Тема 2. Средневековая наука.

Под средневековьем обычно понимают период от заката античной культуры (5 в.) до эпохи Возрождения включительно, что составляет около 10 столетий. В истории Западной Европы этот период называют «темным», «мрачным», имея в виду общий упадок цивилизации, крушение Западной Римской империи под нашествием варваров в 476 г., проникновение религии во все сферы духовной культуры. Значительно замедлилось развитие Западной Европы. Но христианство сыграло не только разрушительную роль, роль душителя светской античной культуры, но и стабилизирующую функцию в обществе. Церкви и монастыри обеспечивали необходимый уровень грамотности и образования. Чтение и переписывание ученых книг было обязательным занятием в монастырях. Там создавались значительные по объему монастырские библиотеки, сохранявшие научное наследие. Монастыри обменивались рукописными книгами, ученые монахи не только комментировали тексты древних рукописей, но и обобщали знания, собирали воедино труды ученых различных научных школ и направлений.

Приемником античной мудрости стала Восточная Римская империя – Византия, просуществовавшая около 1000 лет. В целом о научных и технических достижениях Византии известно немного. Это объясняется теми разгромами, грабежами, истреблением памятников науки и культуры, которые стали следствием нашествия внешних врагов Византии – крестоносцев, арабов, турков-османов. В столице Византии Константинополе, названном в честь основателя города Византий Константина Великого, который перенес столицу из Рима в город Византию, в библиотеках монастырей хранились поэмы Гомера, труды Аристотеля и др. античная литература.

В раннее средневековье в Византии были свои научные достижения. Так, известны труды епископа Льва, прозванного Математиком (начало 9 в. – 869 г.), по математике и механике. Он впервые использовал буквы как математические символы, подойдя тем самым вплотную к основанию алгебры. Математические знания использовались византийцами на практике, в частности при постройке выдающегося сооружения – храма Св. Софии в Константинополе. Архитектура храма, его мозаика свидетельствуют о расцвете искусств и совершенстве техники Византии в 6 в. Химические познания использовались в фармакологии, косметологии и ремесленном производстве.

В раннем средневековье наибольших успехов в области науки достигли страны арабского Востока. В 7 в. начало складываться арабо-мусульманское государство под руководством Мухаммеда – религиозного и политического лидера. Он же был основателем ислама и главой в 630- 631 гг первого мусульманского теократического государства, расположенного в Аравии. Наивысшего развития халифат достиг в 9 в. уже после смерти Мухаммеда. В его состав входили территории Аравийского полуострова, современных Ирана, Ирака, Египта, Сирии, часть Закавказья, Средняя Азия, Северная Африка, Пиринеи.

Арабская культура во многом восприняла достижения античного мира. Багдадские халифы покровительствовали наукам: земледелие требовало развития геодезии, математики, военные походы и торговля стимулировали развитие географии, астрономии. На арабский язык были переведены сочинения греческих ученых, в частности, Аристотеля, Птолемея, Архимеда. На арабский переводились и персидские, и индийские книги. Арабские ученые в целом восприняли и систематизировали знания античной цивилизации, придав им более рациональный характер. Прежде всего это касается математики и астрономии.

Выдающимся арабским астрономом и математиком был Ал-Батани (около 850 – 929 гг). В своем сочинении 910 г. «Книга по астрономии» он уточнил данные Птолемея, произвел вычисления с тригометрическими функциями. Им составлены таблицы тригометрических функций, введено понятие «синус».

Другим выдающимся арабским астрономом был среднеазиатский ученый и государственный деятель Улугбек (1394 – 1449). Им была в 1429 г. построена астрономическая обсерватория, оборудованная уникальными приборами. В своем главном труде «Новые астрономические таблицы» Улугбек изложил теоретические основы астрономии, указал положение 1018 звезд, привел таблицы движения планет, отличающиеся большой точностью.

Арабы много сделали для развития математики. Они позаимствовали у индусов позиционное положение цифр при записи, при котором значение каждой цифры определялось ее местом влево от конца цифрового ряда. Это облегчало математические операции. В Европу этот принцип попал под названием арабской цифровой системы в 12 веке. Слово «сифр» (отсюда – «цифра») по-арабски означало «нуль».

Крупнейшим математиком арабского Востока был Ал-Хорезми (787 – 850). Сохранился его трактат «Краткая книга об исчислении ал-джебры и ал-мукабалы». «Ал-джебр» и «ал-мукабала» означали две простейшие алгебраические операции при решении уравнений. От термина «ал-джебр» и возникло название раздела математики «алгебра». Латинизированная форма Ал-Хорезми «algorithmus» дало термин «алгоритм», означающий вначале систему десятичной позиционной арифметики. Позднее этот термин приобрел другой смысл, используемый сегодня.

Среди выдающихся мыслителей арабского мира нельзя не отметить Омара Хайяма (1040-1123). Нашим современникам он известен как поэт, писавший свои произведения на языке фарси (персидский язык). Но он также был крупным математиком, писал свои труды по-арабски и подписывался Омаром Ал-Кайями. В своих математических сочинениях он изложил решения алгебраических уравнений до 3-й степени включительно, расширил понятие числа и на положительные иррациональные числа. Хайям возглавлял астрономическую обсерваторию, разработал проект весьма точного календаря, отличающегося от григорианского.

Арабские математики, подобно греческим, не использовали никаких алгебраических обозначений и все уравнения, математические преобразования записывали словами. Существовала так называемая риторическая алгебра.

Арабские ученые сделали важный шаг в развитии опытного естествознания. Особо следует отметить крупнейшего естествоиспытателя Востока, хорезмийского ученого-энциклопедиста Ал-Бируни (973 – ок. 1050). Он сконструировал множество экспериментальных приборов, призывал прибегать к опыту и проверять результаты исследований опытным путем. Бируни написал около 150 трудов по истории, геодезии, лингвистике, математике. Он допускал возможность движения планет вокруг Солнца, указал на причину лунных фаз.

Ал-Бируни занимал должность советника шаха, руководил академией. Вокруг него собралась замечательная группа ученых и среди них особо выделялся Абу Али Ибн Сина (латинизированное имя Авиценна) (ок.980 – 1037)– ученый, поэт, философ, врач. Им была создана энциклопедия теоретической и клинической медицины «Канон врачебной науки» (в 5 частях). Это систематизация взглядов и опыта греческих, римских, индийских и среднеазиатских врачей. Пользовалась большой популярностью в Европе, пережила 30 латинских изданий.

Большой интерес представляют труды арабских алхимиков, содержащие, наряду с фантастическими гипотезами, рациональные выводы и рецепты из области химической технологии, описание свойств ряда химических соединений, примеры их использования, в частности в медицине. Спирт, который арабские алхимики научились производить, использовался только как антисептик.

Среди арабских алхимиков наибольшую известность получили Джабир Ибн-Хаян (ок.721 – ок.815) (латинизированное имя Гебер) и Ар-Рази (865-925). Арабскими алхимиками изобретены и описаны важнейшие для проведения химических экспериментов приспособления и оборудование: мензурки, колбы, тигли, горелки, шпатели и многое другое. И все же алхимия для арабов была прежде всего средством, с помощью которого они пытались отыскать способ изготовления золота и эликсир жизни и молодости.

Большое практическое значение для арабов имела география. Благодаря огромной территории халифата арабами заложены основы географических представлений об Азии и Северной Африки. Книги по географии создавались на основе многолетних путешествий, рассказов купцов, донесений чиновников. Географические познания арабов обобщены в многотомном «Словаре стран», изданном в 1224 г.

После падения Западной Римской империи Европа длительное время находилась в упадке. Светская культура и образование было потеснено христианством. Начиная с 6 века при монастырях и церквах создаются школы, занимающиеся подготовкой священнослужителей. В связи с этим школы стали давать и элементы светского образования, в частности, изучались грамматика, риторика и диалектика. Круг изучения этих наук назывался «тривиум» – три пути знания. Отсюда возник термин «тривиальный».

Позднее в школах стали преподавать арифметику, геометрию, астрономию и музыку, составлявшие «квадриум» - четыре пути познания. Эти семь дисциплин назывались «семь свободных искусств». Обычно в школах при монастырях дети и взрослые учились по единой программе.

Монастырские школы стали со временем расширять сферы своей деятельности. В первой половине 9 века из монастырских школ возникают университеты, но уже как светские учебные заведения. Слово «университет» (от лат. universitas – совокупность) означает общность, совокупность. Первым возник Болонский университет в 1119 г. В 1150 г. основан Парижский университет. Вышедшая из стен Парижского университета группа студентов в 1167г. перебралась в Оксфордскую монастырскую школу и основала там Оксфордский университет. Выпускники 1209 г. Оксфордского университета составили ядро Кембриджского университета. Таким образом, Парижский университет стал родоначальником двух английских университетов. Преподавание в университетах велось на латыни.

В 12 веке появляются и государственные университеты, находящиеся на содержании королевства, в Испании, Португалии, Польше, Чехии. Прием в средневековые университеты был практически неограничен. Главным видом занятий были лекции и дискуссии. Средневековые университеты, как правило, имели три факультета: богословский, юридический и медицинский. Четвертый факультет – артистический – был школой ,где изучались семь свободных наук.

Университеты были не только центрами образования, но и науки. Так, например, при Оксфордовском университете францисканский монах Роджер Бэкон (1214 – 1292) занимался экспериментами. Его труд «Об опытной работе» поднимал вопросы эксперимента в физике и оптике. Бэкон считал скорость света конечной и высказал догадку о том, что свет не поток частиц, а представляет собой распространение движения, что близко по смыслу к волновой гипотезе. По его мнению, свет распространяется с чрезвычайно большой скоростью. Бэкон много внимания уделял изучению зрения, описал анатомическое строение глаза. На основе этих исследований ученый предугадал принцип телескопа и микроскопа. Он также угадал принцип магнетизма.

В Парижском университете изучалась проблема движения. Среди ученых особо выделялись Жан Буридан (1297 – 1357), Альберт Саксонский (1316 – 1390) и Никола Орем (1323 – 1382).

Так же, как и в других странах, в Западной Европе трудились алхимики, основные усилия которых были направлены на отыскание «философского камня», способного превращать неблагородные металлы в золото, а также «эликсира молодости» (от арабского – «ал-иксир» – сухое вещество, превращающее металлы в золото). Исследования приносили и реальные результаты, в основном касающиеся поведения химических реакций с кислотами, щелочами, солями. В 12 веке европейские алхимики получили путем перегонки винный спирт, используемый ими как химический реактив, горючее вещество, растворитель.

Известны также и технические достижения средневековья. Это водяная и ветряная мельницы, компас, порох, очки, бумага, механические часы. Почти все эти изобретения пришли в Европу с Востока.

Водяная мельница и водяной двигатель были описаны еще Витрувием, но только в средние века они стали широко использоваться. Были придуманы зубчатое зацепление пальцевого типа и коленчатый рычаг.

Ветряные мельницы появились в Европе в начале 12 века, но широко распространились в 15 веке. Изготовление мельниц требовало высокой квалификации мастеров в кузнечном деле, знаний гидравлики, аэродинамики.

Механические часы появились в Европе как башенные, служащие для указания времени богослужения. Первыми были часы на башне Вестминстерского аббатства, установленные в 1288 г. Позже часы стали использовать во Франции, Италии, Германских государствах, Чехии и т. д. Главной задачей при создании часового механизма было обеспечение точности хода или постоянства скорости вращения зубчатых колес. Для изготовления часов требовалась высокая точность обработки деталей, высокая точность сборки, подбор материала деталей. Часовое дело соединило механику, астрономию, математику в решении практической задачи измерения времени.

Компас был изобретен в Китае. Китайцы приписывали способность ориентации естественных магнитов воздействию звезд. В 1-3 вв. компас стал применяться в Китае как «указатель юга». Как он попал в Европу, неизвестно. Но применять в мореплавании европейцы начали его с 12 века. Теоретическое описание магнита впервые было предложено французским ученым Пьером де Марикуром (Петр Перегрин). Он объяснил явление магнитной индукции. Компас стал первой действующей научной моделью, на основе которой развивалось учение о притяжении, вплоть до теории Ньютона.

Порох открыли тоже в Китае и использовали его уже в 6 веке при изготовлении фейерверков, ракет. В военном деле он стал играть важную роль с 14 века после изобретения пушки, родоначальницей которой была «огненная труба» Византийцев. Вскоре после пушки появились ружья и мушкеты. Изобретение пушки открыло большой простор для научных исследований процессов горения и взрыва, вопросов баллистики.

Бумага была изобретена в Китае во 2 веке. В Европу она попала через арабов в 12 веке. Производство бумаги началось в Испании в 12 веке сначала из хлопка, затем из тряпья и отходов текстильного производства.

Предшественницей книгопечатания было ксилография – гравирование на дереве. По гравюрам на дереве можно было тиражировать печатные тексты. Китайские же мастера изобрели подвижный шрифт в начале 11 века. В Европе книгопечатание возникло в 40-х годах 15 века (И. Гутенберг). Первая славянская типография была основана в Кракове в 1491 г. Первая русская печатная книга «Апостол» напечатана в 1564 г. в Москве И. Федоровым и П. Метиславцем. Роль книгопечатания в научном прогрессе и распределении знаний трудно переоценить.

Очки были изобретены в Италии по одним сведениям в 1299 г. Сильвино Армати, по другим – не ранее 1350 г. Существует мнение, что успехи просвещения в эпоху Возрождения были достигнуты во многом благодаря изобретению очков.