02. Наука в эпоху средневековья

К V в. н. э. Римская империя утратила свое господство над Западной Европой. Причиной распада, в частности, стали ее чрезмерная протяженность и рост народонаселения в Азии, в результате которого новые воинственные народы устремились к границам Рима. Между тем Восточно-Римская империя со столицей Византий (позднее Константинополь, ныне Стамбул) переживала период расцвета вплоть до VII в., когда она подверглась нападению с востока.

Взаимное влияние культур
Родина арабов - Аравийский полуостров. Примерно за 100 лет они захватили значительную часть Среднего Востока, Северной Африки, вторглись в Испанию и даже во Францию. Новые завоеватели не имели собственной развитой культуры, но заимствовали познания у сирийцев, греков, индусов и других народов, с которыми они сталкивались во время походов и путешествий. Именно арабы впервые внесли в науку дух интернационализма. Они стремились к энциклопедическим знаниям. Выдающимся ученым-энциклопедистом средневекового Востока был Ибн Сина, или Авиценна (980-1037).

У мусульман сложились прочные торговые традиции. Их интересовали способы расчета доли товаров, причитающейся каждому из участников торгового предприятия, и распределения наследства. Захватив Индию, арабы познакомились с индийской математикой.

Индийцы изобрели числовую систему, которая ныне используется всюду, ввели нуль и десятичные дроби. Их работы стали известны величайшему арабскому математику Аль-Хорезми (около 780-850), служившему библиотекарем при халифе в Багдаде. В 830 г. Аль-Хорезми опубликовал трактат «Китаб аль-джебр валь-мукабала», от названия которого произошло слово «алгебра». В нем исследовались решения квадратных уравнений различных типов. Значения переменной, при которых левая часть уравнения обращается в нуль, Аль-Хорезми назвал корнями уравнения. Математические познания средневековой Европы основывались главным образом на латинских переводах его работ. Одним из наиболее известных продолжателей Аль-Хорезми был персидский поэт Омар Хайям (около 1048-1123), рассмотревший некоторые частные случаи кубических уравнений.

Арабы много занимались фармакологией и астрономией. Они составили подробные тригонометрические таблицы, служившие для определения точного времени молитв и для плавания по Индийскому океану. Крупнейшим центром духовной жизни Европы стала Кордова в Испании.

Влияние арабов на средневековую Европу весьма отчетливо видно на примере Аделарда из Бата, отправившегося в 1120 г. учиться в Кордову под видом мусульманина. В Англию он вернулся с сочинением Евклида, ставшим учебником математики для феодальной Европы в последующие 4 века.

Арабский халифат, к VIII в. простиравшийся от Индии до Пиренеев, внес заметный вклад в развитие математики и химии. Именно тогда были заложены основы для обмена научными познаниями между различными народами.

Китайская наука и техника
Через арабов Европа познакомилась с китайскими открытиями и изобретениями: порохом, магнитным компасом, книгопечатанием подвижными литерами и удобной конской упряжью. Китайцы изобрели спусковой механизм для водяных часов (по преданию, это сделал Йи Хоин в 725 г.). Это позволило им построить первые точные механические часы. В Китае появился и первый сейсмограф, сделанный Чан Хеном в 132 г. В 1054 г. китайцы наблюдали взрыв новой звезды, породившей Крабовидную туманность, - сегодня это один из важнейших объектов радиоастрономических наблюдений.

Этот спусковой механизм для часов был изобретен в Китае в VIII в. (А). Запор 2 удерживает спицу 1 до тех пор, пока ковш 3 заполняется с постоянной скоростью водой 4. Запор освобождается (Б), когда полный ковш зацепляет вилку 5, перетягивает противовес 6 и зацепляет язычок 7. который тянет за рычаг 8 с противовесом 9. Рычаг тянет цепь 10, освобождает запор, и колесо вращается по часовой стрелке, пока запор не падает и не упирается в следующую спицу, которая удерживается храповиком 11.

Сейсмограф, сделанный в 132 г. Чан Хеном, представлял собой вазу с отверстиями, расположенными через равные промежутки по ободу. При колебании земной поверхности металлические шарики, слабо удерживавшиеся в каждом отверстии, падали в подставленные сосуды. По тому, какие шарики упали и какие остались на месте, определялось направление толчка. В реконструированном ныне приборе движением шариков управляет маятник с плечами и коленчатые рычаги.

Арабы оказали цивилизации неоценимую услугу, познакомив западный мир с научными идеями Индии и Китая. Но ни Индия, ни Китай не стали основателями современной науки - она зародилась в Европе.

Наука в средневековой Европе
Европейская часть Римской империи распалась на множество мелких владений. Рабство было уничтожено. Складывался феодальный строй. Люди, селившиеся внутри крепостей, получили название «буржуа», так как жили за стенами крепости - «бурга». Многие из них были ремесленниками. Они немало восприняли от арабов, но к оценке старых знаний обычно подходили критически.

Среди представителей нового сословия был и Леонардо Пизанский (около 1180-1240), сыгравший важную роль в развитии средневековой науки. Его отец работал на севере Африки, где Леонардо выучился арабскому языку и арифметике. Он ввел арабские цифры в Европе.

Самым известным из английских средневековых ученых был Роджер Бэкон 1214-1292). Он предложил комбинировать линзы в телескопах и, как предполагают, изобрел очки. Бэкон чрезвычайно высоко ценил Петра Перегрина из Марикура, опубликовавшего в 1269 г. трактат о магнетизме, за его экспериментальное искусство. Бэкон подчеркивал важность эксперимента в науке и по праву считается одним из предшественников современной науки, сочетающей в себе теорию и эксперимент.

Бэкон не был ни экспериментатором, ни математиком, но понимал важность эксперимента и математики для развития науки. Обладая широким кругом интересов, он составил замечательное собрание научных гипотез - от смутных идей до четких схем. Он объяснил, почему наполненная водой сферическая колба 2 действует как зажигательное стекло 3, фокусируя лучи Солнца (Б), а выпуклая линза 4 создает увеличенное изображение 5 расположенного под ней предмета 6 (В).

Типичная средне-вековая аптека была выдержана в духе арабских традиций. Арабы принесли с собой знание персидских и индийских лекарств и специй: камфоры, гвоздики, мускатного ореха г т. д. Их влияние на европейскую фармакологию осуществлялось главным образом через монахов-бенедиктинцев. В XIV в. занятия фармакологией, медициной, химией и торговля бакалейными товарами нередко совмещались и аптекари и бакалейщики объединялись в гильдии.

Мельницы появились при римлянах. Они строили водяные мельницы с подливными и верхнебойными, или наливными, колесами. Первые приводились в действие импульсом падающей воды, вторые-ее весом. На рисунке изображена конструкция современной мельницы с приводом от подливного колеса 6 бункером 1 для зерна и желобом 2, по которому зерно подается к жерновам 3. Мука попадает в лоток 4 и оттуда ссыпается в мешок 5.