ИСТОРИЯ СРЕДНИХ ВЕКОВ (В двух томах. Под общей редакцией С.ДСказкина). Том 2
Шрифт:
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.
Развитие физики
В развитии физики перелом наступил позже, чем в астрономии. В XVI в. происходила своеобразная подготовка к созданию новой физики. В связи с гуманистическим движением и пересмотром господствовавших ранее взглядов некоторые мыслители предприняли попытки создать новые натурфилософские концепции, в которых были подвергнуты критике различные аспекты аристотелевской физики, усвоенной средневековой схоластикой.
Одновременно началась основанная на самостоятельных наблюдениях
Итальянский ученый Николо ТарталБЯ-{1500-1557) изучал под влиянием потребностей баллистики траекторию брошенного тела. Тарталья установил, что наибольшая дальность полета достигается при угле вылета в 45°. Английский ученый Вильям Гильберт (1540– 1603) з работе «О магните» на основе тщательных наблюдений и экспериментов дал подробное описание свойств магнита, а также всех известных в то время электрических явлений.
Много новых идей в области физики высказал Леонардо да Винчи, однако его записки не были опубликованы и остались неизвестны современникам.
В первой половине XVII в. происходит уже полный переворот в развитии физики. Этот переворот был связан с деятельностью Галилея, который решительно встал на путь создания науки, основанной на опыте и на применении точных математических методов при анализе и обобщении данных опыта. Новый дух, внесенный в науку Галилеем и другими учеными, виден на примере исследования вопроса о свободном падении тел. До Галилея преобладало ошибочное мнение Аристотеля, что скорость падения тел пропорциональна их двинул тезис, что скорость свободно падающего тела не зависит от веса. По рассказу биографа Галилея, для проверки правильности своих взглядов он сбрасывал шары различного веса с высокой башни. Затем, применяя, поскольку это можно было сделать на той стадии развития математики, точные математические методы для анализа процесса движений материальных тел, Галилей вывел уравнение равномерно ускоренного движения, изложил, хотя и не сформулировал в окончательном виде, закон инерции и принцип независимости действия сил, уточнил (или, правильнее, впервые создал) научные представления о скорости и ускорении, определял траекторию брошенного тела, начал изучение колебания маятника и , т. д. Он всегда стремился проверять свои выводы, сопоставляя их с наблюдениями, производил возможные эксперименты. Например, для проверки найденного им закона равномерно ускоренного движения Галилей скатывал бронзовые шарики по специально устроенному желобу, измеряя время, за которое они проходили различные расстояния (из-за отсутствия точных часов он измерял время скатывания шарика количеством воды, вытекающей через отверстие в дне сосуда). Эти труды Галилея явились основой для последующего развития кинематики и динамики.
Вклад в начатую Галилеем огромную работу по выяснению подлинных законов движения материальных тел внес и французский ученый Рене Декарт, сформулировавший, в частности, в более общем виде закон инерции (1644).
Зарождение и укрепление новых принципов научного исследования знаменовало начало бурного развития физики. Помимо механики начинают быстро развиваться и другие ее разделы. Важные открытия были сделаны в физике жидких и газообразных тел. Французский математик и физик Блез Паскаль (1623-1662), известный также как философ и писатель, успешно продолжил разработку вопросов гидростатики и в общем виде сформулировал названный его именем закон о передаче давления в жидкостях. Ученик Галилея Торичелли (1608– 1647) изучал атмосферное давление и создал ртутный барометр, получив в запаянной трубке пустое пространство над ртутью (торичеллиева пустота). Он отверг старое учение о «боязни пустоты» и утверждал, что ртуть в столбике барометра поддерживается именно атмосферным давлением. Правильность этого мнения экспериментально доказал Паскаль, организовав серию опытов с барометром, устанавливавшимся на различных уровнях горного склона. Немецкий инженер и бургомистр Магдебурга Отто
Развитие математики
Еще ученые Древней Греции и особенно средневекового Востока были знакомы с элементами алгебры, умели, например, решать уравнения первой и второй степени. В XVI в. новые открытия в этой области следовали одно за другим. Итальянские математики, в том числе Тарталья и Кардано (1501-1576), разработали способ решения уравнения третьей степени (формула Кардано). Один из учеников Кардано открыл способ решения уравнений четвертой степени. Для сложных вычислений (особенно в астрономии) были изобретены логарифмы. Первые таблицы логарифмов (Непера) появились в 1614 г .
Вырабатывалась система математических символов для записи алгебраических выражений и производства алгебраических действий. До XV в. буквы употреблялись в алгебре далеко не всегда и лишь для обозначения искомых неизвестных величин, алгебраические же действия записывались посредством слов при помощи громоздких фраз. Уравнения составлялись и решались только с определенными числовыми коэффициентами. С XV в. и до середине XVII в. во всеобщее употребление входят определейШе. –знаки . дляааяиси-. алгебра11чесш1Х действий (знаки сложения, вычитания, возведения в степень и т. д.), вводятся буквенные обозначения не только для неизвестных, но и для всех других величин. Благодаря последнему нововведению, связанному с именем французского математика Виета (1540-1603), впервые стало возможным в общей форме ставить и решать алгебраические задачи, появились алгебраические-фермулдд—АлЕеб—аическая символика получила дальнейшее развитие в трудах Декарта, который придал ей почти современный вид; в частности, он ввел принятые теперь знаки для обозначения неизвестных величин (последние буквы латинского алфавита – х, у, z). Одновременно с алгеброй развивалась тригонометрия, которая из подсобной дисциплины астрономии превратилась в особый раздел математической науки.
В это же время зарождаются некоторые совершенно новые разделы математики. Декарт и французский математик Ферма создали аналитическую геометрию, установив путем метода координат связь между геометрией и алгеброй. Математики первой половины XVII в. – Ферма, Кавальери, Паскаль, Декарт, Кеплер и другие разработали отдельные вопросы анализа бесконечно малых величин, подготовив почву для создания во второй половине столетия дифференциального и интегрального исчисления (И. Ньютон и Г. В. Лейбниц).
Возникновение новых отраслей математики имело огромное принципиальное значение. Началось изучение переменных величин и функциональной зависимости между ними. Вырабатываются математические методы, впервые позволившие подвергнуть точному анализу процессы движения в природе, явления материального мира в их изменениях и диалектических связях. Возникновение новых математических дисциплин было одним из необходимых условий последующих успехов в изучении природы.
Развитие химии, геологии, географии, ботаники, зоологии и т. д. сводилось главным образом к накоплению и описанию новых фактов. Однако в этом отношении были достигнуты значительные успехи. Была преодолена традиция черпать фактический материал, идеи и концепции из сочинений античных авторов. Основное внимание стало уделяться непосредственному и самостоятельному изучению природы.
В химии были открыты неизвестные ранее вещества, изучались их свойства, чему способствовали развитие красильного дела, некоторых химических производств, медицины (все шире использовавшей различные химические соединения в лечебных целях), горного дела и металлургии, а также все еще продолжавшая процветать алхимия. Хотя алхимики ставили перед собой фантастические цели, однако в процессе многочисленных и упорно повторяемых опытов они часто эмпирическим путем приходили к выяснению химических свойств многих веществ.