история







разделы




назад содержание далее

Глава XXVI. Техника и естествознание в Европе во второй половине XVII и в XVIII в.

В науке второй половины XVII в. окончательно победили гелиоцентрическая система, динамика Галилея и картезианская физика (т. е. физика Декарта и его последователей). По сравнению с первой половиной XVII в. научное представление о мире во многом стало более точным; оно приобрело характер уже не столько наглядного изображения, сколько графика, показывающего в условно математической форме связь между явлениями природы. В естествознании появился ряд теорий, указывавших точные количественные соотношения между явлениями.

Общие черты развития науки и техники в XVII—XVIII вв.

Основным требованием естествознания стали строгая однозначность, количественная определенность и экспериментальная обоснованность научных выводов. О бесконечной сложности природы по-настоящему узнали позднее — в XIX в.; в XVII—XVIII вв. ученые-естествоиспытатели думали, что все зависимости в природе, весь ее многокрасочный мир можно свести к механическим силам притяжения и отталкивания, что химические и даже биологические явления можно полностью, с абсолютной точностью представить картиной простых механических перемещений частиц вещества, лишенных качественных особенностей. Эта идея распространялась еще в первой половине XVII в., но она приняла новую форму, когда механические модели уступили место уравнениям классической механики, неопределенные описания — количественным расчетам, опирающимся на точные эксперименты и измерения.

Однако правомерный отказ от фантастических гипотез научная мысль довела до отказа от всяких гипотез вообще; экспериментальное обоснование науки она превратила в грубый эмпиризм; отказавшись от произвольных космогонических картин, она создала метафизическое представление о неизменности мира; математические абстракции стала рассматривать как априорные формы познания. С другой стороны, в течение XVII—XVIII вв. сохранялось диалектическое направление в естествознании, ломавшее метафизические перегородки, подготовлявшее и развивавшее идеи единства мира, превращения и сохранения вещества и движения; это были идеи, которым принадлежало будущее. Но для конкретизации, обоснования и победы этих идей требовалось еще очень много наблюдений и экспериментов, которые собирались и множились в отдельных отраслях дифференцировавшегося естествознания.

Во второй половине XVII и в XVIII в. развитие естествознания определялось в первую очередь успехами техники мануфактурного производства и особенно его энергетической базы, а затем происшедшим в XVIII в. техническим переворотом, повлекшим за собой промышленную революцию. Еще в мануфактуре произошло расчленение процесса производства на сравнительно элементарные операции. Но эти операции сохраняли ремесленный характер, и поэтому они не выявляли простых механических связей между явлениями природы. Маркс пишет о ремесленном базисе мануфактуры: «Этот узкий технический базис исключает возможность действительно научного расчленения процесса производства, так как каждый частичный процесс, через который проходит продукт, должен быть выполнен как частичная ремесленная работа» ( К. Маркс, Капитал, т. I, стр. 345.).

Для развития естествознания во второй половине XVII и первой половине XVIII в. преимущественное значение имела не мануфактурная технология, хотя и расчлененная, но оставшаяся по существу ремесленной, а энергетика мануфактуры, в которой применялись машины. Правда, машины в мануфактурный период играли второстепенную роль, они встречались лишь спорадически. Тем не менее даже спорадическое применение машин в XVII столетии, по выражению Маркса, «дало великим математикам того времени практические опорные пункты и стимулы для создания современной механики» ( К. Маркс, Капитал, т. I, стр. 345.). Гидравлический двигатель подготовлял создание машинной индустрии. По словам Маркса, если оставить в стороне такие необходимые предпосылки развития капиталистического общества, как порох, компас и книгопечатание, то двумя материальными основами, на которых строилась подготовка машинной индустрии, было изготовление часов и мельницы ( См. Маркс — Энгельсу, К. Маркс, Ф. Энгельс, Избранные письма, стр. 137.).

Наиболее важные проблемы механики поставил перед наукой гидравлический двигатель. Он был исходным пунктом важнейших научных замыслов основателей механического естествознания. Понятия инерции, ускорения и силы вырастали на почве спорадического применения механизмов. Именно из этой области наука XVII—XVIII вв. черпала механические модели и широко применяла их для объяснения астрономических, физических, химических и геологических процессов.

Особенно важной была возможность точного измерения времени и в связи с этим серьезное экспериментальное изучение равномерных и равномерно-ускоренных движений. К старой конструкции часов с гирями голландский ученый X. Гюйгенс присоединил маятник (1657—1658); усовершенствованные часы дали ученым возможность изучать скорость физических процессов. На кораблях часы стали основным инструментом для определения долгот. Этому же ученому принадлежит теория маятника. Усовершенствование весов позволило физикам и в особенности химикам опираться на точные количественные данные эксперимента.

Большая роль, которую играли в технике рассматриваемого периода водные энергетические ресурсы, естественно, стимулировала разработку проблем гидродинамики. Теоретические изыскания в этой области не только опирались на достижения техники, но и намечали ее дальнейшее развитие. Так, после «Гидродинамики» Даниила Бернулли (1738 г.) и «Гидравлической архитектуры» Б. Белидора (1757 г.) в середине XVIII в. появляются труды Леонарда Эйлера, содержащие первую теорию водяных турбин.

В гораздо более широкой степени начинает применяться экспериментирование. Дж. Смитон организует лабораторное исследование водяных колес и механизмов ветряных мельниц, публикуя результаты своих наблюдений в книге под заглавием «Экспериментальное исследование, касающееся силы воды и ветра» (1759 г.). Роль эксперимента особенно возрастает в строительной механике как особой теоретико-прикладной отрасли знания. После первых теоретических обобщений Галилея, относящихся к теории балок (1638 г.), разработка проблем строительной механики продолжалась во второй половине XVII в. исследованиями Роберта Гуна, Эдма Мариотта и др. В XVIII в. математически разрабатывается теория упругости в трудах Якоба Бернулли, Эйлера и Ш. Кулона. В этой области ведется и систематическое экспериментирование: исследования голландского физика П. Мушенбрека (1729 г.), испытания различных сортов дерева для кораблестроения, произведенные Ж. Л. Бюффоном и А. Л. Дюамелем (конец 30-х и начало 40-х годов), испытания различных сортов камня Э. М. Готэ. Для этой новой фазы развития строительного искусства, все более и более опирающегося на расчеты и систематическое экспериментирование, стало характерно появление руководств и трудов, вроде «Науки инженеров» Б. Белидора (1729 г.), «Приложения механики к постройке арок и сводов» только что упомянутого Готэ (1772 г.) или «Опыта приложения правила максимумов и минимумов к статическим проблемам архитектуры» Кулона (1773—1776).

С расширением морской торговли было связано усовершенствование техники кораблестроения, появление новых методов расчета вождения кораблей. Для этого нового уровня технико-теоретических знаний показательно классическое произведение «Корабельная наука» Эйлера, начатое им по поручению Петербургской Академии наук в 1737 г. и впервые напечатанное в 1749 г. в Петербурге.

Развитие техники

Исходным пунктом процесса, названного Энгельсом «промышленной революцией», была замена рабочего в тех функциях, в которых он непосредственно воздействует на предмет труда, т. е. появление рабочих машин, или машин-орудий.

Анализируя ход и результаты промышленного переворота, Маркс особенно подчеркивал то важное обстоятельство, что машина расчленяет производство на элементарные физико-химические процессы. Это придает производству величайшую подвижность. «Выступая в виде машины, средство труда приобретает такую материальную форму существования, которая обусловливает замену человеческой силы силами природы и эмпирических рутинных приемов — сознательным применением естествознания» ( К. Маркс, Капитал, т. I, стр. 392.). Расчленение производства на отдельные операции служит основой непрерывного революционизирования технологических приемов.

Новая техника, и в особенности паровая машина, означала широкое применение законов молекулярного движения; это обстоятельство имело существенное значение для развития новых областей физики. Однако в пределах рассматриваемого периода господствующими были все еще те тенденции в естествознании, которые исторически связаны со строительством водяных колес и с применением в промышленности различных форм механического перемещения тяжелых масс. Промышленный переворот не мог стать в то время основой преодоления механической ограниченности естествознания. Машинная промышленность, появившаяся в Англии и делавшая первые шаги на континенте, предъявляла к науке требования, стимулировавшие преимущественно развитие механики, создавая уже, однако, предпосылки для последующего подъема науки на новую ступень.

Машина Ньюкомена. Гравюра Г. Бейтона 1717 г.
Машина Ньюкомена. Гравюра Г. Бейтона 1717 г.

Замена рабочего мануфактуры рабочими машинами привела в конце концов к коренному изменению энергетической базы производства. На первых фабриках применялось водяное колесо. Но гидравлический двигатель не мог решить задач, поставленных промышленным переворотом. Гидравлическая энергия ограничивала размеры фабрик мощностью рек, требовала локализации фабрик на берегах рек и препятствовала концентрации промышленности в городах. Паровая машина освободила промышленность от этих затруднений.

Исторический смысл периода, предшествовавшего промышленному перевороту вторая половина XVII — первая половина XVIII в.), и заключался как раз в том, что в недрах мануфактурной техники в тесной связи с прогрессом нового математического и экспериментального естествознания вызревали условия для проектирования первых рабочих машин. Эти машины сначала применялись лишь спорадически и смогли получить широкое распространение только в определенных общественных условиях. Первые изобретения, преобразовавшие весь строй производства, начались с создания прядильных машин, за которым последовала механизация ткацкого производства. Техническая революция привела к необходимости перестройки энергетической базы промышленности: к использованию паровой машины как универсального двигателя.

Конструкция паровой машины в том виде, какой она получила во второй половине XVIII в., явилась результатом целого ряда поисков и постепенных усовершенствований, и Энгельс имел все основания назвать паровую машину «первым действительно интернациональным изобретением» ( Ф. Энгельс, Диалектика природы, стр. 81.). Если оставить в стороне античную игрушку Герона, приводившуюся во вращение водяным паром, то первые этапы исканий восходят к самому началу мануфактурного периода.

Первые паровые машины служили главным образом для откачки воды из шахт. Таковы паровой насос Т. Севери (1650—1715) и машина, построенная девонширским кузнецом и слесарем Т. Ньюкоменом (1663— 1729), появившиеся на рубеже XVII— XVIII вв. в Англии. В машине Ньюкомена пар приводит в движение поршни, соединенные с большим деревянным качающимся балансиром, на другом конце которого находится противовес. Пар заставляет поршень подниматься. Тогда кран, через который пар попадает в цилиндр, закрывается, и в цилиндр впускается холодная вода, вызывающая конденсацию пара и образование вакуума. Первоначально машины Ньюкомена использовались для того, чтобы накачивать воду в резервуары, откуда она направлялась к лопаткам водяного колеса. Однако уже в 60-е годы XVIII в. был сделан ряд попыток создать универсальную паровую машину, которая могла бы служить не только в качестве парового насоса, но и в качестве двигателя, приводящего в движение самые различные исполнительные механизмы. К числу подобных конструкций принадлежала, по-видимому, наиболее ранняя из них, машина русского механика И. И. Ползунова, установленная в 1766 г. на Барнаульском заводе. В Англии с 1764 г. Джемс Уатт приступил к усовершенствованию машины Ньюкомена, отделив конденсатор от цилиндра. Далее, во второй машине Уатта, изобретенной в 1784 г., было применено попеременное давление пара то на одну, то на другую сторону поршня. «Великий гений Уатта,— говорит Маркс, — обнаруживается в том, что патент, взятый им в апреле 1784 г., давая описание паровой машины, изображает ее не как изобретение лишь для особых целей, но как универсальный двигатель крупной промышленности» ( К. Маркс, Капитал, т. I, стр. 383—384.).

В период с 1775 по 1800 г. заводы Уатта и Болтона в Сохо выпустили 84 паровые машины общей мощностью в 1382 лошадиные силы для хлопчатобумажных фабрик, 9 машин — для шерстяных фабрик, 30 — для каменноугольных копей, 22 — для медных копей, 28 — для металлургических заводов и т. д.

Астрономическая обсерватория с Нюрнберге. Сооружена в 1716 г. Гравюра И. А. Дельсенбаха
Астрономическая обсерватория с Нюрнберге. Сооружена в 1716 г. Гравюра И. А. Дельсенбаха

Паровые машины первоначально сами производились ремесленными методами. Чтобы производить машины машинами, требовался мощный двигатель. Пар позволил сконструировать такой двигатель. На заводах появились паровые молоты и другие установки, которые стали основой индустриального машиностроения. В конце века Моделей сконструировал суппорт — приспособление, в котором зажат обтачивающий инструмент; он автоматически прижимает этот инструмент к оотачиваемои поверхности и заменяет таким образом руки квалифицированного рабочего.

В XVIII столетии в Англии стал использоваться в металлургии каменный уголь вместо древесного топлива. Усовершенствование металлургии на новой, рациональной основе происходило и в других странах Европы. Во Франции этими вопросами успешно занимался Р. А. Реомюр (1683—1757), опубликовавший в 1722 г. сочинение под заглавием «Искусство обращать ковкое железо в сталь и искусство отжигать чугун». Посредством тщательных опытов Реомюр попытался внести ясность в технологические вопросы, касающиеся изготовления железа, чугуна и стали, изучив их физические и химические особенности.

Таким образом, в самых различных областях наблюдается все более тесное взаимодействие науки и техники.

Новые формы научного исследования

Новые организационные формы приняли и самые научные исследования. Академии XVI и первой половины XVII в. были скорее «вольными учеными обществами», чем академиями в современном смысле слова. Начиная со второй половины XVII в. возникают в Европе первые национальные академии. Непосредственной предшественницей их явилась Флорентийская Академия опытов (Academia del Cimento), просуществовавшая с 1657 по 1667 г. С самого начала эта академия поставила перед собой задачу коллективного исследования; характерно, что книга, посвященная описанию проведенных ею экспериментов, не содержит упоминания имен ученых, предложивших или проводивших те или иные опыты, — Академия опытов выступила как единый коллектив, с единым итогом своих работ. К 1662 г. относится основание Лондонского Королевского общества, к 1666 г. — Парижской Академии наук. Далее последовало основание Берлинской (1700 г.), Петербургской (1725 г.) и Стокгольмской (1739 г.) академий. Почти одновременно стали организовываться первые государственные обсерватории (Париж, 1672 г.; Гринвич, 1675 г.).

Более широкий и вместе с тем организованный размах получили в этой связи и научные экспедиции. Большая астрономическая Кайеннская экспедиция (1611— 1673), а также последующие астрономо-геодезические экспедиции в различные пункты земного шара позволили уточнить и решить целый ряд научных вопросов. Так, в результате Перуанской (1735—1743) и Лапландской (1735—1737) экспедиций, организованных французами, было уточнено представление о форме Земли. Параллельные наблюдения на мысе Доброй Надежды и в Берлине в 50-х годах XVIII в. позволили точнее определить расстояние между Землей и Луною. Координированные наблюдения над прохождением Венеры перед диском Солнца в 1769 г. были организованы в разных странах Европы, в том числе и в России, как в европейской ее части, так и в Сибири.

На протяжении XVIII в. в результате географических экспедиций значительно расширились сведения о малоизученных частях земного шара. Мореплаватели Франции, Англии и других стран подробнее исследовали южную часть Индийского океана, Океанию и Австралию, а в Америке — районы, прилегающие к Гудзонову заливу. Расширились сведения о Китае. На новую ступень были подняты географические исследования в России: к 1720—1727 гг. относится организация первой экспедиции-в Сибирь, перед которой естественнонаучные вопросы были поставлены в качестве особого задания; разрешение их было поручено ученому-специалисту Д. Г. Мессершмидту. За ней последовали Камчатская (1725—1730), Великая северная (1733—1743) и так называемые академические экспедиции 1768—1774 гг., собравшие огромное количество научных данных в различных частях страны. Важной чертой всех этих экспедиций был организованный, коллективный характер исследований.

Начавшая выходить в 1751 г. знаменитая «Энциклопедия наук, искусств и ремесел» ярко выразила тенденции эпохи к подведению общих итогов в области науки и техники.

Технический прогресс стимулировал появление во второй половине XVIII в. ряда специализированных научных и учебных учреждений, таких, как, например, Горное училище в Париже (1747 г.), Королевское общество агрикультуры в Париже (1761 г.), Горная академия во Фрейберге (1765 г.), Горное училище в Петербурге (1773 г.) и др.

В XVIII в. передовое естествознание более решительно и смело отказывается от теологических представлений. В выраставшей строгой, законченной картине мира уже не оставалось места для божества. Точная наука в значительной мере порывает связь и с метафизикой. Маркс писал: «Метафизика XVII века еще заключала в себе положительное, земное содержание (вспомним Декарта, Лейбница и др.). Она делала открытия в математике, физике и других точных науках, которые казались неразрывно связанными с нею. Но уже в начале XVIII века эта мнимая связь была уничтожена. Положительные науки отделились от метафизики и отмежевали себе самостоятельные области. Все богатство метафизики ограничивалось теперь только мысленными сущностями и божественными предметами, и это как раз в такое время, когда реальные сущности и земные вещи начали сосредоточивать на себе весь интерес. Метафизика стала плоской» ( К. Маркс и Ф. Энгельс, Святое семейство, Соч., т. 2, стр.141).

Достигшая в XVII в. наибольшего влияния в науке картезианская физика, с ее нагромождениями фантастических, лишенных экспериментальных доказательств гипотез, с ее нежеланием открыто рвать с религиозной догмой, в XVIII в. казалась уже архаичной. Период, когда передовые мыслители провозгласили суверенитет разума и непосредственно подготовляли в идейном отношении революцию 1789 г., был периодом отказа от картезианских построений. Естествознание этого периода примыкало еще к физике Декарта, но оно уже не было картезианским, оно прямо выступало против теологии и при этом широко пользовалось достижениями классической механики Ньютона.

Ньютон

Исаак Ньютон родился 4 января 1643 г. в деревне Вулсторп, в 75 км от Кембриджа. Высшее образование он получил в Кембридже, где наибольшее влияние оказал на него профессор математики Исаак Барроу (1630—1677). В конце 60-х годов Ньютон сделался его преемником по кафедре, которую он занимал свыше 30 лет. 70-е и 80-е годы были для Ньютона временем наибольшего творческого подъема, когда он сделал основные свои открытия в области математики, механики и оптики. Последние десятилетия своей жизни Ньютон прожил в Лондоне, где с 1696 г. заведовал монетным двором, а в 1703 г. был избран президентом Королевского общества. Он умер 31 марта 1727 г. и погребен в Вестминстерском аббатстве. Его классический труд «Математические начала натуральной философии» вышел первым изданием в 1687 г.

Исаак Ньютон. Гравюра Мак Арделла
Исаак Ньютон. Гравюра Мак Арделла

«Начала» в очень законченной, последовательной и четкой форме отразили новые, получившие уже значительное распространение черты научного творчества. В предисловии Ньютона к первому изданию «Начал» говорится о задачах естествознания. Прежде всего, заявляет Ньютон, необходимо, наблюдая конкретные явления движения, отыскать силы — причины этих движений, затем нужно, исходя из найденных сил, вывести конкретные движения. В первой книге «Начал» трактуется движение тел под влиянием центральных сил, во второй книге — движение в сопротивляющейся среде, в третьей книге («О системе мира») из формулированных ранее законов выводятся силы взаимного тяготения небесных тел и их движения. Законы движения, сформулированные в «Началах», включают: 1) закон инерции («всякое тело продолжает удерживаться в своем состоянии покоя или равномерного и прямолинейного движения, пока и поскольку оно не принуждается приложенной силой изменить это состояние»); 2) закон пропорциональности, согласно которому ускорение пропорционально силе, и 3) закон равенства действия и противодействия. Из этих законов Ньютон выводит стройную систему следствий. Он дополняет их не менее знаменитым законом тяготения. Ньютон доказал, что сила тяжести, наблюдающаяся на земле, — это та же сила, которая удерживает Луну на постоянной орбите при ее движении вокруг Земли, и та же сила, которая удерживает Землю на эллиптической орбите при ее вращении вокруг Солнца; что эта сила удерживает на эллиптических орбитах и все остальные небесные тела; что она пропорциональна массам тяготеющих тел и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Многие ученые XVII в. подходили к мысли об универсальном значении силы тяжести, но только Ньютон первый четко сформулировал ее, доказал строгими вычислениями и вывел из закона тяготения уже известные, установленные Кеплером законы небесной механики.

«Начала», особенно второе издание, появившееся в 1713 г., с резким антикартезианским предисловием Котса, вызвали ожесточенную борьбу в европейском естествознании. Картезианцы не сдавали своих позиций без боя. Но ньютоновское учение одерживало все более решительные победы. В Англии оно было признано сразу же. Ньютоновская механика, вызванная к жизни развитием прикладных механических знаний, сама стала рычагом дальнейшего технического прогресса. С другой стороны, господствующие классы Англии видели в ньютоновском учении оружие для защиты религии. В предисловии Котса ко второму изданию «Начал» говорится, что «превосходнейшее сочинение Ньютона представляет вернейшую защиту против нападок атеистов» и что «нигде не найти лучшего оружия против этой нечестивой шайки, как в этом колчане». В «Началах» Ньютона действительно содержится немало теологических деклараций и построений, например, о «первоначальном божественном толчке», приведшем, по его мнению, в движение Вселенную. Но вопреки теологическим тенденциям в мировоззрении самого Ньютона из его научных идей были вскоре сделаны антитеологические, материалистические выводы. В 30-е годы XVIII в. остроумная, живая и боевая популяризация ньютоновского учения в «Философских письмах» Вольтера показалась настолько опасной католической церкви, что эта книга в 1734 г. по решению парижского парламента была сожжена рукой палача.

Лейбниц

В то же время и в других европейских странах в первой половине XVIII в. происходила борьба развивающегося естествознания против теологии. Сделанные Спинозой еще во второй половине XVII в. радикальные материалистические выводы из картезианской физики вызвали резкую реакцию. Против Спинозы выступали все защитники религии и даже деисты. В частности, резким противником Спинозы был Лейбниц. Автор идеалистической философской системы монадологии и гениальный создатель дифференциального и интегрального исчислений и новых идей в механике, Лейбниц в отличие от Декарта считал основой мироздания не движение материальных тел, а непротяженные сущности — монады. Учение о таких непротяженных элементах упростил и привел в систему Христиан Вольф.

Научные идеи Ломоносова

Когда Вольф в своих лекциях в Марбурге излагал основы метафизики, построенной на представлении о непротяженных элементах, один из его молодых слушателей уже задумал стройную систему объяснения всей суммы известных тогда естествознанию фактов конфигурациями и движениями протяженных материальных частиц — «физических монад», т. е. молекул и атомов. Это был Михаил Васильевич Ломоносов, внесший огромный вклад в развитие русской и мировой науки. Не разделяя представлений Лейбница и Вольфа о непротяженных элементах, из которых якобы складываются тела, Ломоносов заявлял, что естествознание изучает реальный протяженный мир, что основа всех явлений природы — движение протяженных частей материи, материальных тел. Уже в своих ранних работах (1741—1743) Ломоносов писал о «нечувствительных частицах», движение которых объясняет ход химических реакций, явления звука, света, теплоты, тяготения, магнетизма и электричества. Ломоносов писал также о молекулах («корпускулах»), включавших более мелкие частицы — атомы («элементы»), и объяснял различие химических свойств сложных веществ различным составом молекул. Развивая эти мысли, Ломоносов говорил о переходе видимого движения макроскопических тел в невидимое, внутреннее движение частиц. Он исходил при этом из принципа сохранения движения, рассматривая его как частный случай более общего закона; в 1748 г. в письме к Эйлеру он говорило «всеобщем законе, которому подчиняются и самые правила движения», т. е. о законе сохранения материи и ее движения. В работах, посвященных тяготению, магнетизму, свету и электричеству, Ломоносов развивал представление об эфире и на этой основе разработал теорию электричества. Ломоносов был провозвестником идеи эволюции Космоса, Земли, земной коры.

Анализ бесконечно малых и математическое естествознание

В XVII в., после создания Декартом аналитической геометрии и после ряда исследований других ученых, Лейбниц и Ньютон независимо друг от друга открыли дифференциальное и интегральное исчисление. «Поворотным пунктом в математике, — говорит Энгельс, — была декартова переменная величина. Благодаря этому в математику вошли движение и диалектика и благодаря этому же стало немедленно необходимым диференциалъное и интегральное исчисление, которое тотчас и возникает и которое было в общем и целом завершено, а не изобретено, Ньютоном и Лейбницем» ( Ф. Энгельс, Диалектика природы, стр. 206.).

Одним из главных направлений в развитии науки XVIII в. было создание стройного здания математического анализа и математического естествознания, В трудах швейцарца Эйлера (1707—1783), работавшего в Берлине и Петербурге, имеются разделы дифференциального и интегрального исчисления и механики, входящие и поныне в учебники почти в неизмененном виде. «Дифференциальное исчисление» (1755 г.) и четыре тома «Интегрального исчисления» (1780 г.) Эйлера представляют подлинную сокровищницу новых методов математического естествознания. «Аналитическая механика» французского математика Лагранжа (1736—1813), изданная в 1788 г., подвела итог первому столетию существования классической механики — с 1687 г., года появления ньютоновых «Начал». Лагранж изложил механику в чисто аналитической форме, без чертежей.

В XVIII в. громадное впечатление не только на ученых, но и на более широкие круги производили случаи удачных теоретических предвычислений астрономических явлений. Когда Клеро (1713—1765) закончил 13 апреля 1759 г. вычисление времени возвращения кометы Галлея и месяц спустя его предсказание оправдалось, это было поразительным доказательством громадной мощи науки, точности и строгости применяемых ею механико-математических методов. Каждое такое открытие, как и строго систематическое построение трудов Лагранжа, Клеро, а впоследствии и Лапласа, было ступенью в освобождении естественных наук от теологических представлений, в последовательном изгнании бога из природы. Характерно в этом отношении творчество Даламбера, построившего всю механику на одном принципе (получившем его имя), который позволяет всякую задачу динамики свести к соответствующей статической задаче. Даламбер в своих статьях в Энциклопедии решительно противопоставил механическое естествознание религии.

Точность научного исследования опиралась в XVIII в. не только на развитие математического аппарата, но и на возраставшую точность наблюдений и измерений. Прежде всего это проявилось в астрономии, остававшейся первым пробным камнем механико-математических методов. К последней трети века относятся открытия Вильяма Гершеля (1738—1822). В 1781 г. он увидел с помощью телескопа-рефлектора неизвестную ранее планету Уран. С этого времени телескопы-рефлекторы успешно конкурируют с рефракторами. С их помощью Гершель установил также, что кольцо Сатурна состоит из двух концентрических частей; еще позднее он обнаружил двух новых спутников Сатурна и шесть спутников Урана, составил каталоги двойных звезд и доказал, что двойные звезды подчиняются ньютоновскому закону тяготения.

Астрономическая система Лапласа

Вершиной достижений астрономии XVIII в. явилась книга французского ученого Пьера Лапласа (1749—1827) «Изложение системы мира» (1796 г.), предварившая его многотомную «Небесную механику». Основная идея указанной книги, оказавшей большое влияние на мировоззрение ученых,— идея механической устойчивости Вселенной. Сын «века разума» Лаплас далеко ушел от ньютоновского представления о необходимости повторного вмешательства бога, периодически восстанавливающего устойчивость мира. Передовые мыслители XVIII в. доказывали, что Вселенная может быть устойчива без какого бы то ни было нематериального воздействия. Эти доказательства исходили из последовательного применения открытого Ньютоном закона тяготения к все большему кругу астрономических проблем. В основе лапласовского «Изложения системы мира» лежит убеждение в непререкаемости ньютоновского закона тяготения и возможности вывести из него объяснение всех астрономических явлений как систему механико-математических задач.

Лапласу принадлежит образ гипотетического существа, знающего в данный момент координаты и скорости всех частиц материи в мире и способного предсказать с абсолютной точностью любые детали всего дальнейшего развития мира, включая и события человеческой истории. Это идеал механического естествознания XVIII в. Разумеется, закономерности развития несводимы к механическим закономерностям. Воздействие теории Лапласа на идейное развитие общества было значительным, особенно выводы, сделанные из механического естествознания самим Лапласом в его известном ответе Наполеону. Этот ученый, ставший после 18 брюмера министром и впоследствии графом Империи и маркизом Реставрации, на вопрос Наполеона, какую же роль он отводит богу в системе мира, гордо ответил: «Я не испытывал нужды в этой гипотезе!»

Во всех областях дифференцировавшегося естествознания XVIII в. механическая ограниченность науки приводила к неправильному представлению о неподвижной природе. Но вместе с тем стремление к единству научной картины мира, накопление физических, химических и биологических сведений сделали возможным появление теорий, рисующих реальное развитие Космоса, Солнечной системы, Земли, земной коры, поверхности земного шара и его обитателей.

Идея изменчивости Солнечной системы и всей Вселенной

К числу астрономических исследований, непосредственно ставивших вопрос о развитии Вселенной, принадлежит работа Канта «Общая естественная история и теория неба, или опыт изложения устройства и механического происхождения Вселенной по принципам Ньютона» (1755 г.). Судьба этой книги была трагична. В то время когда она находилась в наборе, ее издатель обанкротился, и склад был опечатан вместе с лежавшими в нем экземплярами книги. Позже, в 1763 г., Кант вкратце изложил содержание «Общей естественной истории» в небольшой работе под названием «Единственно возможное основание для доказательства бытия божия». Облеченная в теологические рассуждения, космогоническая теория Канта в действительности была направлена против всякой теологии. Но Кант боялся разрыва с религией, и эта боязнь овладевала им с течением времени все в большей степени. В первоначальной редакции своей «Общей естественной истории и теории неба» Кант обнаруживал еще стремление отказаться от ньютоновского божественного толчка и дать объяснение движения планет по их орбитам, исходя из чисто механических причин. Он пытался это сделать, прибегая к механике молекул. Притяжение и отталкивание молекул, по его мнению, управляло движениями элементов первичной космической туманности. Эти элементы соединялись, отталкивание частиц превращало, внутреннее движение облака в вихри, которые постепенно перешли в общее вращение всей туманности. Центральная часть туманности превратилась в огненный шар, а на периферии образовались центры тяготения, собравшие вокруг себя вещество и превратившиеся в планеты. Таким образом, движение планет возникло вместе с ними. Аналогичным образом Кант объяснял появление спутников у планет. С другой стороны, Солнце, по мнению Канта, входит в более обширную систему высшего порядка, которая образовалась также из гигантского космического облака. Картина все более грандиозных, включающих друг друга вращающихся систем представляется Канту бесконечной.

Таким образом, идея эволюция Вселенной и Солнечной системы уже у Канта была связана с представлением о молекулярном движении. Но о нем еще мало знали. Молекулярно-атомная теория в XVIII в. только начала пробивать себе дорогу. Данные современной науки не подтверждают гипотезы Канта, но для своего времени она была прогрессивной.

Развитие учения о газах и теории теплоты

В самом начале рассматриваемого периода стоят замечательные открытия Отто фон Герике (1602—1686) — изобретателя воздушного насоса. Работы Бойля (1626—1691) и Мариотта (1620—1684) привели к открытию основного закона теории газов — закона обратной пропорциональности между объемом и давлением газа при неизменной температуре. В учении о теплоте значительный прогресс наступил только в 20—40-е годы XVIII в., после появления термометров Фаренгейта (1714 г.), Реомюра (1730 г.) и Цельсия (1742 г.).

Техника наблюдений в области калориметрии (т. е. изучения количественной стороны тепловых явлений) развивалась довольно быстро после классических работ петербургского академика Г. В. Рихмана (1711—1753) и несколько более поздних исследований Лавуазье и Лапласа.

Работы Ломоносова отстаивали и развивали кинетическое представление о теплоте как движении частиц (кинетическая теория). В своих ранних статьях 1741—1743 гг. и затем в «Размышлениях о причине теплоты и холода» (1745 г.) Ломоносов ссылался на многочисленные факты перехода механических движений в теплоту и теплоты в видимое движение тела. По воззрениям Ломоносова, теплота — это вращение частиц. Наряду с вращательным Ломоносов знал и о беспорядочном поступательном движении частиц. Именно таким движением он объяснял упругость газов. Работы Ломоносова и других сторонников кинетического представления о теплоте были известны многим выдающимся физикам. Но во второй половине XVIII в. в науке господствовала теория теплорода, согласно которой теплота есть особый вид невесомого вещества. Теплородной теории придерживался, в частности, шотландский физик и химик Дж. Блэк (1728—1799), которому принадлежит введение понятия теплоемкости и открытие так называемой скрытой теплоты. Только открытия первой половины XIX в., завершившиеся классической работой Р. Ю. Майера о законе сохранения и превращения энергии, вытеснили из науки фикцию теплорода и привели к окончательному признанию механической теории тепла.

Учение о свете

Наиболее крупные эксперименты в области оптики, произведенные в начале рассматриваемого периода, принадлежали Ньютону. С помощью стеклянной призмы Ньютон разложил солнечный луч и установил, что он состоит из цветных лучей, преломляющихся в различной степени. Ньютон измерял преломление различных частей спектра. Это и другие открытые им оптические явления он объяснял с помощью гипотезы о мельчайших световых корпускулах (частицах), которые вылетают из источников света и дают на сетчатке глаза ощущение света, причем наиболее крупные частицы дают красный цвет, а наименьшие — фиолетовый. Корпускулярной теории Ньютона противостояла волновая теория, в создании которой особая заслуга принадлежит Гюйгенсу (1629— 1695). В 1690 г. вышел его «Трактат о свете». Гюйгенс исходил из общей идеи естествознания XVII—XVIII вв., утверждая, что все явления происходят в силу движения материи. Скорость распространения света и прохождение световых лучей друг через друга являются, по мнению Гюйгенса, доказательством того, что свет не может быть объяснен перемещением частиц. Следовательно, заключает Гюйгенс, свет распространяется движениями волн в эфире, подобно тому как звук распространяется волновыми движениями воздуха. Раскрывая механизм распространения световых волн в эфире, Гюйгенс выдвинул волновой принцип, который состоит в том, что «каждая частица вещества, в котором распространяется волна, должна сообщать свое движение не только ближайшей частице, лежащей на проведенной от светящейся точки прямой, но необходимо сообщает его также я всем другим частицам, которые касаются ее и препятствуют ее движению. Таким образом, вокруг каждой частицы должна образоваться волна, центром которой является данная частица». На основе волновой теории Гюйгенс объяснял явления отражения и преломления света. Борьба сторонников корпускулярной и волновой теории продолжалась и в последующем столетии.

Для общей тенденции развития науки XVIII в. в сторону количественного исследования явлений характерно создание П. Бугером (1698—1758) и И. Г. Ламбертом (1728—1777) новой отрасли оптики — фотометрии, занимающейся измерением интенсивности света.

Учение о звуке

Учение о звуке (акустика) в рассматриваемый период характеризуется теми же чертами, что и другие отрасли физики: совершенствованием экспериментальной техники и математического анализа. К началу XVIII в. относятся работы Ж. Совера (1653—1716), экспериментально определившего число колебаний, соответствующих тонам разной высоты, и исследовавшего добавочные тоны, придающие звуку тембр (обертоны). К первой половине XVIII в. относится математическая разработка теории колебания струны в трудах Б. Тейлора, Даламбера и Эйлера. Во второй половине XVIII в. выделяются по своему значению акустические работы Э. Ф. Хладни (1756—1827), исследовавшего вибрацию пластинок и так называемые хладниевы фигуры, образуемые порошком, рассыпанным по поверхности пластинок.

Открытия в области электричества

XVII—XVIII века были временем чрезвычайно быстрого развития учения о явлениях, которые в настоящее время называются электростатическими. Особую известность во второй половине XVII в. получил прибор, построенный Оттофон Герике, — серный шар, вращавшийся на подставках и при натирании его рукой дававший явления электрического отталкивания и притяжения (прибор этот описан Герике в книге, главное содержание которой составляют описания эксперимента с воздушным насосом, исследования атмосферного давления и философские рассуждения о природе пустоты).

Опыты Отто Герике. Гравюра из книги  Герике 'Новые, так называемые Магдебургские, опыты с пустым пространством' 1672 г.
Опыты Отто Герике. Гравюра из книги Герике 'Новые, так называемые Магдебургские, опыты с пустым пространством' 1672 г.

В начале XVIII в. Уолл и Хоксби в Англии получили сравнительно большие электрические искры, пользуясь стеклянным шаром. Крупные открытия были сделаны в 20-е годы XVIII в. С. Греем (умер в 1736 г.), который изолировал проводники и электризовал их. Он заметил также явление индукции, т. е. появление электричества в телах, расположенных вблизи наэлектризованного тела. При переходе электричества от одного тела к другому наблюдалось уничтожение зарядов, другими словами, одно электричество оказывалось противоположной величиной по отношению к другому электричеству. Эти наблюдения привели к появлению теории двух злектричеств, выдвинутой французом Дюфэ (1698—1739). Он ввел понятия «стеклянного электричества» и «смоляного электричества» и сформулировал закон, состоящий в том, что тела, заряженные одноименным электричеством, отталкивают друг друга, а разноименные заряды, наоборот, притягивают друг друга.

В 40-е годы XVIII в. была создана усовершенствованная электрическая машина, сначала со стеклянным цилиндром, затем со стеклянным диском. В 1745 г. Э.Г. Клейст (умер в 1748 г.) и П. Мушенбрек (1692—1761) независимо друг от друга сконструировали электрический конденсатор — «лейденскую банку». Созданный Рихманом в те же годы электрометр положил начало количественным измерениям в области электростатики.

Опыты с электричеством в 1740 г. Гравюра XVIII в. Ш. Кошена.
Опыты с электричеством в 1740 г. Гравюра XVIII в. Ш. Кошена.

Одновременно значительные успехи были сделаны в изучении электрических разрядов. В результате работ Франклина, Ломоносова и ряда других физиков была создана теория атмосферного электричества. Ломоносов и Рихман изучали атмосферные разряды с помощью созданных ими «громовых машин» — металлических стержней, вынесенных на крыши дома и соединенных проволокой с особыми электроизмерительными приборами. Ломоносов и Рихман открыли, что электричество существует в атмосфере не только во время грозы. Рихман был убит молнией при одном из наблюдений и стал, таким образом, первой жертвой изучения атмосферных разрядов (1753 г.). В дальнейшем Ломоносов перешел к широким обобщениям, охватившим всю область электрических явлений, и создал весьма прогрессивную для своего времени так называемую эфирную концепцию электричества. Представления об электрических движениях эфира были развиты также Эйлером.

Новый шаг в развитии теории электричества был сделан Ф. Т. Эпинусом (1724—1802) в работе «Опыты теории электричества и магнетизма», которую он опубликовал в 1759 г., после своего переселения из Берлина в Петербург. Энлнус установил связь между электрическими и магнитными явлениями и создал первую разработанную количественную теорию этих явлений, применяя теоретические расчеты там, где до него довольствовались эмпирическими измерениями.

Электростатика приобрела законченную форму после классических экспериментов Кулона (1736—1806), который в 1784—1789 гг. исчерпывающе доказал зависимость между величинами зарядов и силами их взаимодействия. Этот закон и в настоящее время известен под названием закона Кулона: сила притяжения или отталкивания двух точечных зарядов электричества пропорциональна произведению этих зарядов, деленному на квадрат расстояния между ними.

Развитие химии

Во второй половине XVII в. Роберт Бойль вывел химию за пределы прикладных задач, выступив против алхимических традиции. Бойль попытался создать стройную, согласованную в своих частях систему химических представлений и на первый план выдвинул вопрос о химическом элементе. Одной из его основных задач была борьба против представления о химических элементах, как о некоторых нематериальных «принципах», или «началах». Для Бойля химический элемент представляет собой вещество, которое не может быть разложено химически на более простые вещества. Бойль стремился разлагать сложные вещества на химические элементы, чтобы установить таким образом химическую природу соединений и осуществить их качественный анализ. Именно поэтому Энгельс и говорил о Бойле как о создателе научной химии ( См. Ф. Энгельс, Диалектика природы, стр. 146.). Но конкретные представления о характере химических реакций оставались у Бойля еще в значительной степени фантастическими. Нужно было накопить и систематизировать эмпирические знания, прежде всего относящиеся к процессам горения, окисления и восстановления. В этом направлении наука получила плодотворные импульсы со стороны производства и в особенности металлургии.

Первой общей теорией, пытавшейся охватить все известные науке и практике явления горения, окисления и восстановления, была теория флогистона, выдвинутая И. Бехером (1635—1682) и Г. Шталем (1660—1734). Под флогистоном они понимали особое вещество, которое выделяется из соединений при их сгорании. Большинство исследователей второй половины XVII и первой половины XVIII в. считало флогистон невесомым, были даже попытки представить дело таким образом, будто флогистон, присоединяясь к телам, уменьшает их вес. Но по мере того как химия все шире стала пользоваться точными количественными измерениями, по мере того как в химических лабораториях весы становились все более распространенным и необходимым прибором и самая точность их возрастала, появлялись все новые и новые наблюдения, не укладывавшиеся в рамки флогистонной теории.

Химическая лаборатория. Гравюра из 'Энциклопедии' Дидро
Химическая лаборатория. Гравюра из 'Энциклопедии' Дидро

В 70-е годы XVIII в. получила быстрое развитие химия газов. После того как в середине 50-х годов Д. Блэком был открыт углекислый газ, Г. Кавендиш открыл в 1766 г. водород, в 1771—1772 гг. К. Шееле и Дж. Пристли открыли кислород, в 1774 г. К. Шееле — хлор. Теми же химиками были открыты и некоторые другие газы.

Успехи химии газов вскоре привели к первым практическим приложениям. В 1783 г. поднялся созданный братьями Монгольфье первый аэростат, который был наполнен нагретым воздухом. В том же и следующем, 1784 г. были сделаны попытки применить длм этой цели водород (Ж. Шарль — во Франции, итальянец В. Лунарди — в Англии).

Вместе с тем успехи химии газов позволили ближе исследовать процессы дыхания растений: Дж. Пристли показал, что растения поглощают углекислый газ, выделяя кислород (1772 г.). Я. Ингенхус дополнил это открытие важным наблюдением (1779г.), что такой процесс происходит не иначе, как под влиянием солнечного света.

Открытие кислорода и значительное усовершенствование методов количественного анализа дали возможность А. Л. Лавуазье (1743—1794) окончательно доказать несостоятельность флогистонной теории и разъяснить действительную природу процессов горения и окисления. Ряд трудов Лавуазье привел к коренному перевороту не только в представлениях о горении, но и в химии в целом. В 1777 г. в докладе «О горении вообще» Лавуазье сформулировал основные тезисы новой теории: 1) при горении горючие тела не теряют какой-либо составной части, а, напротив, к ним присоединяется из атмосферы кислород, который увеличивает их вес; 2) горение не может происходить без кислорода; 3) углекислый газ представляет собой соединение кислорода с углем; 4) металлические окалины — это не простые тела, как думали сторонники флогистонной теории, а соединения металлов с кислородом.

Уточнение понятия химического элемента и разработка новой кислородной теории горения привели накануне Французской революции к коренной реформе химической номенклатуры. Употреблявшиеся в это время в науке одни названия веществ были заимствованы из народного языка, другие тесно связаны с флогистонной теорией. Ни те, ни другие не характеризовали действительных соотношений между веществами. Организованная в 1787 г. во Франции комиссия, в состав которой вошли Лавуазье, Л. Гитон де Морво, К. Бертолле и А. Фуркруа, разработала принципы новой химической терминологии, в основном сохранившейся до нашего времени. Новая терминология была задумана как рациональная система, имеющая целью отразить природу обозначаемых веществ и их отношения друг к другу. Исходными были названия простых тел (элементов). Названия сложных тел (соединений) образовались из их сочетаний. В случае существования нескольких соединений тех же веществ разница между ними должна была обозначаться посредством соответствующих приставок или окончаний (так, например, в русском языке по такому принципу образованы термины: закись, окись, перекись; сернистый и серный и т. п.). После этого отпали такие обиходные выражения, как «купоросное масло» (серная кислота) или «дефлогистированный воздух» (углекислый газ). Разработанная первоначально применительно к французскому языку, новая химическая номенклатура вскоре была модифицирована в разных странах применительно к строю и особенностям каждого языка, получив всеобщее признание.

Геология

Вопросы геологических изменений рассматривались в ряде работ второй половины XVII в.; в частности датчанином Н. Стенсеном (1638—1686), который изучал почву Тосканы и доказал, что ряд кристаллических пород возник в результате осаждения из растворов. Стенсен (он более известен под латинизированным именем Стеной) утверждал, что верхние пласты моложе нижних и что первоначально пласты располагались в строгом порядке, в соответствии с исторической последовательностью их возникновения, но в результате горообразования они смещались и разрывались. Он разделил геологическую историю земли на шесть периодов, причем стремился согласовать такое представление о земной коре (и о недрах Тосканы в частности) с библейскими рассказами о сотворении земли и потопе.

Такие представления уже перестали удовлетворять ученых XVIII в. Так, А. Валлиснери (1661—1730) в сочинении «О морских телах, находимых на горах» (1728 г.) считал невозможным объяснять нахождение органических остатков на вершинах гор ссылкой на библейское сказание о потопе, длившемся всего 40 дней. Французский ученый Б. де Майе (1656—1738) изложил свои смелые «еретические» взгляды на эволюцию земли в сочинении, опубликованном посмертно в 1748 г. В своей «Естественной истории» (1749—1788) Ж. Л. Бюффон (1707—1788) также рассмотрел проблемы космогонии и геологии. Во всей системе своих представлений Бюффон исходил из идеи неотделимости материи от движения. Силы природы Бюффон считал проявлениями материального движения и старался нарисовать кинетическую картину возникновения и развития Вселенной. Историю земли Бюффон делил на семь периодов. Первый период охватывает возникновение Земли и других планет, которые оторвались от Солнца в результате удара кометы. К седьмому периоду относится появление человека.

Жорж Луи Леклерк де Бюффон. Гравюра В. Ванжелисти 1777 г.
Жорж Луи Леклерк де Бюффон. Гравюра В. Ванжелисти 1777 г.

Нарисовав картину возникнет вения Земли и появления растительного и животного мира на ее поверхности, Бюффон уделил особое внимание переходу от мертвой природы к живой. По мнению Бюффона, животные и растения состоят из органических молекул, в то время как мертвая природа состоит из неорганических молекул. Органические молекулы неуничтожаемы. Переходя от одного сочетания к другому, они создают все явления жизни.

Основной идеей биологических исследований Бюффона является идея единства органической природы. Развивая эту идею, Бюффон особенно часто подчеркивает существование промежуточных, переходных форм, причем иногда в качестве примера проводятся совершенно произвольные построения: так, пингвин рассматривается Бюффоном как промежуточная ступень между рыбами и птицами, летучая мышь — как переходная форма от млекопитающих к птицам и т.п. Так как во времена Бюффона еще не было настоящей научной классификации, которая исходила бы из идеи единства органической природы, его представления о развитии животных и растительных видов остались еще весьма смутными. Бюффон указывает на связь между организмами и средой. Каждый животный и растительный вид имеет определенную географическую среду, т. е. совокупность постоянных физико-химических явлений, связанных с характером местности, климатом, пищей, которые определяют строение любого организма.

Эти космогонические воззрения, враждебные традиционной библейской картине сотворения природы, получили вместе с книгой Бюффона очень широкое распространение. «Естественная история» вызвала к себе резко враждебное отношение реакционных и в особенности церковных кругов. Парижская Сорбонна потребовала запрещения книги Бюффона и сурового наказания для него самого.

В «Слове о рождении металлов от трясения земли» (1757 г.), а также в опубликованной в 1763 г. статье «О слоях земных» Ломоносов набросал широкую картину происхождения, строения и эволюции различных элементов земной коры. Ломоносов следующим образом сформулировал принцип изменчивости Космоса, Земли и земной коры: «Твердо помнить должно, что видимые телесные на земле вещи и весь мир не в таком состоянии были с начала от создания, как ныне находим; но великие происходили в нем перемены, что показывает история и древняя география, с нынешнею снесенная, и случающиеся в наши веки перемены земной поверхности». Ссылаясь на то, что «главные величайшие тела мира, планеты и самые неподвижные звезды изменяются, теряются в небе, показываются вновь», Ломоносов считал невозможным, чтобы и Земля не была подвержена постоянному изменению. Утверждение, будто «все, как видим, с начала творцом создано», Ломоносов считал весьма вредным для «приращения наук».

Во второй половине XVIII в. в вопросе о факторах геологических изменений ученые разделились на две большие группы. Согласно взглядам «нептунистов» все геологические процессы на Земле обусловлены действием воды. Наиболее выдающимся представителем этой точки зрения был А. Г. Вернер (1750—1817), преподававший во Фрейбергской горной академии. Противники «нептунистов» получили название «вулканистов».

Вулканизм по сравнению с нептунизмом представлял собой более высокую ступень развития геологии. В «Теории земли», впервые частично опубликованной в 1785 г., шотландец Дж. Геттон (1726—1797), описывая свои наблюдения в окрестностях Эдинбурга, утверждал, что каменные пласты возникли в результате действия дождей, рек, прибоев, внутренней высокой температуры земли и других факторов, действующих и в настоящее время. Двумя основными факторами, по Геттону, являются вымывание горных пород реками, уносящими остатки этих пород в море, и поднятие земной коры действием внутренних вулканических сил, в результате чего снова образуется суша. Борьба противоположных факторов (разрушение горных пород водой и их возникновение в результате вулканической деятельности) объясняет эволюцию поверхности Земли и ее недр. Такое объяснение требует, чтобы существование Земли измерялось очень большими сроками. В XVIII в. ряд геологов еще был склонен удовлетвориться традиционными библейскими сроками в несколько тысячелетий. Геттон открыл для науки о Земле перспективу громадных геологических периодов, исчисляемых миллионами и сотнями миллионов лет.

Как и в других отраслях естествознания, в геологических науках на очередь встали проблемы классификации. Вернер сделал попытку построить систему естественной классификации минералов по их свойствам. Наиболее важными являются, по Вернеру, внутренние химические признаки, которые, однако, могут быть установлены лишь с большим трудом. Поэтому практически необходимо руководствоваться внешними признаками, которые постигаются зрением, осязанием и т. п. Физические признаки минералов, т. е. их магнитные, электрические и другие свойства, не играют существенной роли в системе Вернера. Описывая внешние признаки минералов, Вернер ввел ряд таких терминов и понятий, как, например, «плотный», «вкрапленный», «дымчато-нежный», «переплетенный», с целью дать наиболее точное определение различным цветам и оттенкам и т. д. При всей недостаточности этих определений они послужили основой не только для описательной минералогии, но и для некоторых теоретических обобщений. Вернер думал, что подземные пожары, возникшие от самовозгорания угольных пластов, расплавляют осадочные породы, которые таким образом превращаются в вулканические.

Параллельно с упорядочением классификации минералов шло формирование кристаллографии в трудах Ж. Б. Роме де Лиляи Р.Ж. Гаюи(70 и 80-е годы XVIII в.).

Для прогресса геологических знаний в конце XVIII и начале XIX в. большое значение имели описания земных недр, охватывавшие обширные районы. Так, например, важные геологические сведения были собраны в России П. С. Палласом (1741—1811) во время академической экспедиции 1768—1774 гг. Наблюдения Палласа над органическими остатками, находимыми в земле, способствовали превращению неопределенных натурфилософских догадок в стройную геологическую теорию, опиравшуюся на факты. Тем не менее эти факты давали достаточный простор и для фантастических гипотез: нахождение мамонтов, носорогов и зубров в Сибири Паллас объяснял геологической катастрофой — извержением вулканов в тропиках, в результате чего будто бы воды Индийского океана устремились на север и принесли с собой сюда южные растения и животных.

Успехи биологии

Изучение живого вещества стало возможным только после изобретения микроскопа. По сочинениям М. Мальпиги (1628—1694), одного из основоположников микроскопической анатомии, можно установить прямую связь между применением микроскопа, с одной стороны, и созданием научной биологии — с другой. Этот итальянский ученый хотел начать с наиболее простых, по его мнению, явлений (с анатомии и физиологии растений и низших животных), чтобы потом перейти к более сложным явлениям жизни. В руках Мальпиги микроскоп стал инструментом, позволяющим изучить мельчайшие структуры растений и животных. Основной работой, излагающей ботанические идеи Мальпиги, является «Анатомия растений» (1675—1679). В соответствии со своим мировоззрением Мальпиги старался рассматривать растения как единое целое. Эта точка зрения заставила его обращать внимание на функции отдельных органов растения. Анатомические описания у Мальпиги неразрывно связаны с попытками определить физиологические процессы. В работах о растениях Мальпиги рассказывает, как питательные вещества доходят до листьев и здесь перерабатываются под влиянием тепла и воздуха и как после этого вполне готовый сок возвращается из листьев и идет по всем клеткам растения, обеспечивая их рост. Таким образом, Мальпиги знал о существовании двух токов в растении: восходящего — от корней к листьям и нисходящего — от листьев к корням.

Мальпиги применил микроскоп и к изучению животных и человека. Его открытия относятся ко всем без исключения областям анатомии и физиологии. Он показал строение легких, строение почек и кожи в организме и открыл основные физиологические процессы, которые в них происходят.

Одной из наиболее крупных заслуг английского естествоиспытателя Р. Гука (1635—1703) является созданная им бессистемная, но охватывающая огромный круг явлений картина мира, открывшегося людям после создания микроскопа. В 1665 г. вышла его книга «Микрография, или физическое описание мельчайших телец при помощи увеличительных стекол». Гук помещал перед объективом микроскопа металлические острия, нити, ткани, песок, кристаллы, плесень, волоски крапивы, ножки паука, хоботок пчелы, части растений. Он весьма подробно и красочно онисывает все эти предметы. Биология была еще далека от систематического применения микроскопа, но именно разнообразие первых микроскопических наблюдений и привело в дальнейшем к важному научному открытию: рассматривая подряд самые разнообразные части растений (стебли репейника, ворсинки папоротника, древесину и т. д.), Гук увидел их клеточное строение.

Микроскоп Гука
Микроскоп Гука

Крупнейшие открытия, сделанные с помощью микроскопа, принадлежат голландскому биологу А. Левенгуку (1632—1723). Они изложены им в «письмах» (публиковавшихся в журналах), не связанных друг с другом какой-либо определенной логической последовательностью. В одном и том же письме Левенгук описывает состав пыли, говорит о физиологии растений, об осадках в вине, о кровообращении, о жизни насекомых и т. д. От анализа кристаллов Левенгук переходит к описанию наблюдаемых под микроскопом органов насекомых, а затем и к другим самым разнообразным предметам. Особенно много внимания Левенгук уделял описанию строения насекомых. Это отчасти объясняется тем, что микроскопы Левенгука, после того как он их усовершенствовал, давали увеличение в 150 — 300 раз. Наиболее крупным открытием Левенгука была совершенно новая область биологических явлений. В 1675 г. он увидел через стекла своего микроскопа никому до того неведомый мир микроорганизмов, в том числе и бактерий.

Антони ван Левенгук. Портрет работы И. Вернолье 1686 г.
Антони ван Левенгук. Портрет работы И. Вернолье 1686 г.

Работы Мальпиги и Левенгука опирались не только на изобретение и усовершенствование микроскопа, но и на созданную ими методику микроскопического исследования. Наиболее крупным ее представителем был голландец Я. Сваммердам (1637—1680). Тонкость экспериментальных методов Сваммердама позволила ему увидеть мельчайшие анатомические детали организмов, что привело к значительному расширению биологических сведений. Он изучал новую область биологических явлений, связанных с жизнедеятельностью мелких организмов.

Микроскопические исследования Мальпиги, Гука, Левенгука и Сваммердама уточнили представление о строении организмов и отдельных органов, в особенности органов размножения. Самой главной задачей науки было применение этих анатомических и физиологических данных для упорядочения колоссального эмпирического материала, собранного ботаниками и зоологами. Материал рос с огромной быстротой. Возникал вопрос, что же должно лечь в основу его систематизации? Естественная классификация, т. е. классификация, исходящая из всей совокупности органов, сближающая действительно близкие по всем основным признакам растения я животные, не имела еще достаточной базы. В это время еще признавалась неизменность видов, а формальное, не связанное с реальным родством сближение отдельных видов делалось на основе какого-либо одного признака, выбранного более или менее произвольно.

Наиболее разработанной и практически наиболее пригодной была в этих условиях искусственная классификация, получившая широкое распространение и подведшая итог биологическим знаниям своего времени, — классификация шведского естествоиспытателя Карла Линнея (1707—1778). Линней сводил задачи науки к систематизации фактов. «Предметы различаются и познаются,— пишет он,— при помощи их методического деления и подобающего наименования. А потому деление и наименование составляют основу нашего знания».

Карл Линней. Портрет работы Крафта 1774 г.
Карл Линней. Портрет работы Крафта 1774 г.

В основу предложенной им классификации растений Линней положил число и распределение тычинок в цветке. Его система охватила огромное число растений. В начале 60-х годов XVIII в. Линней насчитывал в своих обзорах почти 9 тыс. описанных им видов.

Классификация животных, предложенная Линнеем, носила менее искусственный характер, чем классификация растений, но вместе с тем она была гораздо более поверхностной, особенно в отношении низших животных, так как Линней почти не пользовался микроскопическими исследованиями.

Первым понятием, по Линнею, является вид. По словам Линнея, вид — это неизменная по своим признакам группа индивидов, которые повторяют первоначальную пару, созданную богом. Отсюда вытекает его формула: «Существует столько видов, сколько первоначально их произвело Бесконечное существо». Виды объединяются в роды. «Каждый род был сотворен таким, каким мы его знаем». В свою очередь роды объединяются в отряды, а последние в классы. Класс есть совокупность отрядов, сходных между собой по устройству органов размножения.

Наряду с этими категорическими положениями о неизменности органических видов у Линнея встречаются и другие замечания, предвосхищающие противоположную точку зрения. В 50-е годы XVIII в. он писал о некоторых сходных видах, что «все они некогда произошли от одного единственного вида». «Каким образом один из этих видов произошел от другого,— добавлял он, — объяснит нам будущее...»

Составив искусственную классификацию растений и животных, Линней отмечал, что это лишь первый шаг к естественной классификации. Однако Линней не располагал достаточными представлениями о строении организмов, чтобы установить их естественную связь и естественные разграничения отдельных видов. «Я не могу дать основания для своих естественных порядков, — писал он, — но те, кто придут после меня, найдут эти основания и убедятся, что я был прав».

Современник Линнея французский ботаник Б. Ж юссье (1699—1777) сделал в 1759 г. первую попытку расположить растения по естественной системе. Позднее, в 1788 г., его племянник А. Л. Жюссье (1748—1836) детально изложил принципы этой системы, использовав вместе с тем соображения Линнея о естественной классификации.

Начало эмбриологии

Идея неподвижности форм жизни, их простого повторения была широко распространена у биологов XVIII в. в представлениях их об онтогенезе (индивидуальном развитии животного или растительного организма от момента его зарождения до конца жизни). Развитие организма они изображали как чисто количественный рост зародыша, который вполне подобен взрослому организму; в зародыше организм, так сказать, уже предсуществует, иначе говоря, он преформирован.

Сторонником преформизма был Лейбниц. В следующем после Лейбница поколении наиболее крупным защитником преформизма был Альбрехт фон Галлер (1708—1777). Он утверждал, будто яйцо содержит в себе невидимые, но вполне сформированные организмы второго поколения, в которых находятся также вполне сформированные зародыши третьего поколения с органами и зачатками следующих поколений и т. д.

Эмбриология по мере накопления своих экспериментальных данных вступила в борьбу с теорией преформизма. Первые крупные успехи па этом пути были сделаны Каспаром Фридрихом Вольфом (1734—1794), сначала работавшим в Германии, а с 1766 г. и до самой смерти — в Петербургской Академии наук. В своих эмбриологических работах Вольф выступил весьма решительно против преформизма.

Он рассматривал эту идею как реакционную силу, мешающую изучению подлинных законов природы, и — что самое главное — он ясно видел связь преформизма с метафизическими представлениями о неизменности природы. «Прежде, — писал Вольф, — это была природа, которая сама себя и созидала и разрушала, вызывая тем самым вечные перемены и проявляясь все в новом и новом свете; а теперь это — безжизненная масса, от которой постепенно одна вслед за другой отпадают ее части, пока весь этот хлам не износится окончательно».

Теории вложенных зародышей Вольф противопоставил свою теорию эпигенезиса, утверждавшую, что органы развиваются из более простых элементов по меро превращения зародыша во взрослый организм. Стремясь опровергнуть идею преформизма, Вольф отвергал самое учение о зародыше, который по своей организации якобы не отличается от взрослых организмов. Отсюда вытекало учение о неорганизованной материи как исходном пункте развития организмов. На практике это воззрение порождало, однако, ряд фантастических картин, рисующих превращение неорганизованной материи в живую ткань.

На мировоззрение широких кругов непосредственное воздействие оказывали не столько скрупулезные исследования типа эмбриологических работ Вольфа, сколько широкие картины эволюции жизни на Земле. Примером создания таких картин служит уже упоминавшаяся «Естественная история» Бюффона.

Одной из отличительных особенностей естествознания в рассматриваемый период, как уже сказано, было господство механистических объяснений природных явлений. В этом отношении показателен ряд попыток глубже изучить физико-механические процессы в живых организмах. Ученик Галилея итальянец Дж. А. Ворелли (1608—1679) в своем труде «О движении животных» сделал попытку систематически исследовать движения живых существ с точки зрения законов механики. Дальнейшим этапом в том же направлении был труд англичанина С. Гэльсэ (1671—1761) «Растительная статика» (1727 г.), в котором исследовались условия движения воды и соков в растениях. Механику движения крови в кровеносных сосудах детально исследовали с точки зрения законов гидродинамики в конце 20-х годов XVIII в. петербургские академики Д. Бернулли и Л. Эйлер, а также несколько позже другой петербургский академик — И. Вейтбрехт, внесший коррективы в первоначальную упрощенно-механическую точку зрения.

* * *

Так шло развитие естествознания в XVII—XVIII вв. В его основе лежало «мировоззрение Ньютона—Линнея», т. е. представление о неподвижной природе. Но уже в XVIII в. некоторые замечательные достижения научной мысли пробивали бреши в этом представлении. В целом естествознание всего рассматриваемого периода, иногда ошибаясь, иногда уходя в сторону от верного пути, временами заключая компромиссы с теологией, двигалось все же к познанию объективной истины и приходило к достоверным представлениям о природе.

назад содержание далее




Пользовательского поиска




Тысячу лет назад в африканском городе умели изготовлять стекло

В Турции найдено сверло возрастом 7,5 тыс. лет

Обнаружен древнейший артефакт Южной Америки

В Мехико нашли ацтекскую башню из черепов

В Перу обнаружены следы существовавшей 15 тыс. лет назад культуры

Культуру ацтеков показали в аутентичных ярких красках

Наскальные картины горы Дэл в Монголии

Древний город Тиуанако изучили с воздуха

Обнаружены «записи» о древней глобальной катастрофе

10 малоизвестных фактов о ледяной мумии Эци, возраст которой 5300 лет

Каменные головы ольмеков: какие тайны скрывают 17 скульптур древней цивилизации

В письменности инков могли быть зашифрованы не только цифры

В Мексике обнаружен двухтысячелетний дворец

Как был открыт самый большой буддийский храм Боробудур и почему его нижняя часть до сих пор не расчищена

Забытый подвиг: какой советский солдат стал прототипом памятника Воину-освободителю в Берлине

Люди проникли вглубь австралийского континента 50 тыс. лет назад

Неизвестные факты о гибели Помпеи

В пирамиде Кукулькана нашли ещё одну пирамиду

Кто построил комплекс Гёбекли-Тепе?

15 малоизвестных исторических фактов о Византийской империи, ставшей колыбелью современной Европы

История Руси: Что было до Рюрика?

15 мифов о Средневековье, которые все привыкли считать правдой
Рейтинг@Mail.ru
© Алексей Злыгостев, дизайн, подборка материалов, оформление, разработка ПО 2001–2017
При копировании материалов проекта обязательно ставить ссылку:
http://historic.ru/ 'Historic.Ru: Всемирная история'