Естествознание эллинистически-римского периода

6. Естествознание эллинистически-римского периода

10 июня 323 г. до н.э. в Вавилоне от ран и болезней скончался Александр Македонский, создавший за двенадцать с половиной лет царствования и непрерывных завоевательных походов грандиозную монархию, протянувшуюся от Македонии до Индии и от Амударьи до нубийских пустынь. Эта дата может быть условно названа началом эпохи эллинизма – качественно своеобразного периода в истории культуры, который – с учетом римского периода – охватывает чуть ли не тысячу лет вплоть до падения Западной Римской империи (от IV в. до н.э. до V в. н.э.). Эпоха эллинизма характеризуется значительным расширением территорий, занятых греками, их экспансией на Восток. Это была как бы новая историческая волна греческой колонизации.

Следствием такой колонизации явилось создание качественно новой культуры, синтезировавшей в себе достижения греческой культуры с восточными духовно-культурными традициями. Римская империя, пришедшая на смену эллинистическим монархиям, сложившимся на развалинах эфемерной монархии Александра Македонского, впитала в себя эллинистическую культуру, модифицировала и переработала ее. Это позволяет выделять эллинистически-римскую культуру как некоторую качественно своеобразную историческую целостность. Длительная, насыщенная многими бурными историческими событиями, эпоха эллинизма была не только периодом синтеза греческой и восточной культур, но и периодом наиболее плодотворного развития познания природы, математики и астрономии.

Новый эллинистический тип культуры складывался в результате экспансии на Восток материальной культуры, достигнутой греческими полисами. Колонисты переносили в новые условия, новые страны, новым народам и греческий образ жизни, создавали новые города. Одним из наиболее известных таких городов была (заложенная в дельте Нила, на месте рыбацкой деревушки Александром Македонским) Александрия, ставшая впоследствии не только самым крупным оживленным торговым, ремесленным, политическим, но и культурным, главным научным центром Востока. Александрия являлась воплощением идеалов космополитизма, единства народов, о котором мечтал Александр Македонский. Есть данные, что к концу I в. до н.э. в Александрии насчитывалось около миллиона жителей – представителей самых разных народностей – греков, египтян, сирийцев, италийцев и др. Гордостью Александрии была знаменитая библиотека, основанная в середине Ш в. до н.э., которая насчитывала свыше 700 тыс. папирусных свитков, в которых были собраны все основные сочинения античной эпохи. Александрийская библиотека являлась частью Музея (храма муз), в котором была астрономическая обсерватория, зоологический и ботанический сад, помещения для жизни и работы ученых, приезжавших сюда с разных стран. Выдающиеся достижения были получены в александрийской математической школе.

Надо отметить, что в древнегреческой культуре математика получила особенно обстоятельное развитие. Уже в V-IV вв. до н.э. в древнегреческой математике были разработаны геометрическая алгебра, теория делимости целых чисел и теория пропорций (Архит), метод “исчерпывания” Эвдокса (как прообраз теории пределов), теория отношений Эвдокса и др. Качественно новый этап в развитии математики связан с деятельностью александрийской математической школы. У истоков этой школы стоит великий математик древности, педагог и систематизатор математической науки Эвклид. О личности Эвклида нам известно очень мало. Жил он в последней четверти IV – первой четверти III вв. до н.э. Учился в Афинах, затем переехал в Александрию.

Основной труд Эвклида “Начала”, в котором все достижения древнегреческой математики были изложены в систематизированной аксиоматической форме. Изучение геометрии в средней школе вплоть до самого последнего времени строилось на основе “Начал” Эвклида, состоявшей из 13 книг. В первых четырех книгах “Начал” излагалась геометрия на плоскости. В пятой и шестой книгах – теория отношений Эвдокса; в седьмой, восьмой и девятой книгах – теория целых и рациональных чисел, в основе своей разработанная еще пифагорейцами; в десятой книге - излагаются свойства

квадратичных иррациональностей; одиннадцатая книга посвящена основам стереометрии; в двенадцатой книге излагается метод исчерпывания Эвдокса, в частности доказываются теоремы, относящиеся к площади круга и объему шара и др.; в заключительной, тринадцатой книге рассматривались свойства пяти правильных многогранников, в которых Платон видел идеальные геометрические образы, выражающие основные структурные отношения Космоса. Изложение математических знаний носило дедуктивный характер, теории выводились из небольшого числа аксиом.

В Александрии начинал свой творческий путь и Архимед. Именно здесь он сложился как математик. Возвратившись в Сиракузы, Архимед продолжал поддерживать тесные отношения с александрйскими математиками: до нас дошла его переписка с александрийскими математиками. Среди математических работ Архимеда, импульс для которых он получил во время своего пребывания в Александрии, особенно важными являются работы, связанные с развитием метода исчерпывания Эвдокса и подходом к понятию определенного интеграла. В александрийской школе творил Никомед, известный открытием алгебраической кривой конхоиды (в полярных координатах эта кривая имеет вид r = A + B / cos j ). Эту кривую он применял для решения задач удвоения куба и трисекции угла.

Из трех составных частей механики (статики, кинематики, динамики) в древнегреческий период наиболее обстоятельно была разработана статика (и гидростатика). Основополагающую роль в возникновении статики и гидростатики сыграл Архимед (ок.287- 2I2 г.г. до н.э.).

Несмотря на то, что появление работ по статике было вызвано техническими потребностями, сочинения Архимеда лишены видимой связи с практикой. По своему характеру они абстрактны и очень похожи на “Начала” Эвклида. Архимеду прежде всего принадлежит установление понятия центра тяжести тел. Кроме того, он находит теоретические способы доказательства закона простого рычага (на основе ряда постулатов). В гидростатике Архимед открывает закон, носящий его имя, и теоретически его доказывает.

Развитие кинематики существенно ограничилось тем, что принцип относительности движения, хотя и начинает осознаваться отдельными учеными, тем не менее не получает должного обобщения. Аристотельское учение о движении с его идеей неподвижности Земли отбрасывало идею относительности. Однако некоторые философы и ученые иногда возвращались к принципу относительности и пытались использовать его для объяснения кинематики движений.

Что касается динамики, то главная проблема состояла в объяснении основного закона механики Аристотеля. Согласно этому закону скорость движения тела пропорциональна приложенной к нему силе. Но отсюда следовало: как только на тело перестает действовать сила, оно сейчас же должно остановиться. Однако во многих случаях ничего подобного не происходило (например, камень, брошенный из пращи, довольно далеко летит уже после того, как он из нее вылетел). Для объяснения этих явлений возникла теория, которая в средние века получила название “теории импетуса”. Ее родоначальником был греческий философ и ученый Филонон (VI в.). Он полагал, что движущемуся телу движущее тело сообщает некую “движущую силу”, которая и продолжает некоторое время двигать это тело, пока вся не израсходуется. Эта идея позднее, в ХV-ХVI веках, сыграла важную роль в становлении классической механики.

Наряду с теоретической механикой получила свое развитие и прикладная механика – создание разного рода механизмов и машин. Факторы, определявшие развитие прикладной механики:

·  производственная деятельность (ремесленная прежде всего) и строительство (создание сложных блоков, лебедок, зубчатой передачи и т.д.);

·  военное дело, приведшее к созданию метательной артиллерии и новых типов военных судов;

·  театральная техника, одним из элементов которой были подъемные сценические устройства.

Целый ряд античных авторов (Полибий, Плутарх и др.) подробно рассказывают о машинах Архимеда, которые помогали отразить штурм Сиракуз римлянами. Мощные катапульты издалека швыряли тяжелые каменные глыбы на римские легионы, легкие катапульты близкого действия (т.н. скорпионы) метали из бойниц целый град ядер; морские береговые краны обрушивали на римские корабли целые скалы или тяжелые свинцовые глыбы, подымали кранами нос корабля и затем сразу роняли судно вниз в море, так что оно опрокидывалось или заливалось водой. Римские солдаты были смертельно напуганы. Плутарх так описывает их состояние: “Как только они замечали, что из-за крепостной стены показывается веревка или бревно, то обращались в бегство с криком, что вот Архимед еще придумал новую машину на их погибель”. Кроме военных машин Архимеду приписывается изобретение т.н. архимедова винта, применявшегося для поливки полей.