Наука и научные знания в Средние века

   Развитие  кинематики было связано с потребностями  астрономии в строгих методах  для описания движения небесных тел. В этом направлении и развивается  аппарат кинематико-геометрического  моделирования движения небесных тел  на основе «Альмагеста» К. Птолемея. Кроме  того, в ряде работ изучалась кинематика «земных» движений. В частности, понятие  движения привлекается для непосредственного  доказательства геометрических предложений (Сабит Ибн Курра, Насирэддин ат-Туси), механические движения используются для  объяснения оптических явлений (Ибн  аль-Хайсам), изучается параллелограмм движений и т.п. Одно из направлений  средневековой арабской кинематики — применение инфинитезимальных  методов при изучении неравномерных  движений (т.е. рассмотрение бесконечных  процессов, непрерывности, предельных переходов и др.), подводившее  к понятию мгновенной скорости в  точке.

   Существенный  вклад внесен арабоязычными учеными  стран Востока и в астрономию. Они усовершенствовали технику  астрономических измерений, значительно  дополнили и уточнили данные о  движении небесных тел. Один из выдающихся астрономов-наблюдателей аз-Зеркали (Арзахель) из Кордовы, которого считали лучшим наблюдателем XI в., составил так называемые Толедские планетные таблицы (1080); они оказали значительное влияние на развитие тригонометрии в Западной Европе.

   В теоретической астрономии основное внимание уделялось уточнению кинематико-геометрических моделей «Альмагеста», устранению противоречий в теории Птолемея (в том числе  с помощью более совершенной тригонометрии) и поиску нептолемеевских методов моделирования движения небесных тел. Следует упомянуть попытки согласования «Альмагеста» с моделью гомоцентрических сфер (Ибн Баджжи, Ибн-Рушд, аль-Битруджи) и разработку марагинской школой (Насирэддин ат-Туси, аш-Ширази, аш-Шатир) модели, согласно которой «земное» прямолинейное движение участвует в движении небесных тел равноправно с равномерным круговым, что наметило тенденцию к объединению «земной» и «небесной» механик.

   Значительное  и своеобразное развитие получают на средневековом арабоязычном Востоке  и медико-биологические знания. Их своеобразие объясняется рядом  обстоятельств. Во-первых, богатыми традициями народной медицины стран Востока. Во-вторых, так же, как и в области физико-математического  знания и астрономии, они опирались  на древнегреческие и древнеримские  источники, в том числе на Свод Гиппократа, труды Аристотеля, Галена и др. В-третьих, высокой оценкой  в исламе профессии врача, медика, лекаря. (Аллах не допускает существования  самой болезни, пока сам не создаст  средства для ее лечения; задача и  обязанность врача эти средства найти.) И, наконец, в-четвертых, ислам  категорически запрещает вскрытие человеческого тела (что, однако, не явилось препятствием для развития отдельных отраслей анатомии и хирургии).

   Все это определило развитие медико-биологических  знаний в следующих основных направлениях: детальное изучение лекарств растительного, животного и минерального происхождения, диагностика (систематизация симптомов  болезней и др.), учения о причинах болезней, о принципах лечения, профилактика заболеваний, токсикология, особенности  инфекционных заболеваний, диетология, гигиена, косметология и др. Известное  развитие получили также анатомия (особенно учение о строении глаза — офтальмология) и хирургия. 

   К концу XII — началу XIII в. обозначился  застой в социально-экономическом  и культурном развитии стран Ближнего и Среднего Востока. Страны же Западной Европы, напротив, стали «обгонять» мусульманский Восток и Византийскую империю. В основе такого «исторического рывка» лежало развитие производительных сил (как в сельском хозяйстве, так  и в ремеслах).

   Происходит  технологическая революция в  агротехнике: появляется тяжелый колесный плуг, используется боронование, совершенствуется упряжь тягловых животных, что позволяет  в 3—4 раза увеличить нагрузки, внедряется трехпольная система земледелия, создается земельно-хозяйственная  кооперация, осваиваются новые источники  энергии — сила воды и ветра (распространяются водяные и ветряные мельницы) и  др. Благодаря изобретению кривошипа  и маховика механизированы многие ручные операции. Рационализируется организация  хозяйственной деятельности (особенно в монастырях).

   Производство  избыточной сельскохозяйственной продукции  стимулирует развитие торговли, ремесла. Усиливается тенденция урбанизации. Складываются центры мировой торговли (Венеция, Генуя), «миро-экономики». Формируется  уважительное отношение к физическому  труду, к деятельности изобретателей, инженеров. Дух изобретательности  и предприимчивости все в большей  степени пронизывает культурную атмосферу общества. Превращение  физического труда в ценность, в достойное занятие порождает  необходимость его рационализации, так как тяжесть физического  труда осознается как нечто нежелательное.

   В этих условиях происходит подъем в  духовной сфере. Одним из наиболее ярких  его выражений стало возникновение  новых светских образовательных  учреждений — университетов. Еще  в XII в. был открыт университет в  Болонье, а в 1200 г. был основан  Парижский университет. В XIII—XIV вв. появились университеты в других городах Западной Европы: в Неаполе (1224), Тулузе (1229), Праге (1349), Вене (1365), Гейдельберге (1385) и т.д.

   Средневековые университеты имели четыре факультета. Первый — подготовительный; он был  самым многочисленным и именовался факультетом свободных искусств. Здесь преподавали семь свободных  искусств — грамматику, риторику, диалектику (искусство вести диспуты), геометрию, арифметику, астрономию и музыку. Впоследствии этот факультет стали называть философским, а полученные знания подразделяли на философию натуральную, рациональную и моральную. Основными факультетами являлись медицинский, юридический  и теологический. Теологический  факультет считался высшим факультетом, но обычно он был наименее многочисленным.

   В XIII—XV вв. через усвоение наследия арабоязычной и древнегреческой математики (частично из Византии) формируется западноевропейская математика, накапливается важный исходный опыт рационально-теоретического анализа, который определит ее дальнейшее стремительное развитие начиная  с XVI столетия. В XIII в. в Италии появляются и широко распространяются первые серьезные  учебники математики, в которых органично  сочетаются практически значимые математические алгоритмы, процедуры с глубоким теоретическим анализом (Леонардо Пизанский (Фибоначчи).

   В XIV—XV вв. главные направления развития европейской математики — расширение понятия числа, совершенствование  алгебраической символики, формирование тригонометрии как особой отрасли  математики. В трудах Фибоначчи уже  существует ясное понимание природы  иррациональных чисел. Н. Орем вводит понятие  дробных степеней, а Н. Шюке —  отрицательных и нулевых показателей  степеней. Немецкий математик И. Мюллер (Региомонтан) в сочинении «Пять  книг о тригонометриях всякого рода»  систематически излагает тригонометрию как целостную математическую науку и представляет таблицы тригонометрических функций до седьмого знака.

   В период позднего Средневековья (XIV—XV вв.) постепенно осуществляется пересмотр  основных представлений античной естественнонаучной картины мира и складываются предпосылки  для создания нового естествознания, новой физики, новой астрономии, возникновения научной биологии. Такой пересмотр связан, с одной  стороны, с усилением критического отношения к аристотелизму, а  с другой стороны, с трудностями  в разрешении тех противоречий, с  которыми столкнулась схоластика в  логической интерпретации основных религиозных положений и догматов. Одно из главных противоречий, попытки  разрешения которого приводили к «разрушению» старой естественнонаучной картины мира, состояло в следующем: как совместить аристотелевскую идею замкнутого космоса с христианской идеей бесконечности божественного всемогущества?

   Важным  источником новых физических идей стало  «отрицательное богословие». Это такая  теологическая доктрина, которая  определяла характеристики Бога на основе абсолютной противоположности свойств  земного мира (земное смертно —  Бог бессмертен; земное конечно —  Бог бесконечен, и т.д.), а затем  искала принципы, которые бы позволяли  связать земное и божественное в  некое единство. Так, в частности  ссылки на божественное всемогущество  послужили основанием для отказа от ряда ключевых аристотелевских положений  и выработки качественно новых  образов и представлений, которые  способствовали формированию предпосылок  новой механистической картины  мира. К таким представлениям и  образам можно отнести следующие.

     Во-первых, допущение существования пустоты, но пока не абстрактной, а лишь как нематериальной пространственности, пронизанной божественностью (поскольку Бог не только всемогущ, но и вездесущ, как считали схоласты).

   Во-вторых, изменение отношения к проблеме бесконечности природы. Бесконечность природы все чаще рассматривается как позитивное, допустимое и очень желательное (с точки зрения религиозных ценностей) начало; оно как бы выражало такую атрибутивную характеристику Бога, как его всемогущество.

   В-третьих, возникает и представление о  бесконечном прямолинейном движении как следствие образа бесконечного пространства.

   В-четвертых, возникновение идеи о возможности  существования бесконечно большого тела. Образ пространственной бесконечности  постепенно перерастает в образ  вещественно-телесной бесконечности. При этом рассуждали примерно так: «Бог может создать все, в чем не содержится противоречия; в допущении  бесконечно большого тела противоречия нет; значит, Бог может его создать». Такой ход мысли приводит к  обсуждению представлений об актуальной и потенциальной бесконечности, к идее о том, что «во Вселенной  нет центра, или он повсюду», и  др.

   В-пятых, допущение существования среди  движений небесных тел не только идеальных (равномерных, по окружности), соизмеримых  между собой, но и несоизмеримых. Иррациональность переносилась из земного  мира в надлунный, божественный мир. В этом также виделись признаки творящей божественной силы: Бог способен творить  новое повсюду и всегда. Исключение принципиального аристотелевского различия мира небесного и мира земного  создавало предпосылки для интеграции физики, астрономии и математики.

   Качественные  сдвиги происходят также в кинематике и динамике. В кинематике средневековые  схоласты вводят понятия «средняя скорость», «мгновенная скорость», «равноускоренное движение» (они его называли «униформно-дифформное»). Мгновенную скорость в данный момент они определяют как скорость, с  какой стало бы двигаться тело, если бы с этого момента времени  его движение стало равномерным. Постепенно вызревает понятие ускорения. Схоласты уже догадываются, что путь, пройденный телом при равноускоренном движении без начальной скорости за известный промежуток времени, равен пути, который пройдет это же тело за то же время с постоянной скоростью, равной средней скорости равноускоренного движения.

   В эпоху позднего Средневековья в  динамике значительное развитие получила теория импетуса (лат. impetus — стремительность, напор), которая была мостом, соединявшим  динамику Аристотеля с динамикой  Галилея. Французский философ-схоласт  Жан Буридан (XIV в.) объяснял падение  тел с точки зрения теории импетуса. Он считал, что при падении тел  тяжесть запечатлевает в падающем теле импетус, поэтому и скорость его во время падения возрастает. Величина импетуса, по его мнению, определяется и скоростью, сообщенной телу, и «качеством материи» этого тела. Импетус расходуется  в процессе движения на преодоление  трения; когда импетус растрачивается, тело останавливается .Кроме того, теория импетуса способствовала развитию и уточнению понятия силы. Старое, античное и средневековое, понятие силы благодаря теории импетуса в дальнейшем развитии физики раздвоилось на два понятия. Первое — то, что И. Ньютон называл «силой», понимая под силой воздействие на тело, внешнее по отношению к движению этого тела. Второе — то, что Р. Декарт называл количеством движения, т.е. факторы процесса движения, связанные с самим движущимся телом. 

   Заключение

   Историческая  роль средневекового сознания состояла не в поиске новых рациональных форм знания, отражающих объективные законы природы, а в пролиферации, умножении  связей и отношений чувственных  образов. Существенные связи и отношения  мира даны субъекту не только в абстрактных  понятийных формах, но и в допонятийных формах отражения, в том числе  и в перцептивных образах. В этом случае они как бы впаяны в содержание образов наряду с множеством случайных  свойств объекта и должны быть отделены друг от друга. Для перехода к научному познанию природы сознание должно было сформировать структуры, позволяющие  отбирать из множества связей и отношений  чувственных образов такие, которые  носят существенный, закономерный характер.