Начало новой эры в изучении природы

Первые шаги в изучении человеком материального мира были сделаны еще в глубокой древности. Уже в первых классовых обществах Древнего Востока был

накоплен определенный запас знаний о тех явлениях природы, с ко-

торыми сталкивались люди в своей практической деятельности.

лее развитых обществах древнего мира (в особенности в Древней

Греции, эллинистических странах, Древнем Риме) и в передовых

в культурном отношении странах эпохи средневековья происходило

дальнейшее развитие элементов научных знаний, ознаменовавшееся

в отдельных случаях замечательными достижениями. Некоторые и>

этих достижений уже явственно обнаружили познавательную мощь

человеческого разума, во всем своем объеме и силе проявившуюся

позже, на более высокой ступени развития общества. Примером та-

ких замечательных для своего времени научных достижений могут

служить геометрия Эвклида, математические исследования и статика

Архимеда, астрономические работы Гиппарха и Птолемея, алгебра

арабов и т. д.

Однако вплоть до середины второго тысячелетия новой эры об-

ший уровень развития науки даже в самых развитых тогда странах

был еще очень низок. Круг изучаемых явлений материального мира

ограничивался тем, что было доступно непосредственному наблюде-

нию. Знания даже об этом ограниченном круге явлений были в боль-

шинстве случаев разрозненны и поверхностны. Например, не были

известны законы движения материальных тел, и даже передовые для

своего времени умы не имели никакого представления о тех законах>

под влиянием которых летит камень, брошенный рукой человека,

или стрела, выпущенная из лука. Еще не было полностью осознано

решающее значение опыта в изучении материального мира, науч-

ного же эксперимента практически вообще не существовало. Отдель-

ные правильные наблюдения порой самым причудливым образом

переплетались с произвольными умозрениями, догадками и даже

грубыми суевериями.

Переворот в развитии

естествознания

в XVI-XVIT вв. и его

причины

В XVI-XVII вв. в развитии естествознания

происходит коренной перелом. В странах За-

падной Европы в упорной борьбе с феодально-

церковным мировоззрением и схоластикой, все

еще продолжавшими господствовать несмотря

на общий культурный подъем в XII-XV вв., начинают ^вырабаты-

ваться новые методы изучения материального мира и делаются от-

крытия, заложившие фундамент для последующего развития естест-

вознания. Возникает то двджевяе научной мысли, которое, непрерыв-

но продолжаясь и расширяясь в последующие столетия, привело к ве-

ликим достижениям науки в наши дни.

Этот перелом в развитии науки был определенным образом свя-

зан с теми глубокими социальными сдвигами, которые в XVI-

XVII вв. происходили в передовых странах Западной Европы. Зако-

номерности развития общества очень сложны, и нелегко проследить

те нити, которые связывали переворот в науке с переменами в дру-

гих сферах общественной жизни. Однако можно все же указать на

важнейшие из исторических событий, способствовавших развитию

естествознания в это время. Наступление, новой..эрьив .язученйи-при-

роды прежде всего было непосредственно связано с развитием произ-

водительных сил и материальной культуры- вообще.

изводства (вместе с развитием техники в целом) способствовало на-

учному прогрессу, так ка^давало огромный запас новых фактов для

на^люденйзй делало очевидной важность, а иногда уже и практи-

ческую необходимость решения некоторых теоретических во-

просов.

Применение в отдельных отраслях промышленности простейших

механизмов, развитие строительной техники, появление глубоких

шахт, требовавших специальных приспособлений для откачивания

воды и поднятия грузов, все более широкое применение артиллерии,

приводившее к накоплению наблюдений о траекториях полета ядра

и толкавшее мысль к изучению общих законов движения материаль-

ных тел, - вс^это расширяло круг доступных для изучения явлений

из области механйки"и стимулировало разработку этого важнейшего

раздела физики. Создание более сложных гидротехнических соору-

жений способствовало изучению гидростатистики и гидродинамики;

дальние морские плавания содействовали развитию астрономии (для

целей навигации); применение компаса влекло за собой исследова-

ние явлений магнетизма; успехи в металлургии, красильном деле, ме-

дицине (открытие новых лечебных средств) приводили к накоплению

знаний по химии и т. д.

Вместе с тем подъем материального производства вооружил уче-

ных новыми орудиями и средствами для ведения научной работы. Со-

вершенствование ремесленной техники подготовило изобретение в

XVI-XVII вв. многих инструментов и приборов. Были созданы ми-

кроскоп и телескоп, открывшие новый мир неведомых до тех пор

явлений, появились термометр, ртутный барометр, гидрометр. Гро-

мадную роль сыграло изобретение книгопечатания (середина XV в.).

Замена пергамента гораздо более дешевым писчим материалом (бу-

магой) привела к подлинной революции в области распространения

научных знаний.

В XVI-XV II вв. в передовых странах Западной Европы все боль-

тую роль начинает играть формирующийся класс буржуазии, заин-

тересованный в решении практических вопросов производства и тех-

ники, в изучений природы. Развивается и широко распространяется

новая культура эпохи Возрождения. Представители этой новой куль-

туры - гуманисты вели настойчивую борьбу со средневековой схола-

стиков _и присущими ей пороками: с воспитываемой со школьной

скамьи привычкййпголаг^ться не на собственные силы и наблюдения,

а на авторитет, не подвергаемый критической проверке разумом, с

непониманием значения опыта, стремлением согласовать науку с

теологией; гуманисты отвергали также тенденции подменять изуче-

ние явлений реальной действительности бесплодными умозрениями,

рассуждениями о том, к какой категории схоластической философии

эти явления должны быть отнесены. Таким образом, в то самое вре-

мя, как развитие производства давало аовыи^ материал для изуче-

ния процессов, происходящих в природе, и ставило новые естествен-

но-научные проблемы, складывались благоприятные социальные

условия для развития научной мысли: вырос интерес к изучению

природы, и одновременное этим ученые постш^енно освобождались

от сковывавших их приемов схоластического мышления.

Значительную роль в развитии науки сыграло также то, что в ре-

зультате энергичной деятельности гуманистов ученые несравненно

лучше познакомились с произведениями античных писателей, с тру-

дами великих ученых античного мира (Эвклида, Архимеда, Апол-

лония и др.), которые ранее были известны лишь частично и оста-

вались во многом непонятными. Характерно, что ученые часто

совмещали занятия естествознанием с гуманистической деятель-

ностью.

Развитию естествознания способствовали также великие геогра-

фические открытия. Они впервые на опыте доказали, что Земля име-

ет шарообразную форму, привели к^ознакомлению с огромным коли-

чеством новых фактов по астрономии, ботанике, зоологии, оказали

революционизирующее влияние на научную мысль вообще, так как

выявили, сколь неполны, а подчас и прямо ошибочны были зна-

ния ученых-схоластов, как много старых мнений должно быть отверг-

нуто и заменено новыми.

Отмечая связь зарождения современного естествознания с корен-

ными переменами в общественной жизни, Ф. Энгельс писал: ^

Первые признаки назревавшего в науке переворота обнаружива-

ются уже около середины XV в., когда появляются работы, в которых

подвергались критике некоторые традиционные представления схо-

ластической философии о природе и делались попытки более само-

стоятельной разработки отдельных научных вопросов (таковы тру-

ды Николая Кузанского, 1401-1464). Однако решающий перелом в

развитии наук о природе происходит лишь в XVI столетии, и сказы-

вается он прежде всего в астрономии.

Развитие

астрономия

Вплоть до XVI в. в Западной Европе, а также

в наиболее развитых для того времени странах

Востока господствовала геоцентрическая тео-

рия, созданная еще в античную эпоху. Считалось, что в центре Все-

ленной, имеющей форму сферы, находится наподвижная Земля, и

вокруг нее в определенной последовательности обращаются Луна,

Солнце, планеты, звездное небо. Основные положения этой системы

были сформулированы еще во времена Аристотеля, а ее подробная

математическая разработка дана позже Гиппархом (II в. до н.э.) и

Птолемеем (II в. н.э.). Для объяснения движения небесных тел с

точки зрения геоцентрической системы ученым приходилось прибе-

гать к очень сложным и искусственным геометрическим построени-

ям, но и с их помощью было трудно составить достаточно точные таб-

лицы движения планет.

Однако для того, чтобы отказаться от геоцентрической системы,

нужно было усомниться в правильности, казалось бы, бесспорных сви-

детельств наших чувств о движении небесных тел и неподвижности

Земли. Кроме того, для этого нужно было критически отнестись к не-

которым традиционным физическим воззрениям, тоже сложившимся

еще в античном мире и препятствовавшим допущению мысли о дви-

жении Земли, и - что еще более важно - поставить под сомнение

авторитет католической церкви. Католическая церковь признала су-

ществовавшую уже много веков геоцентрическую систему и включи-

ла ее в защищаемый ею взгляд на мироздание. Основная мысль гео-

центрической системы о центральном положении Земли могла быть

легко согласована с библейским преданием, с представлением о Зем-

ле как особо важном месте во всей Вселенной, где происходили опи-

сываемые в Библии события.

В XVI в. в обстановке общего научного подъема, в эпоху, когда

особенно остро стала ощущаться потребность в составлении точных

астрономических таблиц, создались наконец условия для критики ста-

рых астрономических воззрений и замены их новыми. Человеком,

сделавшим решительный шаг в этом направлении и отвергнувшим

геоцентрическую теорию, был ^польский ученый Николай_К^перник.

Коперник (1473-1543) родйлсгв"го1У^еТорун:БШ1-1495гг.

он учился в Краковском университете, продолжал образование в Ита-

лии, где изучал самые различные науки - каноническое право, древ-

ние языки, медицину, математику, астрономию. Избранный канони-

ком собора во Фрауэнбурге (ныне Фромборк), Коперник возвратился

в 1503 г. на родину где до конца жизни выполнял административ-

но-хозяйственные обязанности каноника и занимался врачебной прак-

тикой. Но главным занятием была для него астрономия.

Трудности, возникающие при объяснении движения небесных тел

с точки зрения геоцентрической системы, очевидно, вызвали у Ко-

перника сомнения в ее правильности. Он сделал попытку преодолеть

эти трудности при помощи ранее высказанного некоторыми учены-

ми предположения о движении самой Земли и обращении ее вместе

с другими планетами вокруг неподвижного Солнца (гелиоцентриче-

ская система) и убедился в, пршшуществах-эдод-теории. Все после-

дующие годы своей жизни он посвятил подробной разработке своих

взглядов, изложенных в его знаменитом труде (). В течение мно-

гих лет Коперник не решался его опубликовать, опасаясь открыто

выступить против господствовавших воззрений: книга вышла в свет

только в 1543 г., и первый печатный ее экземпляр, по преданию, был

получен автором в день его смерти.

Значение работы Коперника в истории науки огромно. Хо^я ге-

лиоцентрическая теория зародилась еще в античном мире, однако

тогда она представляла собой всего лишь догадку, лишенную долж-

ного обоснования и отвергаемую подавляющим большинством уче-

ных. Поэтому Коперник фактически впервые подробно развил и обо-

сновал взгляд на строение Солнечной системы, согласно которому

Земля, как и все планеты, обращается вокруг Солнца и вместе с тем

вращается вокруг собственной оси. Он освободил науку от много-

векового заблуждения; его учение дало толчок дальнейшему разви-

тию научной мысли.

Утверждение и развитие гелиоцентрической системы Коперника

происходило в ожесточенной борьбе со старыми воззрениями. Уже

Лютер, ссылаясь на Библию, отвергал учение Коперника. Примеру

Лютера следовали и другие протестантские богословы. Особенно

враждебную позицию по отношению к взглядам Коперника заняла

католическая церковь. Когда учение Коперника стало овладевать

умами, католическая церковь начала преследовать его сторонников.

Первой жертвой преследований стал итальянский мыслитель Джор-

дано Бруно (1548-1600).

Джордано Бруно, развивая положение Коперника, что Земля не

является центром мира и находится в движении, создал поразитель-

ную для своего времени по смелости мысли картину мироздания. Он

утверждал, что мир бесконечен и наполнен бесчисленным множест-

вом небесных тел, состоящих из единой по своей природе материаль-

ной субстанции. Солнце является всего лишь одной из звезд. Эти

звезды-солнца имеют обращающиеся вокруг них планеты, сходные с

Землей. Иначе говоря, Земля - это всего лишь одно из множества

небесных тел, движущихся в бесконечном и не имеющем центра

пространстве.

Мысли Джордано Бруно, являющиеся гениальным предвосхище-

нием выводов науки последующих столетий, означали отрицание

признанных католической церковью взглядов на мироздание. Джорда-

но Бруно был обвинен в ереси и подвергнут заточению, но никакие

страдания и пытки не могли заставить его отречься от своих взгля-

дов. После восьми лет заключения он был сожжен на костре в Риме.

В борьбе с католической церковью протекала деятельность и вели-

кого итальянского астронома и физика Галилеян, более полно обосно-

вавшего гелиоцентрическую систему Коперника. Галилео Галилей

родился в Пизе в 1564 г. В 1589 г. он стал профессором математики в

Пизанском универсистете^ в 1592 г. -в Падуанском.а в 1610 г. уже

прославленным ученым возвратился во Флоренцию, где получил ме-

сто при дворе великого герцога

Тосканского.

Астрономические открытия Галилея связаны с применением под-

зорной трубы, самостоятельно сконструированной им на основании

известия о ее изобретении в Голландии. При ее помощи Галилею уда-

лось увидеть громадное количество невидимых прежде звезд, горы на

поверхности Луны, обнаружить четыре спутника Юпитера, фазы Ве-

неры, пятна на Солнце. Результаты своих первых открытий (фазы

Венеры и солнечные пятна были открыты немного позднее) Гали-

лей опубликовал в 1610 г. в небольшой книжке ,

произведшей на современников огромное впечатление: открытия Га-

лилея сравнивали с открытием Америки.

Наблюдения Галилея показали несостоятельность некоторых рас-

пространенных ранее астрономических и физических представлений,

препятствовавших признанию системы Коперника. Сходство Луны с

Землей (например, горы на ее поверхности) опровергало господство-

вавшее до тех пор мнение о коренном отличии небесных тел от Зем-

ли, мешавшее принять мысль Коперника, что Земля является пла-

нетой. Спутники Юпитера доказывали необоснованность одного из ос-

новных возражений против теории о движении Земли вокруг Солн-

ца (возражение основывалось на том, что вокруг нее обращается

другое небесное тело - Луна), ибо, как оказалось, Юпитер имел даже

четыре , хотя сам совершал такое же круговое движение, ка-

кое, согласно Копернику, совершала и Земля. Фазы Венеры ясно

указывали на ее движение вокруг Солнца.

После этих открытий учение Коперника стало распространяться

гораздо быстрее; Галилей и его многочисленные последователи уме-

ло использовали их для опровержения геоцентрической теории. Като-

лическая церковь попыталась пресечь распространение взглядов Ко-

перника. В 1616 г. мысль о Солнце как центре мира и о движении

Земли была признана еретической, а сочинение Коперника внесено

в список запрещенных книг. Однако Галилей продолжал собирать

доказательства правильности системы Коперника. В 1632 г. он опуб-

ликовал книгу (Птоле-

меевой и Коперниковой), где собрал и в блестящей форме изложил

все существовавшие тогда доводы в пользу гелиоцентрической тео-

рии, использовав при этом открытые им законы механики. Памятуя

о запрете учения Коперника, Галилей рассматривал его как одну из

возможных гипотез, но содержание книги не оставляло сомнения в

том, на каких позициях он в действительности стоял.

Книга нанесла решающий удар геоцентрической теории. Однако

чем убедительнее были аргументы, приводимые Галилеем, тем боль-

шую ненависть вызывал он у сторонников старых воззрений.

В 1633 г. Галилей предстал перед судом инквизиции в Риме. Несмот-

ря на отречение, вырванное у него угрозой сурового наказания, он

был признан виновным в том, что поддерживал доктрины, ложные и

противные Священному писанию, и осужден на тюремное заключе-

ние, замененное позднее ссылкой. До самой смерти в 1642 г. Галилей

оставался под надзором инквизиции и был лишен права печатать свои

труды. Но он продолжал научную работу; в 1638 г. ему удалось на-

печатать в Голландии книгу , в которой были подведены итоги его много-

летних исследований по механике.

Другим ученым, сыгравшим крупную роль в развитии гелиоцент-

рической теории, был немецкий астроном Иоганн Кеплер (1571-

1630). Кеплер учился в Тюбингенском университете, затем жил в

Граце, Праге (где получил должность придворного математика при

дворе Рудольфа II), Линце. Кеплер переезжал с места на место из-за

религиозных преследований (он был протестантом) и материальной

нужды. В 1615 г. мать Кеплера была обвинена в колдовстве, и ему с

большим трудом удалось добиться прекращения ее дела. Умер Кеп-

лер в Регенсбурге, куда прибыл в тщетной надежде получить жало-

ванье, не выплаченное ему из императорской казны. Несмотря на

обрушившиеся на него несчастья, Кеплер с удивительным упорством

продолжал занятия астрономией, главной целью которых было выяс-

нение законов обращения планет вокруг Солнца. Интересно отме-

тить, что, хотя Кеплер неоднократно высказывал скептическое отно-

шение к астрологии, он все же не освободился от ее влияния, делал

на основе наблюдений над положением небесных тел предсказания

и составлял гороскопы (известны гороскопы, составленные им для

Валленштейна).

Заслуга Кеплера перед наукой состоит в том, что он выяснил ис-

тинные формы планетных орбит и установил факт неравномерности

движения планет. Заложив фундамент гелиоцентрической системы,

Коперник продолжал придерживаться некоторых господствовавших в

его время неправильных представлений. В частности, он считал, сле-

дуя за Аристотелем, что в сфере небесных явлений существует

наиболее круговое и равномерное движение. Поэтому

он ошибочно полагал, что движение планет также слагается из кру-

говых движений. Для согласования этого взгляда с данными астроно-

мических наблюдений он принужден был отчасти сохранить искусст-

венные геометрические построения системы Птолемея.

Кеплер некоторое время был помощником датского астронома

Тихо Браге (1546-1601), проведшего в Праге последние годы жиз-

ни. Тихо Браге славился искусством производить точные астрономи-

ческие наблюдения. Оставленные им данные о движении планет отли-

чались необычной для того времени полнотой и точностью. Изучая на-

блюдения Тихо Браге над движением Марса, Кеплер после многих

лет упорной работы пришел к выводу, что планеты движутся по эл-

липсам, в одном из фокусов которых находится Солнце (первый за-

кон Кеплера), и что скорость движения планет увеличивается с при-

ближением к Солнцу (второй закон, согласно которому радиусы-век-

торы, связывающие планету с Солнцем, в равные промежутки време-

ни описывают равные площади).

Кеплер опубликовал свои открытия в 1609 г. под названием . В работе (1619) он

сформулировал третий закон, устанавливающий связь между перио-

дами обращения планет и их расстояниями от Солнца. Открытые

Кеплером законы позволили составить значительно более точные

таблицы движения планет. Эти таблицы были изданы Кеплером в

1627 г. и названы с честь императора Рудольфа .

После работ Галилея и Кеплера научное превосходство гелиоцент-

рической системы стало настолько очевидным, что со второй полови-

ны XVII в. астрономы, стоявшие на уровне научных требований

своего времени, в большинстве случаев уже признавали ее пра-

вильность, хотя обычно излагали как одну из возможных гипотез

наравне с системой Птолемея.