История науки в кратком изложении

Андрей Анисин

История науки в кратком изложении

НАУЧНОЕ ЗНАНИЕ В ИСТОРИЧЕСКОЙ ДИНАМИКЕ

В современном мире наука представляет собой едва ли не самое мощное явление человеческой культуры. В науку верят, науке служат, наука радикальным образом меняет повседневную жизнь общества в пределах даже одного поколения. При этом наука воспринимается как то самое главное, что отличает современность от предшествующих эпох. Такое восприятие истории человечества выработано и внедрено в массы позитивизмом, – начиная от его основателя Огюста Конта, через кумира всех прогрессивных людей XIX века Герберта Спенсера и через различные школы неопозитивизма и постпозитивизма, которые в XX веке оказали определяющее влияние на мировоззрение учёного сообщества и – через систему образования – на всё общество.

Согласно этому взгляду, человечество проходит три стадии: мифологически-религиозную, идеалистически-философскую и позитивно-научную. На первой стадии человек был очень слаб интеллектуально и совсем не умел познавать мир, а потому объяснял все явления сказочно, опираясь на фантазию и предполагая за каждым событием действие сверхъестественных сил. Потом разум человека развился и сказочные, мифологические объяснения уступили место умозрительным конструкциям, то есть теориям, в которых мир объяснялся через философские категории и понятия. Это был шаг вперёд, поскольку вместо мифологических существ с их своеволием речь шла о безличных сущностях, подчинённых логике разума. Но настоящего познания мира идеалистически-философская стадия не достигала. Это настоящее познание мира становится возможным на стадии позитивно-научной, когда разум человека развился до такой степени, что смог трезво познавать мир так, как он есть сам по себе, и достигать тем самым позитивного знания. На этой стадии наука заменяет всё: становятся не нужны ни религия, ни философия (которые должны быть просто отвергнуты как искажённые формы познания), да и искусство становится не нужным (но всё-таки терпимым как безобидное развлечение), мораль должна стать научной, освободившись от мифологических и религиозных мотивов, – мировоззрение в целом должно теперь стать научным! Таков позитивистский взгляд на историю человеческой культуры и таково восприятие истории человечества в массовой культуре современности.

Впрочем стоит заметить, что рука об руку с позитивистским наукоцентризмом в истории Нового и Новейшего времени идёт увлечение «духовными учениями», принципиально отрицающими науку. XVIII век, век Просвещения сопровождался расцветом мистицизма, который перешёл и в XIX век. Революция в науке (которую называют третьей) на рубеже XIX и XX веков проходила на фоне нового всплеска интереса «образованной публики» в спиритизму и прочим оккультным явлениям. В начале третьего тысячелетия мы также видим массовый спрос не только на чудеса науки и техники, но и на различные псевдонаучные и оккультные учения, объявляющие, что традиционная наука «устарела».

Как и любая простая схема, позитивистская концепция очень доходчива, но очень неточна, и в некоторых вопросах – «с точностью до наоборот». Историю человеческой культуры вряд ли уместно сводить к развитию познавательных способностей, тем более что никакие реальные исторические данные не дают повода заподозрить людей даже далёкого прошлого в слабости интеллекта. Фантастические достижения науки и техники нисколько не уменьшают в человеке потребность в религиозной вере и философской мысли. То, что даёт человеку искусство, наука дать не способна. Да и мораль вполне автономна от науки: научными методами можно с равным успехом обосновать как нравственное, так и безнравственное поведение.

В этой главе нас будет интересовать история становления и развития научного познания. Эта история, как мы увидим, далеко не столь прямолинейна и однозначна, как расхожие представления о ней.

Вопрос о историческом начале науки:

преднаука и наука в собственном смысле слова

Само начало науки разные исследователи её истории определят по-разному, – исходя из того, что же ими понимается под наукой. При этом временные рамки науки, определяемые этими подходами, могут отличаться очень сильно. Надо сразу сказать, что все перечисляемые ниже точки зрения имеют свою правду и в своём смысле – верны. Все они важны для понимания сущности научного познания и его исторической динамики.

Во-первых, под наукой можно понимать вообще любые знания, умения и навыки, приобретаемые человеком. В этом смысле наука это навука (именно так это слово звучит, например, по-болгарски), – то есть то, чему человеку удалось научиться и навыкнуть. И тогда, разумеется, наука берёт своё начало в самых истоках человеческой истории, в изучении свойств минералов, растений и животных, в выработке технологий обработки древесины, камня и шкур, технологий использования огня и приготовления пищи, в познании природы вокруг себя и себя в окружении природы. Такое широкое понимание сущности науки, конечно, имеет определённое право на существование.

Во-вторых, возникновение науки часто связывают с древними цивилизациями Востока (Древний Египет, Месопотамия, Индия, Китай), с теми тайными жреческими знаниями, существовавшими в этих культурах, которые представляли собой органичное единство мифологических представлений, практического опыта, долгих наблюдений за явлениями природы и духовных практик. Это – в отличие от описанного выше первого смысла – уже некое особое знание, доступное не всем, знание, которое не ограничивается видимой стороной действительности, а пытается проникнуть в её внутреннюю таинственную сущность. Жреческие знания и учения различных религиозно-философских школ Древнего Востока, действительно, являются наиболее значимой часть того, что часто называется преднаукой.

В-третьих, начало науки многими исследователями традиционно связывается с древнегреческой культурой. В этом есть свой большой смысл. Дело в том, что древние греки изобрели процедуру доказательства как методологическую основу знания. Можно сказать, что объем знаний, которыми владели древние греки, был даже меньше того объема, которым располагали упомянутые только что великие цивилизации Востока. Сами греки часто подчеркивали, что «всему научились у египтян» (к которым многие знания пришли из Месопотамии и Индии), а также у финикийцев, у которых позаимствовали алфавит и основы мореплавания (то есть не только инженерные компетенции, но и богатые астрономические знания и навыки). Однако при всей своей мудрости Восток оставался на уровне «рецептурного знания»: знания, что нужно сделать, чтобы получить нужный результат. Разницы между точным и приблизительным знанием при этом не существовало, главное, чтобы была обеспечена эффективность той или иной деятельности. Так, например, по указанию древнеегипетского папируса, площадь земельного участка вычисляется умножением полусуммы противоположных сторон на полусумму двух других сторон. Если углы четырехугольного земельного участка близки к прямым, то эта формула работает вполне точно. А именно таковы, видимо, были поля египтян, более точные расчеты были просто не нужны.

Не только простые рецепты вычисления площадей, но и, например, знание теоремы Пифагора существовало на практическом уровне и в Древнем Египте, и в Древнем Вавилоне, и в Древнем Китае, но никому там не приходило в голову доказывать её, то есть выстраивать логическую цепочку рассуждений и геометрических построений, демонстрирующую, что это так, и что иначе быть не может. Евклид свою геометрию, изложенную в «Началах», строит именно как систему доказательных рассуждений и выводов, опирающихся на самоочевидные аксиомы. Логика доказательства была подробно разработана Аристотелем в его «Аналитиках» и стала основой рационализации знания. Строгая рациональная логическая структура процесса познания и научного знания как его результата является очень существенным признаком науки и заслуга выработки этого признака принадлежит, конечно, древним грекам.

Однако познавательная деятельность учёных Древней Греции была обращена почти исключительно к той реальности, которую Платон называл «миром идей», – к той же логике и математике. Даже если речь шла о познании явлений природы, то в них видели именно только явления, видимые проявления неких идеальных духовных сущностей, которые образуют истинный предмет познания. Новый шаг в становлении науки связан с методологической опорой на опыт, – именно здесь многие исследователи видят настоящее начало науки. Уже с XII – XIII веков начинает звучать эта мысль: основой для системы наших знаний должны быть наблюдения и эксперименты, а вовсе не авторитет великих мыслителей прошлого и не традиция, закреплённая в книгах. Окончательно восторжествовал такой подход к познанию в конце XVI – начале XVII века. Эта четвертая точка зрения на сущность науки и на время её возникновения очень важна для понимания истории науки.

Ещё один – уже пятый – подход к вопросу возникновения науки в настоящем смысле слова связывает её с математизацией знания. Хронологически начало науки в этом случае почти совпадает с предыдущим вариантом, но суть происходящего видится в другом. Во-первых, это коперниканский переворот в картине мира, связанный с утверждением гелиоцентрической системы, а во-вторых, – ньютоновская физика, подчинившая весь мир действию законов механики. В обоих случаях речь шла о построении математических моделей для объяснения данных опыта, – здесь разрабатывалась не отвлечённая математика идеального мира, как это было в Древней Греции, а именно математическая модель природы. Показательно в этом смысле заглавие книги И. Ньютона: «Математические начала натуральной философии». «Натуральная философия» – это и есть на языке той культуры осмысление природы. Такой взгляд на начало науки современного типа достаточно традиционен, именно с этого времени, с XVII – XVIII веков мы говорим об основоположниках современной науки, о великих учёных, заложивших фундамент современной научно-технической цивилизации.

Однако ряд авторов, которые пишут об истории науки, относят её настоящее начало к несколько более позднему времени, когда научно-исследовательская деятельность соединилась с системой высшего образования. Этот процесс проходит в Европе в начале XIX века, знаковыми событиями в этом смысле стали прусская образовательная реформа (1807 – 1813), связанная с именем Вильгельма Гумбольда, и основание Берлинского университета (1810). В результате наука по-настоящему становится профессией, – во-первых, потому что создается формальная система подготовки и воспроизводства учёных (университет, где человек через множество ступеней проходит путь от студенческой скамьи до профессора), а во-вторых, в обществе образуется широкий слой свободно и самостоятельно мыслящих людей, который обеспечивает социальный запрос на научную деятельность. Институционализация и профессионализация науки – значимый рубеж её исторического развития, современная наука, как мы её знаем, без этого немыслима. Это был уже шестой подход к вопросу о начале науки, а есть и ещё пара точек зрения.

Согласно основоположникам марксизма, К. Марксу и Ф. Энгельсу, наука по-настоящему возникает тогда, когда делается одной из ведущих производительных сил общества, когда она делается важным фактором в системе производства материальных благ. Это включение науки в материальное производство мы видим уже с начала XIX века, но в полной мере оно происходит во второй его половине. Эта сторона современной науки, её связь с экономикой, конечно, тоже принципиально важна, а потому своя правда в марксистском подходе тоже есть.

Но встречается и такой взгляд на историю науки, который утверждает, что по-настоящему… наука ещё не возникла. Настоящая наука, по мнению некоторых исследователей, начнётся только тогда, когда будут открыты действительные законы истории, законы общественной жизни, законы жизни культуры, законы, определяющие жизнь человека. Изучение природы открыло нам законы природы и тем самым возвысилось до уровня науки, а изучение мира человека, мира культуры подобных чётких законов пока не выявило и до науки «не дотягивает». Поэтому наука как система всеобъемлющего точного знания обо всей действительности находится пока в стадии становления. Трудно сказать, будут ли открыты когда-нибудь те законы, о которых говорят представители этой точки зрения, но справедливо одно: наука находится в процессе саморазвития, она меняется и в настоящее время и будет меняться в будущем, – скорее всего мы и не предполагаем, какой наука станет через несколько десятков лет.

Это краткий обзор точек зрения на проблемы зарождения науки и её сущности, как мы видим, оказался одновременно и кратким обзором тех исторических этапов, которые наука прошла, тех её трансформаций, через которые она пришла к своему нынешнему положению. Теперь мы рассмотрим эти этапы более предметно и подробно. При рассмотрении учений Древнего мира будет иногда употребляться слово «наука», но следует помнить, что речь идёт, конечно, не о науке в полном смысле слова, не совсем о науке в нашем понимании, – но, скорее, о тех корнях, которые имеет современное научное знание.

Зарождение научных знаний в странах Древнего Востока

Древний Вавилон

Вавилонская цивилизация стала преемницей древнейших государств на территории Шумера и Аккада в долине рек Тигра и Ефрата (то есть в Междуречии, – по-гречески Месопотамия). Область Шумера располагалась южнее ближе к устью этих рек, впадающих в Персидский залив, Аккад – ближе к верховьям. Ранние государства и династии Шумера возникли примерно за 3 тыс. лет до нашей эры, и затем достаточно бурная культурная и политическая жизнь Месопотамии продолжается вплоть до завоевания Вавилона персидскими войсками в 539 году до нашей эры. Именно на этой территории возникла первая «мировая империя» – Ассирийское царство, а после его распада и гибели наступил расцвет Вавилонского государства.

В рамках вавилонской культуры получили своё первое развитие математические и астрономические познания, которые были тесно вплетены в религиозно-магическое мировоззрение и мифологическую картину мира, но представляли собой несомненные зачатки науки. В основе системы счисления лежали пятёрка и десятка, – что вполне естественно, учитывая количество пальцев на руках человека. При этом большую роль играла также «дюжина», 12 и шестёрка как её половина, что обусловлено удобством деления на равные части: на две, на три, на четыре. Произведения этих основных чисел 30 (5х6) и 60 (6х10, 5х12) также часто использовались при построении числовых моделей реальности.

Так, например, большое значение для организации личной и общественной жизни человека имеет проблема календаря. Для нас уже привычны те месяцы и годы, которыми мы живём, но если начинать с чистого листа, то – как измерять время жизни? Есть очень очевидный цикл, состоящий в том, что свет и тьма регулярно чередуются, причём в тех широтах, где зарождались древние цивилизации, день и ночь всегда имеют примерно одну и ту же продолжительность и резко отличаются друг от друга: светает и темнеет очень резко, день очень ярок, а ночь очень темна (если нет луны). Для широт от 30º до 40º соотношение длительности самого короткого и самого длинного дня в году примерно 2/3. Отсчитывать время днями очень естественно, но это неудобно для длительных промежутков времени, свой возраст или давность постройки дома измерять в днях, пожалуй, практически невозможно.

Есть в природе ещё один очевидный цикл, годовой. Хотя, как уже сказано, в тех широтах, о которых идёт речь, практически не бывает зимы в нашем понимании (с длинной ночью и коротким днём, с морозом и снегом), всё-таки различие сезонов нельзя не заметить. Всё-таки чередуются более жаркие периоды и более прохладные, а также – периоды дождей и периоды засухи. Годовое обращение звёздного неба, нахождение Солнца в разных созвездиях тоже нетрудно заметить при внимании к звёздам, а такое внимание присуще всем древним культурам, которые видели в небе некую священную реальность, обиталище богов (или символ Бога).

Мерить время жизни годами тоже вполне естественно. Но это достаточно длительный промежуток, а порой требуется покороче. Например, – сколько дней проходит от посева до сбора урожая, сколько длится беременность, на какой срок давать в долг соседу деньги, – считать эти сроки в днях очень неудобно, а при этом они существенно меньше года. Есть в природе ещё один естественный цикл, о котором выше скользь уже упомянуто, – это фазы Луны. Луна иногда вообще пропадает в небосклона, а потом «нарождается» тонким серпиком, растёт, делается круглой, убывает и потом снова её не видно. Это называется месяц. То, что в нашем календаре называется месяцами, не имеет никакого отношения к фазам луны, но слово происходи именно отсюда. Можно считать время жизни «лунами»: от посева до урожая проходит около четырёх лун (в зависимости, конечно, от того, что и где сеешь), беременность – примерно девять лун, а давать деньги в долг больше чем на шесть лун не стоит.

Проблема всех календарей, причём неразрешимая никогда до конца проблема – несоизмеримость этих базовых естественных циклов. Лунный цикл – это не целое количество дней, он составляет примерно 29,5 дней, но и это неточно. По современным подсчётам лунный месяц составляет примерно 29,5305 дней, а слово «примерно» напоминает, что его продолжительность непостоянна, отклонение бывает в пределах 13 часов. Солнечный год это примерно 365 дней, но если точнее, то – с четвертью (это юлианский календарь), а если ещё точнее, то чуть меньше. Средняя продолжительность так называемого «тропического года» (цикла смены сезонов на Земле) составляла на 1 января 2000 года 365,2421897 дней и эта продолжительность колеблется год от года. Солнечный год включает в себя примерно 12 лунных циклов, но это очень неточно: 12 лунных месяцев (лунный год) на 11 суток (опять-таки примерно!) короче цикла смены сезонов.

В архаической культуре Месопотамии бытовало деление года на 360 дней (30х12, 6х60), туда же корнями уходит деление круга на 360 частей (градусов). Из потребности в более точном счёте дней выработался вавилонский календарь, который был лунным в своей основе: время измерялось днями и лунными месяцами (из которых половина имели 29 дней, а половина – 30), 12 лунных месяцев составляли лунный год (354 дня). Для того, чтобы каждый из месяцев приходился на определённый сезон, время от времени (раз в три года примерно) царским указом добавлялся ещё один добавочный месяц, то есть каждый третий год (примерно) состоял из 13 месяцев. Деление суток на 12 часов тоже восходит к вавилонской культуре, только час делился не на 60 минут, как у нас, а на 30. Таким образом, сутки состояли из 12 больших частей и 360 малых.

Вавилоняне имели достаточно обширные астрономические познания, им было известно различие звёзд и планет, для пяти видимых невооружённым глазом планет они имели особые наименования, наблюдали их орбиты, регистрировали различные астрономические явления: кометы, метеоры, солнечные и лунные затмения. Ими были определены двенадцать зодиакальных созвездий, через которые проходит Солнце в своём годовом движении по звёздному небу. В пору своего наивысшего расцвета вавилонская астрономия могла даже предсказывать затмения Солнца и Луны.

Древний Египет

Древнеегипетская цивилизация возникает примерно в то же время, что и цивилизации Междуречья, примерно 5 тыс. лет назад, за 3 тыс. лет до нашей эры и просуществовала очень долго. Её история знала, конечно, много поворотов и кризисов, но была достаточно непрерывной на протяжении практически четырёх тысячелетий (если считать архаический догосударственный период). Древнеегипетская культура была удивительно богата по своему внутреннему содержанию, она активно взаимодействовала с соседями, но при этом устойчиво сохраняла свой уникальный облик и самостоятельность, – в силу всех этих причин она сыграла выдающуюся роль в духовной и интеллектуальной истории человечества.

Календарь Древнего Египта был солнечным и именно он в конечном счёте лёг в основу европейских календарей. Год делился у египтян на 12 месяцев чисто условно, то есть месяцы не обозначали буквально фазы Луны, а были просто частями года. Каждый месяц имел 30 дней и кроме того в конце года были добавлены 5 праздничных дней с особыми наименованиями, таким образом, год состоял у египтян из 365 дней. Также египтяне впервые разделили сутки на 12 дневных часов и 12 ночных, днём часы отмерялись по солнечным часам, а ночью при помощи водяных. При этом климат Египта продиктовал деление года на три сезона, каждый по четыре месяца: сезон половодья, сезон всходов и сезон засухи.

Возможность положить в основу счёта времени солнечный годовой цикл была связана с тем, что очень яркая звезда Сириус впервые после некоторого периода невидимости появлялась на небосклоне перед самым восходом Солнца в день летнего солнцестояния, который к тому же совпадал с разливом Нила. Таким образом, египтяне могли с точностью до одного дня измерить длительность годового цикла.

Достаточно быстро, ещё в глубокой архаической древности они заметили, что действительная продолжительность года составляет не 365 дней, а на четверть дня больше, но в основу календаря всё равно была положена постоянная продолжительность года в 365 дней. Поэтому календарь опережал действительность на один день каждые четыре года, – это очень заметно! Уже через четыре года после введения этого календаря пришлось праздновать новый год на день раньше, а в течение жизни одного человека гелиактическое восхождение Сириуса (о котором выше шла речь) смещалось в календаре больше чем на полмесяца. Но египтян не смущало то, что постепенно их месяцы половодья переместились в сезон засухи, а потом перешли в сезон всходов. Они знали, чего ждать: наконец, – через 1460 лет, – Сириус снова совершил своё первое в году появление в лучах утренней зари в день летнего солнцестояния и календарь вернулся к изначальному виду. По этому поводу в Древнем Египте было совершено большое празднование и… календарь продолжил уползать вперёд. Ещё через 1460 лет было отпраздновано окончание ещё одного полного цикла (Великий год Сотиса назвали его египтяне). А календарь пошёл на третий круг… Но здесь всё-таки пришёл конец древнеегипетской цивилизации.

В 238 году до нашей эры при египетском царе Птолемее III календарь был всё-таки реформирован, было предписано помимо 360 дней месячных и 5 добавочных прибавлять раз в четыре года ещё один день после добавочных и перед новым годом. Этот календарь перенял из Египта Юлий Цезарь, несколько усовершенствовав: все дополнительные дни были распределены по месяцам, которые, таким образом, имели теперь 30 или 31 день.

Об уровне развития математики в Древнем Египте наглядно говорят пирамиды, сооружение которых было бы невозможно без целого ряда точных вычислений. Египтяне развили десятичную систему счисления, они имели особые знаки для обозначения круглых чисел кратных десяти вплоть до миллиона. Астрономические познания, конечно, тоже не исчерпывались наблюдением за одним только Сириусом: египетские жрецы составляли карты звёздного неба, могли определять время по звёздам, им были известны правила движения пяти видимых планет, они давали наименования созвездиям. Часть египетских созвездий мы можем сопоставить с теми, которые используются современной астрономией, а часть остается неидентифицированной.

Астрономия в Древнем Египте, как и во всех древних культурах, была неотделима от астрологии: звёздное небо воспринималось как священное пространство, как обиталище богов, которые управляют миром. Однако египетская астрология была направлена в основном не на предсказания судьбы человека, а на аграрные и медицинские цели. Расположение небесных объектов, их движение и различные астрономические события могли, по мнению египтян, иметь влияние на погоду и урожай, на возникновение эпидемий и на ход лечения болезни.

Древнеегипетская медицина это самая древняя лечебная теория и практика, о которой мы имеем документальные свидетельства. Она не претерпела особых изменений, начиная с конца четвертого тысячелетия до нашей эры и вплоть до персидского вторжения в 525 году до нашей эры, однако при этом была весьма развитой и передовой для своего времени. Врачебная деятельность находилась в ведении жрецов, при этом большую роль в получении знаний об анатомии и физиологии человеческого тела сыграла практика бальзамирования умерших. Дошедшие до нас медицинские трактаты второго тысячелетия до нашей эры описывают сотни болезней и способов лечения, различные виды травм, рецепты для зачатия и контрацепции, лекарства, составленные как из вполне привычных нам ингредиентов, так и весьма экзотических веществ. Применение лекарственных средств было неотрывно от магических заклинаний и процедур, цель которых заключалась в изгнании из тела злых духов. До ясного понимания системы кровообращения египтяне не дошли, однако рассматривали сердце как главный орган в человеческом теле, в том числе орган мышления, связанный сосудами со всеми частями тела, с каждым его органом.