Г.САЛАЕВ
Античный мир — детство научной мысли
Мы, люди XXI века, пожинаем плоды научно-технического прогресса цивилизации, которая начала бурно и стремительно развиваться во всех направлениях с начала XIX века. Появились и продолжают появляться новые науки и их практическое воплощение в наш быт.
Но, каковы истоки науки, где, когда и кем она зарождалась? Кто они эти пахари, посеявшие зерна науки, которые взошли, долгие столетия расцветали, развивая цивилизацию?
История науки — это биография нашей цивилизации, а начинается она с младенчества. Первые зачатки науки появились на территории Древней Греции, Древнего Египта, Месопотамии более чем две с половиной тысяч лет до наших дней. Это были математики Древней Греции Фалес Милетский, (VI век до н.э.), один из семи мудрецов Греции. Он использовал основы геометрии для решения таких задач, как вычисление высоты пирамид и расстояния от корабля до берега. Автор знаменитой теоремы Фалеса.
Трудно найти в современном мире человека, не знакомого с так называемой теоремой Пифагора, полученной великим Пифагором, (VI век до н.э.) за две с половиной тысячи лет до наших дней. Он впервые заложил основы таблицы умножения, изучал свойства целых чисел и пропорций. Его ученики, пифагорейцы, развивали учение о гармонии сфер, исследовали вопросы музыкальной акустики, соотношения между гаммами в музыкальном ряду. В результате пришли к выводу, что красота гармонична. К числу самых прославленных эллинистических геометров и математиков относился знаменитый Евклид, (IV век до н.э.). Ему принадлежат такие фундаментальные трактаты, как «Оптика», «Диоптрика» и, конечно, изучаемый до наших дней, знаменитый труд, посвященный геометрии, «Начала» из 15 книг.
В ряду знаменитостей того времени стоит и Архимед, (III век до н.э.), греческий математик, физик, инженер, изобретатель и астроном. Автор знаменитого Закона Архимеда, механизма винтового насоса. В математике поразительно точно вычислил значение числа «пи», нашел формулу расчета объема поверхностей вращения и способ измерения длины кривых и для определения площадей и объемов тел. Принцип «Архимедова винта» используется до сих пор. Математики всего мира знакомы с Эратосфеном, (III век до н. э.), греческим математиком, астрономом, географом, филологом и поэтом. Он был первым известным ученым, вычислившим размеры Земли. (Длина окружности Земли у Эратосфена около 40000 км при истинном ее значении 40075 км.).
Это он нашел способ определения простых чисел, так называемое «решето Эратосфена» и занимался проблемой удвоения куба. В познании окружающего нас мира особый интерес представляет внимание к манящему взор, таинственному небесному своду. Это, конечно же, астрономия. Перенесемся мысленно в глубь веков трех тысячелетней давности на берега рек Нила, Тигра и Евфрата, в горы и на острова Греции.
Ночь, бескрайнее звездное небо, не затянутое смогом современных наших дней. Люди этих территорий с любопытством рассматривают свод полога звездного шатра. В их воображении из созвездий рисовались различные фигуры реальных и вымышленных животных (Медведица, Дракон, Лев…), героев греческих мифов — (Персей, Андромеда и т.д.). Со временем любопытство перерастает в любознательность, люди замечают, что почти все звезды неподвижны, прикреплены к потолку этого свода, а пять из них перемещаются. Этим планетам дали названия: Меркурий, Венера, Марс, Юпитер, Сатурн в их современном звучании, которые вместе с Солнцем и Луной на небе образовывали семь объектов для поклонения.
Они замечают, что период присутствия Луны на небе четкий и длится 28 дней, и что она имеет четыре фазы своей видимости, как и четыре времени года. Так появились четыре недели длительностью по семь дней по числу наблюдаемых небесных тел. В отрезок времени от разлива рек до следующего наблюдается 12 циклов движения Луны и, соответственно, возникло понятие месяца. В связи с этим появился термин Зодиак, круг 12 созвездий, каждое из которых получило свое название.
А еще наблюдательные люди заметили, что год, состоящий из 12 месяцев, поэтому и длительность месяца определили в 30 и 31 день. Разумеется, такие любознательные люди были в почете, назывались мудрецами и в нашем современном понятии были учеными. Но этот процесс познания мира длился годами, веками, передавался из поколения в поколение в виде клинописи в Вавилоне и Ассирии, на папирусе — в Египте, на пергаменте — в Древней Греции.
А это в свою очередь способствовало дальнейшему развитию письменности, математики, общению между учеными разных стран. К великому сожалению, история сохранила не всех подвижников познания окружающего мира. Тем более важно помнить этих первых зодчих храма науки, чьи имена, как звезды на небе продолжают светить нам из глубины веков. Большую роль в развитии астрономии сыграли ученые, сформулировавшие представление о природе, как о самостоятельном бытие и тем самым давшие философское обоснование поискам внутренних закономерностей жизни природы. Одним из первых ученых был Платон (V-IV вв. до н. э.), который поставил перед учеными задачу математически выразить видимые сложные движения планет.
В обосновании этой идеи большую роль сыграло учение Аристотеля и Евдокса, в дальнейшем — Аполлония Пергского. Решительный перелом в античной астрономии произошел после того, как в руки греков попали результаты наблюдений вавилонских астрономов, (что случилось благодаря завоеваниям Александра Македонского). После этого они стали применять геометрию к вычислению положений светил. Первым на этот путь ступил Гиппарх во второй половине II в. до н. э., построивший первые модели движения Солнца и Луны.
С этой целью он разработал новый математический аппарат — тригонометрию. Огромное значение в развитии науки имеет классический труд Клавдия Птолемея, (ок. 100-170 в. до н.э.), «Мэгисте», переведенный арабами в «Альмагест» — «Великое математическое построение по астрономии в 13 книгах». «Альмагест» представлял собой энциклопедию астрономических и математических знаний Древней Греции и Ближнего Востока и на протяжении 13 столетий оставался основой астрономических исследований. Интересна динамика развития научной мысли о геометрии Земли.
Так, до VI века до н. э. Земля считалась плоской, а небосвод — твердой чашей, опирающейся на Землю. Потребовалось почти два века, чтобы прийти к выводу о ее шарообразности. Вскоре геоцентрическая птолемеевская система мира стала основной космологической моделью вплоть до XVII века н. э. Но, кроме точных наук, математики и астрономии, жизнь кипела в вопросах философии. Мыслители тех далеких времен заложили основы науки познания жизни на Земле, проблемы общества, государственности, красоты, быта и т.д.
Первым из них — этих мыслителей — был Платон, великий философ. Его труды об эстетике переживаний, прекрасном, душе человека, государственном устройстве и т.д. обсуждаются, цитируются до наших дней. Он выделял математику как ключ к познанию всех вещей, но, в отличие от Архимеда, практически ею не интересовался.
Ученик Платона — Аристотель
Он является основоположником научной философии, логики, учения об основных принципах бытия. Основные области его интересов — человек, этика, политика, искусство, он автор книг «Метафизика», «Физика», «О душе», «Поэтика». Другим знаменитым философом был Демокрит, открывший существование атомов, тоже уделял внимание поискам ответа на вопрос: «Что есть красота?». У него эстетика прекрасного сочеталась с его этическими взглядами.
Вопросами красоты занимался и Гераклит. Для него гармония — не статичное равновесие, как для пифагорейцев, а движущееся, динамичное состояние. Он впервые поставил вопрос о характере восприятия прекрасного: оно познается интуитивно, путем созерцания. До наших дней дошло бессмертное правило для врачей: не навреди пациенту: «Клятва Гиппократа», великого ученого в области медицины, автора учения о целостности организма человека, теории индивидуального подхода к больному.
Причиной столь бурного развития математики и астрономии явилась александрийская библиотека (Египет), просуществовавшая более 500 лет. Она заслуживает отдельного к ней внимания. Библиотека была основана (предположительно) в 290-е годы до н. э. Объем ее фонда от 50000 до 700000 папирусных свитков, одна из крупнейших библиотек древности, существовавшая при александрийском мусейоне. Частично пострадала в 48 году до н.э. во время войны Юлия Цезаря, а основной ее фонд прекратил существование в ходе боевых действий 273 года.
Эта библиотека представляла собой более академию, чем обычное собрание книг: здесь жили и работали ученые, занимавшиеся как исследованиями, так и преподаванием. При библиотеке состоял штат копиистов, переписывавших книги; был составлен каталог книг. Здесь жили и плодотворно работали такие корифеи науки, как Эратосфен Аристарх, Аристофан и Герон, Архимед и Евклид, Аполлоний и др.
В 2002 году в Александрии на предполагаемом месте старой библиотеки была построена современная «Библиотека Александрина», призванная восстановить былое величие и обеспечить свободный доступ к знаниям для всех желающих. Во время революции 2011 года в Египте жители Александрии выстроились в живую цепь вокруг библиотеки, чтобы защитить ее от толпы мародеров, которые, поджигая, крушили все на своем пути.
Мусульманский мир — юность научной мысли
После того, как сгорела знаменитая Александрийская библиотека, наука Древней Греции пришла в упадок. Но правильно говорят, что рукописи не горят. Спустя несколько столетий наука вновь возрождается в Арабском Халифате. По сохранившимся свиткам зерна науки дали новый восход. В то время, как в Европе инквизиция с усердием боролось с инакомыслием, в Халифате развитие науки приветствовалось.
Арабская наука в начале своей истории развивалась под влиянием древнегреческой науки и во взаимодействии с современной наукой народов Средней Азии, Закавказья, Индии, Персии, Египта, Сирии. Она сосредотачивалась в достаточно широкой в то время сети образовательных учреждений. Халиф аль — Мамун в Багдаде, примерно в 825 году, подобно Александрийской библиотеке открыл Школу мудрости (Бейт аль-хикма), успешно действовавшую до 1258 года и разрушенную монголами.
Халиф аль — Мамун привлек к управлению государством ученых всего исламского мира. В 829 году в Багдаде он основал астрономическую обсерваторию и приют для странствующих ученых. При Школе мудрости существовала библиотека Хизанат аль- хикма. Одной из важнейших задач этой школы был перевод на арабский язык индийских и древнегреческих трудов по астрономии, математике, медицине, алхимии, философии. Для этого по инициативе аль-Мамуна в Византию было отправлено специальное посольство с целью получить ценные греческие рукописи, причем по преданию, вес вознаграждения зависел от веса переведенных трудов на арабский язык.
Так были переведены труды Платона, Аристотеля и их комментаторов, а также труды трех основоположников греческой медицины — Гиппократа, Галена и Диоскорида, осуществлен перевод труда Птолемея на арабский язык («Альмагест»).
Большое внимание уделялось астрономическим наблюдениям, цель которых состояла в проверке и уточнении данных, полученных из древнегреческих и индийских сочинений. В дальнейшем аналогичные научные центры появляются в Басре, Куфе, Самарканде и других областях обширного исламского мира. Так, в X веке в одной только Кордове (Испания) было 27 медресе, где преподавали медицину, математику, астрономию, философию. Трудно переоценить вклад мусульманских ученых в развитие мировой науки. Главная историческая заслуга математиков исламских стран — сохранение античных знаний и содействие тем самым рождению европейской науки. Эти ученые средневековья — звезды на небе ушедших в прошлое веков, которые указали нам путь к совершенству различных наук нашей современности.
Достижениями ученых исламского мира в области математики восхищаются и современные европейские ученые. Знаменитый европейский ученый Жак Рислер утверждал, что «учителями математики нашего Возрождения были мусульмане». Конечно, первой и самой яркой звездой в области математики является Ал-Хорезми (783-850). Он заведовал библиотекой Дома мудрости, автор книги «Об индийском счете». В XII веке эта книга переводится на латинский, от имени ее автора происходит наше слово «алгоритм». Другое его сочинение «Краткая книга об исчислении аль-джабра и аль-мукабалы», оказало большое влияние на европейскую науку и породило еще один современный термин «алгебра».
Другой математик Сабит Ибн Курра является автором 44 рукописей по математике, механике, физике, астрономии, философии, занимался поверхностями, полученными вращением сегмента параболы (купола). Неоценимый вклад в математику в конце Х века внес Аль-Баттани. Он фактически заложил основы сферической тригонометрии, автор трактатов об азимуте киблы, (Мекки) и о расстоянии до небесных светил. Им вычислен солнечный год точностью с современными данными всего в 24 секунды!
Его соратник Абу Аль Вафа расширил тригонометрию, внес в нее понятие о тангенсе, котангенсе и косинусе, нашел с высокой точностью значение синуса одного градуса. Он же вывел формулу для синуса суммы двух углов, и в одно время с аль-Ходжанди и Ибн Ираком доказал теорему синусов для сферических треугольников.
Аль-Ходжанди, математик и астроном, знаменит в деле изготовления астролябий. Автор рукописей «Книга об определении наклона эклиптики», «Книга об уточнении склонения и широты местностей». Ученик Абу аль Вафы, друг и учитель аль -Бируни и Омара Хайяма, Ибн Ирак аль-Джади, астроном и математик, — автор рукописей «Книга о плоской и сферической теореме синусов для прямоугольного и косоугольного треугольников», и «Книга азимутов».
Их современник Ибн Юнус впервые применил формулы в тригонометрии, уточнил угол наклона эклиптики, его астрономические таблицы в течение двух столетий успешно применялись в практике астрономических вычислений. Их современник Ибн аль-Хайсам, автор 92 рукописей по механике, оптике, астрономии. Исследовал площади, объемы различных тел, конические сечения и т.д., считается «отцом оптики». Одновременно с ними жил и творил Аль Бируни, один из величайших ученых-энциклопедистов исламского мира. Главный его труд — «Канон Масуда», включающий в себя множество научных достижений разных народов, в том числе целый курс тригонометрии.
Продолжил таблицу синусов Птолемея, создал таблицы тангенса и котангенса, секанса, привел приближенное вычисление стороны правильного вписанного девятиугольника, хорды дуги в один градус и т.д. Кому не известен великий поэт Омар Хайям (1048 -1131), автор мудрости его четверостиший — рубаи? Но он прославился так же, как и великий математик. Это его сочинение о доказательствах задач алгебры, исследования методов решения кубических уравнений. Создал классификацию типов уравнений, алгоритм выбора типа конического сечения, оценку числа положительных корней и их величины, рассматривает иррациональные числа. Его личный вклад в эту науку — создание общей теории решения уравнений третьей степени.
Трудно не вспомнить и Насира ад-Дин Туси (1201-1274), выдающегося персидского математика и астронома. Наибольших успехов он достиг в области сферической тригонометрии. Им впервые тригонометрия была представлена как самостоятельная наука, приведены способы решения типичных задач. Ему принадлежит также первое известное нам описание извлечения корня любой степени.
Систему десятичной арифметики, учение о десятичных дробях в XV веке вводит Джемшид Ибн Масуд ал-Каши, сотрудник школы Улугбека, автор рукописи «Ключ арифметики». «Трактат об окружности» является образцом выполнения приближенных вычислений для числа отношения длины окружности к ее диаметру с точностью до 17 знака, высчитал значение синуса в один градус с точностью до 19 знака, что примерно в два раза точнее, чем у ал-Бируни. Он показал способы быстрого решения многих кубических уравнений. Составленные ал-Каши самаркандские астрономические таблицы давали значения синусов от 0 до 45 градусов через 1′ с точностью до девяти десятичных знаков. В Европе такая точность была получена только полтора столетия спустя.
Ученик Улугбека, Аль Кушчи, руководил самаркандской обсерваторией. Его труды посвященные математике и астрономии сыграли заметную роль в преподавании математики в странах Среднего и Ближнего Востока в XVI-XVII веках. Астрономия — еще одна из наук, которая интересовала мусульманских ученых. Почти во всех крупных городах исламских государств существовали обсерватории. В них мусульманские ученые столетиями проводили научные исследования, открывали многие тайны небесной сферы, которые стали источником вдохновения для таких западных ученых, как Коперник, Джордано Бруно, Галилей.
Так, в ХI веке Аз-Заркали изобрел самую точную и удобную для того периода астролябию. Аль — Бируни задолго до европейцев высказал мысль о шарообразной форме Земли и об ее вращении вокруг своей оси и вокруг Солнца, смог вычислить площадь поверхности Земли. Примененный при этом метод именуется в Европе «правилом Бируни». Братья Бану Муса (Мухаммад, Ахмад, Хасан), еще в IХ — Х веках вычислили длину земной окружности. Труды аль- Фергани на протяжении 700 лет использовались в Европе в качестве учебного пособия. Он также открыл существование пятен на Солнце.
Джабир ибн Афлаф (XII век) намного раньше европейцев нашел угол азимута, по которому измеряется яркость и место расположения звезд. Германский астроном Режинтан тем же методом пришел к подобным результатам лишь 300 лет спустя. Улугбек в XV веке, будучи правителем, посвятил себя науке. Он построил в Самарканде большую обсерваторию, прославился как великий астроном своей эпохи.
Мусульманские ученые плодотворно работали и в области физики. Исмаил аль-Джазари (Х11) в своем произведении «Китаб аль-Хиял» («Книга грез») заложил основы кибернетики. Основоположник оптики Ибн Хейсам (ХI) своим научным трудом «Книга изображений» дал толчок деятельности таких ученых, как Роджер Бэкон, Кеплер и Леонардо да Винчи. В мире науки эта книга считалась фундаментальной в течение 600 лет. Аль Хазина занимался механизмом отражения света в сферических зеркалах. Его труд назван его именем — «проблема Аль-Хазина».
Ученый по имени Ибн Фирнанас в 880 году впервые сконструировал аппарат наподобие аэроплана. Для своей конструкции он использовал плотную ткань и перья птиц. Ему удалось довольно долго парить в воздухе и плавно приземлиться. На Западе же смогли осуществить первый полет на аэроплане только в 1903 г. Ибн Юнус (Х) задолго до Галилея пользовался часами с маятником. Ибн аль Хазини (XI) в своем труде «Книга весов мудрости» дает описание рычажных весов, понятие о весах, о центре тяжести, а также показал найденные им удельные веса многих веществ, определил плотность воздуха намного раньше Торичелли, исследовал зависимость между плотностью воздуха и скоростью ветра.
Аль — Бируни с большой точностью в книге «Минералогия» показал удельный вес 18 веществ (некоторые результаты сравнимы с современными данными). В области химии знаменит Джабир ибн Хайян, (ум.815). Ему удалось в результате научных опытов определить многие кислоты и опередить на несколько столетий достижения Пристли и Лавуазьена. Джордано Бруно причислял его к гениям мира.
Ар Рази, завоевавший славу не только врача, но и химика, выделил сернистую кислоту и чистый спирт. Большое достижения ученых исламского мира средневековья в области медицины, неоспоримы. Это конечно Ибн Сина (Авиценна), (980-1037), чья книга «Аль-Канун» считалась основой медицины не только в исламском мире, но и в Европе.
Лучшим доказательством этого является то, что эта книга в течение столетий служила учебным пособием в европейских университетах. Такими заболеваниями, как ветряная оспа и лихорадка еще в Х веке, занимался врач, алхимик, философ Ар-Рази. Существование микробов еще XV веке выявил Ак Шамсаддин, а Аль- Камбур Васим, спустя два века, первым обнаружил микроб туберкулеза.
В начале прошлого тысячелетия Ибрахим Джассар указал на причины заболеваемости проказой и предложил методы ее лечения. Автор 60 книг по медицине, истории, географии Ибн аль — Хатыб в XIV веке сделал научное предположение об инфекционном характере холеры, а Касим аль-Маусилий в X веке изобрел полую иглу для удаления катаракты путем отсоса. Успешно в области медицины работал и Али ибн Аббас, который за 1000 лет до наших дней провел хирургическую операцию по онкологии. Написанная им медицинская энциклопедия «Китаб аль-Малики» не потеряла своей актуальности и сегодня.
В XI веке Али ибн Иса написал научный труд «Тазкира», содержащий 130 заболеваний глаз. Эта книга до середины XIX столетия оставалась настольной книгой офтальмологов. Тогда же Аль- Захрави потратил 50 лет на написание своего бесценного «Ат-Тасфир Лиман Аджиза Анит-Талиф», являющейся по сути медицинской энциклопедией и ставшей основным медицинским справочником для средневековой Европы.
Об уровне медицины тех времен на Востоке говорит тот факт, что только в Багдаде в IX веке работало около 60 аптек и самая большая фармацевтическая лаборатория, и что появились первые кареты «скорой помощи», а первая больница была создана в Багдаде в 707 г. Завоевавший в Средние века славу крупного ботаника и фармацевта, был Ибн аль Байтар (1190-1248), в своей книге дал описание около 1400 лекарственных растений и трав. Данный фундаментальный труд считался основным научным источником в этой области.
Ученый по имени Дамири (1349-1405) точными сведениями о природе животного мира, которые он привел в своем труде «Хаятул-хаяван», значительно обогатил зоологию как науку. С целью увековечить память великих ученых в области математики и астрономии Международный Астрономический Совет (МАС) решил ряд кратеров на Луне назвать их именами.
В этот список входят и мусульманские ученые Средневековья: Абу-л-Вафа, Исмаил Абуль-Фида, Абу Абдулла Аль-Бакри, Аль- Баттани, Аль-Бируни, Ал-Битруджи, Аль-Мамун (Халиф аль Мамун), Аль-Марракиши, Ал-Фаргани, Ал-Хорезми, Арзахель, Аз-Заркали, Ариабхата, Ас-Суфи, Берос, Би Шэн, Ибн Аль Хайсам, Мухаммед Ибн Баджа, Ибн Баттута, Ибн Рушд, Ибн Фирнас, Ибн Юнис, Насир ад-Дин Ат-Туси, Омар Хайям.