Формирование научных основ производства

Уже в период X-XIII вв. делались попытки понять смысл некоторых явлений природы и сознательно использовать их в производстве, а также обобщить накопленный производственный опыт в трудах экцдклопедиче-ского характера. В XV-XVII вв. число таких книг увеличивается. В книгах анонимных авторов: «Об артиллерии» (1422 г.), «Описание осадных машин» (1435 г.), «Большая веймарская рукопись» (о технике средневековья) (1430 г.), в книге по технической химии (1540 г.), в книге о красках и других описана техника тех времен. Однако явления природы и технические процессы в этих произведениях либо не объяснялись совсем, либо истолковывались с позиций теологии и черной магии.

Эпоха Возрождения, начавшаяся во второй половине XV в., ознаменовала собой «...исследование природы - единственное, которое привело к научному, систематическому, всестороннему развитию...» (Маркс К., Энгельс Ф. Соч., т. 20, с. 345). Возникали научные знания, которые в XVIII в., будучи систематизированы и взаимосвязаны, дали науку в ее современном смысле.

В разных странах ученые и инженеры вели наблюдения за явлениями природы, стремясь их объяснить, найти законы естествознания и использовать их в технике, в производстве. Среди этих исследований необходимо указать прежде всего на гениальные, связанные, как правило, с практикой и сопровождаемые изобретениями конструкций: научные труды итальянского ученого Леонардо да Винчи в области механики (коэффициент трения, явление удара и другие), гидравлики (равновесие жидкостей в сообщающихся сосудах), оптики (законы бинокулярного зрения), анатомии и других отраслях знания. Другой итальянский ученый Дж. Кардано изучал теорию рычагов и весов, имевшую большое значение для практики.

В рассматриваемый период большое развитие получила добыча полезных ископаемых, главным образом на территории Центральной Европы - в Саксонии, в рудных горах Чехии, Венгрии, Словакии. Создание горной техники, ведение горных работ, разведка месторождений полезных ископаемых, а также все металлургические процессы и обогащение были освещены в капитальном труде Г. Агриколы «О горном деле и металлургии». Кроме этого труда им было написано много других научных трудов по геологии, минералогии, горному делу и металлургии. Следует указать на его трактаты - «О происхождении и причинах того, что находится под землей», «О природе, что "вытекает из земли"», «О природе ископаемых», «О древних и новых металлах».

Исходным пунктом научной картины мира, созданной в XVII в., было учение Н. Коперника. Изложенная им в сочинении «Об обращении небесных тел» (опубликовано только в 1543 г.) гелиоцентрическая система мира содержала кинематическую схему Солнечной системы, ставшую отправной точкой развития небесной механики и позволившую в конце концов применить понятие земной механики к космосу. Система Коперника привела к крушению системы Птолемея и находилась в течение трех веков не только в центре астрономических исследований, по и в центре общественно-философской борьбы.

Николай Коперник (1473-1543 гг.)

Исходя из учения Коперника, И. Кеплер в результате обработки громадного числа астрономических наблюдений установил эллиптическую форму планетных орбит с Солнцем в одном из фокусов. Уточнив систему Коперника и найдя законы движения планет, Кеплер решил важную научную и практическую задачу.

Родоначальником механического естествознания является Г. Галилей, который придерживался причинного объяснения природы, строгой и последовательной трактовки фактов как основной задачи науки. Он говорил, что подлинное объяснение явлений природы должно показать в их основе перемещение частей единой материи, перемещение качественно однородных элементов. Галилей высказал мысль о неуничтожаемости вещества, однородности материи и сведении качественных различий к конфигурации элементов материи.

Галилео Галилей (1564-1642 гг.)

Наибольший общественный интерес вызвали астрономические открытия и сочинения Галилея. В 1610 г. Галилей опубликовал сочинение «Звездный вестник», в котором описал свои астрономические открытия, сделанные при помощи зрительной трубы. Он описал ландшафт Луны, раскрыл природу Млечного Пути, оказавшегося скоплением звезд, рас сказал об открытиях спутников Юпитера. Таким образом, Галилей нашел наглядные и убедительные доказательства в пользу системы Коперника. В 1632 г. Галилей опубликовал «Диалог о двух главнейших системах мира - птолемеевской и коперниковской» [35J, а в 1638 г.- «Беседы и математические доказательства, касающиеся двух новых отраслей науки, относящихся к механике и местным движениям». В «Диалоге» Галилей проводит мысль о принципиальном единстве Земли и небесных тел, ведет речь о суточном вращении Земли, разъясняет годичное обращение Земли вокруг Солнца, рассматривает приливы и отливы, которые, как полагал Галилей, являются следствием суточного и годичного движения Земли. Галилей дает понятие инерции, устанавливает прицип относительности. В «Беседах» ставится вопрос о причинах и мере сил, связывающих воедино части тел, разъясняется проблема механического подобия, проводится математическая разработка падения тел и др. Если «Беседы» имели большое значения для развития собственно механики, то «Диалог» оказал исключительное воздействие на мировоззрение широких общественных кругов, на распространение гелиоцентризма, на выработку нового стиля, метода и характера научного мышления.

Разрыв между практическими успехами техники и наукой, который остро ощущался передовыми людьми этого времени, приводил к мысли о том, что успехи науки могут быть достигнуты лишь при разработке и применении новых методов исследования. Эту мысль четко сформулировал в 1620 г. в сочинении «Новый Органон» английский философ Френсис Бэкон, критикуя старую науку за то, что она оперирует только общими положениями. Он указывал на необходимость союза опыта и рассудка, который мог быть осуществлен благодаря переходу от частных фактов к частным законам, а от них - ко все более и более общим принципам, проверяемым опытом, практикой. Этот индуктивный метод, усвоенный естествоиспытателями, оказался весьма плодотворным.

В разработке дополняющего индукцию дедуктивного метода (выведение частных следствий из общих принципов) большая заслуга принадлежит математике. Основания этого метода были сформулированы французским философом и математиком Ренэ Декартом в сочинении «Рассуждения о методе», вышедшем в 1637 г. Метод предусматривал всесторонний логический анализ основных предпосылок, анализ изучаемой проблемы, решение которой начинается с наиболее простых связей и отношений. В правилах, изложенных Декартом, была отражена математическая направленность метода. С помощью этого метода были сделаны величайшие открытия. Математический анализ стал орудием познания природы, позволяющим проникать в глубину изучаемых предметов и явлений.

Р. Декарт разработал способ введения в математику переменных величин, представляя их линиями, и установил соответствие между ними и алгебраическими уравнениями, т. е. создал аналитическую геометрию. Ф. Энгельс дал высокую оценку этому открытию. Он писал: «Поворотным пунктом в математике была Декартова переменная величина. Благодаря этому в математику вошли движение и тем самым диалектика и благодаря этому же стало немедленно необходимым дифференциальное и интегральное исчисление, которое тотчас и возникает и которое было в общем и целом завершено, а не изобретено, Ньютоном и Лейбницем» (Маркс К., Энгельс Ф. Соч., т. 20, с. 573). Использование аналитической геометрии и дифференциального и интегрального исчисления сыграло огромную роль в развитии естествознания, способствуя превращению ряда ее отраслей (прежде всего физики) в точные науки.

Успех науки был обусловлен широким развитием эксперимента, применение которого способствовало также зарождению новых форм организации ученых - появлению научных обществ и академий. В Италии научное общество под названием «Флорентийская академия опытов» было сформировано из учеников и последователей Галилея в 1657 г. В Англии в 1662 г. было организационно оформлено Лондонское Королевское общество, ставшее высшим научным учреждением страны.

В Париже в 1666 г. была учреждена Королевская Академия наук. Указом Петра I в России в 1724 г. основывается Петербургская Академия наук (официально открыта в 1725 г.), называвшаяся вначале Академией наук и художеств. Петербургская Академия наук, в которую в 1742 г. был избран М. В. Ломоносов и в которой работали многие крупные ученые, внесла огромный вклад в развитие математических и естественных наук, в изучение и освоение природных богатств России. Научные общества стали выпускать сборники и журналы. Издание трудов ученых способствовало распространению научной информации, развитию международных научных связей, ускоренному прогрессу науки. Механика в эпоху научной революции достигла больших успехов и была основой всей физики. Идея механического объяснения природы принадлежит Декарту. Эту идею разделял И. Ньютон. В предисловии к сочинению «Математические начала натуральной философии» (1687 г.) он писал, что «было бы желательно вывести из начал механики и остальные явления природы». Однако эти подходы различаются между собой. Декарт исходил только из движения, оставляя в стороне силы, говорил о частях единой материи как непрерывной сущности (картезианский подход), в то время как Ньютон представлял материю состоящей из частичек, которые могут взаимодействовать на расстоянии посредством дальнедействующих сил (ныотонианский подход).

Продолжателем Галилея в механике и последователем Декарта в своих физических воззрениях был X. Гюйгенс. В 1673 г. вышло второе расширенное издание его сочинения «Маятниковые часы». В этом труде задачу изучения физического маятника Гюйгенс свел к изучению системы математических маятников, т. е. совершил переход от механики точки к механике системы. Гюйгенсу принадлежит доказательство теоремы о центробежной силе, задачи об ударе. В основе механических представлений Гюйгенса лежат два фундаментальных принципа: принцип сохранения энергии и принцип относительности.

Создание классической механики завершил И. Ньютон. В «Математических началах» Ньютон анализирует основные понятия механики: массу, количество движения, силу, пространство и время. Он дал формулировку трех фундаментальных законов движения: закон инерции, закон пропорциональности между силой и ускорением, закон равенства действия и противодействия - и рассмотрел следствия из этих законов.

В конце XVII в. в естествознании и прежде всего в механике небесных и земных тел сложилась новая научная картина мира, которая имела механический характер и получила впоследствии название «классической». Ее создателями были Коперник, Галилей, Кеплер и в особенности Ньютон. Для ньютонианской картины мира характерно признание абстрактного мысленного изображения предмета познания, вместо чувственной видимости, признание абсолютно простых, далее неразрушимых, неделимых и вообще неизменных частиц материи, из которых состоят все тела, признание того, что эти предметы существуют в том виде, в котором мы их видим в природе. Таковы были основные положения «классической картины мира».

Научные знания этого периода выводились из представления об абсолютной неизменяемости природы, но они опирались на практический опыт и, в свою очередь, использовались для дальнейшего развития техники. Одновременно и научные исследования стали требовать применения технических средств.