Наука в эпоху возрождения

В XIII в. – начале Возрождения – лидерство в науке опять приняла Европа. Родиной Возрождения считается Италия. В эпоху Возрождения включают XIII в. – треченто, XIV в. – кватроченто, XV в. – Высокое Возрождение.

К XIII в. в Европе возникли и выросли города, развились ремесла и торговля, расширились политические, экономические и культурные связи между государствами Европы, а также между государствами Европы и Востока. В городах появились новые слои населения, развившиеся позднее в два новых класса: буржуазию и пролетариат.

Промышленность и ремесла непрерывно развивались, накапливая все новый и новый естественнонаучный материал. Это привело к возникновению потребности в грамотных людях.

Все более быстрыми темпами развивалась техника. Значительно обогатилась архитектура. Архитекторам, строившим грандиозные храмы и дворцы средневековья, приходилось решать новые технические проблемы. Усовершенствовалась горнодобывающая промышленность, в практику входили все более сложные механизмы для откачки воды из шахт, подъемные машины и т. д. Развивались металлургия, красильное дело, ткачество и т. д. Появилась новая отрасль ремесла - часовое дело. Примерно в XII в. были изобретены колесные часы (правда, пока еще без маятника), которые постепенно распространились по Европе. Такие часы с боем стали употребляться на городских башнях. Производство часовых механизмов стало одной из важных отраслей промышленности.

С XIII в. значительно шагнуло вперед стекольное производство. В том же веке были изобретены очки. Большое развитие получила военная техника, в которой особую роль приобрела огнестрельная артиллерия, которая появилась в XIV в., после того как в Европе стал известен порох. В XI—XII вв. в Европе появилась бумага, а затем компас. Наконец, в середине XV в. в Европе было сделано огромной важности изобретение — Гутенберг создал свой первый печатный станок.

Таким образом, в период, когда в области теоретической господствовала схоластика, производство обогатилось важными достижениями. И если средневековая схоластика не продвигалась вперед в области познания природы, то практика, имевшая дело непосредственно с природой, со свойствами материальных вещей, неуклонно развивалась и накапливала все новые и новые факты, доставляла все новые и новые естественнонаучные знания. Носителями этих знаний были не схоласты и университетские богословы, а люди практики — архитекторы, военные инженеры, мастера и ремесленники. Все большее и большее усложнение техники требовало научных знаний, и люди все чаще и чаще вынуждены были обращаться к науке. Постройка грандиозных зданий с огромными куполами требовала знания математики и механики. Знание математики, статики и гидростатики нужно было строителям военных укреплений и гидросооружений — плотин и водохранилищ. Наконец, архитектурное искусство было связано с законами перспективы, законами оптики. Знания механики требовала также и баллистика средневековой огнестрельной артиллерии. Таким образом, техническая мысль все больше обращается к науке. Чисто ремесленная традиция уже недостаточна; становится ясной, по крайней мере, для выдающихся архитекторов, мастеров и изобретателей, необходимость привлечения науки на службу производству. Так постепенно из самой производственной практики вызревают научные проблемы, затрагивающие вопросы естественных и точных наук.

В начале XV в. появляются сочинения, в которых излагаются технические проблемы на научной основе. Одно из первых таких сочинений принадлежало итальянскому архитектору Брунеллески, строителю Флорентийского собора, крепостей в Пизе, военных сооружений, плотин и т.д. Появились и научные труды по математике и механике, в которых развивались идеи древних ученых. Труды по механике были посвящены главным образом статике, но в них затрагиваются и вопросы динамики. При этом средневековые ученые получили некоторые новые результаты. Например, была разработана так называемая теория «импето». Она возникла еще в древности и разрабатывалась в средние века рядом европейских ученых — Оккамом, Буриданом и др. Аристотелево объяснение «боязнью пустоты» инерционного движения брошенного камня перестало удовлетворять еще древних ученых, и тогда уж были сделаны попытки дать более обоснованную теорию.

Согласно теории импето, для начавшегося уже движения тела нет необходимости в двигателе, непосредственно действующем на это тело. Двигатель, приводящий в движение тело, как бы запечатлевает в нем нечто, способное продолжать двигать тело дальше. «Итак, вот что, как мне кажется, нужно утверждать,— пишет Буридан,— в то время как двигатель движет движимое, он запечатлевает в нем некое «импето», некую силу, способную двигать это движимое в том же направлении, в котором двигатель движет движимое, безразлично, будет ли это вверх, вниз, в сторону или по окружности. И чем больше скорость, с которой двигатель движет движимое, тем сильнее импето, которое он в нем запечатлевает». Буридан объясняет теорией импето и ускорение падающих тел. При падении тел сила тяжести непрерывно запечатлевает в падающем теле импето, поэтому и скорость его все время возрастает.

Буридан не порвал окончательно с динамикой Аристотеля; так же как и у Аристотеля, в теории Буридана тяжелые тела падают быстрее, чем легкие, ибо импето запечатлевается силой тяжести тем большим, чем больше последняя. Однако теория импето явилась перекидным мостиком от динамики Аристотеля к динамике Галилея. Эта теория интересна также и потому, что здесь вводится понятие силы (импето) не только как посторонней причины движения, но как чего-то такого, что находится в движущемся теле. Отсюда собственно начинается раздвоение понятия силы как, с одной стороны, чего-то-внешнего по отношению к движущемуся телу (то, что дальше стало у Ньютона называться силой), с другой стороны — чего-то находящегося в самом движущемся теле (что потом стало у Декарта называться количеством движения, а у Лейбница — живой силой).

Несмотря на жестокую диктатуру церкви в области идеологии, в XIII веке появляются философские сочинения, в которых содержится критика основных положений схоластики, что привело к развитию учения о двойной истине.

Так, советник французского короля Карла V, епископ Никола Орем в сочинении «Книга о небе и Вселенной» (1377) отказывается отрицать мнение о том, что движется вовсе не небо, а Земля, на основании того, что «невозможно доказать обратное с помощью любого опыта. Местное движение вообще нельзя наблюдать иначе, как если оно может быть замечено как изменение положения одного тела относительно к другому. Поэтому нельзя опытным путем доказать, что же движется – Земля по отношению к неподвижным небесам или они по отношению к Земле».

Чтобы отвести обвинение в ереси, Орем далее говорит: «Тем не менее каждый уверен, и я тоже так думаю, что движутся небеса, а не Земля, поскольку Бог устроил Землю так, что она не может быть сдвинута.»

Следующим последовательным шагом в этом направлении явилось учение о двойной истине. Например, английский философ Дунс Скот (ок.1265-1308 г.) учил, что существует две истины – истина религиозная и истина научная. С помощью истины научной нельзя обосновать веру, но и вера не должна касаться научных вопросов. Теорию двойной истины развивал также Оккам. Эта теория в то время была прогрессивной, так как обеспечивала науке известную самостоятельность и независимость от церкви, что сделало возможным появление материалистических взглядов. Так Дунс Скот считал, что материя является первоосновой всего разнообразия мира, в том числе и одушевленных существ.

Появление материалистических взглядов, накопление экспериментального материала в производстве привело к возникновению философии научного эмпиризма. Первым представителем этого направления стал английский математик, оптик, астроном Роджер Бэкон (1214-1294 г.), который стал первым пропагандистом эксперимента в науке и провозгласил в своих сочинениях важнейшие естественнонаучные принципы, которые впоследствии легли в основу естествознания. За выступления против церкви и схоластики Бэкона обвиняли в ереси и дважды заключали в тюрьму, где он провел в общей сложности более 10 лет.

Бэкон критиковал авторитеты прошлого и первый в средние века в Европе провозгласил источником познания опыт. «Изложение должно быть доказательным,— писал Бэкон. — Последнее невозможно без опыта. У нас имеются три средства познания: авторитет, мышление и опыт. Авторитет ничего не стоят, если утверждение его не может быть обосновано; авторитет не учит, он требует только согласия. При мышлении мы обыкновенно отличаем софизм от доказательства, проверяя вывод опытом». «Экспериментальная наука — царица умозрительных наук».

Назначение науки Бэкон видел в службе практике. Он верил, что наука приведет к необычайному расцвету техники.

Бэкон был не только философом, но и ученым-экспериментатором. Особенно известны его работы в оптике. Бэкон исследовал отражение лучей от сферического зеркала, открыл аберрацию в сферических зеркалах. В связи с этим он пришел к заключению, что наибольшей зажигательной способностью обладает параболическое зеркало. В своих сочинениях Бэкон упоминает о камере-обскуре и высказывает идею зрительной трубы.

Идеи о материальном единстве мира и об опыте как источнике познания содержатся также в учении немецкого кардинала Кребса, известного под именем Николая Кузанского (1401-1464 г.).

Николай Кузанский учил, что между земным и небесным нет никакой разницы. Земля такое же небесное тело, как и Луна, Солнце и планеты. Предвосхищая последующие открытия, Кузанский не считал Землю центром вселенной: вселенная, по его мнению, бесконечна, поэтому она вообще не имеет центра. Не будучи центром вселенной Земля, так же как все небесные тела, движется.

Ошибочное предположение о неподвижности Земли основано на том, что, находясь на Земле и двигаясь вместе с нею, мы не замечаем этого движения. «Мы ощущаем движения лишь при сравнении с неподвижной точкой,— писал Кузанский.— Если бы кто-либо не знал, что вода течет, не видел бы берегов и был бы на корабле посреди вод, как мог бы он понять, что корабль движется? На этом же основании, если кто-либо находится на земле, на солнце или на какой-нибудь другой планете, ему всегда будет казаться что он — на неподвижном центре и что все остальные вещи движутся». Здесь Кузанский высказывает, так сказать, кинематический принцип относительности, к которому будет затем апеллировать Коперник, опровергая возражения против признания движения Земли.

Кузанский признавал источником познания опыт. В сочинении «О постановке опытов» Кузанский говорит об опытном исследовании природы и описывает целый ряд опытов, относящихся к механике, гидростатике и др. В частности, Кузанский предложил опыт по определению времени падения тел: бросать с высокой башни куски дерева и камни и по водяным часам определять время их падения. Здесь он предвосхитил Галилея, которому приписывают этот опыт, сыгравший важную роль в последующем развитии динамики. В этой же книге Кузанский описывает способы определения удельных весов, а также различного рода аппараты для экспериментального исследования.

Возрождение идеи о материальном единстве мира, выдвинутой в период античности, и рождение эмпирического принципа познания природы стало первым шагом к научной революции. А накопление нового экспериментального материала в процессе развития производства явилось той естественнонаучной базой, на основе которой стало возможным развитие новых концепций, новых методов познания и нового мировоззрения.

Огромное значение в накоплении естественнонаучных знаний, а также в развитии материалистического взгляда на природу имели великие географические открытия конца XV и начала XVI в, открытия Колумба, Магеллана, Васко де Гама. Они дали новые знания о нашей планете: о животном и растительном мире неведомых ранее стран, о их народах культуре и т.д. Эти знания открывали новые горизонты, заставляли по-новому взглянуть на мир, необъятный и безгранично многообразный.

Новые естественнонаучные факты и новые идеологические взгляды привели к ослаблению влияния церкви. Даже в Италии, у подножья папского престола, церковь уже не могла полностью контролировать все стороны человеческой жизни. В результате резко возрос интерес к классическому наследию античности. Возродился интерес к природе, человеческому телу, ко всему, что церковь считала греховным и недостойным внимания истинного христианина.

Эпоха Высокого Возрождения выдвинула целую плеяду талантливых людей, обладавших разносторонними интересами и энциклопедическими знаниями. Энгельс в своей книге «Диалектика природы» назвал их «титанами по силе мысли, страсти и характеру, по многосторонности и учености…». Герои эпохи Возрождения – это художники Микеланджело, Рафаэль, Леонардо да Винчи, писатели Данте, Петрарка, Боккаччо, гуманисты Томас Мор, Эразм Роттердамский, Франсуа Рабле, реформаторы церкви Лютер Мартин и Кальвин, путешественники Магеллан, Х.Колумб, Васко де Гама.

На фоне этих великих людей выделяется Леонардо да Винчи (1452-1519 г.), человек энциклопедических знаний. По словам Энгельса, «тогда не было почти ни одного крупного человека, который не совершил бы далеких путешествий, не говорил бы на четырех или пяти языках, не блистал бы в нескольких областях творчества. Леонардо да Винчи был не только великим художником, но и великим математиком, механиком и инженером, которому обязаны важными открытиями самые разнообразные отрасли физики».

Леонардо опровергал противоположность земного и небесного. Земля, по его мнению, представляет собой такое же небесное тело, как и другие светила, и не является центром вселенной.

В целом ряде своих сочинений Леонардо да Винчи подчеркивал, что единственным источником познания является опыт. Только основываясь на опыте, можно достигнуть положительных результатов в познании природы.

Леонардо да Винчи не просто провозглашал опыт единственным источником познания, но и пытался дать набросок, наметить основные принципы экспериментального метода исследования. Научное познание идет от частных опытов, от получаемых при этом частных конкретных результатов к научному обобщению.

По Леонардо, чувства могут нас обманывать и суждения наши могут быть ошибочным, поэтому нельзя ограничиваться одним опытом, а следует повторять их в разных условиях. «Прежде чем ты выведешь из этого (частного) случая общий закон, повтори опыт два или три раза и посмотри, вызывают ли всегда одни и те же эксперименты те же самые следствия.

Выведенные из первоначальных опытов суждения, то есть общие законы, должны быть затем проверяемы опять-таки на опыте, который является не только источником, но и критерием познания. «Но мне кажется, — говорит он, — что те науки пусты и полны ошибок, которые не рождены опытом, матерью всяческой несомненности, и которые не кончаются в опыте, т.е. такие, начало или середина, или конец которых не проходит через хотя бы одно из пяти чувств».

Научные исследования Леонардо да Винчи касались многих вопросов, стоявших перед наукой того времени, и были тесно связаны с решением тех или иных технических проблем.

Леонардо уделял большое внимание вопросам статики; исследовал условия равновесия рычагов различных устройств, пользуясь понятием момента силы. Он исследовал равновесие груза на наклонной плоскости и т.д. Леонардо да Винчи занимался вопросами динамики, изучал движения тел по наклонной плоскости, развивал теорию импето. В большинстве случаев он сумел установить новые частные закономерности теории равновесия и простейших случаев движения. В некоторых его положениях можно видеть предвосхищение закона инерции и закона равенства действия и противодействия.

Исследования Леонардо да Винчи по оптике были связаны с его работой как архитектора. Он изучал законы перспективы и свойства человеческого глаза. Кроме механики и оптики Леонардо да Винчи принадлежат исследования и в области ботаники, биологии, анатомии, химии и т. д. Ему также принадлежат многие изобретения, например лампового стекла, парашюта, паровой пушки, вертолета, велосипеда, шарикоподшипника… Но эти изобретения не были реализованы на практике, так как не были известны современникам. Даже близкие и ученики Леонардо-изобретателя не были знакомы с его работами, так как по не ясным причинам Леонардо тщательно зашифровывал свои записи – писал зеркальным письмом, перемежая его с прямым, использовал другие шифры. Его рукописи почти 500 лет не были известны. Поэтому через столетия изобретения Л.Винчи были переоткрыты другими учеными и инженерами. Однако, несмотря на это, Л.Винчи являет собой пример того, каких высот может достичь мысль человека и его интеллект.

Последователь Леонардо да Винчи – Николо Тарталья (1500-1557 г.) – работал в области военной техники, положил начало развитию баллистики. Николо Тарталья исследовал силы, действующие на снаряд в дуле орудия и вне его. Его книга «Новая наука» содержала большое количество фактического материала. Изучение этой книги привело в дальнейшем Галилео Галилея к открытию параболической траектории тела, брошенного под углом к горизонту.