ФИЛОСОФСКИЕ И МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ НАУКИ И ТЕХНИКИ История науки и техники КАРПОВА Анна Юрьевна ВОПРОСЫ 1. Наука и Техника: цели, задачи, периодизация в истории развития 2. Научные программы Античности. Основные направления Античной науки: математика и геометрия, физика и метафизика, медицина 3. Средневековая наука: европейская и арабская составляющие, становление первых университетов 4. Наука эпохи Возрождения 5. Наука Нового времени 6. Образ современной науки Доклассический период (средневековый) V – XV в. н.э. Орудия труда: Из железа и углеродистой стали Форма энергии: Энергия ветра и воды Средневековая наука. Образование. Первые университеты в Европе В раннем Средневековье существовали три типа школ: Монастырские: внутренние школы для мальчиков, готовившихся к пострижению в монахи; внешние школы для мальчиков-мирян. Соборные или кафедральные – при епископских резиденциях: для подготовки будущих священнослужителей: для мирян. Приходские, которые содержались священниками. Внутренние монастырские школы Во внутренних школах образование было наиболее широкое. Прежде всего изучался латинский язык. Сначала изучалось чтение, счет и церковное пение, затем грамматика с элементами остальных свободных наук. Для немногих способных проводились индивидуальные занятия по богословию. Широко использовали античных авторов. Из греческого языка брались азбука, отдельные слова и фразы символа веры, молитв и литургии. Внецерковные школы В Х веке начинают складываться внецерковные союзы ученых. Именно так возникла медицинская школа в Салерно. Новое сословие горожан создает новый тип учебных заведений – городские школы (магистратские, цеховые, гильдейские). Рыцарская культура Идеал рыцарского воспитания: жертвенность, послушание, личная свобода Программа «семи рыцарских добродетелей»: Езда верхом Плавание Владение копьем Фехтование Охота Игра в шахматы Сложение стихов Игра на музыкальных инструментах Тривиум и квадривиум Грамматика Риторика Диалектика Геометрия (включая географию и космографию) Арифметика Астрономия Музыка Университеты Начиная с XI в. в Европе зарождались высшие школы, которые впоследствии назвали университетами ( лат. Universilas – совокупность, целостность) первые университеты были общинами, которые объединяли учителей и учеников (ученики называли университет «альма матер» – ласковая мать) Салернская врачебная школа Салернская врачебная школа – первая медицинская школа в Западной Европе, возникшая в IX веке. В I половине XI в. на ее базе был основан самый первый в Европе университет (точнее, медицинский факультет). «Салернский кодекс здоровья» ...Если врачей не хватает, пусть будут врачами твоими Трое: веселый характер, покой и умеренность в пище. Всем я велю соблюдать им привычную в жизни диету. В случае крайнем диету лишь только менять допустимо. Нам Гиппократ говорит, отчего приключается гибель. Высший закон медицины — диету блюсти неуклонно... Надо солонку поставить пред тем, кто трапезой занят, С ядом справляется соль, а невкусное делает вкусным. Болонский университет В конце XI в. болонский ритор Ирнерий, основал первую юридическую школу. В конце XII в. школа Ирнерия превратилась в университет – учёную корпорацию, цех с мастерами-магистрами, подмастерьями-бакалаврами и учениками-студентами. Магистры и доктора Звание магистра (или доктора) присваивалось после экзамена-диспута, когда нового «мастера» облекали в мантию и вручали ему кольцо и книгу – символ науки. Колледжи Римские папы наделяли докторов бенефициями – доходами от церковного имущества; Они строили и общежития для бедных студентов, «коллегии»; Позднее доктора стали читать в этих коллегиях лекции, и, таким образом, появились новые учебные заведения – колледжи. Факультеты В Болонском университете было четыре факультета, один из них, «артистический», считался подготовительным (изучали «семь свободных искусств»). Лишь немногие студенты выдерживали все испытания и продолжали учёбу на старших факультетах – юридическом, медицинском и богословском. Юристы и медики учились 5 лет, богословы – 15. Сорбонна Если считать университетом единую корпорацию студентов и профессоров по различным дисциплинам, то было бы правильнее считать первым Парижский университет, основанный в 1208 году. В 1257 году теолог Робер де Сорбон, основал в Париже богословский колледж для детей из бедных семей. В 1554 году колледж получил название Сорбонна и постепенно объединился с теологическим факультетом Парижского университета. В XVII веке название Сорбонна распространилось на весь Парижский университет. Оксфорд Точная дата основания Оксфордского университета неизвестна. Обучение в Оксфорде велось ещё с 1117 года. В середине XIII века частными благотворителями были созданы колледжи (University College, Balliol College, Merton College), чтобы жить как самостоятельное ученическое сообщество (сейчас в университете 38 колледжей). Оксфорд с XIV века использует в обучении уникальную систему тьюторства – над каждым студентом учреждается персональная опека специалистом по выбранной специальности Кембридж Кембридж был основан в 1209, когда группа студентов Оксфорда, спасаясь от враждебно настроенных горожан, мигрировала в городок, расположенный на реке Кем. Первоначально университет существовал в виде групп домов-«колледжей», в которых жили студенты и посещали лекции ученых (сейчас в университете 31 колледж). Университеты Кембриджа и Оксфорда часто вместе называют «Оксбридж». У этих университетов имеется долгая история соперничества. Конфронтация науки и теологии Структура средневекового научного знания: 1) физико-космологическое направление (на основе учения о движении Аристотеля); 2) учение о свете (свет как субстанция, «бог есть свет»); 3) учение о живом (наука о душе); 4) комплекс астролого-медицинских знаний, учение о минералах и алхимия. Схоластика Средневековая схоластика – это систематическая средневековая философия, представляющая собой синтез христианского (католического) богословия и логики Аристотеля. Самым ранним философом схоластического времени является Иоанн Скот Эриугена, живший в IX веке и изложивший свою философию главным образом в сочинении «О разделении природы». Отличительные черты схоластики Составление «Сумм» – систематизации знаний по тому или иному вопросу. Доскональное изучение поставленного вопроса со скрупулёзным рассмотрением всех возможных случаев и опровержением неортодоксальных воззрений. Высокая культура цитирования. Развитие внеуниверситетской «науки» – алхимии и астрологии Алхимия в Европе с момента своего зарождения находилась на полуподпольном положении; в 1317 году папа Иоанн XXII предал алхимию анафеме. Однако европейские властители, как светские, так и церковные, объявив алхимию вне закона, в то же время покровительствовали ей, рассчитывая на выгоды, которые сулило нахождение способа получения золота. Задачи европейских алхимиков 1. Приготовление Эликсира или Философского Камня; 2. Создание гомункулуса; 3. Приготовление алкагеста – универсального растворителя; 4. Палигенез, или восстановление растений из пепла; 5. Приготовление мирового духа способность растворять золото. – магической субстанции, одно из свойств которой – 6. Извлечение квинтэссенции (пятого элемента, эфира, тончайшей субстанции). 7. Приготовление жидкого золота, совершеннейшего средства для излечения. Альберт Великий (1193-1280) Первым знаменитым европейским алхимиком стал монах-доминиканец Альберт фон Больштедт, более известный как Альберт Великий. Автор «Книги об Алхимии». Впервые выделил в чистом виде мышьяк. Высказывал мнение о том, что металлы состоят из ртути, серы, мышьяка и нашатыря. Бонавентура (Джованни Фиданца) (1221-1274) В 1270 году итальянский алхимик Бонавентура, подбирая жидкие смеси для получения универсального растворителя, слил вместе концентрированные соляную и азотную кислоты и попробовал действие этой смеси на порошок золота. Золото на его глазах исчезло… Смесь была названа «царской водкой» за ее способность растворять «царя металлов» - золото. Арнальдо де Вилланова (1240-1313) Приписывал философскому камню чудодейственные лечебные свойства («панацея»). Описал химические препараты, применявшиеся в качестве медикаментов, и привел подробный перечень известных в то время ядов и противоядий. Описал способ получения и перегонки спирта, выделенного из виноградного вина, который он называл «водой жизни» (aqua vitae). В лечебной практике, наряду с лекарствами, применял амулеты, а золото считал универсальным лекарством. Астрология Особенности европейской астрологии: 1) Западная астрология использует тропический зодиак (состоит из 12 равных секторов; за начало отсчёта этих секторов выбирается точка весеннего равноденствия). 2) Большее внимание уделяется Солнцу, нежели Луне. 3) Тяготеет к привлечению математико-астрономических методов. Гвидо Бонатти (XIII век) Первымй практикующий астролог христианского мира в средние века. Бонатти упоминается в «Божественной комедии» Данте, где голова астролога вместе с головой другого предсказателя, Мишеля Скота, вращалась в восьмом кругу ада. Роджер Бэкон (XIII в.) Роджер Бэкон (1214-1292) получил образование в Оксфордском и Парижском университетах (магистр искусств, 1241; доктор философии, 1247). В 1278 г. за сделанные им резкие нападки на невежество и порочность духовенства был обвинён в ереси и помещен в тюрьму. Открытия Р.Бэкона Изобрел порох (механическая смесь калиевой селитры, угля и серы). Изобрел очки (советовал людям со слабым зрением прикладывать к глазу выпуклую линзу). Заложил предпосылки для открытия Нового Света, написав, что «при попутном ветре море между западной оконечностью Испании и берегами Индии можно преодолеть всего за несколько дней». Открыл сферическую аберрацию (лучи, отраженные сферическими зеркалами, не собираются в одной точке). Объяснил возникновение радуги преломлением в дождевых каплях. Классический период (XVII в. до середины XIX в.) появляется планирование экспериментов, введён принцип детерминизма, повышается значимость науки для решения практических задач начинают использовать научное знание Николай Кузанский (1401-1464) Немецкий мыслитель Николай Кузанский родился в Кузе на реке Мозель. Занимая высокие посты в церковной иерархии, стремился реформировать католическую церковь. Суть своих взглядов Николай Кузанский выразил в формуле «Бог во всём и всё в Боге» (пантеизм). Астрономические представления Кузанского Высказал мнение, что Вселенная бесконечна, и у неё вообще нет центра. Все небесные тела состоят из той же материи, что и Земля, и, вполне возможно, обитаемы. Все светила, включая Землю, движутся в пространстве. Впервые упомянул о солнечных пятнах. Математика В 1445-1449 гг. Николай Кузанский написал трактаты «О квадратуре круга» и «О соизмерении прямого и кривого» - о спрямлении окружности. Оптика В 1451 году Николай Кузанский изобрёл рассеивающую линзу для очков. Классический период ВОЗРОЖДЕНИЕ (XV в. - XVI в.) Разделение труда в общественном производстве Открытия Коперника, Бруно, Галилея Изобретения да Винчи Леонардо Леонардо да Винчи (1452-1519) Леонардо да Винчи родился 15 апреля 1452 года в селении Анкиано близ Винчи (недалеко от Флоренции). Сам да Винчи считал себя в первую очередь инженером или учёным. Он отдавал изобразительному искусству не очень много времени и работал достаточно медленно. Колесцовый замок для пистолета Единственное изобретение да Винчи, получившее признание при его жизни – колесцовый замок для пистолета (заводившийся ключом). В настоящее время колесцовый замок применяется в зажигалках. Орнитоптер Леонардо очень хотел построить летательный аппарат. Он говорил: «Кто знает всё, тот может всё. Только бы узнать – и крылья будут!». Сначала Леонардо разрабатывал проблему полёта при помощи крыльев, приводимых в движение мышечной силой человека. Идея аэроплана Затем он дошёл до мысли о постройке такого аппарата, к которому человек не должен быть прикреплён, а должен сохранять полную свободу, чтобы управлять им; приводить же себя в движение аппарат должен своей собственной силой. Леонардо не хватило только одного: идеи мотора, обладающего достаточной силой. Вертолет Эта машина должна была подниматься в воздух с помощью архимедова винта, диаметром около 8 м. Несмотря на то, что винт должен был раскручиваться вручную, Леонардо да Винчи верил в осуществимость своего проекта. Парашют Рисунок спускающегося на пирамидовидном парашюте человека Леонардо сопроводил надписью: «Если у человека шатер из прокрахмаленного полотна, шириною в 12 локтей и вышиною в 12, он сможет бросаться с любой большой высоты без опасности для себя». Танк Танк эпохи Возрождения должен был быть сооружен из деревянных и металлических частей. Механизм, посредством которого осуществлялось движение, состоял из колес, зубчатых шестерен и рукояток. Танк должен был перемещаться посредством мускульной силы экипажа. По периметру конструкции должны были располагаться пушки. Наверху должна была быть сооружена смотровая башня. Многоствольные орудия Большое внимание Леонардо уделял проектированию автоматического огнестрельного оружия. Для повышения мощности и скорости огня он расположил веером множество стволов. Водолазный костюм С проблемой нахождения человека подводой был связан проект водолазного костюма Леонардо. Костюм изготавливался из водонепроницаемой кожи. Он должен был иметь большой нагрудный карман, который заполнялся воздухом для увеличения объема, что облегчало подъем водолаза на поверхность. Водолаз у Леонардо был снабжен гибкой дыхательной трубкой. Спасательный круг Одна из самых необходимых вещей для обучения человека плаванию – спасательный круг. Это изобретение Леонардо осталось практически без изменений. Автомобиль Именно в голове Леонардо да Винчи родилась идея автомобиля. К сожалению, чертежи кузова не были до конца прорисованы, потому что во время разработки своего проекта мастер был очень увлечен двигателем и ходовой частью. Анатомия Многопроекционное изображение частей человеческого тела впервые было воспроизведено Леонардо. По сей день анатомические рисунки в учебниках анатомии воссоздают по принципу, предложенному Леонардо да Винчи. Оптика Леонардо да Винчи решил задачи построения хода лучей в глазе и камере-обскуре, выявил основные законы зрения, дал научное объяснение действия линз, зеркал и очков. Прожектор Идея прожектора возникла из сценических потребностей. Он представлял собой ящик, с одной стороны которого располагалась большая стеклянная линза, а внутри находилась свеча. Так Леонардо создавал «интенсивный и широкий свет». Робот По замыслам изобретателя руками управляло механическое программируемое устройство, расположенное в груди. При помощи рукоятки, которая тянула тонкий тросик, связанный с ногами, рыцарь двигал нижними конечностями. Витрувианский человек Поза с разведенными в стороны руками и не разведенными ногами, вписывается в квадрат. С другой стороны, поза с раскинутыми в стороны руками и ногами, вписывается в круг. И, хотя, при смене поз, кажется, что центр фигуры движется, на самом деле, пуп фигуры остается неподвижным. Рисунок сам по себе часто используется как символ внутренней симметрии человеческого тела. Математика и механика Иоганн Мюллер (Региомонтан) (1436-1476) Напечатал первый в Европе труд, специально посвящённый тригонометрии. По сравнению с арабскими источниками нового немного, но надо особо отметить систематичность и полноту изложения. Николо Тарталья (1499-1557) Впервые рассмотрел вопрос о траектории выпущенного снаряда, показал, что наибольшая дальность полёта соответствует углу в 45°. Открыл общий алгоритм решения кубических уравнений, несколько ранее найденный Сципионом дель Ферро. Джероламо Кардано (1501-1576) Разработал численные методы для вычисления корней уравнений любой степени. Изобрел шифровальное устройство «решётка Кардано» (квадрат с вырезанными клетками). Изобрел карданный вал. Франсуа Виет (1540-1603) Окончательно сформулировал символический метаязык арифметики – буквенную алгебру. «Формулы Виета» для коэффициентов многочлена как функций его корней. Джон Непер (1550-1617) Изобрел логарифмы (заменил трудоёмкое умножение на простое сложение, сопоставив с помощью специальных таблиц геометрическую и арифметическую прогрессии). Изобрел оригинальный прибор для быстрого умножения «палочки Непера». Симон Стевин (1548-1620) Издал книгу «Десятая» о правилах действий с десятичными дробями, после чего десятичная система одержала окончательную победу. Провозгласил, что «единица делима», и что нет никаких иррациональных, неправильных и т. д. чисел. Доказал закон равновесия тела на наклонной плоскости, исходя из невозможности вечного двигателя. Изобрел сухопутную парусную яхту на колёсах. Физики (Мавролик, Порта, Гильберт) Франческо Мавролик (1494-1575) Показал, что выпуклые линзы являются собирательными, а вогнутые – рассеивающими. Первый объяснил причину близорукости и дальнозоркости глаза, усматривая ее соответственно в избыточной или недостаточной кривизне хрусталика Объяснил радугу, первым указал на ее семь цветов. Джиованни Баттиста Порта (1535-1615) Дал чёткое описание камеры-обскуры и усовершенствовал ее, применив собирательную линзу. Предложил использовать камеру-обскуру для выполнения, рисунков и их проектирования (идея проекционного фонаря. В 1560 организовал в Неаполе первую физическую академию – Академию тайн природы. Уильям Гильберт (1544-1603) Создал первую теорию магнитных явлений (любые магниты имеют по два полюса, при этом разноименные полюсы притягиваются, а одноименные отталкиваются). Впервые выдвинул предположение о том, что Земля является гигантским магнитом. Исследовал электрические явления, впервые применив этот термин Коперниканская революция смена парадигм с модели мироздания Птолемея, которая постулировала, что Земля является центром вселенной, на гелиоцентрическую модель с Солнцем в центре нашей солнечной системы. Николай Коперник (1473-1543) Родился в Торуни в купеческой семье, мать немка, отец, возможно, польского происхождения. Писал он на латинском и немецком, ни одного документа на польском языке, написанного его рукой, не обнаружено. Работа над главным трудом («О вращении небесных сфер») продолжалась почти 40 лет. Гелиоцентрическая система орбиты и небесные сферы не имеют общего центра; центр Земли – не центр Вселенной, но только центр масс и орбиты Луны; все планеты движутся по орбитам, центром которых является Солнце, и поэтому Солнце является центром мира; расстояние между Землёй и Солнцем очень мало по сравнению с расстоянием между Землёй и неподвижными звёздами; суточное движение Солнца – воображаемо, и вызвано эффектом вращения Земли, которая поворачивается один раз за 24 часа вокруг своей оси, которая всегда остаётся параллельной самой себе; Земля (вместе с Луной, как и другие планеты), обращается вокруг Солнца, и поэтому те перемещения, которые, как кажется, делает Солнце – не более чем эффект движения Земли; это движение Земли и других планет объясняет их расположение и конкретные характеристики движения планет. Тихо Браге (1546-1601) Датский астроном Тихо Браге, оставаясь в рамках геоцентрической системы, показал, что небесные сферы в лучшем случае являются математической абстракцией, а не физическими объектами. Сверхновая Тихо Браге 11 ноября 1572 года Тихо Браге заметил в созвездии Кассиопеи необычайно яркую звезду, которой раньше не было. Звезда сияла на небе ещё 17 месяцев; вначале она была видна даже днём, но постепенно её блеск тускнел. Это была первая за 500 лет вспышка сверхновой в нашей Галактике. Ураниборг 23 мая 1576 года специальным указом датско-норвежского короля Фредерика II Тихо Браге был пожалован остров Вен, а также выделены деньги на постройку обсерватории. Это было первое в Европе здание, специально построенное для астрономических наблюдений. Тихо Браге назвал свою обсерваторию «Ураниборг» («Замок Урании») в честь музы астрономии Урании. Система мира Тихо Браге Браге предложил свою компромиссную геогелиоцентрическую систему мира, которая представляла собой комбинацию учений Птолемея и Коперника: Солнце, Луна и звёзды вращаются вокруг неподвижной Земли, а все планеты и кометы – вокруг Солнца. Джордано Бруно (1548-1600) Бруно высказывал ряд догадок, опередивших эпоху и обоснованных лишь последующими астрономическими открытиями: звёзды – это далёкие солнца, существование неизвестных нашей Солнечной системы, пока планет в пределах во Вселенной существует бесчисленное количество тел, подобных нашему Солнцу. НО! Один из основных постулатов Бруно,— всеобщая одушевлённость материи,— так же далек от современной науки, как и от науки XVI века За что сожгли Бруно? Строго говоря, Дж. Бруно попросту дискредитировал идеи Коперника, сделав их инструментом философских изысканий. Во многом по вине Дж. Бруно коперниканская теория была осуждена в 1616 году, поскольку Дж. Бруно показал, как можно из строго научной концепции делать ненаучные выводы философского и антихристианского содержания. Становление медицины как науки В XV в. греки, бежавшие из разоренного турками Константинополя, способствовали распространению на Западе античной литературы. Знакомство с древними не замедлило отразиться на изучении болезней, которое сделалось более основательно и точно. Джироламо Фракасторо (1478-1553) Предположил, что эпидемии вызываются крошечными частицами («семенами»), переносимыми от больного через прямой или непрямой контакт. Сифилис получил своё название от поэмы Фракасторо «Сифилис, или О галльской болезни». Парацельс (1493-1541) Одним из первых начал применять в лечении химические средства. Предтеча современной фармакологии, ему принадлежит фраза: «Всё – яд, всё – лекарство; то и другое определяет доза». Первым обнаружил принцип подобия, лежащий в основе современной гомеопатии. 1534 году остановил вспышку чумы, прибегнув к мерам, которые напоминали вакцинацию. Андреас Везалий (1514-1564) Основоположник анатомии. Одним из первых стал изучать человеческий организм с помощью проведения вскрытий. Трупы ему приходилось тайно добывать на кладбище. Изучая труды Галена и его взгляды на строение человеческого тела, Везалий исправил свыше 200 ошибок канонизированного античного автора. Андреа Чезальпино (1519-1603) Первым описал большой круг кровообращения (сердце рассматривал в качестве центра движения крови, подробно описал клапаны сердца, малый круг кровообращения, отметил различия в структуре лёгочных артерий и вен и т.д.). Разработал самую первую классификацию растений (распределил 840 видов на 15 классов). Классический период (XVII –XIII в.в.) Начало промышленной революции Изобретение паровой машины Мануфактурное производство Бурное развитие механики Классический период (XIX в.) Научная революция Крупное машинное производства Век пара и электричества Революционные открытия в физике, математике, химии Неклассический период (XIX в. до середины ХХ в.) время появления мощных научных теорий: теория относительности (становится ясно, что принцип детерминизма не всегда применим, а экспериментатор оказывает влияние на поиск эксперимента) сложились довольно устойчивые формы взаимосвязи естествознания и технических наук Неклассический период (XIX в. до середины ХХ в.) Научно-техническая революция XX века Техническое применение электричества Атомная энергетика Генетика Информатика Биотехнологии ВОЗНИКНОВЕНИЕ ГЛОБАЛЬНЫХ ПРОБЛЕМ! Постнеклассический период (конец ХХ века) Синергетика! Расширяется предметное поле познания, наука выходит за свои рамки и проникает в другие области Определяющий фактор: развитие научно-технической революции Интеграция технического и естественнонаучного знания, к которому начинает подключаться и социальногуманитарное знание Великие открытия XIX – XX в.в. Открытие электрона (1897 г Джозеф Джон Томсон) - единое и неделимое раздробили Открытие радиоактивности (1898 г Пьер и Мари Кюри) - полоний Po и радий Ra Постоянная Планка (1900 г Макс Планк) - квантовая физика Теория относительности ( 1905—1917 гг. Альберт Эйнштейн) - «отцом» принципа относительности заслуженно считается Галилео Галилей - механика Ньютона «Заслуга Эйнштейна состоит в том, что он первый высказал принцип относительности в виде всеобщего строго и точно действующего закона» Один из крупнейших физиков 20в. Макс Борн прибегнул к смелому образу, стремясь показать рубежи развития техники. «Одним из решающих факторов истории является тот вид энергии, которым человечество располагает в данный момент». «Вся история человечества распадается на два великих периода: первый – от Адама до наших дней, второй – с появлением атомной энергии, отныне и на все будущие времена!» Задание для эссе: Проанализируйте суждение: «Искусство – это я. Наука – это мы» Дж. Бернал Вопросы? CYMATICS: Science Vs. Music - Nigel Stanford from Nigel Stanford http://vimeo.com/111593305