Научно-технические достижения эпохи Возрождения

 

Введение

Эпоха европейского Возрождения  охватывает в основном период XV-XVI веков. Важной чертой эпохи Возрождения  явился переход к новому мышлению, основным содержанием которого стал гуманизм. Гуманисты выступали за создание нового уклада жизни, за возврат  к духовным ценностям античного  мира. В памятниках греческой культуры гуманисты искали прежде всего стороны, связанные с ценностями искусства, – благородство чувств, красоту, изящество. В эпоху Возрождения блестящее развитие получает литература и изобразительное искусство – живопись, скульптура. С этой эпохой связаны великие имена Леонардо да Винчи (1452- 1519), Уильяма Шекспира (1564-1616),Мигеля де Сервантеса Сааведра (1547-1616) и многих других выдающихся деятелей культуры.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Леонардо да Винчи

Искусство проникло во все  сферы человеческой деятельности. Огромное влияние оказало искусство и  на развитие науки. Если в античном мире наука была философична, созерцательна, то в эпоху Возрождения она  становится активной, творческой. Изобретатель, мастер, художник, архитектор и, наконец, ученый – профессии в эпоху  Возрождения часто неразделимые. В наивысшей степени эти грани  человеческой деятельности соединились  в творчестве Леонардо да Винчи. С  раннего детства Леонардо проявил  огромное влечение к живописи и талант художника. Отец Леонардо да Винчи, нотариус по профессии, отдал его на обучение к известному живописцу Вероккио. Имя великого художника Леонардо да Винчи известно любому образованному человеку. Такие его полотна, как "Тайная вечеря", портрет Моны Лизы ("Джоконда"), стали шедеврами изобразительного искусства. Изобретательская и научная деятельность Леонардо да Винчи оставалась долгие годы неизвестной. Только в конце XVIII века началось изучение трудных для понимания рукописей Леонардо. Эти рукописи написаны особым способом – так, что их можно читать только в зеркале. В настоящее время историки техники насчитывают сотни изобретений Леонардо да Винчи, найденных в его записных тетрадях. Наиболее часто эти изобретения изображены в виде чертежей с короткими ремарками. Наиболее известными изобретениями Леонардо да Винчи стали приспособления для передачи движения (например, цепная передача, ременная передача), роликовые опоры, "карданное" зацепление, различного рода станки (молотобойный станок, станок для нанесения насечек на инструменты), приспособления для чеканки монет, ткацкие машины, музыкальные инструменты, паровая пушка.

Много изобретений Леонардо да Винчи сделал в области гидравлики. Он принимал участие в организации  мелиорационных работ, в устройстве гидросооружений, проектировал отвод  русла реки Арно у Пизанского моста. Леонардо разработал механизмы, сходные по устройству с современными землечерпалками, усовершенствовал конструкцию шлюзов. При создании своих изобретений Леонардо да Винчи неизбежно сталкивался с вопросами научного характера, в частности в его работах отражены проблемы нахождения центра тяжести, условий равновесия. В этих проблемах Леонардо движется от частного к общему, от техники к науке.

Леонардо был искусным музыкантом и певцом, но и здесь  его привлекала научная сторона. Он сделал ряд ценных наблюдений по теоретической акустике. Так, например, при игре на лютне он заметил явление  резонанса. Вот что он пишет: "Удар колокола вызывает ответный звук и  небольшое колебание в другом подобном ему колоколе, а звучащая струна лютни вызывает похожий звук и небольшое дрожание у соответствующей  струны другой лютни: в этом ты можешь убедиться, положив соломинку на струну, соответствующую звучащей струне". Леонардо было известно, что звук распространяется через жидкие и твердые тела, при  этом распространение в твердом  теле вызывает меньшие потери звука. Леонардо да Винчи выдвинул универсальную  физическую концепцию волнового  движения. По этой концепции свет, звук, запах, магнетизм и даже мысль  распространяются волнами.

Много размышлял Леонардо да Винчи и над проблемой полета, над механизмом летания птицы. Биографы Леонардо рассказывают, что он имел обыкновение посещать рынки, где  продавались птицы. Купив птицу, Леонардо тотчас отпускал ее и, сколько  хватало возможности, следил за тем, как она летит, – так он изучал механизм полета и пытался воссоздать его в рисунках и чертежах. Несомненно, мечтой Леонардо был полет человека. Он спроектировал в 1490 г., а возможно и построил, модель летательного аппарата с крыльями, как у летучей мыши. Аппарат должен был использовать мускульные усилия рук и ног. Леонардо понимал существование подъемной силы крыла, думал о полете с помощью ветра (парящем полете). Самый ранний дошедший до нас проект парашюта принадлежит Леонардо да Винчи. Он пишет: "Если человек имеет шатер из полотна шириной 12 локтей и 12 локтей в высоту, то он может прыгать с любой высоты без вреда для себя". Цитата из его рукописей: "...винтовой аппарат, который, если его вращать с большой скоростью, ввинчивается в воздух и поднимается вверх" несомненно может рассматриваться как проект геликоптера. Проектам летательных аппаратов Леонардо да Винчи посвятил почти четверть века своей жизни, возможно поэтому современники считали его не то магом, не то слегка сумасшедшим.

Большинство проектов и идей Леонардо остались невоплощенными. И  причина здесь не только в недостатке средств и времени на реализацию столь многочисленных идей. Эти идеи шли к нему скорее от искусства, чем  от науки. Без количественных и фундаментальных  знаний статики, динамики, математики (алгебра, которая только начинала развиваться  в то время, была Леонардо почти незнакома) была невозможна "техническая экспертиза" идей. Многие из них принципиально  нереализуемы, другие же для реализации требуют аппарата математических и  физических исследований, тогда не существовавшего. Не избежал Леонардо и глубоких заблуждений. Так, в частности, он считал, что изображения предметов  как бы "присутствуют" во всех точках пространства. Доказательством  этого он считал возможность получения  изображений с помощью малых  отверстий. Сколько отверстий, столько  может быть получено и изображений, то есть каждая точка пространства (отверстие) дает изображение предметов, поэтому мы их и видим. Такое представление  о зрении перекликается с концепциями Платона и Лукреция, по которым глаз воспринимает оболочки предметов.

Великой заслугой Леонардо является обращение к природе, с  одной стороны, как к источнику  технических идей и, с другой стороны, доказательство возможности объяснять  природу техникой. Леонардо да Винчи  одним из первых применил в науке  эксперимент. В его записках содержится много пометок о взаимоотношениях между теорией и практикой. Вот  примеры его метких высказываний: "Опыт никогда не обманывает", "Не слушай учение тех мыслителей, доводы которых не подтверждаются опытом", "Те, которые отдаются практике без науки, похожи на моряка, отправляющегося в путь без руля и без компаса и никогда не знающего наверное, куда он плывет. Практика всегда должна быть на хорошем знании".

Существуют различные  суждения о влиянии Леонардо да Винчи  на развитие науки. Одни считают, что  это влияние не было значительным, поскольку он не оставил никакой  научной школы, а рукописи научных  трудов Леонардо долгое время оставались неизвестными. По мнению других, его  идеи были известны в научной среде. Об этом, в частности, свидетельствуют труды итальянских ученых XVI века Николо Тарталья (1499-1552), Иеронима Кардана (1501-1576),Джована Бенедетти (1530-1590), в которых эти идеи содержатся, хотя и без ссылки на Леонардо да Винчи.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Научно-технические  достижения эпохи Возрождения

Технические достижения средневековья  расширили экспериментальную базу естественных наук, поставили ряд  научных задач, решенных в эпоху  Возрождения. С появлением огнестрельного оружия возникла задача анализа движения снарядов, в частности, определение  угла наклона ствола орудия для достижения наибольшей дальности полета снаряда. Тарталья скорее догадался, чем математически обосновал, что этот угол должен быть равен 45 градусам. В своем труде "Проблемы и различные изобретения" (1546) впервые, в противоположность Аристотелю Н. Тарталья утверждает, что траектория снаряда всегда является криволинейной и не содержит прямолинейного участка. О языке этого сочинения следует сказать особо. Это живой язык, которым в его произведении беседуют и простолюдины, и важные господа, и специалисты. Эту форму, рожденную эпохой искусства, использовал позднее Галилей.

Великим соперником Тарталья называют Иеронима Кардана. Работы Кардана в противоположность работам Тартальи были академичными, написанными на строгой латыни. Труды Кардана "О тонкости" и "О разнообразии вещей" представляют собой своеобразную энциклопедию естественных наук XVI века. В них приведены самые разнообразные сведения, от космологии и до суеверий: конструкции механизмов, описание алхимических опытов, приемы гаданий, рассуждения о пользе знаний и многое другое. Ценность работ Иеронима Кардана – в конкретности постановки задач, в методичности изложения.

Заметный вклад в механику внес ученик Тартальи Джованни Баттиста Бенедетти. В пространном предисловии к своей первой научной работе он привел математическое доказательство следующего утверждения: "Два тела одинаковой формы и одинакового рода, равные или не равные между собой, в одной и той же среде проходят равные расстояния за равное время". Это утверждение было воспринято и развито впоследствии Галилеем. В главном труде Бенедетти "Различные математические и физические рассуждения" (1585) излагаются основы арифметики и алгебры, вопросы механики, учение о перспективе и пропорциях, сформулирован "гидростатический парадокс" (одинаковое давление на дно сосудов независимо от их формы при равенстве высот находящейся в них жидкости).

Замечательным, самобытным механиком и математиком своего времени был голландский ученый Симон Стевин (1548-1620). Сочинения Стевина были построены по такому же методическому принципу, что и сочинения Архимеда и Евклида, – на основе постулатов и аксиом. Будучи первоклассным математиком, Стевин применял математические, чаще всего геометрические методы к решению физических задач. Одной из таких задач является определение условий равновесия на наклонной плоскости. Доказательство закона равновесия Стевин основывает на рассмотрении равновесия замкнутой цепочки типа четок, наброшенной на прямоугольную призму, имеющую две плоскости с различными углами наклона. В сочинении Стевина "О равновесии тел" дан рисунок такой призмы с подписью "Чудо не есть чудо". Это надо было понимать так: смотри на рисунок, и ты увидишь чудо – четыре шара уравновешиваются двумя, но это не чудо, а закон природы, по которому на наклонной плоскости малой силой можно удержать большую тяжесть. Не будь так, осуществлялось бы вечное движение, которое невозможно (как правильно полагал Стевин, но это не было всеобщей точкой зрения, ведь еще много лет не оставлялись попытки изобрести вечный двигатель). Из условия равновесия цепочки Стевин вывел правила сложения сил и разложения их на ортогональные составляющие. Значительное внимание Стевин уделял гидростатике. Он получил доказательство закона Архимеда, опытным путем доказал существование гидростатического парадокса. Замечательно сочинение Стевина по фортификации "Новый способ защиты крепостей и укреплений при помощи шлюзов" (1618). Интересно, что Стевин построил ветряную повозку, использующую парус. Повозка развивала значительную скорость – до 34 км/час, при первом испытании на ней находилось 28 пассажиров. Повозка воспринималась как чудо. Сочинения Стевина не получили широкого распространения отчасти потому, что будучи убежденным в преимуществах голландского языка при рассмотрении научных вопросов, Стевин пользовался только им. Переводы трудов Стевина появились значительно позже их публикации на голландском языке.

В области оптики примечательны  имена Франчески Мавролика (1494-1575) и Джована Баттисты Порты (1543- 1615). Боязнь предрассудков, царивших в средневековой оптике, удержало Мавролика от издания своих работ по оптике. Они были изданы лишь посмертно. В трактате Мавролика интересны в первую очередь объяснение круглых отражений Солнца в отверстиях произвольной формы, уточнение представлений об оптике глаза. По Мавролику, хрусталик работает как линза, строящая изображение на сетчатке. Отсюда последовало объяснение причин дальнозоркости и близорукости свойствами хрусталика. Мавролик впервые указал на семь цветов в радуге (по Вителию их три). Им показано, что лучи не изменяют своего направления при прохождении через плоскопараллельную пластинку, что лучи, проходящие через призму, дают такие же цвета, что и в радуге.

Джован Баттиста Порта был современником Галилея, но по своему мировоззрению он принадлежит эпохе Возрождения. Порта родился в Неаполе в богатой семье, получил хорошее образование, много путешествовал. Он был плодотворным писателем, но самым примечательным его сочинением стала "Натуральная магия" в 20 книгах, пользовавшаяся огромным успехом у читателей. Книга была переведена на английский, французский, испанский, арабский языки. Содержание "Магии" весьма своеобразно. Там даны сведения по оптике, как приготовить фейерверки, духи, лекарства, как разводить животных, уроки кулинарии, косметики, описаны алхимические опыты, опыты по пневматике... Среди этой пестрой смеси содержатся и действительно значимые открытия, сделанные автором "Магии". Это прежде всего применение камеры-обскуры для получения и проецирования рисунков ("волшебный фонарь"). Принцип камеры-обскуры Порта использует для объяснения процесса зрительного восприятия. Впервые в "Магии" сделана попытка описать подзорную трубу типа телескопа с параболическим зеркалом и линзой. Магнетизм, как нечто таинственное, весьма интересовал Порту. В "Магии" он описал свои блестящие опыты по магнетизму. Среди них опыт с железными опилками. Опилки, помещенные в пакет, под воздействием естественного магнита приобретают магнитные свойства. Рассыпанные и перемешанные, а затем вновь собранные в пакет, они теряют эти свойства. Опыт с железными опилками, ориентирующимися по силовым магнитным линиям у полюсов магнита, описанный Портой, является первой демонстрацией действия магнитного поля. В "Магии" описаны также опыты по отражению звука и света от сферических зеркал, трубчатый телефон и другие опыты. Порта называет свою "Магию" "натуральной", подчеркивая тем самым, что посредством знаний, опыта, можно раскрыть тайны природы, ее "магию".