В древние времена систематическое изучение фундаментальных законов природы не было большой проблемой. Забота заключалась в том, чтобы остаться в живых. Наука в том виде, в каком она существовала в то время, состояла в основном из сельского хозяйства и, в конечном счете, инженерии для улучшения повседневной жизни растущих обществ. Например, при управлении кораблем используется сопротивление воздуха — тот же принцип, который удерживает самолет в воздухе. Древние смогли понять, как строить и управлять парусными судами, не имея точных правил для этого принципа.
Глядя на Небеса и Землю
Древние, пожалуй, лучше всего известны своей астрономией, которая продолжает оказывать на нас сильное влияние и сегодня. Они регулярно наблюдали за небесами, которые считались божественным царством с Землей в центре. Конечно, для всех было очевидно, что солнце, луна и звезды движутся по небу в правильном порядке, и неясно, думал ли какой-либо задокументированный мыслитель древнего мира подвергать сомнению эту геоцентрическую точку зрения. Несмотря на это, люди начали определять созвездия на небесах и использовали эти знаки Зодиака для определения календарей и времен года.
Математика впервые появилась на Ближнем Востоке, хотя точное происхождение варьируется в зависимости от того, с каким историком вы разговариваете. Почти наверняка, что математика возникла для простого ведения записей в торговле и правительстве.
Египет добился значительного прогресса в развитии базовой геометрии из-за необходимости четко определить сельскохозяйственную территорию после ежегодного разлива Нила. Геометрия быстро нашла применение и в астрономии.
Натурфилософия в Древней Греции
Однако с возникновением греческой цивилизации, наконец, наступила достаточная стабильность — несмотря на то, что там все еще часто происходили войны — для того, чтобы возникла интеллектуальная аристократия, интеллигенция, которая смогла посвятить себя систематическому изучению этих вопросов. Евклид и Пифагор — это лишь пара имен, которые на протяжении веков находят отклик в развитии математики этого периода.
В области физических наук также произошли изменения. Левкипп (5 век до н.э.) отказался принять древние сверхъестественные объяснения природы и категорически заявил, что каждое событие имеет естественную причину. Его ученик Демокрит продолжил эту концепцию. Они оба были сторонниками концепции, согласно которой вся материя состоит из мельчайших частиц, которые были настолько малы, что их невозможно было разбить. Эти частицы были названы атомами, от греческого слова, означающего «неделимый». Прошло бы два тысячелетия, прежде чем атомистические взгляды получили поддержку, и еще больше времени, прежде чем появились доказательства, подтверждающие эти предположения.
Натурфилософия Аристотеля
В то время как его наставник Платон (и его наставник Сократ) гораздо больше интересовались моральной философией, философия Аристотеля (384-322 гг. до н.э.) имела более светские основы. Он продвигал концепцию о том, что наблюдение физических явлений может в конечном итоге привести к открытию естественных законов, управляющих этими явлениями, хотя, в отличие от Левкиппа и Демокрита, Аристотель считал, что эти естественные законы, в конечном счете, божественны по своей природе.
Он был натурфилософом, наблюдательной наукой, основанной на разуме, но без экспериментов. Его справедливо критиковали за недостаточную строгость (если не откровенную небрежность) в его наблюдениях. В качестве одного вопиющего примера он утверждает, что у мужчин больше зубов, чем у женщин, что, конечно, неправда.
Тем не менее, это был шаг в правильном направлении.
Движения объектов
Одним из интересов Аристотеля было движение объектов:
Почему камень падает, а дым поднимается?
Почему вода течет вниз, в то время как языки пламени танцуют в воздухе?
Почему планеты движутся по небу?Он объяснил это тем, что вся материя состоит из пяти элементов:
Огонь
Земля
Воздух
Вода
Эфир (божественная субстанция небес)Четыре элемента этого мира взаимозаменяемы и связаны друг с другом, в то время как Эфир был совершенно другим типом субстанции. У каждого из этих мирских элементов были естественные царства. Например, мы существуем там, где царство Земли (земля под нашими ногами) встречается с царством Воздуха (воздух вокруг нас и так высоко, как мы можем видеть).
Естественное состояние объектов, по Аристотелю, было в состоянии покоя, в местоположении, которое находилось в равновесии с элементами, из которых они состояли. Таким образом, движение объектов было попыткой объекта достичь своего естественного состояния. Камень падает, потому что царство Земли рухнуло. Вода течет вниз, потому что ее естественное царство находится под Земным царством. Дым поднимается вверх, потому что он состоит как из Воздуха, так и из Огня, таким образом, он пытается достичь высокого Огненного царства, и именно поэтому пламя тянется вверх.
Аристотель не пытался математически описать реальность, которую он наблюдал. Хотя он формализовал логику, он считал математику и мир природы принципиально не связанными. Математика, по его мнению, была связана с неизменными объектами, которым не хватало реальности, в то время как его натурфилософия была сосредоточена на изменении объектов с их собственной реальностью.
Больше Естественной Философии
В дополнение к этой работе об импульсе, или движении, объектов, Аристотель провел обширные исследования в других областях:
- создал систему классификации, разделив животных со сходными характеристиками на "роды".
- В своей работе "Метеорология" изучал природу не только погодных условий, но и геологии и естественной истории.
- формализовал математическую систему, называемую Логикой.
обширная философская работа о природе отношения человека к божественному, а также об этических соображенияхТруды Аристотеля были заново открыты учеными в средние века, и он был провозглашен величайшим мыслителем древнего мира. Его взгляды стали философской основой католической церкви (в тех случаях, когда они прямо не противоречили Библии), и в последующие столетия наблюдения, которые не соответствовали Аристотелю, были осуждены как еретические. Одна из величайших ироний заключается в том, что такой сторонник наблюдательной науки будет использоваться для того, чтобы препятствовать такой работе в будущем.
Архимед из Сиракуз
Архимед (287 — 212 гг. до н.э.) наиболее известен классической историей о том, как он открыл принципы плотности и плавучести во время принятия ванны, что немедленно заставило его голышом пробежать по улицам Сиракуз с криком «Эврика!» (что примерно переводится как «Я нашел это!»). Кроме того, он известен многими другими значительными подвигами:
- изложил математические принципы рычага, одной из старейших машин
- создал сложные системы шкивов, которые, по общему мнению, могли перемещать полноразмерный корабль, потянув за один канат
- определено понятие центра тяжести
- создал область статики, используя греческую геометрию для нахождения равновесных состояний для объектов, которые были бы обременительными для современных физиков
- Считается автором многих изобретений, в том числе "водяного винта" для орошения и военных машин, которые помогли Сиракузам противостоять Риму в Первой Пунической войне. Некоторые приписывают ему изобретение одометра в это время, хотя это не было доказано.Однако, возможно, величайшим достижением Архимеда было примирение с большой ошибкой Аристотеля, разделявшего математику и природу. Как первый физик-математик, он показал, что детальная математика может быть применена с творческим подходом и воображением как для получения теоретических, так и практических результатов.
Гиппарх
Гиппарх (190 — 120 гг. до н.э.) родился в Турции, хотя и был греком. Многие считают его величайшим астрономом-наблюдателем Древней Греции. С помощью разработанных им тригонометрических таблиц он строго применил геометрию к изучению астрономии и смог предсказать солнечные затмения. Он также изучал движение солнца и Луны, вычисляя с большей точностью, чем кто-либо до него, их расстояние, размер и параллакс. Чтобы помочь ему в этой работе, он усовершенствовал многие инструменты, используемые в то время для наблюдений невооруженным глазом. Используемая математика указывает на то, что Гиппарх, возможно, изучал вавилонскую математику и был ответственен за то, чтобы привнести некоторые из этих знаний в Грецию. Считается, что Гиппарх написал четырнадцать книг, но единственным непосредственным произведением, которое осталось, был комментарий к популярной астрономической поэме. Истории рассказывают о том, что Гиппарх вычислил окружность Земли, но это вызывает некоторые споры.
Птолемей
Последним великим астрономом древнего мира был Клавдий Птолемей (известный потомкам как Птолемей). Во втором веке н.э. он написал краткое изложение древней астрономии (в значительной степени заимствованное у Гиппарха — это наш основной источник знаний о Гиппархе), которое стало известно по всей Аравии как Альмагест (величайший). Он формально изложил геоцентрическую модель Вселенной, описав серию концентрических кругов и сфер, по которым двигались другие планеты. Комбинации должны были быть чрезвычайно сложными, чтобы объяснить наблюдаемые движения, но его работа была достаточно адекватной, чтобы в течение четырнадцати столетий ее рассматривали как всеобъемлющее изложение небесного движения.
Однако с падением Рима стабильность, поддерживающая такие инновации, исчезла в европейском мире. Большая часть знаний, полученных древним миром, была утрачена в Темные века. Например, из 150 известных работ Аристотеля на сегодняшний день существует только 30, и некоторые из них представляют собой не более чем конспекты лекций. В ту эпоху открытие знаний лежало бы на Востоке: в Китае и на Ближнем Востоке. https://www.thoughtco.com/physics
Автор: Andrew Zimmerman Jones