Ферма и Роберваль — предтечи математического анализа . <...> Учитывая определяющую роль механики в начавшемся техническом прогрессе, а также его обратное влияние на развитие механики, автор определенное место отводит истории техники, давно уже выступающей в качестве как заказчика многих научных разработок, так и в роли их эффективного потребителя. <...> Биологическая эволюция пречеловека По данным палеоантропологии отделение гоминоид (человекообразных обезьян) от общего обезьяньего рода произошло около 20 млн лет назад (л. н.) <...> Этот фактор сыграл важную роль в формировании внутристадных конкурентных взаимоотношений самцов, в изменении физиологических циклов у самок и положил начало переходу от стадного образа жизни пречеловека к жизни в составе родовых общин, соблюдающих принцип экзогамии (запрет внутриобщинных половых отношений). <...> Имеются свидетельства того, что уже 2,5 млн л. н. благодаря первым навыкам по обработке каменных орудий пречеловек стал праворуким, а его мозг — асимметричным (у обезьян праворукость и асимметрия полушарий мозга, обусловленные, например, такими действиями, как чистка бананов и раскалывание орехов, лишь едва намечаются). <...> 2) Древний Египет и Хеттское царство 3) Индия и Китай 4) Европа,Америка,Африка. <...> Помимо развития точных наук в Вавилонии были сделаны и важные технические изобретения: гномон (солнечные часы), клепсидра (водяные часы), а также железные ножницы для стрижки овец, распространившиеся впоследствии по всем странам. <...> Хеттское царство Последней из великих древних цивилизаций, обнаруженной европейцами только в XIX веке, стала цивилизация народа хеттов, создавших в середине II тысячелетия до н. э. мощное царство на территории нынешней Турции. <...> Благодаря ей Хеттское царство постепенно достигло высокого могущества, сопоставимого с могуществом соседних великих государств — Египта, Вавилонии, Ассирии. <...> Эта многоцелевая клепсидра помимо текущего времени позволяла находить <...>
Механика_в_истории_науки_и_общества.pdf
УДК 531/534(091)
ББК 22.2г
С514
Интернет-магазин
http://shop.rcd.ru
• физика
• математика
• биология
• нефтегазовые
технологии
Смольников Б. А.
Механика в истории науки и общества. — М.–Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая
динамика», 2014. — 608 с.
Обсуждаются ретроспективы возникновения и формирования трех древнейших научных
дисциплин — механики, астрономии и математики, — и выявляется роль различных культур
и цивилизаций, а также отдельных исторических личностей в этом процессе. Отмечаются основные
стимулы и этапы развития научного мышления, а также оцениваются его взаимосвязи
с эволюцией общественного сознания в периоды Античности, Возрождения и Нового Времени.
Подчеркивается нарастающее давление научных истин и нового мышления на ход исторического
процесса в Европе и на возникновение глобальных научно-технических революций.
Несмотря на естественнонаучную направленность предлагаемой книги, обусловленную
ее учебным предназначением для студентов физико-механического и инженерно-технического
профиля, она вполне доступна и для более широкого круга лиц, интересующихся историей
европейского интеллектуализма с древнейших времен вплоть до начала XX века.
ISBN 978-5-93972-973-4
Б. А. Смольников, 2014
c
c
НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2014
http://ics.org.ru
ББК 22.2г
Стр.2
Оглавление
Введение ..... ...... ...... ...... ...... ...... .... 9
ГЛАВА 1. Предыстория человечества ...... ...... ...... .... 12
1.1. Основные этапы антропогенеза ..... ..... ...... ...... . 12
1.1.1. Биологическая эволюция пречеловека . . ...... ...... . 12
1.1.2. Социально-культурная эволюция ..... ...... ...... . 17
1.2. Неолитическая революция .. ...... ..... ...... ...... . 20
1.2.1. Территориальная экспансия и переход к оседлости . ...... . 20
1.2.2. Культивация и одомашнивание . ..... ...... ...... . 23
1.3. Изобретения и открытия каменного века ..... ...... ...... . 25
1.3.1. Орудия и технологии палеолита . ..... ...... ...... . 25
1.3.2. Техника и изделия мезолита ... ..... ...... ...... . 28
ГЛАВА 2. Древние цивилизации ... ...... ...... ...... .... 31
2.1. От бронзового века к железному .... ..... ...... ...... . 31
2.1.1. Бронзовый век ..... ...... ..... ...... ...... . 31
2.1.2. Железный век ..... ...... ..... ...... ...... . 33
2.2. Цивилизации Месопотамии . ...... ..... ...... ...... . 34
2.2.1. Шумер .... ..... ...... ..... ...... ...... . 35
2.2.2. Ассирия ... ..... ...... ..... ...... ...... . 37
2.2.3. Вавилон — «Пуп неба и земли» . ..... ...... ...... . 39
2.2.4. Строительство и архитектура .. ..... ...... ...... . 44
2.3. Древний Египет ... ..... ...... ..... ...... ...... . 48
2.3.1. Пирамиды, обелиски, колонны . ..... ...... ...... . 48
2.3.2. Наука и техника ... ...... ..... ...... ...... . 54
2.3.3. Хеттское царство ... ...... ..... ...... ...... . 58
2.4. Древний Китай ... ..... ...... ..... ...... ...... . 60
2.4.1. Философия . . ..... ...... ..... ...... ...... . 60
2.4.2. Государственность . . ...... ..... ...... ...... . 63
2.4.3. Наука ..... ..... ...... ..... ...... ...... . 65
2.4.4. Техника и технология ...... ..... ...... ...... . 69
2.5. Цивилизации Индии, Европы и Америки .... ...... ...... . 73
2.5.1. Культура Древней Индии .... ..... ...... ...... . 73
2.5.2. Культура Древней Европы .... ..... ...... ...... . 79
2.5.3. Цивилизации доколумбовой Америки .. ...... ...... . 80
2.5.4. Итоги Древнего мира . ...... ..... ...... ...... . 85
ГЛАВА 3. Начало Античного мира .. ...... ...... ...... .... 88
3.1. Образование древнегреческого этноса . ..... ...... ...... . 88
3.1.1. Ранняя Греция ..... ...... ..... ...... ...... . 88
3.1.2. Архаическая Греция . ...... ..... ...... ...... . 90
3.1.3. Афины и Спарта .... ...... ..... ...... ...... . 91
Стр.3
4ОГЛАВЛЕНИЕ
3.2. Рождение античной науки .. ...... ..... ...... ...... . 94
3.2.1. Фалес — первый мудрец и ученый .... ...... ...... . 95
3.2.2. Философия Фалеса . . ...... ..... ...... ...... . 97
3.2.3. Ученики и последователи .... ..... ...... ...... . 99
3.3. Пифагор и его братство ... ...... ..... ...... ...... . 104
3.3.1. Образование братства ...... ..... ...... ...... . 105
3.3.2. Мистика чисел .... ...... ..... ...... ...... . 108
3.3.3. Геометрия . . ..... ...... ..... ...... ...... . 111
3.3.4. Музыка и астрономия ...... ..... ...... ...... . 116
3.3.5. Знаменитые пифагорейцы .... ..... ...... ...... . 118
ГЛАВА 4. Классический период (эпоха демократии) .... ...... .... 122
4.1. Чудеса света в Древней Греции ..... ..... ...... ...... . 122
4.1.1. Артемисион . ..... ...... ..... ...... ...... . 123
4.1.2. Зевс Олимпийский . . ...... ..... ...... ...... . 124
4.1.3. Колосс Родосский ... ...... ..... ...... ...... . 125
4.1.4. Галикарнасский мавзолей .... ..... ...... ...... . 126
4.1.5. Фаросский маяк .... ...... ..... ...... ...... . 127
4.2. Атомисты и софисты ..... ...... ..... ...... ...... . 128
4.2.1. Школа элеатов .... ...... ..... ...... ...... . 128
4.2.2. Зарождение атомистики ..... ..... ...... ...... . 130
4.2.3. Софисты — учителя мудрости . . ..... ...... ...... . 134
4.3. Великие философы античности ..... ..... ...... ...... . 137
4.3.1. Судьба Сократа .... ...... ..... ...... ...... . 137
4.3.2. Платон и его Академия ..... ..... ...... ...... . 141
4.3.3. Жизнь Аристотеля . . ...... ..... ...... ...... . 147
4.3.4. Труды и идеи ..... ...... ..... ...... ...... . 152
4.4. Последователи великих философов ... ..... ...... ...... . 157
4.4.1. Евдокс Знаменитый .. ...... ..... ...... ...... . 157
4.4.2. Триада Менехма и эпициклы Гераклида . ...... ...... . 159
4.4.3. «Начала» Евклида ... ...... ..... ...... ...... . 160
ГЛАВА 5. Эпоха эллинизма ...... ...... ...... ...... .... 164
5.1. Александрийский мусейон .. ...... ..... ...... ...... . 164
5.1.1. Александрия . ..... ...... ..... ...... ...... . 164
5.1.2. Библиотека . ..... ...... ..... ...... ...... . 165
5.1.3. Образование и спорт . ...... ..... ...... ...... . 167
5.2. Выдающиеся александрийцы . ...... ..... ...... ...... . 169
5.2.1. Ученые Мусейона ... ...... ..... ...... ...... . 169
5.2.2. Эратосфен — «измеривший Землю» .... ...... ...... . 169
5.3. Архимед Великомудрый ... ...... ..... ...... ...... . 171
5.3.1. Время Архимеда .... ...... ..... ...... ...... . 171
5.3.2. Архимед — инженер . ...... ..... ...... ...... . 174
5.3.3. Архимед — физик и механик .. ..... ...... ...... . 175
5.3.4. Архимед — математик ...... ..... ...... ...... . 178
5.3.5. «Эфод» — путь к интегрированию .... ...... ...... . 180
5.4. После Архимеда ... ..... ...... ..... ...... ...... . 182
5.4.1. «Конические сечения» Аполлония ..... ...... ...... . 182
5.4.2. Эпигоны ... ..... ...... ..... ...... ...... . 184
Стр.4
ОГЛАВЛЕНИЕ
5
5.4.3. Инженеры Александрии ..... ..... ...... ...... . 185
5.4.4. Герон-механик ..... ...... ..... ...... ...... . 186
5.5. Рождение научной астрономии ..... ..... ...... ...... . 188
5.5.1. Аристарх — «Коперник античности» ... ...... ...... . 188
5.5.2. Прецессия по Гиппарху ...... ..... ...... ...... . 189
5.5.3. Птолемеева система Мироздания ..... ...... ...... . 191
ГЛАВА 6. Римская империя и ее закат ..... ...... ...... .... 195
6.1. Зодчество и архитектура ... ...... ..... ...... ...... . 195
6.1.1. Особенности римской истории и культуры ...... ...... . 195
6.1.2. «Архитектура» Витрувия ..... ..... ...... ...... . 201
6.1.3. Гражданское строительство ... ..... ...... ...... . 203
6.2. Военная и гражданская техника ..... ..... ...... ...... . 208
6.2.1. Военные машины ... ...... ..... ...... ...... . 208
6.2.2. Гражданские изобретения .... ..... ...... ...... . 209
6.3. Наука и образование ..... ...... ..... ...... ...... . 210
6.3.1. Астрология .. ..... ...... ..... ...... ...... . 210
6.3.2. Алхимия ... ..... ...... ..... ...... ...... . 211
6.3.3. Образование . ..... ...... ..... ...... ...... . 213
6.4. Последние ученые античности ...... ..... ...... ...... . 215
6.4.1. Гален — первый фармаколог ... ..... ...... ...... . 215
6.4.2. Рождение диофантова анализа . ..... ...... ...... . 216
6.4.3. Гипатия — мученица науки ... ..... ...... ...... . 218
6.4.4. Итоги античности ... ...... ..... ...... ...... . 220
ГЛАВА 7. Образование и наука Средневековья . ...... ...... .... 224
7.1. Крушение античного мира и становление христианства .. ...... . 224
7.1.1. От Рима к Византии . ...... ..... ...... ...... . 224
7.1.2. Формирование христианской идеологии . ...... ...... . 229
7.1.3. Вехи Средневековья . ...... ..... ...... ...... . 232
7.2. Система образования ..... ...... ..... ...... ...... . 237
7.2.1. Христианская мифология ..... ..... ...... ...... . 237
7.2.2. Христианские школы . ...... ..... ...... ...... . 238
7.2.3. Марциан Капелла ... ...... ..... ...... ...... . 240
7.2.4. Последний римлянин . ...... ..... ...... ...... . 241
7.2.5. Просветители и просвещение в Европе . . ...... ...... . 244
7.3. Становление науки в средневековой Европе ... ...... ...... . 250
7.3.1. Критика античной механики ... ..... ...... ...... . 250
7.3.2. Концепции ранних схоластов . . ..... ...... ...... . 251
7.3.3. Первые мыслители и ученые ... ..... ...... ...... . 254
7.3.4. Начало европейской математики и физики ...... ...... . 257
ГЛАВА 8. Средневековые революции . ...... ...... ...... .... 265
8.1. Тенденции европейского Средневековья ..... ...... ...... . 265
8.1.1. Новации Средневековья ..... ..... ...... ...... . 266
8.1.2. Революция в военном деле .... ..... ...... ...... . 269
8.1.3. Корабельная революция ..... ..... ...... ...... . 272
8.2. Начало энергетики . ..... ...... ..... ...... ...... . 274
8.2.1. Водяное колесо .... ...... ..... ...... ...... . 274
8.2.2. Ветряные мельницы . ...... ..... ...... ...... . 275
Стр.5
6ОГЛАВЛЕНИЕ
8.3. Города, зодчество, ремёсла . . ...... ..... ...... ...... . 276
8.3.1. Градостроительная революция .. ..... ...... ...... . 276
8.3.2. Часы в Древнем и античном мире .... ...... ...... . 280
8.3.3. Часы и механизмы Средневековья .... ...... ...... . 282
8.4. Арабское Средневековье ... ...... ..... ...... ...... . 285
8.4.1. Мусульманский Ренессанс .... ..... ...... ...... . 285
8.4.2. Роторные и рычажные машины . ..... ...... ...... . 289
8.4.3. Рождение алгебры . . ...... ..... ...... ...... . 291
8.4.4. Тригонометрия и астрономия .. ..... ...... ...... . 294
8.4.5. Итоги Средневековья . ...... ..... ...... ...... . 296
ГЛАВА 9. Итальянское Возрождение . ...... ...... ...... .... 299
9.1. Вехи европейского Возрождения .... ..... ...... ...... . 300
9.1.1. Особенности европейского развития ... ...... ...... . 300
9.1.2. Компас и книга — рычаги европоцентризма ..... ...... . 302
9.1.3. Последние птолемеевцы ..... ..... ...... ...... . 304
9.1.4. Математики Возрождения .... ..... ...... ...... . 307
9.2. Механика и искусство .... ...... ..... ...... ...... . 308
9.2.1. Купол Брунеллески .. ...... ..... ...... ...... . 308
9.2.2. Альберти — теоретик зодчества . ..... ...... ...... . 309
9.2.3. Леонардо — художник и изобретатель . . ...... ...... . 310
9.3. Тайны кубического уравнения ...... ..... ...... ...... . 317
9.3.1. Пачоли — монах-математик ... ..... ...... ...... . 318
9.3.2. Ферро и Тарталья ... ...... ..... ...... ...... . 319
9.3.3. Формулы Кардано ... ...... ..... ...... ...... . 321
ГЛАВА 10. Новаяастрономияиначало естествознания .. ...... .... 326
10.1. Астрономический ренессанс . ...... ..... ...... ...... . 326
10.1.1. Кузанец–глашатай бесконечной Вселенной ..... ...... . 326
10.1.2. Коперник — монах-революционер ..... ...... ...... . 327
10.1.3. Бруно — мученик науки ..... ..... ...... ...... . 332
10.1.4. Браге в Ураниборге .. ...... ..... ...... ...... . 333
10.2. Кеплер — первый теоретик Возрождения ..... ...... ...... . 337
10.2.1. Рождение «небесной физики» .. ..... ...... ...... . 337
10.2.2. Физико-математические и юридические проблемы . ...... . 341
10.3. Галилей — родоначальник естествознания .... ...... ...... . 344
10.3.1. Начало экспериментальной механики ... ...... ...... . 344
10.3.2. Рождение телескопа . ...... ..... ...... ...... . 348
10.3.3. Отношения с церковью ...... ..... ...... ...... . 350
10.3.4. Последние годы и свершения .. ..... ...... ...... . 352
10.3.5. Ученики и последователи .... ..... ...... ...... . 354
10.4. Лунные законы Кассини ... ...... ..... ...... ...... . 357
10.4.1. От астрологии к астрономии ... ..... ...... ...... . 357
10.4.2. Овалы Кассини .... ...... ..... ...... ...... . 359
ГЛАВА 11. Французский ренессанс .. ...... ...... ...... .... 361
11.1. Начало французской науки . ...... ..... ...... ...... . 361
11.1.1. Виет — «отец алгебры» ...... ..... ...... ...... . 361
11.1.2. Символика и теоремы ...... ..... ...... ...... . 362
Стр.6
ОГЛАВЛЕНИЕ
7
11.2. Кружок Мерсенна .. ..... ...... ..... ...... ...... . 364
11.2.1. Французские коллежи ...... ..... ...... ...... . 364
11.2.2. «Ученый секретарь Европы» ... ..... ...... ...... . 365
11.3. Декарт и картезианство ... ...... ..... ...... ...... . 367
11.3.1. Ранние поиски и интересы .... ..... ...... ...... . 367
11.3.2. Нидерландское затворничество . ..... ...... ...... . 369
11.3.3. Научное наследие ... ...... ..... ...... ...... . 372
11.4. Ферма и Роберваль — предтечи математического анализа . ...... . 374
11.4.1. Начало теории экстремумов ... ..... ...... ...... . 375
11.4.2. Открытие вариационного принципа .... ...... ...... . 376
11.4.3. Теория чисел ..... ...... ..... ...... ...... . 377
11.4.4. Роберваль — начало пути .... ..... ...... ...... . 379
11.4.5.Математические результаты ... ..... ...... ...... . 380
11.5. Паскаль — между наукой и верой .... ..... ...... ...... . 381
11.5.1. Детство вундеркинда . ...... ..... ...... ...... . 381
11.5.2. Годы расцвета ..... ...... ..... ...... ...... . 383
11.5.3. Религиозные устремления .... ..... ...... ...... . 385
11.5.4. Итоги Возрождения .. ...... ..... ...... ...... . 388
ГЛАВА 12. Реформация в Голландии и Германии ..... ...... .... 391
12.1. Голландское Возрождение .. ...... ..... ...... ...... . 391
12.1.1. Стевин — первый голландский ученый .. ...... ...... . 392
12.1.2. Всходы голландской науки .... ..... ...... ...... . 393
12.2. Гюйгенс — гордость Голландии ..... ..... ...... ...... . 397
12.2.1. Становление ученого . ...... ..... ...... ...... . 397
12.2.2.Маятниковые часы . . ...... ..... ...... ...... . 399
12.2.3. Физические и технические задачи .... ...... ...... . 401
12.2.4. Признание коллег и Академий . ..... ...... ...... . 402
12.3. Возрождение и Реформация в Германии ..... ...... ...... . 405
12.3.1.Магдебургские полушария .... ..... ...... ...... . 405
12.3.2. Лейбниц — юрист и дипломат . . ..... ...... ...... . 406
12.3.3. Открытие математического анализа .... ...... ...... . 407
12.3.4. Завершающие шаги . . ...... ..... ...... ...... . 412
12.3.5. Итоги европейской Реформации . ..... ...... ...... . 413
ГЛАВА 13. Английская Реформация . ...... ...... ...... .... 417
13.1. Начало Нового времени ... ...... ..... ...... ...... . 417
13.1.1. Бэкон — «лорд-канцлер науки» . ..... ...... ...... . 417
13.1.2. Бойль — исследователь воздуха . ..... ...... ...... . 420
13.2. Гук — физик от Бога ..... ...... ..... ...... ...... . 423
13.2.1. Становление учёного . ...... ..... ...... ...... . 423
13.2.2. Английская наука до Ньютона . ..... ...... ...... . 424
13.2.3. Начало карьеры .... ...... ..... ...... ...... . 427
13.2.4. Идеи о силах тяготения ..... ..... ...... ...... . 430
13.3. Главный теоретик Мироздания ..... ..... ...... ...... . 434
13.3.1.Молодые годы Ньютона ..... ..... ...... ...... . 434
13.3.2. Оптика и математика . ...... ..... ...... ...... . 435
13.3.3. Соперничество с Гуком ...... ..... ...... ...... . 438
13.3.4. Рождение классической механики .... ...... ...... . 440
13.3.5. Общественная деятельность ... ..... ...... ...... . 442
Стр.7
8ОГЛАВЛЕНИЕ
13.4. Наблюдательная астрономия в Англии . ..... ...... ...... . 445
13.4.1. Наблюдения и измерения в Солнечной системе ... ...... . 445
13.4.2. Рождение звездной астрономии . ..... ...... ...... . 448
ГЛАВА 14. Академии наук в век Просвещения . ...... ...... .... 451
14.1. Огосударствление науки ... ...... ..... ...... ...... . 451
14.1.1. Научные школы античности и Возрождения ..... ...... . 451
14.1.2. Парижская академия — центр европейской науки . ...... . 453
14.1.3. Предыстория российской науки . ..... ...... ...... . 456
14.1.4. Петербургская академия и ее члены ... ...... ...... . 461
14.2. Ломоносов — провозвестник российского Возрождения .. ...... . 465
14.2.1. Годы учебы и странствий ..... ..... ...... ...... . 465
14.2.2. Начало научного и поэтического творчества ..... ...... . 468
14.2.3. Ученый европейского уровня ... ..... ...... ...... . 470
14.2.4. Последние годы академика ... ..... ...... ...... . 473
14.3. Династия Бернулли . ..... ...... ..... ...... ...... . 476
14.3.1. Якоб — первенец династии ... ..... ...... ...... . 477
14.3.2. Иоганн — злой гений династии . ..... ...... ...... . 480
14.3.3. Даниил — творец гидродинамики ..... ...... ...... . 483
14.4. «Ce diable b’homme» Euler — «Этот диавол» Эйлер ..... ...... . 487
14.4.1. Начало пути . ..... ...... ..... ...... ...... . 487
14.4.2. Первый петербургский период . . ..... ...... ...... . 489
14.4.3. Разработка математических моделей механики ... ...... . 491
14.4.4.Математик от Бога . . ...... ..... ...... ...... . 498
ГЛАВА 15. Математизация и специализация механики .. ...... .... 505
15.1. Французская школа механики ...... ..... ...... ...... . 505
15.1.1. Клеро — пионер небесной механики ... ...... ...... . 505
15.1.2.Механика Вариньона и Даламбера .... ...... ...... . 507
15.1.3. Лагранж — гений аналитической механики ..... ...... . 512
15.1.4. «Французский Ньютон» — Лаплас .... ...... ...... . 519
15.2. Наука и образование в Европе XIX века ..... ...... ...... . 527
15.2.1. Зарождение научно-инженерного образования во Франции . . . 527
15.2.2. Политехническая школа — колыбель механико-математического
образования . ..... ...... ..... ...... ...... . 531
15.2.3. Начало механики машин ..... ..... ...... ...... . 536
15.2.4. Основоположники теории упругости ... ...... ...... . 539
15.3. Механика за пределами Франции .... ..... ...... ...... . 545
15.3.1. Становление механики в Англии ..... ...... ...... . 545
15.3.2. Физико-математические дисциплины в Германии .. ...... . 555
15.3.3.Механика и математика в Российской империи ... ...... . 565
15.3.4. Итоги Нового времени ...... ..... ...... ...... . 579
15.3.5. Заключение — ступени и стимулы развития научного мышления583
Темы рефератов по истории механики и смежных дисциплин ... .... 593
Литература .... ...... ...... ...... ...... ...... .... 595
Именной указатель ..... ...... ...... ...... ...... .... 601
Стр.8