Природознавство Середніх віків

Література

План

Лекція 2. Еволюція природознавства

1. Природознавство Стародавнього світу (Єгипет, Вавилон, Індія, Китай).

2. Природознавство античності (Стародавні Греція і Рим).

3. Природознавство Середніх віків.

4. Природознавство епохи Відродження.

5. Природознавство Нового часу.

1. Античная цивилизация. –– М.: Наука, 1973. –– 269 с.

2. Аристотель. Соч. в 4-х тт. Т.4. –– М.: Мысль, 1983. –– 828 с.

3. Боннар А. Греческая цивилизация. Т. 1. От Илиады до Парфенона. –– М.: Искусство, 1992. –– 269 с.

4. Боннар А. Греческая цивилизация. Т. 3. От Еврипида до Александрии. –– М.: Искусство, 1992. –– 400 с.

5. Вавилов С.И. Исаак Ньютон. –– М.: Изд. АН СССР. –– 1961. ––294 с.

6. Горфункель А.Х. Философия эпохи Возрождения. –– М.: Высшая школа, 1980. –– 386 с.

7. Гриньова М.В., Паляниця О.В. Природознавство. Навчальнийпосібник. — Полтава: ПНПУ, 2012. — 252 с.

8. Замечательные ученые / Под ред. С.П. Капицы. –– М.: Наука, 1980. –– 192 с.

9. Игнатова В.А. Естествознание: Учебное пособие. –– М.: ИКЦ «Академкнига», 2002. –– 254 с.

10. Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания: Учеб.для вузов. — 6-е изд., перераб. и доп. — М.: Высш. шк., 2003. — 488 с.

11. Концепции современного естествознания: Под ред. профессора С.И. Самыгина. — 4-е изд., перераб. и доп. — Ростов-на-Дону: «Феникс», 2003. — 448 с.

12. Концепції сучасного природознавства: Підручник / Я.С. Карпов, В.В. Кисельник, В.Г. Кремінь та ін. — К.: Професіонал, 2004. — 496 с.

13. Найдыш В.М. Концепции современного естествознания: Учебник. — Изд. 2-е, перераб. и доп. – М.: Альфа-М; ИНФРА-М, 2004. — 622 с.

1. Природознавство Стародавнього світу (Єгипет, Вавилон, Індія, Китай)

Накопичення перших природничо-наукових уявлень і знань про навколишній світ починається в цивілізаціях Стародавнього світу — в Єгипті, у Вавилоні, Індії, Китаї. Хоча ці цивілізації і не створили науку в сучасному розумінні слова, вони накопичили величезний досвід навиків і технологій, що використовувалися в сільському господарстві, будівництві, ремеслі, управлінні державою. Цей досвід припускав розробку обширної системи знань про закони навколишнього світу.

Якнайдавніша цивілізація в історії людства — єгипетська залишила нам величні пам'ятники культури — піраміди. Вони свідчать про те, що вже в III тисячолітті до нашої ери єгиптяни могли проводити складні математичні розрахунки, необхідні для проектування таких споруд, для обліку будівельних матеріалів і організації праці численних рабів. У стародавньому папірусі (папірус Рінда, Московський математичний папірус) зафіксовані найважливіші математичні досягнення єгиптян, орієнтовані в основному на рішення практичних задач, таких, як, наприклад, обчислення площ і об'ємів геометричних фігур. Для визначення площі кола вони зводили в квадрат 8/9 його діаметру, що давало для числа π наближене значення 3,16. Виходячи знову ж таки з практичних потреб — з потреб землеробства, єгиптяни ретельно проводили астрономічні спостереження і на їх основі розробили свій календар. Рік вони ділили на 12 місяців, що складалися з 30 днів і, додатково до цих місяців, додавали ще 5 днів. Кожен місяць був роздільний на 3 декади, доба — на 24 години. Цей календар дозволяв їм досить точно визначати час початку розливу Нілу.

У стародавньому Вавилоні (Месопотамії) математика досягла ще вищого рівня. Це стосується, перш за все, алгебри. Вавілоняни уміли обчислювати квадратні і кубічні корені, вирішували квадратні рівняння і системи рівнянь, знали теорему Піфагора. Проводячи астрономічні розрахунки, вони могли точно передбачати час настання місячних і сонячних затемнень. У офіційних документах реєстрували спостереження над планетами, метеоритами, зірками і планетами.

Значний розвиток одержала в Єгипті і Вавилоні медицина. Не відмовляючись від магії, стародавні лікарі на основі ретельних емпіричних спостережень розробили цілий ряд методів (у тому числі й хірургічних) лікування різних хвороб. До нас дійшли лікарські порадники по хірургії, гінекології, очним хворобам.

Усі перераховані вище досягнення стародавньої науки згодом широко запозичуються авторами античного світу. Значення цього початкового періоду в історії науки дуже велике, бо в дану епоху закладалися основи наукового способу мислення. По-перше, виникла писемність, без якої розвиток культури і науки був би взагалі неможливим. По-друге, виникла фундаментальна ідея числа і поняття про основні математичні операції, що поклали початок методу математизації в природознавстві.

Якщо Давній Єгипет і Вавилон зробили прямий вплив на виникнення і розвиток науки, то цивілізації Стародавньої Індії і Китаю в цьому відношенні проявили себе у меншій мірі через цілий ряд причин, перш за все через географічну віддаленість цих регіонів від Європи. Але неможливо не відзначити, що саме індійській математиці ми зобов'язані позиційною системою числення, а Китаю — використанням таких винаходів як компас, порох, папір, книгодрукування.

2. Природознавство античності (Стародавні Греція і Рим)

Батьківщиною наукового методу пізнання навколишнього світу по праву можна вважати Стародавню Грецію. Хронологічний період виникнення наукового методу можна визначити VI–V ст. до н.е. Згідно загальноприйнятій думці, це так званий докласичний етап розвитку науки, який продовжувався аж до XVI–XVII століть. Не дивлячись на розвиток і досягнення природознавства Сходу, його не можна вважати батьківщиною наукового методу. Вся сукупність наукових досягнень зводилася до суми практичних рецептів, що описують, як крок за кроком добитися конкретного результату (наприклад, обчислення площі якої-небудь фігури, або лікування тієї або іншої хвороби). Давньосхідний учений не був серйозно стурбований доказами або широкомасштабними обґрунтуваннями того або іншого наукового положення, йому було досить того, що дана методика працює і дає конкретний стійкий результат, що повторюється.

Справжній науковий метод виник в Стародавній Греції. Свідомість старогрецьких учених вперше піднеслася над потребами практики, вони відчули самоцінність пізнання. Так з'явилися філософи, які, як правило, одночасно займалися і філософськими роздумами, і спостереженням природних явищ — зоряного неба, погоди, будови живих організмів і т.д. У сукупності вся ця система знань оформилася у вигляді натурфілософії — першої історичної форми науки, що досить сильно відрізняється від науки сучасної. У поясненні природних явищ натурфілософи, через уривчастість і неповноту знання фактів, часто вдавалися до міфологічних пояснень, придумували нову суть, рушійні сили. Проте натурфілософія мала головне — прагнення зрозуміти глибинну суть явищ природи, і з цього прагнення, врешті-решт, виросла класична наука.

Антична натурфілософія розвивалася на фоні космоцентричного світогляду. Центральне поняття в світогляді стародавніх греків — «космос». Його сенс тоді істотно відрізнявся від сучасного. «Космос» стародавніх греків — це зовсім не навколоземний і міжзоряний простір. Під космосом спочатку розуміли світовий порядок і гармонію, властиву всій природі, всьому світу, що оточує людину. Протилежним по сенсу поняттям був «хаос» — «безлад». Космос представлявся стародавнім грекам як проекція живого організму (звичайно людського) чи ж людського суспільства. Космос часто уподібнювали тілу гігантської людини, гармонійний взаємозв'язок органів і частин тіла якої був свого роду прообразом уселенської гармонії. Тобто в людині стародавні греки бачили Всесвіт, а у Всесвіті виявляли людину. Людина, таким чином, не представлялася виділеною істотою у Всесвіті, що протистоїть йому і що досліджує його, — він невід'ємний елемент світової гармонії.

У розвитку античної натурфілософії виділяється чотири етапи:

1. Іонійський (VI–V ст. до н.е.).

2. Афінський (V–IV ст. до н.е.).

3. Еллінізм (IV–I ст. до н.е.).

4. Давньоримський (I ст. до н.е.–III ст. н.е.).

Розглянемо розвиток природничонаукових уявлень античних учених на цих етапах.

Натурфілософія вперше починає формуватися в VI–V ст. до нашої ери в іонічних містах Мілеті і Ефесі. Даний етап є першим в розвитку старогрецької натурфілософії. Найбільший внесок внесли філософи так званої мілетської школи натурфілософії, що займалися пошуком першооснов світу — природних стихій, що породжують все різноманіття речей і природних явищ — це Фалес Мілетський (близько 625–547 до н.е.), і його учні — Анаксімен (близько 585–524 до н.е.) і Анаксімандр (610–546 до н.е.). У спробах знайти першооснови світу до філософів Мілетської школи приєднується Геракліт Эфеський (544–483 до н.е.). Як першооснову він висуває вогонь і говорить: «цей космос єдиний зі всього, не створений ніким з богів і не створений ніким з людей, але він завжди був і є і буде вічно живим вогнем в повну міру займистим і в повну міру згасаючим».

Велику роль в розвитку античної натурфілософії зіграв Піфагор (582–500 до н.е.), що вніс значний внесок у розвиток математики і астрономії. Філософською основою його досягнень в науці є вчення про числа. Піфагор приписував числам містичні властивості і інтерпретував окремі числа як довершені символи — носії ідей. Одиниця — це загальна першооснова, два — джерело протилежності, три — символ природи і т.д. Разом з тим, Піфагор учив, що світ складається з п'яти стихій або елементів (землі, вогню, повітря, води і ефіру). Кожному елементу відповідає особлива геометрична фігура: землі — куб, вогню — тетраедр, повітрю — октаедр (фігура з восьмигранників), воді — ікосаедр (фігура з двадцятигранників), ефіру — додекаедр (фігура з дванадцятигранників).

Не дивлячись на те, що в ученні Піфагора було багато містичного, раціональне зерно полягало в тому, що взаємозв'язок природних явищ він намагався виразити у вигляді числових відношень. Наприклад, загадка гармонійного звучання звуків музики була розкрита, коли Піфагор виявив, що довжини струн музичного інструменту, звучання яких дають гармонійні інтервали, відносяться як цілі числа (3/2, 4/3 і т.д.). Це не що інше, як перша спроба, як початок впровадження методу математизації в природознавство.

До важливих наукових досягнень Піфагора можна віднести, крім відомої всім нам зі школи «теорема Піфагора», вчення про кулястість Землі і обертання її навколо власної осі. Піфагор вперше ввів в математику поняття ірраціональності, коли виявив, що відношення діагоналі і сторони квадрата не може бути виражено цілим числом або дробом цілих чисел.

Другий — афінський етап (V–VI ст. до н.е.) в розвитку старогрецької натурфілософії пов'язаний з атомістичним ученням і науковою діяльністю Аристотеля.

У цей період на зміну вченням про стихії (про першооснови світу) приходять атомістичні концепції будови природи. Одними з перших серед них є учення Демокрита (близько 460–370 до н.е.), згідно з яким природа складається з атомів і порожнечі, в якій ці атоми рухаються. Атоми — це абсолютно неподільні і непроникні частинки, що знаходяться в постійному русі. Вони мають різну форму і розміри. Найдрібніші і кругліші атоми складають душі тварин і людей. Рухомі мимоволі в просторі атоми, стикаючись, утворюють предмети, планети, зірки і цілі світи. Атомістична теорія будови світу Демокрита займала в науці лідируюче положення впродовж сторіч, і була в XIX столітті підтверджена експериментально.

Серед філософів афінського етапу виділяється Аристотель — найбільший філософ і учений, що зробив глибокий і тривалий вплив на розвиток науки. Його наукові погляди фактично були канонізовані і протягом сторіч бралися за істину, втім, авторитет цей був цілком заслуженим, але для своєї епохи.

Систематизуючи наукові знання, накопичені в стародавньому світі і наукові досягнення своїх безпосередніх попередників, Аристотель створює класифікацію наук. Коло інтересів і наукова спадщина Аристотеля були вельми обширні. Його по праву можна вважати ученим-енциклопедистом свого часу. Аристотель створив нову науку — формальну логіку, яка до цього дня викладається в практично незмінному вигляді. Його можна вважати хрещеним батьком фізики, оскільки назва однієї з його книг — «Фізика» стало назвою майбутньої науки. Проте метод дослідження природних явищ, запропонований в цій книзі був ще далекий від достовірно наукового, оскільки Аристотель відкидав поняття експерименту і математичний опис природних явищ. Він віддавав перевагу загальним умоглядним міркуванням про поняття матерії і руху, простору і часу, про нескінченність і т.д., покладаючись виключно на силу логічного аналізу.

Великий вплив на розвиток наукових уявлень про будову Всесвіту зробило космологічне учення Аристотеля. Він стверджував, що Земля, яка має форму кулі, нерухомо перебуває в центрі Всесвіту, а навколо Землі обертаються Сонце, Місяць і планети. Ця космологічна модель, математично обґрунтована згодом Птолемеєм, займе пануюче положення в науці аж до XVI століття.

Третій етап розвитку античної натурфілософії — еллінізм починається приблизно з 330 року до н.е. і закінчується в 30 році н.е., тобто триває з моменту завоювання Олександром Македонським Стародавньої Греції до піднесення Стародавнього Риму.

Видатним ученим-математиком того часу був Евклід (жив в III ст. до н.е.), який систематизував всі математичні досягнення своїх попередників. Евклід відомий своєю знаменитою книгою «Начала», присвяченої, разом з іншим, викладу системи геометрії, що до цього дня носить назву евклідової. Вперше як основа геометричних побудов була висунута система аксіом, відправляючись від яких можна було довести або спростувати будь-яку теорему. Аксіоми приймалися без доказів, оскільки були очевидні. Евклідова геометрія з'явилася тим фундаментом, на якому була споруджена будівля класичної фізики. Заслугою Евкліда є також і те, що він заклав основи геометричної оптики в своїх творах «Оптика» і «Катоптрика».

Разом з Евклідом ім'я іншого ученого — Архімеда (287–212 до н.е.) також всім відоме. Будучи крупним математиком (він визначив значення числа π, вирішив ряд завдань по обчисленню площ і об'ємів тіл), найбільшу популярність він здобув як механік і інженер. По-перше, він розробив теорію важеля і ввів поняття центру тяжіння, які виклав в творі «Про рівновагу плоских фігур». Написавши цю працю, Архімед любив повторювати: «Дайте мені точку опори, і я зрушу Землю». По-друге, він розробив відомий закон про плавучість тіл.

Займаючись оптикою, Архімед виявив фокусуючі властивості увігнутих дзеркал. До нас дійшла легенда про те, що в боротьбі з римським флотом Архімед за допомогою таких дзеркал підпалював ворожі кораблі. У області військової справи його інженерний талант розкрився в максимальному ступені. Рідне місто Архімеда Сіракузи було ласим шматком для Риму, і тому, прагнучи зберегти незалежність, правителі Сіракуз приділяли велику увагу оборонним планам. Головним військовим інженером виступив Архімед. Під його керівництвом була створена безліч оборонних знарядь і пристосувань, що не дозволили римлянам узяти місто нападом. І лише після тривалої облоги місто впало, а Архімед був убитий римським солдатом. Праці Архімеда були забуті на довгі сторіччя, і лише в епоху Відродження до них повернулися і оцінили по гідності.

Завершуючий, четвертий етап розвитку античної натурфілософії носить назву давньоримського і охоплює період з I ст. до н.е. по III ст. н.е. Якщо порівняти цей етап з попередніми, то виявляється, що нових оригінальних ідей було висунуто небагато, а природничонаукові праці в основному носили компілятивний характер.

Найбільш відомим мислителем-натурфілософом цієї епохи був Тит Лукрецій Кар (близько 99–55 до н.е.). У своїй книзі «Про природу речей» він висловлює в поетичній формі свої погляди на будову природи. Услід за Епікуром і Демокрітом він розвиває ідею про атомістичну будову матерії, відкидаючи застарілі міфологічні переконання. Лукрецій стверджує, що матерія вічна, оскільки вічні неділимі, незнищувані атоми, з яких вона складається.

Не менш відомою, а в науковому плані, мабуть, значнішою фігурою був Клавдій Птолемей (близько 90–168 н.е.) — географ, математик і астроном, що прославився створенням математично строго обґрунтованої геоцентричної системи світу. Його книга «Математична система» не дійшла до нас в грецькому оригіналі, оскільки була загублена, але зберігся арабський переклад, який в XII столітті в Європі був перекладений латинською мовою під арабською назвою «Альмагест». Птолемей провів величезну роботу по узагальненню астрономічних спостережень руху планет по зоряному небу і настільки точно вивів математичні формули, що його система вважалася істинною більше тисячі років.

У епоху Середніх віків відбувається поступове ослаблення впливу античної культури. Разом з тим посилюється релігійний християнський світогляд, який, зовсім не вітаючи природничонаукові дослідження учених, прагнув насадити в свідомості людей догматичні релігійні положення про будову світу. Релігію абсолютно не влаштовував науковий метод пізнання, орієнтований на спостереження і експеримент, істина для неї міститься в Священному Писанні.

Розвиток природознавства в середньовічну епоху розпадається на два часові відрізки:

1. Період занепаду європейської науки. Розвиток науки на Сході (VIII–X століття).

2. Період підйому європейської науки (XI–XV століття).

Тоді як в Європі природознавство переживає період занепаду, на Аравійському півострові в VII столітті, арабські кочові племена, що об'єдналися під прапором Ісламу, утворюють сильну державу, що поступово завоювала Середній Схід, Північну Африку і Піренейський півострів. Зміцнення держави супроводжувалося також розвитком всіх сфер духовного життя і культури, у тому числі і науки. Араби переймають основні досягнення античної науки, і в період занепаду наукових знань в Європі не дають їм загинути. Більш того, вони самі добиваються великих успіхів на шляхах, уторованих їх античними попередниками.

Великий вплив на європейську науку зробили математичні дослідження арабів. І, перш за все тут слід назвати ім'я Аль Хорезмі (близько 780–850), автора математичного трактату «АльДжабар», що дав назву одному з розділів математики – алгебрі. З праць Аль Хорезмі Європа перейняла індійську позиційну систему числення (вона прийшла на зміну латинської), з арабськими цифрами і вживанням нуля. Хорезмі показав також, як вирішувати лінійні і квадратні рівняння. До початку наукової революції XVI-XVII століття всі ці досягнення стали надбанням європейської науки.

На Сході одержав розвиток також і експериментальний метод. Його неперевершеним майстром був учений-енциклопедист АльБіруні (973–близько 1048). Він точно визначив щільність металів і інших речовин, обчислив кут нахилу екліптики до екватора, а також радіус Землі. Проводячи астрономічні спостереження, він зрозумів, що геоцентрична теорія містить вади і, очевидно, в центрі світу повинне знаходитися Сонце. АльБіруні також написав цілий ряд трактатів, що охоплюють всі відомі тоді науки: географію, астрономію, геометрію, мінералогію, медицину та інші.

Інші відомі учені того часу — це АльХайсам (Альхазен) (965–1020), основні дослідження якого відносяться до оптики, Ібн Сіна (Авіценна) (980–1037), що прославився у області медицини, Улугбек (1394–1049), що склав каталог зірок і таблиці руху планет.

Починаючи приблизно з X століття багато в чому завдяки хрестовим походам, Європа починає знайомитися з культурою, наукою і технікою Сходу. Перекладаються латинською мовою фундаментальні праці східних учених, а також невідомі тоді (загублені) тексти античних авторів, що збереглися тільки в арабських перекладах.

Услід за відкритим арабами в Кордові (Іспанія) університетом в багатьох європейських містах — Парижі, Болоньї, Оксфорді, Кембриджі і ряду інших організовуються університети, що зіграли велику роль в європейській науці. Спочатку вони створювалися з метою підготовки духівництва і розвитку теології, але разом з релігійними дисциплінами там вивчали логіку, математику і інші науки. Поступово ці наукові дисципліни емансипувалися і їм стали приділяти самостійну увагу.

Звичайно, темпи розвитку середньовічної науки і її досягнення були не такими вражаючими, як в епоху античності, але, проте, наука на місці не стояла, назрівав грунт для наукової революції XVI–XVII століття. У епоху середньовіччя жили такі вчені, як Роджер Бекон (1214–1294),Уїльям Оккам (близько 1300–1349), Томас Брадвардін (1290–1349). Подальший розвиток одержала техніка. Був винайдений механічний годинник, розроблена технологія виробництва паперу. Іоганн Гуттенберг (1400–1468) в 1440 році винаходить книгодрукування.