В науке второй половины XVII в. окончательно победили гелиоцентрическая система, динамика Галилея и картезианская физика (т. е. физика Декарта и его последователей).
По сравнению с первой половиной XVII в. научное представление о мире во многой стало более точным; оно приобрело характер уже не столько наглядного изображения, сколько графика, показывающего в условно математической форме связь между явлениями природы. В естествознании появился ряд теорий, указывавших точные количественные соотношения между явлениями.
Основным требованием естествознания стали строгая однозначность, количественная определенность и экспериментальная обоснованность научных выводов. О бесконечной сложности природы по-настоящему узнали позднее — в XIX в.; в XVII—XVIII вв. ученые-естествоиспытатели думали, что все зависимости в природе, весь ее многокрасочный мир можно свести к механическим силам притяжения и отталкивания, что химические и даже биологические явления можно полностью, с абсолютной точностью представить картиной простых механических перемещений частиц вещества, лишенных качественных особенностей.
Эта идея распространялась еще в первой половине XVII в., но она приняла новую форму, когда механические модели уступили место уравнениям классической механики, неопределенные описания — количественным расчетам, опирающимся на точные эксперименты и измерения.
style=”display:inline-block;width:300px;height:250px” data-ad-client=”ca-pub-0791478738819816″ data-ad-slot=”5810772814″>
style=”display:inline-block;width:300px;height:250px” data-ad-client=”ca-pub-0791478738819816″ data-ad-slot=”5810772814″>.
Однако правомерный отказ от фантастических гипотез научная мысль довела до отказа от всяких гипотез вообще; экспериментальное обоснование науки она превратила в грубый эмпиризм: отказавшись от произвольных космогонических картин, она создала метафизическое представление о неизменности мира; математические абстракции стала рассматривать как априорные формы познания.
С другой стороны, в течение XVII—XVIII вв. сохранялось диалектическое направление в естествознании, ломавшее метафизические перегородки, подготовлявшее и развивавшее идеи единства мира, превращения и сохранения вещества и движения; это были идеи, которым принадлежало будущее. Но для конкретизации, обоснования и победы этих идей требовалось еще очень много наблюдений и экспериментов, которые собирались и множились в отдельных отраслях дифференцировавшегося естествознания.
Во второй половине XVII и в XVIII в. развитие естествознания определялось в первую очередь успехами техники мануфактурного производства и особенно его энергетической базы, а затем происшедшим в XVIII в. техническим переворотом, повлекшим за собой промышленную революцию. Еще в мануфактуре произошло расчленение процесса производства на сравнительно элементарные операции.
Но эти операции сохраняли ремесленный характер, и поэтому они не выявляли простых механических связей между явлениями природы. Маркс пишет о ремесленном базисе мануфактуры: «Этот узкий технический базис исключает возможность действительно научного расчленения процесса производства, так как каждый частичный процесс, через который проходит продукт, должен быть выполнен как частичная ремесленная работа».
Для развития естествознания во второй половине XVII и первой половине XVIII в. преимущественное значение имела не мануфактурная технология, хотя и расчлененная, но оставшаяся по существу ремесленной, а энергетика мануфактуры, в которой применялись машины. Правда, машины в мануфактурный период играли второстепенную роль, они встречались лишь спорадически. Тем не менее даже спорадическое применение машин в XVII столетии, по выражению Маркса, «дало великим математикам того времени практические опорные пункты и стимулы для создания современной механики».
Гидравлический двигатель подготовлял создание машинной индустрии. По словам Маркса, если оставить в стороне такие необходимые предпосылки развития капиталистического общества, как порох, компас и книгопечатание, то двумя материальными основами, на которых строилась подготовка машинной индустрии, было изготовление часов и мельницы.
Наиболее важные проблемы механики поставил перед наукой гидравлический двигатель. Он был исходным пунктом важнейших научных замыслов основателей механического естествознания. Понятия инерции, ускорения и силы вырастали на почве спорадического применения механизмов.
Именно из этой области наука XVII—XVIII вв. черпала механические модели и широко применяла их для объяснения астрономических, физических, химических и геологических процессов.
Особенно важной была возможность точного измерения времени и в связи с этим серьезное экспериментальное изучение равномерных и равномерно-ускоренных движений. К старой конструкции часов с гирями голландский ученый X. Гюйгенс присоединил маятник (1657—1658); усовершенствованные часы дали ученым возможность изучать скорость физических процессов.
На кораблях часы стали основным инструментом для определения долгот. Этому же ученому принадлежит теория маятника. Усовершенствование весов позволило физикам и в особенности химикам опираться на точные количественные данные эксперимента.
Большая роль, которую играли в технике рассматриваемого периода водные энергетические ресурсы, естественно, стимулировала разработку проблем гидродинамики. Теоретические изыскания в этой области не только опирались на достижения техники, но и намечали ее дальнейшее развитие. Так, после «Гидродинамики» Даниила Бернулли (1738 г.) и «Гидравлической архитектуры» Б. Белидора (1757 г.) в середине XVIII в. появляются труды Леонарда Эйлера, содержащие первую теорию водяных турбин.
В гораздо более широкой степени начинает применяться экспериментирование. Дж. Смитов организует лабораторное исследование водяных колос и механизмов ветряных мельниц, публикуя результаты своих наблюдений в книге под заглавием «Экспериментальное исследование, касающееся силы воды и ветра» (1750 г.
). Роль эксперимента особенно возрастает в строительной механике как особой теоретико-прикладной отрасли знания.
После первых теоретических обобщений Галилея, относящихся к теории балок (1638 г.), разработка проблем строительной механики продолжалась во второй половине XVII в. исследованиями Роберто Гука, Эдма Мариотта и др. В XVIII в. математически разрабатывается теория упругости и трудах Якоба Бернулли, Эйлера и Ш. Кулона.
В этой области ведется и систематическое экспериментирование: исследования голландского физика П. Мушенбрека (1721) г. ), испытания различных сортов дерева для кораблестроения, крон введенные Ж.
Л. Бюффоном и А. Л.
Дюамелем (конец 30-х и начало 40-х годов), испытания различных сортов камня Э. М. Готэ.
Для этой новой фазы развития строительного искусства, все более и более опирающегося на расчеты и систематическое экспериментирование, стало характерно появление руководств и трудов, ирода «Науки инженеров» Б. Белидора (1729 г.), «Приложения механики к постройке прок и сводов» только что упомянутого Готэ (1772г.) или «Опыта приложения правила максимумов и минимумов к статическим проблемам архитектуры» Кулона (1773 1776).
С расширением морской торговли было связано усовершенствованно техники кораблестроения, появление новых методов расчета вождении кораблей. Для этого нового уровня технико-теоретических знаний показательно классическое произведение «Корабельная наука» Эйлера, начатое им но поручению Петербургской Академии наук в 1737 г. и впервые напечатанное в 1749 г. в Петербурге.
XVII столетие – важнейший этап в развитие научного познания. С этого века начинается процесс утверждения науки в качестве доминирующей формы постижения бытия. В умах людей утверждается представление о познаваемости мира, о возможности постичь законы, которые им управляют. Наука предстаёт в виде главной производительной силы общества. «Научная революция» XVII века представлена именами Г. Галилея (1564-1642), И. Кеплера (1571-1630), Р. Декарта (1596-1650), И. Ньютона (1643-1727). В XVII веке были созданы первые научные сообщества нового типа: Лондонское королевское сообщество (1662) и Французская королевская академия наук (1666), функционирующие и по настоящее время.
Стремительность (по сравнению с прошлым периодом) развития научной мысли в XVII столетии, сложность и глубина исследований, были обусловлены развитием научной и технической мысли предшествующего периода, особенно эпохи Возрождения, обмирщением духовной жизни, политикой секуляризации (церковь подчинялась государству, а государству были нужны образованные люди, к тому же развитие науки в целом двигало и военную науку), утверждением рационального мировоззрения.
Значительный вклад в развитие естествознания этого и последующего периодов внесли труды Г. Галилея (1564-1642). Он установил законы инерции, свободного падения и движения тел по наклонной плоскости, сложения движений; открыл изохронность колебаний маятника; первым исследовал прочность балок, заложив основы сопротивления материалов.
Велика роль Галилея в становлении и развитии экспериментального метода в науке, которым он уже владел в полной мере. В «Диалоге о двух главнейших системах мира ─ Птоломеевой и Коперниковой» (1632) Галилей опроверг Аристотелевское представление о неизменности небесного мира (возникают новые звезда, на Луне есть горы, а на Солнце пятна), выдвинул два базовых принципа механики (принцип инерции и принцип относительности), доказал гелиоцентричность устройства мира. Создание Галилеем перспективы (так первоначально называли телескоп) стало настоящей революцией в оптике.
Он понял и доказал, что очковые стекла для изготовления зрительных труб не подходят, так как технология их обработки кустарна. Линзы для телескопа должны проходить более точную обработку. Его усовершенствованный инструмент увеличивал в 32 раза (прежние приборы давали увеличение всего в 3—6 раз).
Телескопическая система состояла из двух линз: одна выпуклая и одна плосковогнутая (окуляр). С помощью своего телескопа Галилей открыл спутники Юпитера, горы на Луне, сложность структуры Млечного Пути.
Весьма действенную методологию научных исследований, определившую возникновение и развитие новых научных направлений, дифференцировавших естествознание в XVIII в. , создал выдающийся английский математик XVII-XVIII вв. И.
Ньютон (1643-1727). Его «многопрофильная» научно-исследовательская деятельность привела к потрясающим результатам: обоснование законов движения материальных тел и воздействия центробежной силы на предметы, движущиеся по круговой орбите; открытие закона всемирного тяготения и объяснение мироустройства с помощью законов механики; систематизация и обобщение известных на тот момент знаний по физике в работе «Математические начала натурфилософии»(1687г. ).
Независимо от Г. Лейбница И. Ньютоном были разработаны дифференциальное и интегральное исчисления.
Одним из интересовавших И. Ньютона направлений естествознания была оптика. Ученый пытался понять природу света, проводил опыты по дисперсии (разложению на цвета) солнечного света.
Был сторонником и основоположником корпускулярной природы света, главным доводом в пользу которой он считал несовместимость прямолинейности распространения света с волновым характером (трактат «Оптика», 1704). Оптические эксперименты И. Ньютона привели его, в частности, к изобретению в 1668 г.
Несомненный вклад в развитие научной мысли, становление классического естествознания внесли труды французского математика и исследователя природы Р. Декарта (1596-1650), который сформулировал закон отражения и преломления (отношения синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная), помощью эффекта преломления объяснил явления радуги, ирландца Роберта Бойля (1627-1691), открывшего газовый закон, английского физика Роберта Гука, проводившего исследования, которые приблизили открытие закона всемирного тяготения, а также открывшего фундаментальный закон, устанавливающий зависимость между механическими напряжениями в упругом теле и вызываемыми ими деформациями. Голландским ученым Христианом Гюйгенсом (1629-1695) была создана волновая теория света, усовершенствован телескоп и изобретены маятниковые часы. Научное наследие оставили также Франческо Гримальди (открыл явление дифракции и ввел этот термин), Пьер Ферма (принцип Ферма), Олаф Ремер (доказал конечность скорости света). Проблемами оптики занимался известный астроном И. Кеплер. Им были разработаны основы современной геометрической оптики, но ему не удалось найти закон преломления.
В астрономии окончательно утверждается гелиоцентрическая система. Этому способствовали исследования и открытия Г. Галилея (исследование пятен на Солнце, фаз обращения Венеры, открытие спутников Юпитера и вращения Земли) и немецкого астронома Иоганна Кеплера (1571-1630), установившего законы движения планет по их орбитам (исходным материалом для описания этих законов стали наблюдения датского астронома Т.
Браге, учителя и друга И. Кеплера).
В математике происходит выделение тригонометрии и аналитической геометрии, становление дифференциального и интегрального исчисления, разрабатываются теории бесконечно малых величин. Замечательным изобретением шотландского математика Д. Непера (1550-1617) стали логарифмы (1614).
Математики очень быстро приспособили изобретение Непера для ускорения вычислений. Так, И. Кеплер с помощью логарифмов рассчитал орбиту Марса и открыл три закона небесной механики.
В 1622 г. англиканский священник У. Отред создал первую в мире логарифмическую линейку.
Сфера гуманитарных наук развивается в контексте утверждения рационалистического мировоззрения и того, что конец XVI-XVII вв. ─ это время первых буржуазных революций в Европе в Голландии (1566-1609) и в Англии (1640-1660). Безусловно, революции повлияли на развитие политической мысли. В частности, зарождается и формируется теория «естественного права», сущность которой в том, что государственная власть и право даны не свыше, а созданы людьми в соответствии с законами человеческого разума. Требования человеческого разума исходят из природы людей и составляют основу «естественного права». Естественному праву должно соответствовать «положительное право», то есть законы, устанавливаемые государством. Теория естественного права получила развитие в трудах Бенедикта Спинозы, Томаса Гоббса и Джона Локка.
В философии господство рационализма вызвало особый интерес к вопросам гносеологии (теория познания). Сформировались два основных метода познания окружающего мира: эмпирический (Ф. Бэкон) и рационалистический (Лейбниц (1646-1716), Декарт). Юридические науки рассматриваемого периода отмечены началом формирования концепции общественного договора и правового государства (Т. Гоббс, Дж. Локк), принципов международного права (Г. Гроций).
Таким образом, в XVII столетия произошел настоящий прорыв в развитии естествознания: новые научные открытия; усложнилась методология и методика научных исследований; неотъемлемой частью исследований стал опыт, эксперимент; начало дифференциации наук, объединение научных представлений с практическими знаниями. Происходитформирование науки как таковой, ее окончательное отделение от других форм познания окружающего мира. Очевидно, что ускоренное развитие естественных наук связанно с потребностями формирующихся буржуазных отношений в экономике.
В XVII в. мануфактура становится ведущим фактором развития производства в Европе. Мануфактуры превращались в уже сравнительно крупные капиталистические предприятия, на которых отрабатывались организационные структуры и «ковались кадры» для перехода к собственно капиталистическому машинному производству, промышленному перевороту, начавшемуся в Англии в 60-е гг. XVIII в. Отличительной чертой мануфактурного производства рассматриваемого периода стала высокая степень разделения труда и механизация производства, в частности использованием гидроустановок. Гидроустановки представляли собой нижнебойные (подливные), среднебойные (вода по желобу подавалась в среднюю часть колеса и за счет подъема увеличивалась потенциальная энергия падающего потока) и верхнебойные (водяной поток, поднятый плотиной на большую высоту, падал на колесо сверху) водяные колеса. В Западной Европе все типы водяных колес активно использовались в горном деле, в металлургии, бумажном, текстильном, лесопильном, мукомольном, маслобойном и других производствах. Усложнилась технология мануфактурного производства в металлургии. Металлургический процесс стал включать: выплавку чугуна ─ доменный процесс; чугунолитейное производство ─ отливка готовых изделий из чугуна; получение сварочного (ковкого) железа; передел сварочного железа в сортовое. С начала XVIII в. металлургическое производство наряду с древесным углем начинает использовать кокс, хотя окончательно на кокс стали переходить только с середины XIX века.
Механизации труда охватила все виды производства, в том числе и текстильное. Значительной вехой в текстильной промышленности стало изобретение механической прялки «Дженни» ткачом Джеймсом Харгривсом (одновременно работало 15 – 18 веретен) в 1765 г. Механик К.
Вуд (1772) усовершенствовал прядильную машину, на ней было уже до 120 веретен. Р. Аркрайт создал ватермашину (от голл.
water — вода) с водяным приводом, что позволило получить нить боле прочную. В 1786 г. появился ткацкий станок с полной механизацией всех ручных операций.
Водяные двигатели в конце XVIII века сменил паровой двигатель. Он обладал универсальным назначением и позволял не только откачивать воду из шахт, но и приводил в движение станки, а со временем — корабли и экипажи. Создание первых паровых машин относится к концу XVII – началу XVIII вв.
, хотя эти конструкции сохраняли свое узкое назначение ─ откачка воды из шахт. Первую практически-применимую паровую машину-водоподъемник построил в 1698 г. английский инженер Томас Севери.
Котел в машине Севери был уже отделен от двигателя, объединенного с насосом, поршня и цилиндра в машине не было. Отделение котла от двигателя повышало эффективность установки и было важным шагом на пути создания паровой машины. В 1712 году английский инженер Т.
Ньюкомен создал первую работоспособную паро-атмосферную машину, в конструкции которой паровой котел был отделен от цилиндра и соединялся с ним трубкой. Г. Бейтон в 1718 г.
усовершенствовал машину, а именно: автоматизировал процессы попеременного пуска пара и воды, а также снабдил котел предохранительным клапаном. Изобретение шотландским техником Дж. Уаттом (1736—1819) парового двигателя в 1765 г.
положило начало промышленной революции. С 1776 года началось строительство машин для практического использования.
Революцией в производстве стало совершенствование сверлильных и токарных станков, изобретение суппорта и отделение привода от станка, внедрение привода от водяного колеса. Появление горизонтально-расточных станков и станков для глубокого сверления.
В 1794 г. Генри Модсли изобрел «крестовый суппорт», представляющий две каретки, имеющие возможность независимого перемещения в двух взаимно перпендикулярных направлениях с помощью винта. Генри Модели также впервые объединил станки в одну поточную линию.
В XVII-XVIII вв. продолжилось совершенствование огнестрельного оружия и его разделение на ручное и артиллерийское, появление нарезного и казенно-зарядного оружия. Развитие транспорта связано с появлением парусного флота, дилижанса и омнибуса.
Отдельное направление технической мысли связано с созданием экспериментальных приборов, необходимых для научного исследования. Появление новых приборов стимулировало новые научные открытия и теории. Среди таких изобретений часы с маятником, созданные Х.
Гюйгенсом в 1657 г. В своем трактате «Маятниковые часы» он изложил теорию математических и физических маятников, дал формулу для расчета периода колебаний маятника. Часовые механизмы стали основой для создания автоматических вычислительных приборов.
Так, Блез Паскаль в 1641-42 гг. сконструировал суммирующую машину для механизации операций сложения и вычитания.
Изучение тепловых явлений, а затем и экспериментирование с тепловыми двигателями, потребовали создания специальных приборов для измерения температур. Один из первых таких приборов, названных «термоскопом», был создан Г. Галилеем.
В XVIII в. была изобретена температурная шкала. Сначала свой вариант предложил Д.
Фаренгейт (1709-1714), затем появились шкалы Р. Реомюра (1730) и А. Цельсия (1742).
Открытие Э. Торичелли существования атмосферного давления и вакуума стало возможным с помощью изобретенного им ртутного барометра в 1644 г. Немецкий инженер О. Геррике изобрел воздушный насос и наглядно доказал наличие атмосферного давления.
Проведение опытов с электричеством также потребовало создания ряда приборов, например «лейденской банки» ─ электрического конденсатора, изобретенного в 1745 г. нидерландским ученым П. Мушенбруком. Г.В. Рихман в 1752 году с помощью изобретенной «громовой машины» смог зажечь нефть, зарядить лейденскую банку, наэлектризовать себя. Им был также изобретен электрометр ─ первый прибор, применяемый для количественных измерений электрических величин. Б. Франклин, исследуя атмосферные электрические явления, в 1752 г. соорудил первый в Америке громоотвод. Открытия в области астрономии стали возможны благодаря изобретению и усовершенствованию телескопа. Так, с помощью изобретенной телескопической системы, состоявшей из двух линз одной выпуклой и одной плосковогнутой (окуляр), Галилей открыл спутники Юпитера, горы на Луне, сложность структуры Млечного Пути.В 1668 г. И. Ньютоном был изобретен зеркальный телескоп-рефлектор. С его помощью можно было увидеть спутники Юпитера. Х. Гюйгенс создал зрительные трубы хорошего качества и открыл кольца Сатурна, полосы на Юпитере, туманности в созвездии Ориона.
Среди других изобретения рассматриваемого периода надо отметить постройку чугунного моста через реку Северн в Англии (1779), так было положено начало эпохи железа как конструкционного материала. Появились первые установки водяного отопления и вентиляционные установки. В 1743 г. в Версальском дворце для Людовика 15 был установлен первый лифт.
Таким образом, в рассматриваемый период можно отметить бурное развитие техники и технологии и создание тем самым предпосылок для промышленной революции, начало которой связано с изобретением в Англии в 60-егг. XVIII в. парового двигателя Дж.
Уатта. В XVII-XVIII вв. разрабатывались и усовершенствовались подзорные трубы, микроскопы, телескопы, пневматические, гидравлические и электрические приборы.
Так на стыке науки и техники возникла новая отрасль ─ приборостроение. Её становление и развитие были напрямую связаны с потребностями экспериментальной техники и регулирования производственных процессов. Усилилось взаимодействие науки и производства (в области металлургии, горнорудного производства и др.
Источники:
