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 которыми сталкивались люди в своей практической деятельности. В более 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 таких 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 обший уровень развития науки даже в самых развитых тогда странах был еще очень низок. Круг изучаемых явлений материального мира ограничивался тем, что было доступно непосредственному наблюдению. Знания даже об этом ограниченном круге явлений были в большинстве 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, научного же эксперимента практически вообще не существовало. Отдельные 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 Западной Европы в упорной борьбе с феодальноцерковным мировоззрением и схоластикой, все еще продолжавшими господствовать несмотря на общий культурный подъем в XII-XV вв., начинают —вырабатываться новые методы изучения материального мира и делаются открытия, заложившие фундамент для последующего развития естествознания. Возникает то двджевяе научной мысли, которое, непрерывно продолжаясь и расширяясь в последующие столетия, привело к великим достижениям науки в наши дни. Этот перелом в развитии науки был определенным образом связан с теми глубокими социальными сдвигами, которые в XVIXVII вв. происходили в передовых странах Западной Европы. Закономерности развития общества очень сложны, и нелегко проследить те нити, которые связывали переворот в науке с переменами в других сферах общественной жизни. Однако можно все же указать на важнейшие из исторических событий, способствовавших развитию естествознания в это время. Наступление, новой.. эрьив . язученйи-природы прежде всего было непосредственно связано с развитием производительных сил и материальной культуры– вообще. Развитие производства (вместе с развитием техники в целом) способствовало научному прогрессу, так ка—давало огромный запас новых фактов для на—люденйзй делало очевидной важность, а иногда уже и практическую необходимость решения некоторых теоретических вопросов. 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 материальных тел, – вс—это расширяло круг доступных для изучения явлений из области механйки”и стимулировало разработку этого важнейшего раздела физики. Создание более сложных гидротехнических сооружений способствовало изучению гидростатистики и гидродинамики; дальние морские плавания содействовали развитию астрономии (для целей навигации); применение компаса влекло за собой исследование явлений магнетизма; успехи в металлургии, красильном деле, медицине (открытие новых лечебных средств) приводили к накоплению знаний по химии и т. д. Вместе с тем подъем материального производства вооружил ученых новыми орудиями и средствами для ведения научной работы. Совершенствование ремесленной техники подготовило изобретение в XVI-XVII вв. многих инструментов и приборов. Были созданы микроскоп и телескоп, открывшие новый мир неведомых до тех пор явлений, появились термометр, ртутный барометр, гидрометр. Громадную роль сыграло изобретение книгопечатания (середина XV в.). Замена пергамента гораздо более дешевым писчим материалом (бумагой) привела к подлинной революции в области распространения научных знаний. В XVI-XV II вв. в передовых странах Западной Европы все больтую роль начинает играть формирующийся класс буржуазии, заинтересованный в решении практических вопросов производства и техники, в изучений природы. Развивается и широко распространяется новая культура эпохи Возрождения. Представители этой новой культуры – гуманисты вели настойчивую борьбу со средневековой схоластиков 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 изучение явлений реальной действительности бесплодными умозрениями, рассуждениями о том, к какой категории схоластической философии эти явления должны быть отнесены. Таким образом, в то самое время, как развитие производства давало аовыи— материал для изучения процессов, происходящих в природе, и ставило новые естественно-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 результате энергичной деятельности гуманистов ученые несравненно лучше познакомились с произведениями античных писателей, с трудами великих ученых античного мира (Эвклида, Архимеда, Аполлония и др.), которые ранее были известны лишь частично и оставались во многом непонятными. Характерно, что ученые часто совмещали занятия естествознанием с гуманистической деятельностью. Развитию естествознания способствовали также великие географические открытия. Они впервые на опыте доказали, что Земля имеет шарообразную форму, привели к—ознакомлению с огромным количеством новых фактов по астрономии, ботанике, зоологии, оказали революционизирующее влияние на научную мысль вообще, так как выявили, сколь неполны, а подчас и прямо ошибочны были знания ученых-схоластов, как много старых мнений должно быть отвергнуто и заменено новыми. Отмечая связь зарождения современного естествознания с коренными переменами в общественной жизни, Ф. Энгельс писал: «Современное естествознание, – единственное, о котором может идти речь как о науке, в противоположность гениальным догадкам греков и спорадическим, не имеющим между собой связи исследованиям арабов,-начинается с той грандиозной эпохи, когда бюргерство сломило мощь феодализма, когда на заднем плане борьбы между горожанами и феодальным дворянством показалось мятежное крестьянство, а за ним революционные предшественники современного пролетариата, уже с красным знаменем в руках и с коммунизмом на устах, – с той эпохи, которая создала в Европе крупные монархии, сломила духовную диктатуру папы, воскресила греческую древность и вместе с ней вызвала к жизни высочайшее развитие искусства в новое время, которая разбила границы старого orbis и впервые, собственно говоря, открыла Землю. Это была величайшая из революций, какие до тех пор пережила Земля. И естествознание, развивавшееся в атмосфере этой революции, было насквозь революционным, шло рука об руку с пробуждающейся новой философией великих итальянцев, посылая своих мучеников на костры и в темницы» — Первые признаки назревавшего в науке переворота обнаруживаются уже около середины XV в., когда появляются работы, в которых подвергались критике некоторые традиционные представления схоластической философии о природе и делались попытки более самостоятельной разработки отдельных научных вопросов (таковы труды Николая Кузанского, 1401-1464). Однако решающий перелом в развитии наук о природе происходит лишь в XVI столетии, и сказывается 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 теория, созданная еще в античную эпоху. Считалось, что в центре Вселенной, 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 прибегать к очень сложным и искусственным геометрическим построениям, но и с их помощью было трудно составить достаточно точные таблицы движения планет. Однако для того, чтобы отказаться от геоцентрической системы, нужно было усомниться в правильности, казалось бы, бесспорных свидетельств наших чувств о движении небесных тел и неподвижности Земли. Кроме того, для этого нужно было критически отнестись к некоторым традиционным физическим воззрениям, тоже сложившимся еще в античном мире и препятствовавшим допущению мысли о движении Земли, и – что еще более важно – поставить под сомнение авторитет католической церкви. Католическая церковь признала существовавшую уже много веков геоцентрическую систему и включила ее в защищаемый ею взгляд на мироздание. Основная мысль геоцентрической системы о центральном положении Земли могла быть легко согласована с библейским преданием, с представлением о Земле как особо важном месте во всей Вселенной, где происходили описываемые 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 старых астрономических воззрений и замены их новыми. Человеком, сделавшим решительный шаг в этом направлении и отвергнувшим геоцентрическую теорию, был —польский ученый НиколайК—перник. Коперник (1473-1543) родйлсгв”го1У—еТорун: БШ1-1495гг. он учился в Краковском университете, продолжал образование в Италии, где изучал самые различные науки – каноническое право, древние языки, медицину, математику, астрономию. Избранный каноником собора во Фрауэнбурге (ныне Фромборк), Коперник возвратился в 1503 г . на родину где до конца жизни выполнял административно-хозяйственные обязанности каноника и занимался врачебной практикой. Но главным занятием была для него астрономия. Трудности, возникающие при объяснении движения небесных тел с точки зрения геоцентрической системы, очевидно, вызвали у Коперника сомнения в ее правильности. Он сделал попытку преодолеть эти трудности при помощи ранее высказанного некоторыми учеными предположения о движении самой Земли и обращении ее вместе с другими планетами вокруг неподвижного Солнца (гелиоцентрическая система) и убедился в, пршшуществах-эдод-теории. Все последующие годы своей жизни он посвятил подробной разработке своих взглядов, изложенных в его знаменитом труде «О вращениях небесных сфер» («De revolutiombus orbium coelestium»). В течение многих 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 гелиоцентрическая теория зародилась еще в античном мире, однако тогда она представляла собой всего лишь догадку, лишенную должного обоснования и отвергаемую подавляющим большинством ученых. Поэтому Коперник фактически впервые подробно развил и обосновал 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 многовекового заблуждения; его учение дало толчок дальнейшему развитию 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 Джордано Бруно (1548-1600). Джордано Бруно, развивая положение Коперника, что Земля не является центром мира и находится в движении, создал поразительную для своего времени по смелости мысли картину мироздания. Он утверждал, что мир бесконечен и наполнен бесчисленным множеством небесных тел, состоящих из единой по своей природе материальной 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 предвосхищением выводов науки последующих столетий, означали отрицание признанных католической церковью взглядов на мироздание. Джордано Бруно был обвинен в ереси и подвергнут заточению, но никакие страдания и пытки не могли заставить его отречься от своих взглядов. После восьми лет заключения он был сожжен на костре в Риме. В борьбе с католической церковью протекала деятельность и великого итальянского астронома и физика Галилеян, более полно обосновавшего 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 место «первого философа и математика» при дворе великого герцога Тосканского. Астрономические открытия Галилея связаны с применением подзорной трубы, самостоятельно сконструированной им на основании известия о ее изобретении в Голландии. При ее помощи Галилею удалось увидеть громадное количество невидимых прежде звезд, горы на поверхности Луны, обнаружить четыре спутника Юпитера, фазы Венеры, пятна на Солнце. Результаты своих первых открытий (фазы Венеры и солнечные пятна были открыты немного позднее) Галилей опубликовал в 1610 г . в небольшой книжке «Звездный вестник», произведшей на современников огромное впечатление: открытия Галилея сравнивали с открытием Америки. Наблюдения Галилея показали несостоятельность некоторых распространенных ранее астрономических и физических представлений, препятствовавших признанию системы Коперника. Сходство Луны с Землей (например, горы на ее поверхности) опровергало господствовавшее до тех пор мнение о коренном отличии небесных тел от Земли, мешавшее принять мысль Коперника, что Земля является планетой. Спутники Юпитера доказывали необоснованность одного из основных возражений против теории о движении Земли вокруг Солнца (возражение основывалось на том, что вокруг нее обращается другое небесное тело – Луна), ибо, как оказалось, Юпитер имел даже четыре «луны», хотя сам совершал такое же круговое движение, какое, 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 умело использовали их для опровержения геоцентрической теории. Католическая церковь попыталась пресечь распространение взглядов Коперника. 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 опубликовал книгу «Диалог о двух главнейших системах мира» (Птолемеевой и Коперниковой), где собрал и в блестящей форме изложил все существовавшие тогда доводы в пользу гелиоцентрической теории, 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 большую ненависть вызывал он у сторонников старых воззрений. В 1633 г . Галилей предстал перед судом инквизиции в Риме. Несмотря 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 заключение, 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 напечатать в Голландии книгу «Беседы и математические доказательства, касающиеся двух новых отраслей науки, относящихся к механике и местному движению», в которой были подведены итоги его многолетних исследований по механике. Другим ученым, сыгравшим крупную роль в развитии гелиоцентрической 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 Кеплер в Регенсбурге, куда прибыл в тщетной надежде получить жалованье, не выплаченное ему из императорской казны. Несмотря на обрушившиеся на него несчастья, Кеплер с удивительным упорством продолжал занятия астрономией, главной целью которых было выяснение законов обращения планет вокруг Солнца. Интересно отметить, что, хотя Кеплер неоднократно высказывал скептическое отношение 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 истинные 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, следуя за Аристотелем, что в сфере небесных явлений существует наиболее «совершенное» круговое и равномерное движение. Поэтому он ошибочно полагал, что движение планет также слагается из круговых движений. Для согласования этого взгляда с данными астрономических наблюдений он принужден был отчасти сохранить искусственные геометрические построения системы Птолемея. Кеплер некоторое время был помощником датского астронома Тихо Браге (1546-1601), проведшего в Праге последние годы жизни. Тихо Браге славился искусством производить точные астрономические наблюдения. Оставленные им данные о движении планет отличались необычной для того времени полнотой и точностью. Изучая наблюдения Тихо Браге над движением Марса, Кеплер после многих лет упорной работы пришел к выводу, что планеты движутся по эллипсам, в одном из фокусов которых находится Солнце (первый закон Кеплера), и что скорость движения планет увеличивается с приближением к Солнцу (второй закон, согласно которому радиусы-векторы, связывающие планету с Солнцем, в равные промежутки времени описывают равные площади). Кеплер опубликовал свои открытия в 1609 г . под названием «Новая астрономия, или Небесная физика, изложенная в исследованиях о движении звезды Марс». В работе «Гармония Мира» (1619) он сформулировал третий закон, устанавливающий связь между периодами 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 «Рудольфовы таблицы». После работ Галилея и Кеплера научное превосходство гелиоцентрической системы стало настолько очевидным, что со второй половины XVII в. астрономы, стоявшие на уровне научных требований своего времени, в большинстве случаев уже признавали ее правильность, хотя обычно излагали как одну из возможных гипотез наравне с системой Птолемея.
Наступление новой эры в изучении человеком окружающего его материального мира было подготовлено глубокими социальными сдвигами, которые в дальнейшем привели к победе капитализма. Переворот в естествознании был непосредственно связан с подъёмом общественного производства и материальной культуры вообще. Потребности растущего производства стимулировали развитие науки.
Развитие обрабатывающей и добывающей промышленности, многочисленные изобретения и усовершенствования на транспорте, в строительном деле, военной технике, накопившиеся к XVI в., дали громадный запас новых фактов для наблюдений естествоиспытателя и послужили толчком к теоретической разработке многих научных вопросов.
Всё более широкое применение некоторых механизмов (водяное колесо, часы), изобретение огнестрельного оружия, развитие строительной техники, горного дела — всё это расширило круг доступных изучению явлений из области механики и настоятельно требовало решения некоторых задач механики и математики; например, практические потребности артиллерийского дела требовали определения траектории полёта ядра при стрельбе из пушки -> падение, движение. Создание более сложных гидротехнических сооружений способствовало разработке гидростатики и гидродинамики; дальние морские плавания содействовали развитию астрономии; применение компаса влекло за собой исследование явлении магнетизма, а линз для очков — явлений преломления света; успехи красильного дела, металлургии, медицины приводили к накоплению новых знаний в области химии и т. д.
Вместе с тем подъём материального производства вооружил естествоиспытателя новыми орудиями и средствами научной работы. Совершенствование ремесленной техники подготовило изобретение в XVI—XVII вв. многих насущно необходимых для развития наук точных приборов.
В это время появляются более совершенные часы, изобретаются микроскоп и телескоп (начало XVII в. ), открывшие перед человеком целый новый мир неведомых ему до тех пор явлений, появляются (к середине XVII в. ) такие необходимые для физики приборы, как термометр, гигрометр, ртутный барометр.
Громадную роль сыграла замена пергамента, изготовлявшегося из кожи, бумагой и введение книгопечатания (XV в. ). Книга, отпечатанная на бумаге, была неизмеримо дешевле прежних пергаментных рукописей.
Перелом в развитии наук о природе был связан также с изменениями в области общественных отношений и общественной идеологии. В связи с разложением феодальных отношений и развитием капиталистических в европейских странах складывается новое мировоззрение, появляется новый тип человека, с иными духовными запросами и идеалами. Это новое мировоззрение было глубоко враждебно феодально-церковной культуре, освящавшей и поддерживавшей отжившие общественные порядки. Представители новой идеологии вели беспощадную войну со схоластикой, подчинявшей разум религии.
Расшатывание религиозного миросозерцания и утверждение новой культуры означало падение преград, которые стояли до тех пор на пути дальнейшего научного прогресса. Ум человека начал освобождаться от подавляющего его мёртвого груза религиозных предрассудков. Возникают условия, благоприятствующие созданию естествознания, свободного от недостатков средневековой схоластики и основанного на опыте.
Развитию науки в Западной Европе XVI—XVII вв. способствовали и великие географические открытия конца XV — XVI вв. Они впервые на опыте показали человеку, что земля имеет шарообразную форму, дали громадный запас новых фактов по многим научным дисциплинам. Следовавшие одно за другим открытия новых морских путей, океанов, неведомых земель обнаружили, как неполны, а подчас и прямо ошибочны были знания представителей схоластической учёности.
Значительную роль сыграло также то обстоятельство, что в результате энергичной деятельности гуманистов европейские учёные несравненно лучше познакомились с классическими произведениями античных писателей. Наряду с переводами на латинский и другие языки стали теперь появляться издания греческих подлинников. Особенное значение имело более близкое ознакомление с трудами великих учёных эллинистической эпохи (Эвклид, Архимед, Аполлоний и др.
), в большинстве случаев забытыми или же остававшимися во многом непонятыми в средние века. Характерно для эпохи, что многие учёные совмещали в одном лице занятия естествознанием и гуманитарными науками.
Переворот в области естественных наук представлял собой, таким образом, результат глубоких изменений во всём строе общественной жизни западноевропейских стран того времени. Отмечая эту связь зарождения естествознания с ломкой старых общественных отношений, Ф. Энгельс писал:
Развитие астрономииПервой отраслью естествознания, в которой проявился новый научный дух и сделаны великие открытия, была астрономия. В предшествующий период в Западной Европе, а также в передовых для своего времени странах Востока господствовала геоцентрическая теория. Согласно этой теории в центре мира находится неподвижная Земля. Вокруг неё в определённой последовательности обращаются Луна, Солнце, планеты и, наконец, звёзды. Вселенная считается конечной и имеющей форму сферы, центром которой является Земля. Основные принципиальные положения этой системы мира были сформулированы ещё Аристотелем, однако её подробная математическая разработка дана позднейшими античными учёными, особенно Гиппархом (II в. до н.э.) и Птолемеем (II в. н. э.).
Астрономические наблюдения, производившиеся в средние века, не укладывались в рамки геоцентрической системы. Для объяснения с точки зрения этой системы движений планет приходилось создавать сложные и искусственные построения, что всё же не давало возможности точно предсказать положение планет на небе.
Мысль о центральном положении Земли во Вселенной вполне соответствовала христианским мифам, согласно которым Земля была центром мироздания, местом действия описываемых в Библии и Евангелии мифических событий. В связи с этим католическая церковь сделала геоцентрическую теорию одним из краеугольных камней своей системы взглядов. Для того чтобы отвергнуть геоцентрическую теорию нужно было отвергнуть признанное католической церковью учение, восстать против авторитета церкви.
Пока господствовала феодально-церковная культура, лишь отдельные мыслители в общей форме выражали сомнение в правильности геоцентрической теории. Когда, однако, в XVI в. мысль учёного начала освобождаться от гнёта схоластики и богословия, создаются, наконец, условия для критики этого учения и замены его новыми. Человеком, смело сделавшим, наконец, научные выводы из астрономических наблюдений и отвергнувшим геоцентрическую теорию, был польский учёный Николай Коперник (1473—1543).
Он решил сделать попытку объяснить эти движения при помощи высказанного ещё некоторыми античными астрономами предположения о том, что Земля вместе со всеми планетами обращается вокруг неподвижного Солнца. Сделав эту попытку, Коперник убедился, что гелиоцентрическая теория лучше объясняет астрономические явления, и, очевидно, уже около 1507 г. пришёл к выводу о её правильности.
Все последующие годы своей жизни он посвятил подробной разработке своих новых взглядов, изложенных в его знаменитом труде «Об обращении небесных кругов». В течение многих лет Коперник не решался опубликовать свою книгу, опасаясь открыто выступить против господствовавших астрономических воззрений. Книга Коперника вышла в свет только в 1543 г.
Значение работы Коперника в истории науки огромно. Хотя гелиоцентрическая теория зародилась ещё в античном мире, однако она представляла собой тогда всего лишь предположение, лишённое обоснования и отвергаемое подавляющим большинством крупных учёных. Поэтому Коперник фактически впервые подробно развил и обосновал научный взгляд на строение солнечной системы, согласно которому Земля, как и все планеты, обращается вокруг Солнца и вместе с тем вращается вокруг своей собственной оси. Тем самым он освободил науку от многовекового заблуждения, поддерживаемого всем авторитетом церкви, и дал мощный толчок дальнейшему развитию свободной научной мысли.
Особенно враждебную позицию по отношению к взглядам Коперника заняла католическая церковь. Сначала она не поняла той угрозы, которую несло для неё распространение учения Коперника. Когда же это учение стало овладевать умами, католическая церковь начинает преследовать его сторонников. Первой жертвой этих преследований стал замечательный итальянский мыслитель Джордано Бруно (1548—1600).Джордано Бруно, развивая дальше положение Коперника, что Земля не является центром мира и находится в движении, создал поразительную для своего времени по смелости мысли картину мироздания. Он утверждал, что мир бесконечен и наполнен бесчисленным множеством небесных тел, состоящих из единой по своей природе материальной субстанции. Солнце является всего лишь одной из звёзд. Эти звезды-солнца имеют обращающиеся вокруг них планеты, сходные с Землёй и даже населенные живыми существами. Иначе говоря, по его мнению, Земля является всего лишь одним незначительным небесным телом, наряду с бесконечным множеством других небесных тел, движущихся в бесконечном и не имеющем центра пространстве.
Эти мысли, являющиеся гениальным предвосхищением выводов науки последующих столетий, означали полное отрицание всей совокупности признанных католической церковью взглядов на мироздание. Джордано Бруно был обвинён в ереси и подвергнут заточению, но никакие страдания и пытки не могли заставить его отречься от своих взглядов. После восьми лет заключения он был сожжён на площади Цветов в Риме в 1600 году.
В борьбе с католической церковью протекала деятельность и великого итальянского астронома и физика Галилея, более полно обосновавшего взгляды Коперника на солнечную систему. Галилео Галилей родился в городе Пизе в 1564 г. В дальнейшем он жил во Флоренции, преподавал в университетах Пизы и Падуи, а в 1610 г. вернулся во Флоренцию, где получил место «первого философа и математика» при дворе герцога Тосканского.
Астрономические открытия Галилея связаны с применением телескопа, самостоятельно сконструированного им. В телескоп Галилею удалось увидеть громадное количество не видимых для невооружённого глаза звёзд, горы на поверхности Луны, спутников Юпитера, фазы Венеры, пятна на Солнце и т. д.
Результаты своих первых открытий Галилей опубликовал в 1610 г. в небольшой книжке «Звёздный вестник», произведшей на современников колоссальное впечатление: открытия Галилея сравнивали с открытием Америки.
Наблюдения Галилея явственно обнаружили несостоятельность старых астрономических воззрений и подтвердили правильность системы Коперника. Сходство Луны с Землёй опровергало господствовавшее до тех пор представление о коренном отличии небесных тел от Земли, мешавшее принять мысль Коперника, что Земля является одной из планет. Наличие у Юпитера спутников опровергало традиционное представление, что только Земля является центром обращения небесных тел. Фазы Венеры ясно указывали на её движение вокруг Солнца.
После этих открытий учение Коперника стало распространяться ещё быстрее; Галилей и его многочисленные последователи умело использовали их для опровержения геоцентрической теории. Католическая церковь, после выступления Джордано Бруно уже ясно осознавшая опасность для неё учения Коперника, решила окончательно пресечь его дальнейшее распространение. В 1616 г. взгляды Коперника были признаны еретическими, а его сочинение внесено в список запрещённых книг.
Несмотря на это, Галилей всё же продолжал собирать и накапливать доказательства правильности системы Коперника. В 1632 г. он, наконец, решился опубликовать результаты многолетней работы и издал свою знаменитую книгу «Диалог о двух главнейших системах мира, птолемеевой и коперниковой», в которой были собраны воедино и в блестящей форме изложены все существовавшие тогда доказательства правильности гелиоцентрической теории.
В частности, он использовал открытые им законы механики (особенно закон инерции) для опровержения повторяемых ещё со времени Аристотеля и Птолемея возражений против учения о движении Земли. Памятуя о запрещении учения Коперника, Галилей рассматривал его как одну из возможных гипотез.
Книга Галилея нанесла решающий удар геоцентрической теории. . В 1633 г.
Галилей был вызван в Рим на суд инквизиции. Несмотря на вынужденное у него под угрозой пыток и сурового наказания отречение, он был признан виновным и осуждён на тюремное заключение, заменённое, правда, пребыванием в определенном указанном ему месте. До самой своей смерти в 1642 г.
Галилей оставался под надзором инквизиции и был лишен права печатать свои труды. Всё же он продолжал свою научную работу; в 1638 г. ему удалось напечатать вне Италии (в Голландии) книгу «Беседы и математические доказательства, касающиеся двух новых отраслей науки, относящихся к механике и местному движению», в которой были подведены итоги его замечательных исследований в области механики.
Другим ученым, сыгравшим крупную роль в дальнейшем развитии и окончательной победе гелиоцентрической теории, был немецкий астроном Кеплер. Иоганн Кеплер родился в 1571 г. После окончания учения в Тюбингене он жил последовательно в Граце, Праге (где занимал должность придворного математика), Линце, переезжая с места на место из-за религиозных преследований со стороны католиков и материальной нужды. Умер Кеплер в Регенсбурге в 1630 г..
Заслуга Кеплера состояла в том, что он внес в систему Коперника одно очень важное уточнение. Заложив фундамент нового взгляда на строение солнечной системы, Коперник все же не смог полностью освободиться от господствовавших в науке его времени неправильных представлений. В частности, он продолжал придерживаться ложного мнения Аристотеля, что в сфере небесных явлений существует лишь наиболее «совершенная» форма движения — равномерное и строго кругообразное движение. Соответственно этому он ошибочно считал, что и движения планет вокруг Солнца слагаются из таких равномерных и кругообразных движений.
Кеплеру удалось открыть истинные законы обращения планет вокруг Солнца. Во время пребывания в Праге он получил в свое распоряжение записи астрономических наблюдений знаменитого датского астронома Тихо Браге, проведшего здесь последние годы своей жизни и умершего в 1601 г. Тихо Браге славился искусством производить точные астрономические наблюдения.
Поэтому оставленные им данные о движении планет отличались необычайной для того времени полнотой и точностью. Изучая произведенные Тихо Браге наблюдения над движениями планеты Марс, Кеплер в результате многих лет упорной работы пришел, наконец, к правильному выводу, что традиционное представление о строго кругообразном и равномерном движении планет ошибочно. Он доказал, что планеты движутся по эллипсам, в одном из фокусов которых находится Солнце (1-й закон Кеплера), и что скорость движения планет увеличивается с приближением к Солнцу (2-й закон, согласно которому радиусы-векторы, связывающие планету с Солнцем, в равные промежутки времени описывают равные площади).
Открытие Кеплера было опубликовано в 1609 г. в труде «Новая астрономия, причинно обоснованная, или Небесная физика, изложенная в исследованиях о движениях звезды Марс, по наблюдениям благороднейшего мужа Тихо Браге». В работе «Гармонии мира» (1619 г.
) Кеплер сформулировал третий закон, устанавливающий связь между периодами обращения планет и их расстояниями от Солнца. Законы Кеплера дали правильное теоретическое объяснение движения планет и позволили производить точные астрономические вычисления; в 1627 г. Кеплер опубликовал новые, гораздо более точные таблицы движения планет («Рудольфовы таблицы»).
Работы Галилея и Кеплера с такой очевидностью подтвердили учение Коперника, что со второй половины XVII в. все астрономы, стоящие на уровне научных требований своего времени, уже признают его истинность. Тем не менее католическая церковь ещё длительное время продолжала тщетно бороться с новыми взглядами на Вселенную.
Развитие физикиПерелом в развитии физики наступил позже, чем в астрономии. На протяжении XVI в. появляются, правда, отдельные исследования, обнаруживающие чуждый схоластике подход к изучению окружающего человека материального мира. К их числу следует отнести исследования Леонардо да Винчи, голландского инженера Стевина, разработавшего некоторые проблемы гидростатики («Принципы равновесия», 1586 г.), и особенно английского учёного Вильяма Гильберта (1540—1603), который на основании экспериментального исследования явлений природы в своей работе «О магните» дал подробное описание явлений магнетизма и известных тогда электрических явлений. Однако решительный перелом в этой области научного знания произошёл лишь в первой половине XVII в. и был связан с деятельностью того же Галилея, который решительно встал на путь создания новой физики, основанной на опыте и применении точных математических методов для анализа и обобщений данных опыта.
Новый дух, внесённый Галилеем в науку, виден на примере исследования вопроса о свободном падении тел. Галилей, не считаясь с авторитетом Аристотеля, выдвинул взамен совершенно правильное утверждение, что все тела под действием силы тяжести падают с одинаковым ускорением. Для экспериментального доказательства правильности открытого им закона Галилей, по рассказу его биографа, сбрасывал шары различного веса с знаменитой наклонной башни в Пизе.
Не останавливаясь на этом, Галилей подверг сокрушительной критике всю совокупность господствовавших в его время ошибочных взглядов Аристотеля на движение и, применяя новые, подлинно научные методы исследования, выяснил целый ряд вопросов механики. Он уточнил представление о скорости и ускорении, сформулировал, правда, в неокончательном виде, закон инерции и закон независимости действия сил, вывел уравнение равномерно ускоренного движения, определил траекторию брошенного тела, начал изучение колебания маятника и т. д.
Всё это даёт полное право считать Галилея основоположником тех разделов современной механики, в которых изучается движение, т. е. кинематики и динамики.
Помимо механики, в громадной степени двинутой вперёд работами Галилея, начинают быстро развиваться и другие разделы физики. Важные открытия делаются в механике жидких и газообразных тел. Ученик Галилея Торичелли (1608—1647) разработал некоторые вопросы гидродинамики, начал изучение атмосферного давления и создал ртутный барометр. Знаменитый французский учёный Паскаль (1623— 1662) успешно продолжал изучение атмосферного давления и окончательно доказал, что столб ртути в барометре поддерживается именно атмосферным давлением. Кроме того, он открыл названный его именем закон о передаче давления в жидкостях и газах.
Быстро развивается также и оптика. В конце XVI и начале XVII в. были изобретены микроскоп и телескоп. Одновременно начинается успешная разработка Кеплером, Декартом и другими учёными теоретической оптики (открыт закон преломления света и т. д.).
Для быстрого развития экспериментальной физики в XVII в. характерно возникновение учёных обществ, ставивших перед собой задачу основанного на опыте изучения природы. Вопросы естествознания входили в круг занятий возникшего в 1603 г. в Риме общества учёных под названием «Академия зорких» (буквально — «рысей»). Членом этого общества был Галилей. В середине ХVII столетия возникают общества учёных-естествоиспытателей во Флоренции, Париже, Лондоне.
Развитие математикиПодъём научной мысли и потребности развивающихся наук о природе в более совершенных методах математического исследования привели в XVI—XVII вв. к быстрому развитию математики.
В это время закладываются основы современной алгебры. Уже математики древней Греции и особенно средневекового Востока были знакомы с элементами алгебры. Теперь быстро следуют одно за другим новые открытия в этой области математического знания. Несколько итальянских математиков, в том числе Кардано (1501—1576), к середине XVI в. разрабатывают способ решения уравнений 3-й степени (формула Кардано). Один из учеников Кардано открывает способ решения уравнений также и 4-й степени. В целях облегчения сложных вычислений изобретаются в начале XVII в. логарифмы. Первые таблицы логарифмов (Непера) вышли в свет в 1614 г.
Вместе с тем вырабатывается система определённых математических символов для записи алгебраических выражений и производства алгебраических действий, без чего было невозможно дальнейшее развитие алгебры. До тех пор буквы употреблялись в алгебре лишь для обозначения искомых неизвестных величин. Алгебраические же действия записывались посредством слов при помощи сложных и громоздких фраз.
В результате этого было практически невозможно в общем виде записывать и решать алгебраические задачи. Уравнения составлялись и решались только лишь с определёнными числовыми коэффициентами.
В промежуток времени с XV до середины XVII в. во всеобщее употребление входят определённые знаки для записи алгебраических действий (сложения, вычитания, возведения в степень, извлечения корня, равенства, скобок и т. д.). Кроме того, вводятся буквенные обозначения не только для неизвестных, но и для всех других величин. Благодаря этому последнему нововведению, связанному с именем французского математика Виета (1540— 1603), впервые создаётся возможность в общей форме ставить и решать алгебраические задачи (появляются алгебраические формулы). Алгебраическая символика получила дальнейшее развитие в трудах Декарта, который придал ей почти современный вид. В частности, он ввёл принятые теперь знаки для обозначения неизвестных величин (х, у, z).
Одновременно с алгеброй развивается и тригонометрия, которая постепенно из подсобной дисциплины астрономии превращается в особый раздел математической науки. Наравне с дальнейшим развитием существовавших ещё ранее отраслей математики в рассматриваемый период происходит зарождение некоторых совершенно новых её разделов, неизвестных предшествующему периоду.
Рене Декарт создал аналитическую геометрию, в которой посредством метода координат была установлена связь между геометрией и алгеброй. Математики первой половины XVII в. Ферма, Кавальери, Декарт, Кеплер, Торичелли и др. разработали некоторые отдельные вопросы анализа бесконечно малых величин, подготовив почву для создания дифференциального и интегрального исчисления во второй половине этого столетия (Ньютон и Лейбниц).
Возникновение этих новых отраслей математики имело огромное принципиальное значение. В них стали изучать переменные величины и функциональную зависимость между ними. Это означало, что начали вырабатываться математические методы, впервые позволившие подвергнуть математическому анализу процессы движения в природе.
Рекомендуемые страницы:
Наступление новой эры в изучении человеком окружающего его материального мира было подготовлено глубокими социальными сдвигами, которые в дальнейшем привели к победе капитализма. Переворот в естествознании был непосредственно связан с подъёмом общественного производства и материальной культуры вообще. Потребности растущего производства стимулировали развитие науки.
Развитие обрабатывающей и добывающей промышленности, многочисленные изобретения и усовершенствования на транспорте, в строительном деле, военной технике, накопившиеся к XVI в., дали громадный запас новых фактов для наблюдений естествоиспытателя и послужили толчком к теоретической разработке многих научных вопросов.
Всё более широкое применение некоторых механизмов (водяное колесо, часы), изобретение огнестрельного оружия, развитие строительной техники, горного дела — всё это расширило круг доступных изучению явлений из области механики и настоятельно требовало решения некоторых задач механики и математики; например, практические потребности артиллерийского дела требовали определения траектории полёта ядра при стрельбе из пушки -> падение, движение. Создание более сложных гидротехнических сооружений способствовало разработке гидростатики и гидродинамики; дальние морские плавания содействовали развитию астрономии; применение компаса влекло за собой исследование явлении магнетизма, а линз для очков — явлений преломления света; успехи красильного дела, металлургии, медицины приводили к накоплению новых знаний в области химии и т. д.
Вместе с тем подъём материального производства вооружил естествоиспытателя новыми орудиями и средствами научной работы. Совершенствование ремесленной техники подготовило изобретение в XVI—XVII вв. многих насущно необходимых для развития наук точных приборов.
В это время появляются более совершенные часы, изобретаются микроскоп и телескоп (начало XVII в. ), открывшие перед человеком целый новый мир неведомых ему до тех пор явлений, появляются (к середине XVII в. ) такие необходимые для физики приборы, как термометр, гигрометр, ртутный барометр.
Громадную роль сыграла замена пергамента, изготовлявшегося из кожи, бумагой и введение книгопечатания (XV в. ). Книга, отпечатанная на бумаге, была неизмеримо дешевле прежних пергаментных рукописей.
Перелом в развитии наук о природе был связан также с изменениями в области общественных отношений и общественной идеологии. В связи с разложением феодальных отношений и развитием капиталистических в европейских странах складывается новое мировоззрение, появляется новый тип человека, с иными духовными запросами и идеалами. Это новое мировоззрение было глубоко враждебно феодально-церковной культуре, освящавшей и поддерживавшей отжившие общественные порядки. Представители новой идеологии вели беспощадную войну со схоластикой, подчинявшей разум религии.
Расшатывание религиозного миросозерцания и утверждение новой культуры означало падение преград, которые стояли до тех пор на пути дальнейшего научного прогресса. Ум человека начал освобождаться от подавляющего его мёртвого груза религиозных предрассудков. Возникают условия, благоприятствующие созданию естествознания, свободного от недостатков средневековой схоластики и основанного на опыте.
Развитию науки в Западной Европе XVI—XVII вв. способствовали и великие географические открытия конца XV — XVI вв. Они впервые на опыте показали человеку, что земля имеет шарообразную форму, дали громадный запас новых фактов по многим научным дисциплинам. Следовавшие одно за другим открытия новых морских путей, океанов, неведомых земель обнаружили, как неполны, а подчас и прямо ошибочны были знания представителей схоластической учёности.
Значительную роль сыграло также то обстоятельство, что в результате энергичной деятельности гуманистов европейские учёные несравненно лучше познакомились с классическими произведениями античных писателей. Наряду с переводами на латинский и другие языки стали теперь появляться издания греческих подлинников. Особенное значение имело более близкое ознакомление с трудами великих учёных эллинистической эпохи (Эвклид, Архимед, Аполлоний и др.
), в большинстве случаев забытыми или же остававшимися во многом непонятыми в средние века. Характерно для эпохи, что многие учёные совмещали в одном лице занятия естествознанием и гуманитарными науками.
Переворот в области естественных наук представлял собой, таким образом, результат глубоких изменений во всём строе общественной жизни западноевропейских стран того времени. Отмечая эту связь зарождения естествознания с ломкой старых общественных отношений, Ф. Энгельс писал:
Развитие астрономииПервой отраслью естествознания, в которой проявился новый научный дух и сделаны великие открытия, была астрономия. В предшествующий период в Западной Европе, а также в передовых для своего времени странах Востока господствовала геоцентрическая теория. Согласно этой теории в центре мира находится неподвижная Земля. Вокруг неё в определённой последовательности обращаются Луна, Солнце, планеты и, наконец, звёзды. Вселенная считается конечной и имеющей форму сферы, центром которой является Земля. Основные принципиальные положения этой системы мира были сформулированы ещё Аристотелем, однако её подробная математическая разработка дана позднейшими античными учёными, особенно Гиппархом (II в. до н.э.) и Птолемеем (II в. н. э.).
Астрономические наблюдения, производившиеся в средние века, не укладывались в рамки геоцентрической системы. Для объяснения с точки зрения этой системы движений планет приходилось создавать сложные и искусственные построения, что всё же не давало возможности точно предсказать положение планет на небе.
Мысль о центральном положении Земли во Вселенной вполне соответствовала христианским мифам, согласно которым Земля была центром мироздания, местом действия описываемых в Библии и Евангелии мифических событий. В связи с этим католическая церковь сделала геоцентрическую теорию одним из краеугольных камней своей системы взглядов. Для того чтобы отвергнуть геоцентрическую теорию нужно было отвергнуть признанное католической церковью учение, восстать против авторитета церкви.
Пока господствовала феодально-церковная культура, лишь отдельные мыслители в общей форме выражали сомнение в правильности геоцентрической теории. Когда, однако, в XVI в. мысль учёного начала освобождаться от гнёта схоластики и богословия, создаются, наконец, условия для критики этого учения и замены его новыми. Человеком, смело сделавшим, наконец, научные выводы из астрономических наблюдений и отвергнувшим геоцентрическую теорию, был польский учёный Николай Коперник (1473—1543).
Он решил сделать попытку объяснить эти движения при помощи высказанного ещё некоторыми античными астрономами предположения о том, что Земля вместе со всеми планетами обращается вокруг неподвижного Солнца. Сделав эту попытку, Коперник убедился, что гелиоцентрическая теория лучше объясняет астрономические явления, и, очевидно, уже около 1507 г. пришёл к выводу о её правильности.
Все последующие годы своей жизни он посвятил подробной разработке своих новых взглядов, изложенных в его знаменитом труде «Об обращении небесных кругов». В течение многих лет Коперник не решался опубликовать свою книгу, опасаясь открыто выступить против господствовавших астрономических воззрений. Книга Коперника вышла в свет только в 1543 г.
Значение работы Коперника в истории науки огромно. Хотя гелиоцентрическая теория зародилась ещё в античном мире, однако она представляла собой тогда всего лишь предположение, лишённое обоснования и отвергаемое подавляющим большинством крупных учёных. Поэтому Коперник фактически впервые подробно развил и обосновал научный взгляд на строение солнечной системы, согласно которому Земля, как и все планеты, обращается вокруг Солнца и вместе с тем вращается вокруг своей собственной оси. Тем самым он освободил науку от многовекового заблуждения, поддерживаемого всем авторитетом церкви, и дал мощный толчок дальнейшему развитию свободной научной мысли.
Особенно враждебную позицию по отношению к взглядам Коперника заняла католическая церковь. Сначала она не поняла той угрозы, которую несло для неё распространение учения Коперника. Когда же это учение стало овладевать умами, католическая церковь начинает преследовать его сторонников. Первой жертвой этих преследований стал замечательный итальянский мыслитель Джордано Бруно (1548—1600).Джордано Бруно, развивая дальше положение Коперника, что Земля не является центром мира и находится в движении, создал поразительную для своего времени по смелости мысли картину мироздания. Он утверждал, что мир бесконечен и наполнен бесчисленным множеством небесных тел, состоящих из единой по своей природе материальной субстанции. Солнце является всего лишь одной из звёзд. Эти звезды-солнца имеют обращающиеся вокруг них планеты, сходные с Землёй и даже населенные живыми существами. Иначе говоря, по его мнению, Земля является всего лишь одним незначительным небесным телом, наряду с бесконечным множеством других небесных тел, движущихся в бесконечном и не имеющем центра пространстве.
Эти мысли, являющиеся гениальным предвосхищением выводов науки последующих столетий, означали полное отрицание всей совокупности признанных католической церковью взглядов на мироздание. Джордано Бруно был обвинён в ереси и подвергнут заточению, но никакие страдания и пытки не могли заставить его отречься от своих взглядов. После восьми лет заключения он был сожжён на площади Цветов в Риме в 1600 году.
В борьбе с католической церковью протекала деятельность и великого итальянского астронома и физика Галилея, более полно обосновавшего взгляды Коперника на солнечную систему. Галилео Галилей родился в городе Пизе в 1564 г. В дальнейшем он жил во Флоренции, преподавал в университетах Пизы и Падуи, а в 1610 г. вернулся во Флоренцию, где получил место «первого философа и математика» при дворе герцога Тосканского.
Астрономические открытия Галилея связаны с применением телескопа, самостоятельно сконструированного им. В телескоп Галилею удалось увидеть громадное количество не видимых для невооружённого глаза звёзд, горы на поверхности Луны, спутников Юпитера, фазы Венеры, пятна на Солнце и т. д.
Результаты своих первых открытий Галилей опубликовал в 1610 г. в небольшой книжке «Звёздный вестник», произведшей на современников колоссальное впечатление: открытия Галилея сравнивали с открытием Америки.
Наблюдения Галилея явственно обнаружили несостоятельность старых астрономических воззрений и подтвердили правильность системы Коперника. Сходство Луны с Землёй опровергало господствовавшее до тех пор представление о коренном отличии небесных тел от Земли, мешавшее принять мысль Коперника, что Земля является одной из планет. Наличие у Юпитера спутников опровергало традиционное представление, что только Земля является центром обращения небесных тел. Фазы Венеры ясно указывали на её движение вокруг Солнца.
После этих открытий учение Коперника стало распространяться ещё быстрее; Галилей и его многочисленные последователи умело использовали их для опровержения геоцентрической теории. Католическая церковь, после выступления Джордано Бруно уже ясно осознавшая опасность для неё учения Коперника, решила окончательно пресечь его дальнейшее распространение. В 1616 г. взгляды Коперника были признаны еретическими, а его сочинение внесено в список запрещённых книг.
Несмотря на это, Галилей всё же продолжал собирать и накапливать доказательства правильности системы Коперника. В 1632 г. он, наконец, решился опубликовать результаты многолетней работы и издал свою знаменитую книгу «Диалог о двух главнейших системах мира, птолемеевой и коперниковой», в которой были собраны воедино и в блестящей форме изложены все существовавшие тогда доказательства правильности гелиоцентрической теории.
В частности, он использовал открытые им законы механики (особенно закон инерции) для опровержения повторяемых ещё со времени Аристотеля и Птолемея возражений против учения о движении Земли. Памятуя о запрещении учения Коперника, Галилей рассматривал его как одну из возможных гипотез.
Книга Галилея нанесла решающий удар геоцентрической теории. . В 1633 г.
Галилей был вызван в Рим на суд инквизиции. Несмотря на вынужденное у него под угрозой пыток и сурового наказания отречение, он был признан виновным и осуждён на тюремное заключение, заменённое, правда, пребыванием в определенном указанном ему месте. До самой своей смерти в 1642 г.
Галилей оставался под надзором инквизиции и был лишен права печатать свои труды. Всё же он продолжал свою научную работу; в 1638 г. ему удалось напечатать вне Италии (в Голландии) книгу «Беседы и математические доказательства, касающиеся двух новых отраслей науки, относящихся к механике и местному движению», в которой были подведены итоги его замечательных исследований в области механики.
Другим ученым, сыгравшим крупную роль в дальнейшем развитии и окончательной победе гелиоцентрической теории, был немецкий астроном Кеплер. Иоганн Кеплер родился в 1571 г. После окончания учения в Тюбингене он жил последовательно в Граце, Праге (где занимал должность придворного математика), Линце, переезжая с места на место из-за религиозных преследований со стороны католиков и материальной нужды. Умер Кеплер в Регенсбурге в 1630 г..
Заслуга Кеплера состояла в том, что он внес в систему Коперника одно очень важное уточнение. Заложив фундамент нового взгляда на строение солнечной системы, Коперник все же не смог полностью освободиться от господствовавших в науке его времени неправильных представлений. В частности, он продолжал придерживаться ложного мнения Аристотеля, что в сфере небесных явлений существует лишь наиболее «совершенная» форма движения — равномерное и строго кругообразное движение. Соответственно этому он ошибочно считал, что и движения планет вокруг Солнца слагаются из таких равномерных и кругообразных движений.
Кеплеру удалось открыть истинные законы обращения планет вокруг Солнца. Во время пребывания в Праге он получил в свое распоряжение записи астрономических наблюдений знаменитого датского астронома Тихо Браге, проведшего здесь последние годы своей жизни и умершего в 1601 г. Тихо Браге славился искусством производить точные астрономические наблюдения.
Поэтому оставленные им данные о движении планет отличались необычайной для того времени полнотой и точностью. Изучая произведенные Тихо Браге наблюдения над движениями планеты Марс, Кеплер в результате многих лет упорной работы пришел, наконец, к правильному выводу, что традиционное представление о строго кругообразном и равномерном движении планет ошибочно. Он доказал, что планеты движутся по эллипсам, в одном из фокусов которых находится Солнце (1-й закон Кеплера), и что скорость движения планет увеличивается с приближением к Солнцу (2-й закон, согласно которому радиусы-векторы, связывающие планету с Солнцем, в равные промежутки времени описывают равные площади).
Открытие Кеплера было опубликовано в 1609 г. в труде «Новая астрономия, причинно обоснованная, или Небесная физика, изложенная в исследованиях о движениях звезды Марс, по наблюдениям благороднейшего мужа Тихо Браге». В работе «Гармонии мира» (1619 г.
) Кеплер сформулировал третий закон, устанавливающий связь между периодами обращения планет и их расстояниями от Солнца. Законы Кеплера дали правильное теоретическое объяснение движения планет и позволили производить точные астрономические вычисления; в 1627 г. Кеплер опубликовал новые, гораздо более точные таблицы движения планет («Рудольфовы таблицы»).
Работы Галилея и Кеплера с такой очевидностью подтвердили учение Коперника, что со второй половины XVII в. все астрономы, стоящие на уровне научных требований своего времени, уже признают его истинность. Тем не менее католическая церковь ещё длительное время продолжала тщетно бороться с новыми взглядами на Вселенную.
Развитие физикиПерелом в развитии физики наступил позже, чем в астрономии. На протяжении XVI в. появляются, правда, отдельные исследования, обнаруживающие чуждый схоластике подход к изучению окружающего человека материального мира. К их числу следует отнести исследования Леонардо да Винчи, голландского инженера Стевина, разработавшего некоторые проблемы гидростатики («Принципы равновесия», 1586 г.), и особенно английского учёного Вильяма Гильберта (1540—1603), который на основании экспериментального исследования явлений природы в своей работе «О магните» дал подробное описание явлений магнетизма и известных тогда электрических явлений. Однако решительный перелом в этой области научного знания произошёл лишь в первой половине XVII в. и был связан с деятельностью того же Галилея, который решительно встал на путь создания новой физики, основанной на опыте и применении точных математических методов для анализа и обобщений данных опыта.
Новый дух, внесённый Галилеем в науку, виден на примере исследования вопроса о свободном падении тел. Галилей, не считаясь с авторитетом Аристотеля, выдвинул взамен совершенно правильное утверждение, что все тела под действием силы тяжести падают с одинаковым ускорением. Для экспериментального доказательства правильности открытого им закона Галилей, по рассказу его биографа, сбрасывал шары различного веса с знаменитой наклонной башни в Пизе.
Не останавливаясь на этом, Галилей подверг сокрушительной критике всю совокупность господствовавших в его время ошибочных взглядов Аристотеля на движение и, применяя новые, подлинно научные методы исследования, выяснил целый ряд вопросов механики. Он уточнил представление о скорости и ускорении, сформулировал, правда, в неокончательном виде, закон инерции и закон независимости действия сил, вывел уравнение равномерно ускоренного движения, определил траекторию брошенного тела, начал изучение колебания маятника и т. д.
Всё это даёт полное право считать Галилея основоположником тех разделов современной механики, в которых изучается движение, т. е. кинематики и динамики.
Помимо механики, в громадной степени двинутой вперёд работами Галилея, начинают быстро развиваться и другие разделы физики. Важные открытия делаются в механике жидких и газообразных тел. Ученик Галилея Торичелли (1608—1647) разработал некоторые вопросы гидродинамики, начал изучение атмосферного давления и создал ртутный барометр. Знаменитый французский учёный Паскаль (1623— 1662) успешно продолжал изучение атмосферного давления и окончательно доказал, что столб ртути в барометре поддерживается именно атмосферным давлением. Кроме того, он открыл названный его именем закон о передаче давления в жидкостях и газах.
Быстро развивается также и оптика. В конце XVI и начале XVII в. были изобретены микроскоп и телескоп. Одновременно начинается успешная разработка Кеплером, Декартом и другими учёными теоретической оптики (открыт закон преломления света и т. д.).
Для быстрого развития экспериментальной физики в XVII в. характерно возникновение учёных обществ, ставивших перед собой задачу основанного на опыте изучения природы. Вопросы естествознания входили в круг занятий возникшего в 1603 г. в Риме общества учёных под названием «Академия зорких» (буквально — «рысей»). Членом этого общества был Галилей. В середине ХVII столетия возникают общества учёных-естествоиспытателей во Флоренции, Париже, Лондоне.
Развитие математикиПодъём научной мысли и потребности развивающихся наук о природе в более совершенных методах математического исследования привели в XVI—XVII вв. к быстрому развитию математики.
В это время закладываются основы современной алгебры. Уже математики древней Греции и особенно средневекового Востока были знакомы с элементами алгебры. Теперь быстро следуют одно за другим новые открытия в этой области математического знания. Несколько итальянских математиков, в том числе Кардано (1501—1576), к середине XVI в. разрабатывают способ решения уравнений 3-й степени (формула Кардано). Один из учеников Кардано открывает способ решения уравнений также и 4-й степени. В целях облегчения сложных вычислений изобретаются в начале XVII в. логарифмы. Первые таблицы логарифмов (Непера) вышли в свет в 1614 г.
Вместе с тем вырабатывается система определённых математических символов для записи алгебраических выражений и производства алгебраических действий, без чего было невозможно дальнейшее развитие алгебры. До тех пор буквы употреблялись в алгебре лишь для обозначения искомых неизвестных величин. Алгебраические же действия записывались посредством слов при помощи сложных и громоздких фраз.
В результате этого было практически невозможно в общем виде записывать и решать алгебраические задачи. Уравнения составлялись и решались только лишь с определёнными числовыми коэффициентами.
В промежуток времени с XV до середины XVII в. во всеобщее употребление входят определённые знаки для записи алгебраических действий (сложения, вычитания, возведения в степень, извлечения корня, равенства, скобок и т. д.). Кроме того, вводятся буквенные обозначения не только для неизвестных, но и для всех других величин. Благодаря этому последнему нововведению, связанному с именем французского математика Виета (1540— 1603), впервые создаётся возможность в общей форме ставить и решать алгебраические задачи (появляются алгебраические формулы). Алгебраическая символика получила дальнейшее развитие в трудах Декарта, который придал ей почти современный вид. В частности, он ввёл принятые теперь знаки для обозначения неизвестных величин (х, у, z).
Одновременно с алгеброй развивается и тригонометрия, которая постепенно из подсобной дисциплины астрономии превращается в особый раздел математической науки. Наравне с дальнейшим развитием существовавших ещё ранее отраслей математики в рассматриваемый период происходит зарождение некоторых совершенно новых её разделов, неизвестных предшествующему периоду.
Рене Декарт создал аналитическую геометрию, в которой посредством метода координат была установлена связь между геометрией и алгеброй. Математики первой половины XVII в. Ферма, Кавальери, Декарт, Кеплер, Торичелли и др. разработали некоторые отдельные вопросы анализа бесконечно малых величин, подготовив почву для создания дифференциального и интегрального исчисления во второй половине этого столетия (Ньютон и Лейбниц).
Возникновение этих новых отраслей математики имело огромное принципиальное значение. В них стали изучать переменные величины и функциональную зависимость между ними. Это означало, что начали вырабатываться математические методы, впервые позволившие подвергнуть математическому анализу процессы движения в природе.
Источники:
