Вихід Росії на світову наукову арену

У ХУІІЇ ст. помітною складовою в загальному промисловому, культурному та науковому прогресі стала Росія. Розвиток фабрично- заводських комплексів в Росії сприяв піднесенню техніки та техно­логій на новий якісний рівень. Петро І розпочав інтенсивне освоєння природних багатств Уралу, заснувавши там понад 200 фабрик і заво­дів. Успішний розвиток цього промислового центру спонукав до нау­кових досліджень по освоєнню природних ресурсів країни і підго­товки вітчизняних наукових кадрів.

Наука в Росії створювалася волею самодержця як необхідна пере­думова здійснення реформ, що. були ним замислені та здійснювались волею самодержця. Розвиток науки у часи Петра І був державним завданням, що й зумовило його суперечливий характер. З одного боку, необхідність Науки була усвідомлена як складова вдосконалення армії, флоту, розвитку виробничих сил; з іншого боку, уряд не сприяв розповсюдженню наукових знань серед населення. Підготовка націо­нальних кадрів здійснювалась за допомогою іноземних вчених, запро­шених з європейських країн (при Академії були створені університет і гімназія). Разом з тим, в умовах засилля іноземщини, поклоніння перед іноземним, виникли великі перешкоди для розвитку самостій­ної російської науки.

Створена Петром І Петербурзька академія наук (1725) об’єднала чимало запрошених відомих в Європі вчених: Г. Крафта, братів Даніі- ла та Миколая Бернуллі, Л. Ейлера, Г. Ріхмана, Ф. Епінуса та ін.

При академії був створений добре обладнаний фізичний кабінет для експериментальних досліджень. Його організатором був Г. Крафт (1701—1754), відомий своїми науковими дослідженнями в галузі калориметри і метеорології, а також як автор підручників, які трива­лий час використовувались при викладанні природничих наук у гімназіях. Внаслідок діяльності вчених, що об’єднувались цим кабі­нетом, Петербурзька академія швидко завойовувала визнання науко­вої установи світу. Особливу славу академії принесли дослідження Леонарда Ейлера (1707—1753), який відіграв значну роль й в тому, що М. Ломоносов став першим російським професором і академіком.

Наукова діяльність М. Ломоносова

Одним з перших росіян, що завойювали всесвітнє визнання свої­ми науковими досягненнями, був Михайло Васильович Ломоносов (1711—1765). Син архангельського помора, М. Ломоносов до навчан­ня приступив в дванадцятирічному віці в Заіконоспаській академії, де за один рік опанував програму перших трьох класів. В |733— 1734 рр. він відвідав Києво- Могилянську академію, а в 1734 р. став студентом Московського університету. В 1735 р. М. Ломоносов був зарахований до Петербурзького академічного університету, а в 1736 р. його направили для вдосконалення знань в Європу. З 1741 р., часу повернення в Петербург, почалась його двадцятичотирьохрічна нау- ково-просвітницька діяльність в стінах Академії наук.

М. Ломоносов був виключно різнобічним вченим. До кола його наукових інтересів належали питання фізики, хімії, геології, граві­метрії, астрономії, географії, історії, філології, мистецтва тощо. Він обгрунтував розмежування понять атом і молекула, і тим уточнив вчення про атомарну будову тіл, перетворив його в наукову теорію. ■ Своїм вченням про атоми М. Ломоносов звів міцний теоретичний фундамент не тільки для хімії, але й для фізики. Саме на цій основі М. Ломоносов створив кінетичну теорію тепла та кінетичну теорію газів, які далеко випереджали рівень теоретичних поглядів сучасної йому фізики.

Нове вчення вимагало нової методики, переходу гад спостережень якісних характеристик процесів до точних кількісних вимірювань. М. Ломоносов робить і цей крок: відкриває нову еру в розвитку хімії, пов’язану з використанням ватів та математики.

М. Ломоносов поклав початок новому періоду в історії фізики — періоду розвитку ідеї єдності та взаємозалежності явищ у природі. Він заклав основи цілого ряду нових наук, що виникли на межі фізики і хімії, хімії і математики, фізики і астрономії, фізики і гео­логії.

Основним методом М. Ломоносова у вивченні природних явищ був науково поставлений експеримент. Його зусиллями в Росії впер­ше створено наукову фізико-хімічну лабораторію, де М. Ломоносов дослідив велику кількість руд та інших корисних копалин, створив передову технологію вироблення кольорового скла, фарб, оптичного скла.

Ідеї та різні праці М. Ломоносова мали світове визнання: він був обраний почесним членом Академії наук Швеції, членом Болон­ської Академії наук; у 1745 р. в Ерлангенському університеті відбулась широка дискусія по його роботах. Але ідеї М. Ломоносова далеко випереджали свій час, тому широке їх розповсюдження було ще попе­реду.

Концептуальні дослідження будови наукових знань

Із Просвітництвом пов’язано виникнення нового дисциплінар­ного образу науки, новий етап в осмисленні структури знання. З цього часу використовуються об’єктивні критерії та принципи об­грунтування багатоманітності наукових дисциплін. В основу дисцип­лінарної будови науки покладені предмет вивчення та своєрідність методу дослідження, (Нагадаємо, що в Новий час мав розвиток гене­тико» історичний підхід, що вів до побудови “дерева наук”).

На кінець XVII — початок XVIII ст. розповсюдженими були спроби будувати системи природи, в яких кожний рівень та фрагмент дійсності розглядався як предмет окремої науки. Цей так званий субстанціалістський підхід знайшов своє відображення в концепції “системи природи” П. Гольбаха. Але реальна поява нових наук не була зумовлена фрагментацією природи як предмету вивчення. Ряд наук виникло, по-перше, внаслідок вироблення специфічних методів спостереження та експерименту. По-друге, усвідомлюється відмін­ність наук (дисциплін) за їх пояснювальними схемами, а не за предметом вивчення. По-трете, предметом наукової дисципліни стають природні процеси, а не якісь певні субстанції.

Крім субстанціалістського підаоду існував ще й інший — номі­налістичний, основи якого були закладені трактовкою знання як знакової, умовно-конвенціональної семантичної системи. Необхідний

розвиток вони отримали в логіці Е. Кондільяка, у вченні Г. Лейбніда про універсальне знання, де поняття зведені до символів, а симво­ли до чисел, а їхнє взаємовідношення розумілося як комбінато­рика. Формально-логічні принципи виражені не тільки в систематиці К. Ліннея, айв розроблених у XVIII — початку XIX ст. класифі­каціях наук.

Заслуговує на увагу філософський аналіз емзхіричного природо­знавства та його обгрунтування, здійснені І. Кантом. За взірець нау­кового знання була взята ньютонова фізика. В її дусі І. Кант виділяв рад рушійних сил матерії (механічні, динамічні, мертві та живі) та намагався на їх основі пояснити агрегатні системи матерії. В здійсне­ному ним тлумаченні природознавства як системи знань використо­вувалось не лише нове поняття природного тіла, що дозволило йому обгрунтувати багатоманітність наук, а й усвідомлення їхньої єдності (єдності методологічно-регулятивної свідомості). Принциповою ос­новою обгрунтування єдності І. Кант вважав теллород як всепроник- ну, всепротяжну матерію, що рівномірно рухається.

Разом з тим І. Кант поділяв природознавство на чотири розділи у відповідності з загальними основами:

1) форономія, або вчення про матерію, що рухається в просторі;

2) динаміка, або вчення про матерію, що рухається, оскільки рух становить вихідну її силу та якість; '

3) механіка, або вчення про матерію разом з її рушійною силою у взаємовідношенні та русі;

4) феноменологія, або вчення про матерію, що рухається, оскіль­ки вона може стати об’єктом досліду.

Як бачимо, вчення І. Канта про метафізичні начала природо­знавства своєрідно поділяло природознавчі науки. Раціональність емпіричного природознавства в цілому мислилося ні™ на зразок раціональності фізики І. Ньютона. Ось чому він відмовляв у статусі науки хімії того часу та природничій історії, а також історичному знаншй взагалі: вони не могли, на його думку, виробиш специфічних теоретичних конструкгів, які б дозволили їм встати на рівень фізики. Найбільші зусилля І. Кант доклав до з’ясування принципів, що об’єднували різнорідне наукове знання.

9.2. Професіоналізація математичних досліджень

Математика XVIII ст., базуючись на ідеях XVII ст., за розмахом роботи перевершила попередні століття. Розквіт математики був пов’язаний переважно з діяльністю академій. Віддаленість видатних математиків від університетського викладання відшкодовувалась енер­

гією, з якою вони писали підручники та великі трактати, що містили в собі окремі дослідження. У 1710 р. вийшло перше видання чоти­ритомної праці Хр. фон Вольфа “Перші підвалини всіх математичних наук”. У 1741 та 1746 рр. вийшли “Начала геометрії” і “Начала алгеб­ри” К. Клеро. Видатні посібники з математики були написані К. Маклореном ('"Універсальна арифметика”) та Л. Ейлером (“Посіб­ник з арифметики”). Велика роль у створенні передової навчальної літератури припала на долю професорів Політехнічної школи у Парижі. Поширенню математичних знань сприяла також поява різних енциклопедій як спеціального, так і загального характеру.

Значних успіхів було досягнуто у вивченні історії математики, яка досі як окрема дисципліна не розглядалась. Праці з історії науки отримали офіційну підтримку, вони стали обов’язком членів академій наук.

Видатні математики XVII ст., за звичай, були одночасно філо­софами або фізиками-експериментаторами. На відміну від цього у XVIII ст. наукова робота математика стає самостійною професією. Математики XVIII ст. — це люди з різних кіл суспільства, які рано відзначились своїми математичними здібностями та швидкою акаде­мічною кар’єрою. Наприклад, Л. Ейлер —- син пастора, в 23 роки став професором Петербурзької академії наук, у 37 років — головою фізико-математичного класу Берлінської академії наук; Ж. Лаг- ранж — син французького офіцера, в 18 років — професор у Турині, в ЗО років — голова фізико-математичного класу Берлінської академії наук; П. Лаплас — син французького селянина, в 20 років — профе­сор військової школи у Парижі, в 37 років — член Паризької академії наук.

Математичне природознавство (механіка, математична фізика) та технічне застосування математики у XVIII ст, залишаються у сфері діяльності математиків. Так, Л. Ейлер займається питанням будування кораблів та оптики, Ж. Лагранж створює основи аналітичної меха­ніки, П. Лаплас, який вважав себе головним чином математиком, також був видатним астрономом і фізиком свого часу тощо.

Розвиток галузей математики, створених у XVII ст., досяг такого рівня, за якого подальший рух вперед почав вимагати, в першу чергу, мистецтва володіння математичним апаратом та винахідливості у пошуках несподіваних рішень складних задач. У XVIII ст. віра в силу апарата математичного аналізу приводить до віри у можливість його суто автоматичного розвитку, у безпомилковість математичного викладу навіть тоді, коли до його складу входять символи, позбугі змісту. Відверто пропагувалося право обчислювати за звичними

правилами математичні висловлювання, які не мають безпосеред­нього змісту, зовсім не спираючись ані на наочність, ані на яке- небудь логічне обгрунтування законності такого роду операцій.

Діяльність математиків зосередилась головним чином в галузі аналізу нескінченно малих і його застосуванні до механіки. Методи, що були введені у фізику Г. Галілеєм, узагальнені І. Ньютоном і Хр. Гюйгенсом, у XVIII ст. набули стримкого розвитку. Але вже перед І. Ньютоном і Хр. Гюйгенсом, які у своїх дослідженнях обме­жувались застосуванням геометричних прийомів, постали проблеми, які неможливо було вирішити цим шляхом. Наступні часи поставили завдання пристосувати знайдений І. Ньютоном і Г. Лейбніцем вищий аналіз до вирішення проблем астрономії, оптики та акустики. Це завдання виконали брати Бернуллі —Якоб та Йоган (1667—1748), які детально розробили теорію диференціального та інтегрального числення; син Йогана — Данііл Бернуллі (1700—1782) застосував цей метод до вирішення механічних проблем, чим поклав початок сучасній математичній фізиці; Л. Ейлер застосував аналітичний метод у галузі астрономії.

Брати Бернуллі були видатними учнями Г. Лейбніца. Список результатів їх досліджень містив в собі багато з того, що нині входить ^ до елементарних підручників з диференціального та інтегрального числення та інтегрування ряду звичайних диференціальних рівнянь.

Я. Бернуллі належить застосування полярних координат, дослідження ланцюгової лінії, логарифмічної спіралі. Він був також одним з перших дослідників теорії ймовірності, з цього предмету відома його праця “Мистецтво припущення”. Й. Бернуллі відомий як винахідник варіаційного числення. Математична діяльність Д. Бернуллі присвя­чена головним чином астрономії, фізиці та гідродинаміці. Він заклав підвалини кінематичної теорії газів, вивчав теорію коливання струн та ін.

Один з найвидатніших математиків XVIII ст. Леонард Ейлер (1707—1783), швейцарець за походженням, був запрошений у 1727 р. в Петербург, де працював до 1741 р., та після повернення з Германії в 1766 р. — до кінця свого житія. Його дослідження у різних, відомих на той час, галузях теоретичної та прикладної математики мали вагомі результати. Л. Ейлер публікував свої відкриття у статтях та посібни­ках, в яких упорядкував матеріал, зібраний поколіннями математиків.

У деяких галузях математики виклад матеріалу Л. Ейлера був майже остаточним. Наприклад, сучасна тригонометрія з її визначенням тригонометричних величин як відношень та позначеннями сходить до “Вступу до аналізу нескінченних” Л. Ейлера. Ця двотомна праця охоплює багато різних математичних питань: виклад нескінченних

рдців, дослідження поверхні та кривих за допомогою їх рівнянь, алгебраїчна теорія виключення. “Вступ” розглядають також як перший підручник з аналітичної геометрії. Диференціальне та інтег­ральне числення, теорія диференціальних рівнянь були викладені Л. Ейлером у спеціальних посібниках, йому належить перший підруч­ник з механіки, в якому ньютонівська динаміка матеріальної точки була розвинута аналітичними методами. Наступну роботу Л. Ейлер присвятив застосуванню аналітичних методів до пояснення механіки твердих тіл, у посібнику з алгебри виклад матеріалу він довів до теорії рівнянь третього та четвертого степеня.

Діяльність Л. Ейлера значною мірою була присвячена астрономії. Особливу увагу він приділяв теорії руху Місяця. “Теорія руху планет і комет” була трактатом з небесної механіки. Л. Ейлеру належать також пращ з гідравліки, артилерійської справи, будування кораблів. Варто зазначити, що філософський виклад Л. Ейлером важливих проблем природознавства у його “Листах до однієї німецької принце­си” був зразком популяризації наукових ідей. Можна скласти довгий список відкриттів, зроблених Л. Ейлером, та трохи менший — ідей, що заслуговували на подальшу розробку. Великі математики П. Лаплас, К. Гаусс та інші завжди відзначали неперевершений авто­ритет Л. Ейлера.

Петербурзька академія наук, де працювала плеяда відомих мате­матиків того часу Л. Ейлер, М. Ломоносов, Д. Бернуллі, С. Ко- тельников та інші, — була одним з головних центрів наукових мате­матичних досліджень XVIII ст. Російська математична школа блиску­че розгорнула свої дослідження з початку XIX ст.

Представниками англійської математики XVIII ст. були А. де Муавр, Дж. Сгірлінг і Д. Ланден. Характерною рисою англійської науки цього періоду було шанування І. Ньютона та його методів, тому в англійській математиці використовувалися неоковирні нью- тонівські позначення, що значно ускладнювало її прогрес. Провідним англійським математиком цього періоду був Колін Маклорен (1698— 1748), професор Единбурзького університету, послідовник І. Ньютона. Його дослідження та узагальнення флюксійного методу, праці, при­свячені кривим другого і вищого порядку, тяжінню еліпсоїдів, йшли паралельно з дослідженнями К. Клеро та Л. Ейлера.

Всесвітньо відомою була також французька математична школа: П’єр Мопертьюі, Клод Клеро, Жан ле Рон д’Аламбер (Даламбер) та інші. У Франції більше, ніж в інших країнах, математику розглядали Як науку, що повинна довести теорію І. Ньютона до повної доско­налості. Ж. Даламбер (1717—1783) був найвпливовішим вченим Франції. Його “Трактат з динаміки” був присвячений методу зведен-

ня динаміки твердих тіл до статики, відомому як “принцип Далам­бера” Ж. Даламбер писав також роботи з гідродинаміки, аеродина­міки, розробив теорію коливання струн. Ж. Даламберу належать дослідження з багатьох питань математики, враховуючи і питання її обгрунтування. Він ввів поняття межі. Головну теорему алгебри іноді називають теоремою Даламбера, а термін “парадокс Даламбера” у теорії ймовірності засвідчує його участь в розробці основ цієї теорії.

Відомим математиком XVIII ст. був Жозеф Луі Лагранж (1736— 1813). Йому належить чимало відкриттів з варіаційного числення. Характерною рисою його робіт в цьому та інших розділах математики було прагнення упорядкувати та переробити накопичений історичний матеріал. Ж. Лагранж брав участь у вивченні одного з головних питань свого часу -— теорії руху Місяця, сприяв розробці теорії чи­сел, в якій довів, що кожне ціле число є сумою чотирьох або меншого числа квадратів. Більшу частину свого життя Ж. Лагранж присвятив створенню великих праць — “Аналітична механіка”, “Теорія аналі­тичних функцій”, “Лекції з обчислення функцій”. Ці книги Є

 

спробою вченого підвести фундамент під аналіз шляхом зведе його до алгебри. “Аналітична механіка” вважається найвагомішою працею вченого. В цій роботі потенціал вдосконаленого аналізу вико­ристаний в механіці точок та твердих тіл. Результати Л. Ейлера, Ж. Даламбера та інших математиків XVIII ст. в ній опрацьовані і розвинуті з єдиної точки зору. Ж. Лагранж повністю відкинув гео­метричний підхід І. Ньютона, його книга була тріумфом чистого ана­лізу.

Останнім з провідних математиків XVIII ст. вважається ГГєр Сімон Лаплас (1749—1827). Чимало відкриттів, зроблених пізніше у теорії ймовірностей, були вже зроблені і викладені великим вченим в фундаментальній праці “Аналітична теорія ймовірностей”. Ж. Лагранж, П. Лаплас, А. Лежандр, Г. Монж та інші були залучені до створення метричної системи мір, пов’язаного з нею вимірювання меридіану, організованого за державні кошти обчислення нових тригонометричних таблиць та ін.

Наприкінці XVIII ст. деякі математики висловили припущення, що галузь математичних досліджень майже вичерпана: вже сформу­льовані найбільш важливі теореми, набутий математиками матеріал вже викладений у класичних трактатах. А тому поколінням матема­тиків майбутнього залишаться для розв’язання задачі меншого значення. Джерелом такого роду ідей і тлумачень було ототожнення прогресу математики з прогресом механіки та астрономії: здавалося, що цей прогрес досяг своєї кульмінації.

Розвиток фізичних знань в післяньютоновий період

Багато століть під терміном "'фізика*⁵ розумілася ‘"філософія при­роди”, або природознавство в цілому. Характерною особливістю фізи­ки XVIII ст. є її перетворення в самостійну науку. В усіх галузях фізичні дослідження набули систематичного характеру. Незважаючи на те, що спеціалісти однієї галузі були територіально роз’єднані, їх чисельність та активність зросла, а завдяки розвиткові особистого листування між ними та виникненню періодичної літератури дослід­ження велися узгоджено.

Експериментальна фізика привертала увагу широких кіл суспіль­ства, нею займалися і професіонали, і аматори. Водночас з нею розвивається “раціональна”, тобто теоретична, фізика. У XVIII ст. з’явилося декілька праць узагальнюючого характеру. Наприклад, 1758 р. вийшла праця Р. Бошковича “Теорія натуральної філософії, приведена до єдиного закону сил, існуючих в природі”. В ній зробле­на спроба пояснити всі фізичні явища, виходячи з однієї теорії. У 1762 р. вийшла двотомна праця ЇТ. Мушенбрука “Введення до нату­ральної філософії”. Це була своєрідна фізична енциклопедія свого часу.

Зміст і характер розвитку фізичних наук XVIII ст. знаходились у безпосередньому зв"язку з потребами техніки. В такий спосіб розви­ваються механіка (в тому числі і механіка рідин), оптика. Нові практичні потреби стимулюють розвиток таких розділів фізики, як вчення про теплоту, вчення про електрику та магнетизм. Таким чином, в XVIII ст. фізичні знання сприймають досить розгалужену дисциплінарну будову класичної фізики. Але вивчення окремих фізичних явищ, таких як механічний рух, світло, теплота, електрика та магнетизм, відбувалося поза зв’язком один з одним.

На розвиток фізики XVIII ст. істотний вплив мала наукова спадщина і. Ньютона. З зовнішнього боку розвиток фізики XVIII ст. виглядав як виконання накресленої ким програми, розвиток ідей І. Ньютона: саме вони виглядали як такі, що найбільше відповідають загальним тенденціям. Відбувалося поступове освоєння та удоскона­лення ньююнового феноменологічного методу та розширювалися спроби його впровадження у вирішення різних проблем фізики.

З 30~х рр. XVIII ст. під впливом нагромаджених фактів карте­зіанська фізика вихорів була переможно витіснена ньютоніанською теорією тяжіння. Все більше фізиків приєднувалося до авторитету Ньютона в розгляді питань природи світла, методу фізики взагалі тощо. У 1734 р. П. Мопертьюі опублікував книгу, в якій захищав теорію тяжіння Ньютона. З’явилися праці з відвертим висміюванням

прихильників картезіанських вихорів. Поступово складалась навіть така ситуація, коли було достатньо звинуватити ту чи іншу теорію в схильності до картезіанства, щоб дискредитувати її. Разом з тим, поширювалась відмова будувати механічну теорію, яка б пояснювала причини сили тяжіння. Окремі дослідники оголосили тяжіння не­від’ємною вихідною властивістю матерії, що робило непотрібним пояснення причин тяжіння. Інші вважали, що тогочасний стан науки не дозволяв будувати згадану теорію.

Наслідуючи боротьбу І. Ньютона з довільними припущеннями в науці, фізики відмовилися від побудови єдиної картини світу, обме­жуючи себе прискіпливим кількісним вивченням окремих фактів.

Ньютоніанство, що прийшло на заміну картезіанству, на першо­му етапі оформилося в фізичну концепцію, основою якої були уяв­лення про невагомі матерії. Великі успіхи, що були досягнуті в небес­ній механіці завдяки впровадженню поняття сипи, сприяли поши­ренню цього підходу на інші розділи знання. Поступово послідовники І. Ньютона дійшли висновку, що не лише рух планет, а й інші явища / можуть бути пояснені як наслідок руху певних матеріальних тіл під впливом особливих сил: магнітних, електричних, хімічних тощо. Оскільки останні властиві не всім матеріальним тілам як сила тяжін­ня, то фізики приписували їх не частинкам звичайної речовини, а наявним в “порах” звичайних тіл деяких тонких рідин — невагомих матерій. Між цими матеріями та частинками звичайної речовини визнавались наявними особливі взаємодії (сили). В такий спосіб, наприклад, пояснювалася природа теплоти. Нагрівання тіла пов’я­зували з наявністю особливої рідини — теплороду, між частинками якого діють сили відштовхування. Між частинками теплороду та час­тинками матеріальних тіл діють сили тяжіння.

Таким чином, на зміну картезіанському поясненню фізичних явищ за допомогою руху дрібних часточок та невідчутних рідин прийшло пояснення за допомогою тих самих рідин, але наділених певними сипами. Ньютоніанська фізика в формі концепції “нева­гомих” відмовилась від слабких сторін картезіанської фізики: захоп­лення умоспогаядальними спекуляціями та обов’язкова підгонка будь-якої теорії під картезіанську схему уявлень про матерію і рух. Вона посилила розвиток точного експериментального дослідження природи, пошуку часткових кількісних закономірностей шляхом роздільного вивчення фізичних явищ. Але разом з тим ньютоніанська фізика втратила ряд позитивних рис та ідей картезіанської фізики —- ідею матеріальної єдності світу, ідею несгворенності руху, ідеї про зв’язок явищ в природі, про перехід однієї форми руху в іншу тощо.