световой луч. Евклид принимает, что световой луч исходит из глаза (теория зрительных лучей), что для геометрических построений не имеет существенного значения. Он знает закон отражения и фокусирующее действие вогнутого сферического зеркала, хотя точного положения фокуса определить ещё не может. Во всяком случае в истории физики имя Евклида как основателя геометрической оптики не заняло надлежащее место.
Архимед развивает начала классической механики и математики (240 г. до н.э.), первые его труды были посвящены механике. Интересно отметить, что Архимед в своих математических работах нередко опирается на механику. Он использует принцип рычага при решении ряда геометрических задач. Вообще говоря, Архимед был представителем математической физики, вернее, физической математики.
Принцип рычага и учение о центре тяжести являются важнейшими (наряду с законом Архимеда) научными достижениями Архимеда в области механики. Он был одним из крупнейших инженеров своего времени, конструктором машин и механических аппаратов. Он изобрел машину для поливки полей («улитку»), водоподъемный винт и особенно успешно разрабатывал конструкции военных машин. Это был первый ученый, уделявший много внимания и сил военным задачам. К этому его побуждало политическое положение Сиракуз. Архимеду было 23 года, когда началась 1-я Пуническая война между Римом и Карфагеном, и 69 лет, когда началась 2-я Пуническая война, во время которой он и погиб (212 г. до н. э.). В сочинении Архимеда впервые в истории науки сопоставляются две системы мира; геоцентрическая и гелиоцентрическая. Архимед указывает, что «большинство астрономов называют миром шар, заключающийся между центрами Солнца и Земли».
|
|
Архимед сообщает далее, что Аристарх Самосский предполагает мир гораздо большим. «Действительно, он предполагает, что неподвижные звезды и Солнце находятся в покое, а Земля обращается вокруг Солнца по окружности круга, расположенного посередине между Солнцем и неподвижными звездами...»
Архимед—вершина научной мысли древнего мира. Последующие ученые — Герон Александрийский (1—11 вв. до н. э.), Папп Александрийский (III в н. э.) — мало что прибавили к наследию Архимеда, и их труды по механике носят компилятивный характер.
Со времен Герона и Паппа механику стали принимать как науку о простых машинах, из которых основными считались пять; ворот, рычаг, блок, клин и винт. Последние две машины основаны на свойствах наклонной плоскости, закон действия которой не был известен ни самому Архимеду, ни последующим древним и средневековым авторам.
Герон прославился как изобретатель остроумных автоматов и эолипила, первого теплового двигателя, представляющего по своей сути модель первой паровой турбины. Правда, эолипил Герона никакой полезной работы не производил и оставался забавной игрушкой. Это показывает, что преждевременные открытия не получают развития до тех пор, пока не созреют условия для их освоения и разработки. История теплового двигателя началась только в XVII в. после открытия атмосферного давления. Любопытно, что многие автоматы Герона по существу были основаны на действии атмосферного давления, хотя сам Герон, конечно, никакого представления о давлении воздуха не имел и действие широко применяемого им сифона объяснял неразрывностью водяной струи.
Следует отметить также, что Герон Александрийский впервые обосновал закон отражения света принципом наименьшего времени: световой луч отражается от зеркала таким образом, что световой путь, соединяющий источник света, зеркало и приемную точку, требует для своего прохождения наименьшего времени. Так началась история важного для оптики вариационного принципа Ферма — Гамильтона...
Гиппарх из Никеи по наблюдениям звезд составляет первый в Европе звездный каталог и вносит важный вклад в совершенствование календаря (130 г. до н.э.). После завоевания Греции Римом в 146 г. до н.э. Лукреций (60 г. до н.э.), Цицерон (45-44 гг. до н.э.), Овидий (8 г. до н.э.) продолжают развитие традиций греческой науки. В знаменитой работе «О природе вещей» Тит Лукреций Кар дает предельно полную на тот момент картину представлений о природе. Согласно этим представлениям природу составляют две вещи: тела и пустота. Первоначала вещей просты и плотны. От начал (атомов) начинается движение и передается все более крупным телам. Изменения материи влекут за собой и перемены в вещах. Проблему пространства и времени Лукреций трактует так: «Если же пространства иль места, что мы пустотой называем, не было бы вовсе, тела не могли бы нигде находиться и не могли б никуда двигаться различно… Также и времени нет самого по себе, но предметы сами ведут к ощущению того, что в веках совершилось, что происходит теперь и что последует позже. И неизбежно признать, что никем ощущаться не может время само по себе, вне движения тел и покоя». В дальнейшем Птолемей закладывает основы классической астрономии (140 г. н.э.), Гален совершает открытия в медицине. Однако течением времени натурфилософия теряет своих последователей по причине сообщенной Анаксименом: «чем больше ты станешь узнавать нового, тем больше будет возникать у тебя неясных вопросов», что определило закат натурфилософского периода и переход к религиозному этапу развития человеческой мысли. В 391 г. запрещение императором Феодосием всех языческих культов в Римской империи означало превращение христианства в государственную религию, а смерть Прокла (последнего крупного философа Др. Греции) в 485 г. можно считать завершением натурфилософского этапа развития естествознания.
В целом в этот период начинает формироваться стиль современного научного мышления, включающего любознательность, стремление к нововведениям, критику, глубокий интерес к проблемам жизни и смерти, стремление к упорядоченности и скептическое отношение к общепринятым истинам в качестве базовых составляющих, а также поиск неких универсалий (идей, законов, абсолютов, начал и т.д.), дающих рациональное понимание всего окружающего мира. Крайне важной для развития науки в последующем оказалась также борьба двух течений в натурфилософии: платонического идеализма (идея –природа) и материализма Гераклита, Демокрита, Эпикура (элемент – природа), ставшая своеобразным вечным двигателем развития научного мышления и формирования способности к интуиции, озарению, предвидению, ведущей к научным открытиям.