Доклассический период развития естествознания растянулся более чем на двадцать столетий. Можно выделить два очень важных этапа: античность и средние века. Исследования ученых этих времен стали предтечей становления классической науки.
1. Научные программы античности
Наука в современном понимании этого слова зародилась в поздней античности. Ее колыбелью стала Древняя Греция. Уже в Y - I в. до н.э. у греков достаточно хорошо была развиты математика, механика, астрономия. Сложившаяся социокультурная ситуация способствовала становлению нового мировоззрения - античной натурфилософии и создала условия для возникновения системы доказательных знаний, в основе которой лежит рациональное обоснование. Сформированный в античности аппарат логического рационального мышления представлял собой определенный алгоритм производства доказательных знаний. Являясь принципиально новым по сравнению с мифологией подходом к постижению мира, натурфилософия подводила к пониманию, что истина - не продукт догматической веры, а логически обоснованный результат созерцания и осмысления окружающей действительности. В ее недрах зародились традиции современного «европейского» научного мышления.
В отличие от мифологии и религии натурфилософия пыталась решать мировоззренческие вопросы средствами разума, опирающегося на чувственное наблюдение, интуицию, эмпирическое знание, систему понятий и суждений, связанных друг с другом по определенным логическим законам. Античные философы создали логику и диалектику, которые в Древней Греции стали важнейшими методами познания действительности. В те времена считалось, что именно созерцание и размышление, отвлечение от мирской суеты, обращение к самому себе и своей интуиции позволяет приобщиться к вечному и глубже познать законы Мироздания. Ее вниманием пользуются преимущественно вопросы отношения человека к превосходящим силам природы, понимание мира, строения материи, живых организмов и самого человека. Глубина их представлений поражает. И современная нам наука, вооруженная тончайшей измерительной техникой и накопившая огромное число экспериментальных данных, не намного продвинулась по сравнению с античностью в понимании мира как единого органичного целого, бесконечного в пространстве и времени.
Главный вопрос натурфилософии: из чего все произошло. Мыслители древности выдвигали в качестве первоосновы мира четыре стихии: воду (Фалес), воздух (Анаксимен), землю и огонь (Гераклит). Одним из крупнейших в раннегреческой натурфилософии являлось учение Гераклита. По его представлениям все предметы рождаются из огня и разрушаясь, вновь превращаются в огонь. На основе представлений о превращении огня он строил свою космологию. Все в мире изменчиво, утверждал он, «в один и тот же поток нельзя войти дважды и нельзя дважды застигнуть смертную природу в одном и том же состоянии». Все изменения в мире подчинены всеобщему закону - Логосу, благодаря которому первичный Хаос превращается в упорядоченный Космос.
Исследователи выделяют три научные программы античности:
1. Математическая программа Пифагора (VI в. до н.э.) и Платона (427- 348 г. до н.э.).
Пифагорейской школе удалось сформулировать два важнейших тезиса, которые легли в основу всей последующей науки:
- явления природы и ее законы наиболее четко и лаконично выражаются языком математики;
- количественные (числовые) отношения отражают гармонию и порядок мира, симметрию его частей, правильность их объединения и ритмичность движения.
2. В основе корпускулярной (лат. corpusculum - частица) атомистической программы лежат представления эпикурейской школы (Левкипп, Демокрит, Эпикур), которые позднее были изложены древнеримским поэтом и философом-материалистом Лукрецием Каром (I в. до н.э.) в его поэме «О природе вещей». По их мнению окружающий мир состоит из некой субстанции, которая существует вечно и независимо от человека. Сегодня ее называют - «материя».
Ядро этой программы составляет учение Демокрита (470-405 г. до н.э.) об атомах. Вселенная состоит из пустоты и невидимых глазу телец - атомов, которые являются первокирпичиками Мироздания. Атомы бесчисленны по количеству, разнообразию, формам и величинам. Мир дискретен (прерывен). Находясь в вечном движении, атомы сталкиваются, образуют единый вихрь, соединяются и разъединяются. При этом они образуют самые разнородные по свойствам тела и порождают все сложное - огонь, воду, воздух, землю. В вихре движения тяжелые тельца собираются в центре и образуют шарообразное тело. От него отделяется оболочка, которая простирается над всем миром и образует бесконечную Вселенную, в центре которой находится Земля. В своих философских построениях Демокрит опирался на непосредственное исследование природы. Им было выдвинуто предположение об атомистическом происхождении чувственных ощущений человека за счет взаимодействия атомов, истекающих от тел, и атомов в теле человека, что и вызывает, по его мнению, ощущения цвета, вкуса, запаха, звука.
Эпикур (341- 270 г. до н.э.) развил идеи Демокрита и дал им философское обоснование. Первоосновой любого учения он признавал логические умозаключения, считая, что таким путем можно получить новое знание о вещах даже при отсутствии данных непосредственного опыта. Отвергнув концепции Платона, он стремился вывести законы природы из самой же природы, представляя окружающий его мир зримым, ощущаемым, движущимся, вечно меняющимся, и в то же время непреходящим, остающимся единственной реальностью. Он признавал что материя - это бесконечное множество движущихся атомов, но при этом пытался выяснить, что за сила движет ими, и какова конечная цель этого движения. Он считал, что мир - это нагромождение случайностей, и совершенно лишен какой-либо внутренней логики и внутреннего смысла. Размышляя над природой случайного, он создал учение об отклонениях атомов от прямолинейных путей, в результате которых происходят столкновения, и возникает вихревое движение, приводящее к образованию вещей. Случайность, по его мнению, лежит в природе самих вещей и носит объективный характер.
Эта программа стала истоком корпускулярной традиции современной науки.
3. Завершающим этапом развития античной науки можно считать создание континуальной (лат. continuum - непрерывное)программы, объединившей в себе все достижения античности. Ее основоположником был Аристотель (384-322 г. до н.э.). Его сочинения охватывают многие области знания: «Органон», «Метафизика», «Физика», «О возникновении животных», «О душе», «Этика», «Политика», «Риторика», «Поэтика». Он разработал первую систематику животных, сделал попытку создать единую картину мира. В трактате «О душе» он утверждал, что всему материальному миру присуща некоторая внутренняя сущность - душа, которая имеет несколько уровней бытия. Самый низкий уровень души свойствен неживым объектам - камням, воде, воздуху. На следующем уровне находятся растения - травы, цветы и деревья; на следующем - насекомые, рыбы, животные. И на самом высоком уровне находится человек, душа которого бессмертна. В его представлениях находится место и Богу, который вращает небесную сферу, в центре которой находится Земля.
Свои воззрения на устройство природы он представил в книге «Физика», в которой изложил учение о четырех причинах существования мира - материи, форме, действии и цели, а также свои взгляды на взаимосвязь пространства, времени и движения. Занимая промежуточную позицию между Демокритом и Платоном, он считал, что материя существует вечно и образует в разных соединениях различные предметы. Все явления протекают во времени. Вместилищем предметов является пространство. Пространство неразрывно связано с телами. Пустоты или чистого места без тел не существует. Только тогда тело находится в пространстве, когда соприкасается с другими телами. Мир непрерывен. Порядок и гармония мира по Аристотелю обусловлены целевой причиной движения и формой.Когда-то давно, под действием первотолчка материя пришла в вихревое движение, упорядочив ранее существовавший Хаос. Движение - это изменение вообще. Оно осуществляется борьбой противоположных качеств - тепла и холода, сухости и влажности. В мире нет ничего неизменного и случайного, развитие его во времени строго детерминировано. Его учение о событийности движения почти два тысячелетия господствовало в представлениях человечества. Этот взгляд стал истоком континуальной традиции современной науки.
C тех самых пор на протяжении многих столетий в науке преобладали попеременно то континуальная (Гюйгенс, Френель, Максвелл и др.), то корпускулярная (Ньютон, Планк и др.) традиции. И лишь наука XX века осознала дуалистичность мира, дуалистичность (лат. dualis - двойственный) материи, которой присущи как полевые (волновые), так и корпускулярные свойства (корпускулярно-волновой дуализм).
Средневековая наука
С распадом античных цивилизаций (I-II в. н.э.) рассеялась по миру их уникальная культура, а с ней и те зачатки наук, которые сформировались в натурфилософии. И лишь к середине X века, после окончательного установления христианства, сквозь тьму варварства и мракобесия начинают пробиваться ростки новой культуры. Рождаются средневековые города, а с ними и элементы демократического управления, интенсивно развиваются ремесла. В XII-XIII в. разрозненные остатки древней науки начинают собираться воедино. Переводятся на современные языки, сохранившиеся труды древнегреческих философов. Ренессанс гуманитарной культуры послужил мощным толчком к возрождению знаний античности. В недрах средневековой культуры появляются зародыши экспериментальной науки. Ее провозвестником стал Р.Бэкон (1214-1294). «Есть два способа познания: через аргументы и через опыт» - утверждал он. Занимаясь опытами, он нашел способы получения фосфора, магния, висмута, изучал оптические явления и преуспел в их объяснении. Становлению опытного естествознания во многом способствовали бурноразвивающиеся и процветающие астрология, алхимия, ятрохимия (химия ядов).
XII-XIII века - начало эпохи Возрождения, расцвет которой приходится на XIY-XY в. Она подарила человечеству такого титана как Леонардо да Винчи (1452-1519), на плечах которого сформировалась наука XVI-XVII веков. Один из лучших умов человечества, живописец и скульптор, архитектор, ученый, инженер, он изучал движение тел, трение скольжения, гидравлику, сопротивление материалов, разрабатывал проекты каналов, ирригационных систем, машин для подъема и транспортировки грузов, металлургических печей, прокатных станов, ткацких, печатных и деревообрабатывающих станков, летательных аппаратов, подводных лодок, мостов. В музеях мира хранится около 10 тысяч листов с его чертежами и проектами. Как ученый, он считал, что любой проект должен подтверждаться математическими расчетами и проходить экспериментальную проверку.
Культура Возрождения подготавливала почву для становления «зрелой» науки. Этому во многом содействовали средневековые монастыри, школа и университет. Поощрялась книжная ученость. В средневековой схоластике (греч. scholastikos - школьный, ученый) высокий уровень развития получило логико-дискурсивное мышление. Во многом это способствовало возвращению к античной математической программе, ее активному развитию и внедрению в научные исследования.
XY - это век великих географических открытий, зарождения океанических цивилизаций и колониальной системы. К этому времени Западная Европа истребила бо¢льшую часть своих природных ресурсов и в поисках возможностей их восполнения обратила свои взоры на восток и на запад. Не просто любопытство вело Колумба, Магеллана, Васко да Гама в неизведанные края, а необходимость - завоевание новых территорий и развитие торговли. Нужно было уплывать в неизведанные дали в поисках сказочно богатых стран, но и велико было желание вернуться на родину. Однако парусный флот и примитивные способы навигации, доставшиеся средневековью в наследство от античности, уже не удовлетворяли требованиям времени. Нужно было развивать кораблестроение, технику, навигацию. А это невозможно сделать без физики и астрономии. Необходимость овладения навигацией заставила человека более пристально взглянуть на небо и выделить астрономию в самостоятельную область исследования. Именно в это время она отделяется от астрологии.
В конце XYI века средневековая цивилизация с ее феодальным укладом и ремесленным производством подходит к своему закату. Нарождается новый тип социально-экономических отношений, основанный на развитии мануфактурного производства. Возвышение практической деятельности, одобрение практицизма и предпринимательства, новый взгляд на человека как энергичную личность, устремленную на преобразование мира, поощрение индивидуализма, замешанного на религиозных ценностях- все это способствовало формированию нового общественного сознания.
Этот период в развитии цивилизации ознаменовался крупнейшей революцией в естествознании, сопровождавшейся жесткой борьбой с религией за новое мировоззрение. У ее истоков стояли Н.Коперник (1473- 1543), Д.Бруно (1548-1600), Г.Галилей (1564-1642), И.Кеплер (1571-1630). Умирающий Н.Коперник в 1543 году публикует свою книгу «О вращении небесных сфер», в которой утверждается гелиоцентрическая система мира, о которой догадывался еще Аристарх Самосский в III в. до н.э. Зарождается пантеизм - философское учение, отождествляющее бога и природу, как единую, вечную и бесконечную субстанцию, причину самой себя. Философ - пантеист и поэт Д.Бруно выдвинул гипотезу о бесконечности Вселенной и бесчисленности миров, за что и был, как еретик сожжен на костре, на площади Цветов в Риме.
Революция, произведенная Н.Коперником в астрономии, стала мощным толчком для развития оптики и механики и обусловила переход к новому методу исследования, основу которого составили эксперимент и математическое описание его результатов. В 1609 г. Галилей изобрел телескоп. С его помощью он рассмотрел рельеф Луны, темные пятна на Солнце, открыл спутники Юпитера, наблюдал фазы Венеры. Будучи активным защитником гелиоцентрической системы, он в 1633 году был, подвергнут суду инквизиции, вынудившей его отказаться от учения Коперника. Галилей заложил основы экспериментальных исследований в механике макромира. Внедрение математики в физические исследования позволило ему представить свои результаты в виде кинематических уравнений. Им впервые было сформулировано понятие физического закона в его современном значении. Он ввел в механику представление об относительности. И.Кеплер, используя собственные наблюдения и измерения Тихо Браге, Кеплер открыл законы движения планет вокруг Солнца и вывел уравнения их орбит, о чем и возвестил миру в книгах «Новая астрономия» и «Гармония мира».
В это время происходит становление рационалистического метода познания. Именно ему наука обязана своими крупнейшими достижениями и своим превращением в могучую производительную силу. В его представлениях человек не может что-либо изменить в природе, но покорить ее силы и заставить их работать на себя, он в состоянии. Методологические основы классического рационализма были заложены английским философом Ф.Бэконом (1561-1625), свою завершенность он получил в работах Р.Декарта.
Небывалого уровня развития по сравнению с античностью достигла экспериментальная техника, что способствовало углублению научных исследований, разработке новых станков, инструментов, механизмов и производственной техники. Подготавливался переход к новому, машинному производству и вызревали условия для промышленной революции XYII-XYIII веков.
Новые понятия и термины: натурфилософия, корпускулярный, континуальный, дуализм, схоластика, ятрохимия, кинематика, гелиоцентрическая система.
Ведущие идеи:
- принципиальное отличие натурфилософии от других способов познания окружающего мира;
- научные программы античной натурфилософии как истоки традиции современной европейской науки;
- зарождение экспериментальной науки;
- становление рационалистического метода исследования.
