Естествознание в эпоху возрождения

Пришедшая на смену средневековью  эпоха Ренессанса (Возрождения) принципиально  отличалась от него. Это время краха  феодализма и становления капиталистического общества; время жестоких религиозных  войн и жестких социальных конфликтов, время сложения абсолютистских монархий и становления буржуазного индивидуализма, приходящего на смену феодальной сословной иерархии; время зарождения книгопечатания и возрождения античной культуры на новом витке диалектической спирали развития. В наступившем  времени был преодолен средневековый  дуализм сознания и восприятия мира, мир Дольний и мир Горний представлялись уже близкими и даже взаимопроникающими: все связано со всем, а значит все, а не только божественное, достойно быть предметом познания. Не божество, а человек – мерило всего сущего. Такой вектор мышления породил множество  гениальных умов. Титанами мысли ренессанса на базе бескорыстного, объективного познания мира, была подготовлена основа классического  естествознания, испытавшего невиданный взлет в XVIII – XIX вв.

Множество достижений было связано с областями биологии и химии, освобождавшейся от пут  герметизма. Велась огромная работа по описанию многообразия животного и  растительного мира. Развивались  морфология и анатомия, расширявшая  сведения о внутреннем строении различных  организмов. Большое внимание стали  уделять человеку и способам исцеления  его от недугов. Не перечислить всех имен известных и великих натуралистов и медиков эпохи ренессанса, среди  них – погибший при кораблекрушении  первый анатом Андреас Везалий (1514-1564), создатель микроскопической анатомии (первооткрыватель капилляров), врач Марчелло Мальпиги (1628-1694), размышлявший о природе света и тяготения и открывший клеточное строение живых тканей Роберт Гук (1635-1703), врач и ботаник-систематик Андреа Цезальпини (1519-1603).

Парацельс (1493-1541) он же – Филипп Ауреол Теофраст Бомбаст фон Гоненгейм – родился в Швейцарии и изучал медицину и химию, путешествуя по Франции, Италии и Германии. Он исходил из того, что медицина покоится на четырех столпах: философии, астрологии, химии и добродетели. Парацельс (что значит «превосходящий Цельса» – римского ученого-медика) основал натрохимию, приписывая определенным соединениям способность устранять нарушения равновесия в организме. Он верил, что коль тело человека состоит из веществ, то происходящие в них изменения и вызывают болезни, которые можно излечить, лишь применяя лекарства, восстанавливающие химическое равновесие. До Парацельса в качестве лекарств использовались в основном растительные препараты, он же полагался лишь на эффективность минеральных лекарств. В химических изысканиях Парацельс заимствовал из алхимии учение о триаде ртуть-сера-соль, отражающей основные свойства материи: летучесть-горючесть-твердость. Эта триада составляет основу макрокосма (Вселенной), но относится и к микрокосму (человеку), состоящему из духа, души и тела. Парацельс утверждал, что лихорадка и чума происходят от избытка в организме серы, параличи от избытка ртути, а избыток соли может вызвать расстройства желудка и водянку. Следует сказать, что Парацельс активно боролся с догматической наукой, и иногда не совсем привычными методами: публично сжег в Иванов день учебник медицины, основанный на устаревших античных представлениях, преподавал медицину в университете Базеля на немецком, а не на традиционной латыни. Натрохимия оказала химии большую услугу, освободив ее от влияния замешанной на магии алхимии и расширив знания о жизненно важных соединениях (тем самым благотворно повлияв и на фармацию).

Антони ван  Левенгук (1632-1723) – нидерландский натуралист – изобрел микроскоп. Это была настоящая революция в биологии – прорыв в совершенно доселе неведомый микромир. Конструкция микроскопа Левенгука была гениально проста – несмотря на использование всего одной линзы, он позволял получать увеличения в сотни раз! С помощью нового инструмента были открыты микроорганизмы, сперматозоиды и недоступные ранее глазу тонкости строения обыденных, казалось бы предметов – волоса, ножки пчелы и многое другое. Микроскоп был еще и выдающимся инженерным изобретением. Лишь в 1980-х гг. российским инженерам удалось доподлинно выяснить как без длительной и утомительной шлифовки хитроумный голландец с помощью пламени изготавливал из стеклянных нитей сотни линз для своих микроскопов с уникальными для того времени препаратами. Оказалось, что простая технология, созданная Левенгуком 350 лет назад, вполне современна и весьма практична, а изготовить такой микроскоп под силу даже аккуратному и усидчивому школьнику.

Леонардо да Винчи (1452-1519) – гениальный ученый-энциклопедист, достигший больших познаний в области геологии, ботаники, анатомии, механики, оптики. Известно свыше 7000 листов с его записями научного и философского характера. Поскольку он считал основой познания опыт, то уделял много внимания практическому применению науки. Среди его изобретений, к примеру, такие опередившие время на века машины, как танк, парашют и вертолет. В биологии он изучал связь нервной системы и мускулатуры, открыл щитовидную железу. Знание анатомии и пропорций было необходимо да Винчи и для правильного изображения человеческого тела. Он досконально изучил связь эмоционального состояния и поведения, отражения эмоций в жизни тела, в мимике. Его учение о пропорциях стало основой современной антропометрии. Великого Леонардо навсегда прославили его художественные полотна, фрески, скульптуры – «Мона Лиза», «Тайная вечеря», «Поклонение волхвов» и многие другие.

Френсис Бэкон (1561-1626) – был не только ученым-естествоиспытателем и философом, но и ярким политиком, и удачливым придворным: он стал членом Тайного совета, хранителем королевской печати, а затем лорд-канцлером при дворе короля Якова I и пользовался таким доверием монарха, что временами правил Англией вместо него. В трактате «Новый Органон» он провозгласил целью науки подчинение природы интересам человека. При этом философ писал: «Природу легче подчинить, повинуясь ей». Иными словами, для управления природой необходимо хорошее знание ее законов. В познании, основанном на индукции, главным методом Бэкон считал эксперимент: “Природа, если ее раздражить и потревожить с помощью искусства, раскрывается яснее, чем когда ее предоставляют самой себе».

Но главная  научная революция состоялась не в области медицины или биологии, а в космогонии. Это полная драматизма история приключений человеческого  разума и незаурядных личностей. Неудовлетворенность страдавшей отсутствием  целостности и простоты геоцентрической  системой Птолемея с ее заумными эпициклами, проявлялась давно. Так король Кастилии и Леона – Альфонсо Х Мудрый (1221-1284) заметил, что если бы он был вправе давать Богу советы при сотворении мира, то рекомендовал бы устроить его попроще. Космогония по Птолемею давала сбои в юлианском календаре – например дата равноденствия – точка отсчета Пасхи (важного религиозного празднества) сместилась за 1400 лет на 10 дней. Лютеранский собор 1512-1517 гг. призвал астрономов решить календарную проблему. Среди взявшихся за это был польский ученый Коперник, уже усомнившийся в неподвижности Земли и изучавший труды античных философов (в том числе Аристарха Самосского) на эту тему.

Николай Коперник (1473-1543) – сын краковского купца и каноник Вармийской епархии – еще в 1505 году изложил принципиальные основы новой, гелиоцентрической системы в «Малом комментарии». В центре мира он поместил Солнце, вокруг которого движутся планеты, включая Землю с ее спутником – Луной. Всю замкнутую Вселенную окружала сфера неподвижных звезд. Планеты, по мнению Коперника, совершали свои движения по совершенным круговым орбитам. Свою итоговую книгу «Об обращении небесных сфер» Коперник увидел лишь на смертном одре. Мартин Лютер осмеял великую книгу, церковь и хотела бы наказать еретика, да было уже некого. Труд был запрещен в 1616 году и католическим «Индексом запрещенных книг», как богопротивный, вплоть до 1828 года. При этом уже в 1582 году на основе системы Коперника был введен новый григорианский календарь, а основные особенности перемещения планет по небосклону (петли, прямое и попятное движение) легко находили свое объяснение. Наконец, именно Коперник впервые в истории познания доказал, что сущность явления можно понять лишь после его тщательного изучения, а не в результате схоластического размышления (справедливости ради следует вспомнить, что Коперник был еще и прекрасным врачом, некоторые выписанные им рецепты сохранились до сих пор). Наступало время новых свершений в науке.

Джордано  Бруно (1548-1600) – бывший монах неаполитанского монастыря Святого Доминика, философ, поэт, политический деятель – предложил новую теорию. Коперник уничтожил восприятие Земли, как центра мироздания. Бруно проделал то же самое с Солнцем. Он оставил его в центре лишь одной звездной системы, применив идеи философа Николая Кузанского, утверждавшего, что ни одно тело не может быть центром вселенной ввиду ее бесконечности. Когда говорят, что Бруно просто развил модель Коперника, это не вполне адекватно. Если мир Коперника был заключен в «хрустальную сферу» неподвижных звезд, то мир Бруно – принципиально иной. Границы Вселенной раздвинуты до бесконечности, вместо «сферы» - многочисленные солнца, и, более того – многочисленные обитаемые миры. Эти обитаемые и необитаемые миры и звезды объединяла общность элементов. Не подлежала сомнению для Бруно и изменяемость небесных тел, вопреки церковному мнению о постоянстве совершенных небес. Это доказывало и появление комет, и взрыв сверхновой звезды в 1572 году. Яркие выступления Бруно на диспутах, преподавание в университетах Франции, Чехии, Швейцарии, Германии, Англии, критика нравов стяжательства, процветавших в клерикальных кругах, привели ученого в лапы инквизиции. Он, после жестоких восьмилетних пыток, был сожжен невеждами на площади Цветов в Риме. Бруно говорил: «Невежество – лучшая в мире наука, она дается без труда и не печалит душу». В конце XIX века на месте его трагической гибели был возведен памятник с эпитафией: «От века, который он предвидел…»

В те же годы, что  и мятежный ноланец Бруно, жил  и заносчивый датский дворянин, дуэлянт  и выдающийся астроном, который превзошел  средневекового Улугбека по точности своих наблюдений.

Тихо  Браге (1546-1601) в 26 лет тоже стал свидетелем уникального явления – вспышки Новой звезды в созвездии Кассиопеи. Это побудило его всерьез заняться астрономией. Король Фредерик II обратил внимание на труды Браге и дал ему во владение остров Вен близ Копенгагена, где была построена обсерватория Ураниборг. Из-за ссор с придворными и помощниками Браге был вынужден в конце концов переехать в Прагу, где у него в 1600 году появился новый молодой ученик и помощник – испытавший в детстве нищету и нужду безгранично преданный науке немец Иоганн Кеплер, уже издавший математическую трактовку совершенного геометрического строения небесных сфер. В наследство ученику остались оскорбления со стороны учителя, его завещание с просьбой опровергнуть Коперника и сундук с бесценными записями наблюдений.

Иоганн  Кеплер (1571-1630) долгое время зарабатывал на жизнь составлением гороскопов, живя впроголодь и продолжая астрономические наблюдения. Однако в 1609 году вышла в свет его «Новая астрономия», а через десять лет «Гармония мира». Десять лет между изданием двух книг были страшными: смерть жены и сына от эпидемии оспы, скитания, спасение матери от костра инквизиции, религиозные преследования во время Тридцатилетней войны…  Но именно в этих трудах ученый сформулировал три гениальных положения, названных ныне законами Кеплера:

-    каждая планета движется по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце;

-    планеты движутся по своим орбитам с переменной скоростью таким образом, что площади, описываемые радиус-вектором от центра Солнца до планеты за равные промежутки времени, оказываются равными;

-    квадраты периодов обращения планет пропорциональны кубам больших полуосей их орбит.

Так родилась небесная механика. Осенью 1630 г. Кеплер, проехав 400 км верхом и пытаясь добиться выплаты десятилетнего долга по жалованию, умер от простуды. Все рукописи Кеплера после трехсотлетних злоключений оказались в Петербурге и бережно хранятся в архиве Российской Академии наук. Революция в космогонии объясняла физическую суть новых явлений, и потому закономерно переросла в возникновение классической механики.

Галилео Галилей (1564-1637) – родился в семье бедного дворянина и композитора из Пизы – Винченцо Галилея. В Пизе и в Падуе он стал преподавать математику, астрономию и механику и с интересом решать разнообразные прикладные задачи – строить машины и механизмы, заниматься фортификацией. Главным критерием истинности Галилей считал опыт (классическим примером стали его опыты по свободному падению тел, проводившиеся на знаменитой Пизанской башне). Благодаря такой установке ему удалось сформулировать:

-                            понятие ускорения (скорости изменения скорости), как результата действия силы на тело, разграничить равномерное, неравномерное и ускоренное движения;

-                            принцип инерции и понятие инерциальных систем (т.е. движущихся прямолинейно и равномерно друг относительно друга);

-                            принцип относительности (на ускорения тел, явившиеся следствием их силового взаимодействия, относительное движение систем отсчета никакого влияния не оказывает, и никакими механическими опытами невозможно установить, какая из систем движется);

-                            закон независимости действия сил (принцип суперпозиции).

7 января 1610 года  Галилей, изготовивший «перспективу»  - первый в истории телескоп  – взглянул на небо вооруженным  глазом. Были открыты тайна Млечного  пути, состоящего из мириадов  звезд, спутники Юпитера, горы  на Луне, пятна на Солнце, фазы  Венеры, странный вид Сатурна  (малое разрешение не позволило  опознать кольцо, Галилей принял  его за тройную планету). Более  того, он за 233 года до открытия, смог наблюдать Нептун, правда, не  опознав в нем новую планету.  Трудно сказать, что более известно  и важно – открытия Галилея  в области механики или же  в области астрономии. Однако, инквизиция  судила 70-летнего старика именно  за то, что он поддержал космогонию  Коперника. Сломленный церковными  палачами ученый, прочитав с веревкой  на шее текст отречения от  движения Земли, по преданию, тихо  произнес, поднявшись с колен:  «И все-таки она вертится!»  Несмотря на двух, приставленных  к нему монахов и домашний  арест, почти ослепнув, он последние  7 лет жизни продолжал заниматься  наукой. Через 337 лет католическая  церковь, наконец, с неохотой  признала свою неправоту в  позорном судилище.

Рене Декарт (1596-1650) – французский философ и естествоиспытатель, чаще называвший себя по-латыни Картезиусом, дабы не обращали внимания на его дворянское происхождение, достиг многого в математике (создатель аналитической геометрии), физике (принцип инерции, закон сохранения количества движения, объяснение природы радуги) и даже физиологии (именно он ввел понятие рефлекса). Он был одним из основателей рационализма – учения о разуме, как основе познания и поведения людей. «Мыслю, следовательно, существую» - говорил Картезиус, и отталкиваясь от факта существования собственного «Я», доказывал существование мира. Мир по Декарту – протяженная материя, не имеющее границ однородное пространство. Оно, как утверждал философ, создано Богом, но упорядочено без его участия законами природы, иными словами, современный мир – результат эволюции материи. Предложенная им теория вихрей объясняла вращение Земли и других планет и их орбитальное движение. Однако, объяснить законы Кеплера и ряд других особенностей космогонии Декарт не смог. Впоследствии Ньютон заявил: «Если я вижу теперь дальше Декарта, то это потому, что стою на плечах гиганта».