Истоки научных знаний уходят в далекую древность. Примитивные виды деятельности у древних народов (собирательство, охота, рыболовство) позволили накопить знания о свойствах растений и почвы, строении тела животных и рыб и т.д. Первоначальные знания об окружающем мире сохранялись в виде ритуалов и мифов и передавались последующим поколениям в виде вербальных и ритуально-предметных форм. В мифах отражен достаточно сложный донаучный опыт культурного развития человечества. Наряду с религиозными идеями, культурными обрядами и мистическими ритуалами, в мифах кристаллизуется и позитивный познавательный и практический опыт, представляющий собой реальный процесс создания в рокировки тайн мира (А.Тенесе).
В мифах сложно переплетаются религиозные верования, зачатки научных знаний и философских размышлений, искусство, политические и социальные представления. Форма выражения мифов преимущественно чувственно-поэтическая, выражающая происхождение мира и человека и отражающая некоторые черты объективной реальности.
В мифах первобытного общества создавалась система ценностей, осуществлялся поиск единого основания природы и человека, природы и общества. Усложнение и дифференциация общества и общественных отношений, в свою очередь, обусловили эволюцию мифологии.
В каменном веке люди занимались присваивающим хозяйством (охота, собирательство), были в единой связке с природой и зависели от ее условий. Несколько позже, в эпоху нового каменного века, возникло производящее хозяйство, которое позволило стать человеку относительно независимым от окружающей среды. В период неолитической революции, продолжавшейся около семи тысячелетий, как подчеркивается в «Хрониках человечества», были заложены материальные и духовные основы культур Месопотамии, Египта, Китая, Индии, Японии и древней Америки.
Значительные сдвиги в смене материальной и духовной жизни людей произошли в древних государствах Шумера и Египта, после появления письменности в связи с необходимостью регулирования в государственных масштабах ирригационного земледелия, ведения учета сбора дани, поддержания связи с правительствами и зарубежными вассалами.
Знания в области естественных наук формировались постепенно в результате практической деятельности человека на основании потребностей повседневной жизни, не становясь при этом предметом самостоятельной деятельности. Постепенно из практической деятельности начали выделяться элементы естественных знаний. Это было характерно для наиболее организованных обществ, в которых появилась не только письменность, но и зачатки религиозных верований. Носителями знаний в древних цивилизациях, как правило, являлись жрецы, которые накапливали знания в сфере астрономии, математики, химии, фармакологии, медицины, психологии, пользовались гипнозом, разрабатывали и тщательно готовили ритуалы, чтобы при их выполнении вызывать страх и уважение, возбуждать надежду и веру, тем самым способствуя тому, чтобы контролировать общество. Наряду с перечисленными, формировались знания в таких областях деятельности как: сельское хозяйство, включая земледелие и скотоводство; металлургия и керамика; военное дело, мореплавание, торговля; политика.
Египетские источники, датируемые II тысячелетием до н.э. (папирус Ринда и Московский папирус) содержат решение отдельных задач, которые встречались на практике. Высшим достижением египетской геометрии являются вычисления точной формулы объема усеченной пирамиды с квадратным основанием, площади треугольника, прямоугольника, трапеции, круга. Однако стоит отметить, что уровень теоретической математики в Египте был достаточно низким. Это можно объяснить тем, что потребность в математике, даже в наиболее развитых экономически обществах, не выходила за пределы элементарной домашней математики.
Шумеро-вавилонская математика была заметно выше египетской. Источником сведений о вавилонской математике являются тексты, которые не позволяют проследить развитие математических знаний вследствие того, что большая их часть датирована 1800-1600 гг. до н.э., меньшая – 300-0 гг. до н.э. Однако, можно указать на большие достижения в этой области: изобретение системы письменного исчисления в математике; формирование основ алгебры и геометрии; умение вычислять квадратный корень и решать системы уравнений и квадратные уравнения.
Следует отметить, что в Египте и Вавилоне не были сформированы основы математических доказательств:математика носила сугубо утилитарный характер, с ее помощью шел расчет заработной платы, количества хлеба для рабочих и т.д. Не было четкого различия между геометрией и арифметикой, решение задач осуществлялось по принципу «такова процедура», а высшей ступенью развития обобщения являлась классификация задач по типам.
На протяжении длительного периода развития Египта астрономия находилась в зачаточном состотянии, кроме наблюдения за звездами для составления календаря, другой астрономии в Египте не было. В древних текстах нет упоминания об астрономических наблюдениях, плоскольку астрономия применялась исключительно для расчета времени и составления расписания ритуальных обрядов.
Важное практическое значение имело установление древними египтянами солнечного календаря, с «жестко закрепленными датами» (в отличие от лунного, месяцы которого свободно «гуляли по сезонам года»).
Ассиро-вавилонские астрономические наблюдения проводились систематически с эпохи Набонассара (747 г. до н.э.), что позволило установить двенадцать знаков Зодиака для описания движения Солнца и планет и разработать лунно-солнечный календарь. После ассирийского периода появилось математическое описание астрономических событий, что нашло подтвержение в текстах, в которых сохранилась заложена последовательная математическая теория движения Луны и планет.
Развитие наблюдений за планетами привело вавилонян к уяснению правильной последовательности их отдаления от Земли. Наблюдение за звездами в Вавилоне имело государственное значение, поскольку задачей астрологии являлось предсказание благоприятных периодов для решения важных государственных решений.
В Древнем Египте сформировались знания в области лечения болезней, которые легли в основу современного понимания медицины. В начале третьего тысячелетия до н. э. были накоплены знания в области терапии, хирургии, офтальмологии, во второй половине третьего тысячелетия до н. э. в Египте появился первый учебник по хирургии. 2300 году до н. э. был составлен шумерский сборник врачебных рецептов, где в качестве лечебных средств использовались растения.
Таким образом, в древних цивилизациях наука еще не выделилась специфическую сферу духовной деятельности. Теоретическое мышление, связанное с религиозно-этическими представлениями о мире и человеке, не получило самостоятельного развития: наблюдалось переплетение элементов научного знания с мистикой и суеверием (астрономии с астрологией, математики с кабалистикой, медицины с магией). Зачатки математических и других рационально-практических видов знания не получили интегрированного выражения в научных теориях.
Специфика античной науки
Наука как поиск истины ради самой истины зародилась в Древней Греции в VII-VIвв. до н.э. в рамках натурфилософии. Базой для возникновения и развития натурфилософии служили наблюдения за окружающей средой, на основе которых делались обобщения и заключения, переходящие в теории.
Имеющиеся знания в античности не были дифференцированы, они аккумулировались в рамках натурфилософии (натура – природа, философия – любовь к мудрости). Зачастую теоретические знания, накапливаемые в рамках натурфилософии, были наивными и ошибочными, однако происходил процесс накопления знаний и их анализ, были сформированы и изложены идеи, которые находят подтверждение в современной науке.
Следует отметить гениальность догадок древнегреческих мудрецов, учитывая, что наука находилась в зачаточном состоянии, и не было условий для эмпирических доказательств, выдвигаемых теорий. Основатель милетской школы Фалес (625 – 547 гг. до н.э.) говорил, что звезды и Земля состоят из одного и того же вещества. В школе Эпикура (341 – 270 гг. до н.э.) предполагали множественность обитаемых миров и считали, что эти миры сходны с Землей. Например, эпикуреец Митродор (330 – 277 гг. до н.э.)считал нелепым утверждение о том, что Земля является единственным населенным миром. Представителей натурфилософии Древней Греции считают первыми естествоиспытателями в понимании единства мира в целом. В качестве первоосновы всего сущего натурфилософы выдвигали огонь, воду, воздух, некий «апейрон», что позволяет сделать вывод об их материалистическом понимании происхождения мира. Гераклит (544 – 483 гг. до н.э.) высказал идею о единстве мира и его изменчивости, а также идею о непрерывности движения, которая согласуется с современными представлениями о движущейся материи.
Создание математики и других наук было вызвано потребностями материального производства. Большой вклад в развитие математики внесла школа пифагорейцев. Кроме известных теорем, его представители открыли факт о том, что отношение диагонали и стороны квадрата не может быть выражено целым числом или дробью. Таким образом, в математику было введено понятие иррациональности.
Анаксагор (500 – 423 гг. до н.э.) впервые выдвинул идею бесконечно малой величины которая нашла развитие и практическое применение в геометрии в частности для определения объема шара конуса и т.д. Евдокс Книдский (408 – 355 гг. до н. э.) разработал учение о пропорциональности которое способствовало преодолению кризиса пифагорейской математики вызванного открытием иррациональных чисел.
Выдающимся математиком древности был Евклид (340 – 287 гг. до н.э.), основавший математическую школу в Александрии. Евклид написал «Начала», в котором систематизировал все математические достижения того времени. В ней он изложил основы античной математики и геометрии, способы определения площадей и объемов различных фигур и тел, начало теории чисел, привел основные определения и аксиомы, изложил основы геометрической алгебры.
Аполлоний Пергский (262 – 190 гг. до н.э.) является автором труда «Канонические сечения». Его идеи оказали значительное влияние на развитие аналитической геометрии, проективной геометрии и функционального анализа. Книга «Канонические сечения» оказала значительное влияние на последующих математиков, таких как Ферма, Декарт, Ньютон, Лагранж.
Эратосфен Киренский (276 – 194 гг. до н.э.) нашел алгоритм определения произвольного количества последовательных простых чисел (решето Эратосфена). Также следует отметить его вклад астрономию, геодезию и географию. Предположительно, Эратосфен первый ученый, определивший размеры Земли.
В III в. до н.э. в своем труде «Арифметика» Диофант Александрийский заложил основы первой буквенной алгебраической системы. В Х веке она была переведена на арабский язык и исследования Диофанта продолжили арабские математики. В дальнейшем она оказала влияние на творчество Ферма.
Пифагор (570 – 490 гг. до н.э.) заложил основы, а Платон (428 – 348 гг. до н.э.) развил математическую модель мира, основу которой составляют следующие принципы:
- мир – это упорядоченный Космос, чей порядок схож порядку внутри разума человека, следовательно есть возможность рационального анализа эмпирического мира;
- упорядоченность Космоса является следствием всепроникающего разума, наделившего природу назначением и целью;
- умозрительное восприятие обнаруживает за видимым миром некий вневременной порядок. Сущность нашего мира – количественные отношения действительности;
- познание сущности мира требует от человека сознательного развития его познавательных способностей – разума, интуиции, опыта, памяти, нравственности.Результатом познания является духовное освобождение человека.
Важную роль для последующего развития науки сыграла атомистическая теория Левкиппа – Демокрита. Она выросла из недр элейской и эфесской школ. У элеатов была заимствована идея неизменности частиц (атомов), у Гераклита – идея постоянного непрерывного движения и «процесс перемен». Левкипп утверждал, что атомы являются первоначальными, из них возникают бесчисленные миры и на них распадаются. Собираясь, атомы образуют вихрь, в котором сталкиваются и вращаются, разделяются таким образом, чтобы сходное присоединялось к сходному.
Основные положения атомистической программы Демокрита сводятся к следующим утверждениям:
- ничего не существует кроме атомов и пустого пространства, все прочее есть мнение;
- атомы невидимы глазом, бесконечны в числе и бесконечно различны по форме;
- из ничего ничего не бывает: ничто из того, что есть, не может быть уничтожено. Всякое изменение есть соединение и разделение частей;
- ничто не происходит случайно, все происходит по некоторой причине и необходимости;
- различие всех предметов зависит от различия их атомов в числе, величине, форме и порядке. Качественного различия атомов не существует. Атомы действуют друг на друга посредством давления и удара, они не имеют «внутреннего состояния»;
- душа состоит из мелких, гладких и круглых атомов, подобных атомам огня. Они самые подвижные, от их движения, проникающего через все тело, происходят все явления жизни.
Атомистической программе присущ жесткий детерминизм, где всякая случайность исключалась, что впоследствии нашло свое отражение в механике Галилея и Ньютона.
Для становления европейской научной мысли значительную роль сыграла континуальная программа Аристотеля (384 – 322 гг. до н.э.). В противовес Демокриту с его идей появления вещей из атомов и Пифагору с Платоном, признававшим существование математических объектов и идей независимо от вещей, Аристотель выдвинул четыре причины бытия: формальную, материальную, действующую и целевую.
В «Метафизике» Аристотеля воссоздается мир как целостное, естественно возникшее образование, имеющее причины в себе самом. Оно предстает перед нами в виде двойственного мира, имеющего неизменную основу, при этом проявляющуюся через подвижную эмпирическую сущность. Предметом науки являются умопостигаемые вещи, не подвластные сиюминутным изменениям.
Аристотеля считают «крестным отцом» античной физики. Название его книги «Физика» – стало названием всей физической науки. Он верно определил задачи физики, сведя их к исследованию «первых причин» природы (основных законов), «первых начал» (исходных средств) и ее элементов (тел и частиц).
В труде «Органон» Аристотель разработал основы доказательного метода, сформулировал принципы формальной логики, создав тем самым прочную основу для логически обоснованного мышления с использованием понятийно-категориального аппарата. Также ученый-энциклопедист систематизировал накопленные к этому времени научные знания.
В Древней Греции происходило накопление знаний в области механики. Фалес Милетский описал явление притягивания железа и легких предметов материей, натертой янтарем. Аристофан, изучая некоторые оптические свойства линз, установил, что с их помощью можно разводить огонь.
Значительную роль в развитии механики сыграл Архимед (287 – 212 гг. до н.э.). Он сделал математическую обработку начал статистики, что послужило ее выделению в специальную теоретическую дисциплину. Ученный разработал методы определения центра тяжести для различных тел, сделал математический вывод законов рычага, открыл основные законы гидростатики. Заслуга Архимеда для античной науки состоит в том, что он сочетал строгость теоретических построений с постоянной эмпирической проверкой и применением на практике.
Теоретические вопросы механики разрабатывал Герон Александрийский. В работе «Механика» он выделил в механике теоретическую и прикладную части. Теоретическая часть включала геометрию, арифметику, астрономию и физику – все то, что касалось ручного труда.
Вопросы распространения и отражения света рассматривал Евклид в трактатах «Оптика» и «Катоптрика» (раздел статики, в котором изучается теория зеркального изобретения). За преломлениями лучей в воздухе и в воде наблюдали в I в. н. э. Клеолед и Клавдий Птолемей.
В Древней Греции были заложены основы биологии. В V в. до н. э. Эмпедокл (490 – 430 гг. до н. э.) высказал гениальную мысль о том, что все организмы на Земле появились в результате соединения отдельных элементов, при этом уродливые и несовершенные организмы погибали, освобождая место наиболее приспособленным и жизнедеятельным. Эта мысль предвосхитила идею эволюции. Автором первого указателя лекарственных растений, на основе египетских источников является Демокрит.
В Античности зарождаются первые учения в области зоологии. В произведениях Аристотеля «Об истории животных», «О происхождении животных», «О частях животных» сформулирована основы физиологии и анатомии. Ученый определил жизнь как способ к самообеспечению и независимому росту и распаду. В своих трудах он упоминает около 500 различных животных, причем о многих пишет очень детально на основе собственных наблюдений. Аристотель не только описал мир животных, но и заложил традицию систематизации видов животных. Он первый поставил классификацию животных на научную основу.
Сочинения Аристотеля оказали большое влияние на его ученика Теофраста (371 – 287 гг. до н.э.), который считается основателем систематической ботаники (ботанэ – трава). Его труды «Об изучении растений», «Физиология растений» посвящены классификации растений, систематиззации накопленных наблюдений по морфологии, географии и медицинскому использованию растений. Ученый высказал мнение, что большинство растений размножаются посредствам семян.
В период Античности появились первые учения в области анатомии. В начале V в. до н. э. врач Алкмеон из Кротона, в противовес господствовавшим в то время представлениям о том, что центральным органом духовной составляющей жизни человека является сердце, установил, что центром психической деятельности человека является мозг.
В первой половине III в. до н. э. Эрасистрет (300 – 240 гг. до н. э.) описал строение и функции тела человека, разработал основы теории кровообращения, исследовал систему кровеносных сосудов, изучил анатомию сердца, указал на различие нервов организма.В Древнем Риме крупнейший вклад в развитие анатомии и физиологии внес Клавдий Гален (129 – 201 гг. до н. э.). Для изучения строения человеческого организма он занимался препарированием обезьян. Занимаясь анатомией и физиологией, Гален сделал немало наблюдений, в частности положил начало научному изучению кровообращения. Главными органами он считал сердце как источник врожденного тепла, в котором образуется жизненный дух, разносимый кровью по всему телу, печень как кроветворный орган и мозг как орган мышления, центр чувств и движения. Гален изучил строение глаза и объяснил функцию глазного нерва, считал зрачок рецептором.
В I в. до н. э. Асклепиад, на основе идей атомизма заложил основы «солидарной патологии» в физиологии и медицине. Он считал, что болезнь возникает в результате упорядоченного движения атомов в теле.
Итоги развития естественных наук в античную эпоху пытался подвести Плиний Старший (23 – 79 гг. до н. э.). В своем фундаментальном энциклопедическом труде «Естественная история» в тридцати семи книгах он обобщил сведения почти пятисот древнегреческих и римских ученых. Ученый рассматривал вопросы астрономии, физики, географии, минералогии, металлургии, ботаники, зоологии, этнографии. Несмотря на недостаточную критичность по отношению к сведениям, богатство материала, собранного Плинием, делает его труд важным источником знаний.
