Наука в Древнем мире

Наука появилась еще в каменном веке: охотники умели предска­зывать погоду по облакам, определять время дня и ночи по Солнцу и звездам. Первые земледельцы выяснили, из скольких дней состоит солнечный год, и создали довольно точный календарь. Около 2000 года до н. э. жители Англии построили Стбунхендж — обсерваторию из огромных камней, которые отмечали на горизонте точки восхода Солнца, Луны и звезд в течение года. В это же время жрецы Египта и Двуречья изобрели водяные и песочные часы, которые позволили измерять время с точностью до минуты. В итоге астрономы научились предсказывать солнечные и лунные затмения на десятки лет вперед с ошибкой не более часа. Но оставалось непонятно, как устроены Солнце, Луна и Земля, и кто из них вокруг кого вращается. Интересно развивалась тогда математика. Египтяне и вавилоняне умели решать много разных задач, в том числе довольно трудные. Но каждое решение они рассматривали отдельно — как особый рецепт. Например, если длины сторон треугольника равны 3, 4, 5, то он — прямоугольный. Такие правила накапливались в книгах, но никто в Египте и Вавилоне не додумался выводить новые сложные факты из простых наблюдений. Это новое искусство, называемое логикой, возникло впервые в Элладе в 6 веке до н. э. Жители городских республик привыкли публично обсуждать разные жизненные проблемы — торговые сделки, поступки правителей, волю богов. Навыки правильных логических рассуждений широко распространились среди горожан. Вскоре ученые начали применять такие рассуждения к выводам новых научных фактов из старых знаний. Сначала они были довольно простые. Например, Фалес из Милета доказал, что параллельные прямые отсекают на сторонах угла пропорциональные отрезки. Используя этот факт, он сумел вычислить высоту пирамиды Хеопса по длинам двух теней — от самой пирамиды и от палки, воткнутой в песок рядом с ней. Чуть позже в Италии, в тамошних греческих колониях грек Пифагор доказал знаменитую теорему о связи между длинами сторон любого прямоугольного треугольника сделал удивительный вывод: длину диагонали квадрата со стороной, равной 1, нельзя выразить никаким рациональным числом! Значит, кроме целых и дробных чисел есть еще какие-то другие — но какие, сколько их, где они расположены? Через 200 лет после Пифагора Евклид придумал, как можно измерить диагональ квадрата с любой нужной точностью. Он же привел в систему множество накопившихся к тому времени геомет­рических фактов (теорем), выводя их из немногих очевидных пред­посылок — аксиом. Много веков книга Евклида «Начала» служила главным учебником математики у всех народов Европы и Ближнего Востока. Обрадованные успехами в геометрии и арифметике, ученые Эл­лады пробовали вести логические рассуждения и в физике, чтобы понять, например,из чего состоят камни и море, Солнце и Луна. Но в этой области эллинам не удалось главное: они не сумели изобрести очевидные для всех физические аксиомы, из которых выводились бы все свойства природных тел. Одни ученые думали, что все тела состоят из четырех разных стихий (земли, воды, воздуха и огня) в разных пропорциях, другие были уверены, что существует лишь одна стихия (апейрон), но было не ясно, можно ли ее дробить без конца, как воздух,или она состоит из маленьких одинаковых частиц (ато­мов), которые соединяются между собой по особым правилам. Все эти физические гипотезы одинаково разумны, но, чтобы выяснить, какая изних истинна, надо ставить опыты. Ученые-эллины (за исключением одного только Архимеда) не хотели этого делать, полагаясь лишь на силу своего разума; и все же они достигли больших успехов. Например, современник Евклида Аристарх с острова Самос впер­вые вычислил радиусы Солнца и Луны и расстояния до них, а Эратосфен (ученик Аристарха и друг Архимеда) вычислил радиус Земли. Для этого оказалось достаточно измерить продолжительность солнечного затмения в разных городах, а также расстояния между городами и наибольшую высоту Солнца над горизонтом в этих горо­дах. Сейчас такие расчеты под силу выполнить старшекласснику, но в ту пору это были великие открытия. Особенно поразило эллинов сообщение Аристарха, что Солнце больше Земли. Из этого Аристарх сделал вывод, что Земля вращается вокруг Солнца, но почти никто из современников этому не поверил. Науки о живой природе были слабо развиты в Элладе. Зато История по праву считается творением эллинов. Геродот написал историю греко-персидских войн, где подробно и живо изобразил нравы народов Греции и Ближнего Востока, беспри­страстно описал причины войн и поступки государственных деятелей. Позднее Фукидид написал историю войн между Спартой и Афинами. Аристотель, который был физиком по складу ума, опираясь на труды Геродота и Фукидида, предложил первую научную модель поли­тическойжизни Афин. Сейчас такие модели стали обычны во всех науках, но в Элладе многие считали Аристотеля безнравственным человеком: он судил о поступках людей так же бесстрастно, как о движении небесных тел. Одновременно с учеными-эллинами их коллеги китайцы созда­вали такие же науки на другом краю Евразии. Лао-цзы (современник Пифагора и Конфуция) впервые создал единую модель Вселенной, одинаково описывающую все явления — от движений звезд до по­ступков людей. Интересно, что в модели Лао-цзы не было понятия об атомах. Зато в ней, кроме единой стихии, которая называлась в Китае ци, был единый мировой закон — дао. В наши дни физики умеют строго определять такие понятия и вычислять их числовые значения, но в Древнем мире никто не умел этого делать, поэтому замечательные догадки физиков Китая и Эллады не привели тогда к большим открытиям. Математические понятия в Китае были такие же, как в Элладе, но больше было вычислений и меньше доказательств. В 1 веке до н. э. ученый Цзу Чун-чжи (изобретатель магнитного компаса) пер­вым из китайцев вычислил отношение длины окружности к ее диа­метру. Его результат был гораздо точнее, чем прежний расчет Ар­химеда. Современник Цзу Чун-чжи — Сыма Цянь — написал пер­вую историю Китая. Многие задачи, поставленные учеными Древнего мира, удалось решить лишь много веков спустя. Например, можно ли построить циркулем и линейкой правильный семиугольник? В конце 18 века немецкий математик Гаусс доказал, что это невозможно. Или: рационально ли число p? В конце 19 века Линдеман доказал, что это не так. Увидеть атомы в микроскоп физики сумели только в начале нашего века. Сущест­вование единой природной стихии — важнейшая проблема теорети­ческой физики; сейчас она, кажется, близка к полному решению. Физики называют это решение единой теорией поля. Однако некоторые задачи, поставленные эллинами и китайцами, до сих пор не решены. Например, Евклид доказал, что множество простых чисел бесконечно. Эратосфен заметил, что некоторые про­стые числа стоят парами, как близнецы — 11 и 13, 29 и 31 и т. д. Конечно ли множество таких пар? Ответить на этот вопрос Эра-тосфена пока никто не может. Не доказана (и не опровергнута) пока и гипотеза Лао-цзы о едином законе, управляющем движе­нием звезд, цветением растений и развитием государств. Но многие физики надеются, что такой закон можно вывести, обобщая уравне­ние Шредингера и принцип наименьшего действия. Так продолжает развиваться в наши дни научное наследие Древ­него мира.

Дата добавления: 2014-01-05