Страницы истории науки и техники - Кириллин Владимир Алексеевич (книги серии онлайн .txt) 📗
По Брадвардину, именно математика в каждом случае открывает подлинную истину, так как она знает каждый секрет и хранит ключ к любому тончайшему смыслу: «Тот, кто имеет бесстыдство изучать физику и в то же время отрицать математику, должен был бы знать с самого начала, что никогда не войдет во врата мудрости». Если учесть, что Брадвардин не пользовался никакими математическими символами, а строил свои выводы на основе одних лишь рассуждений, которые сегодня могли бы назвать словесной алгеброй, то приходится лишь удивляться его способности оперировать столь сложными математическими понятиями.
Другим важным достижением Брадвардина было введение понятия мгновенной скорости и попытка введения общей меры для кругового и прямолинейного движения.
Исследования Брадвардина вдохновили целое поколение оксфордских ученых, получивших имя «калькуляторов». В первую очередь это его непосредственные ученики — Ричард Киллингтон, Ричард Суиссет (Суайнсхед), Уильям Хейтесбери и Джон Дамблтон. Областью, в которой труды калькуляторов получили свое развитие, были так называемые физические софизмы — так именовались проблемы, связанные с традиционными понятиями аристотелевской физики, например проблемы изменения скорости, а также начала и конца движения. Дальнейшее развитие идеи ученых Мертонского колледжа получили в работах одного из виднейших представителей парижской школы Никола. Орема (1325–1382), который излагал их в более наглядной и потому доступной форме.
В период феодализма, вплоть до эпохи Возрождения, в странах Западной Европы жило и работало немало крупных ученых-естествоиспытателей. Кроме упоминавшихся уже Р. Бэкона, а также ученых университетов Парило и Оксфорда, можно назвать таких математиков и астрономов, как итальянец Леонардо Пизанский Фибоначчи (XIII в.), занимавшийся алгеброй, француз Леви бен Герсон (XIII–XIV вв.), изобретший простейший секстант, англичанин Джеффри Чосер (XIV в.), работавший над совершенствованием астрономических приборов, а также занимавшийся оптикой англичанин Роберт Гроссетест (XIII в.), энциклопедисты своего времени Бартоломео Англичанин (XIII в.) и Винцент де Бове (XIII в.). Тем не менее рассматриваемый период времени нельзя отнести к числу ярких страниц развития науки.
Успешнее обстояло дело с прогрессом техники. Приведем некоторые примеры. До середины XIV в. железо (химически чистое железо в технике не применяется; под словом «железо» обычно понимается его сплав с относительно малым количеством углерода) получали путем нагревания смешанной с топливом руды в низкой печи или горне. Для лучшей тяги воздух подкачивался с помощью мехов. В печи происходило прямое восстановление железа. Получаемое железо, содержавшее различные примеси и шлаковые включения, проковывалось, после чего шло в дело. Таким путем получали мягкое (малоуглеродистое) железо довольно высокого качества. Но описанный процесс имел большие недостатки: извлечение железа из руды было низким (обычно ниже 50 %), производительность печей невысокой, полученный металл не мог использоваться для литья.
В середине XIV в. были построены первые доменные печи, устройство которых постепенно совершенствовалось, а производительность росла. В доменную печь закладывалась руда (обычно обогащенная), каменный уголь с высоким содержанием углерода (в дальнейшем кокс) и необходимые добавки. Содержимое доменной печи продувалось снизу воздухом; позднее подаваемый в печь воздух стали предварительно подогревать. Получаемый в доменной печи металл стали называть чугуном. Обычно к чугуну относят сплав железа с углеродом при содержании углерода 2–4 %. Если углерода содержится менее 2 %. металл называется сталью. В составе стали часто имеются и другие элементы, иногда в значительных количествах; такие стали именуются легированными. Чугуны делятся на две основные группы: литейный чугун и передельный чугун, перерабатываемый в сталь.
На протяжении многих лет железо получали двухстадийным способом: сначала — чугун в доменных печах, а затем — сталь из чугуна в сталеплавильных печах. Интересно отметить, что в настоящее время одностадийный процесс прямого восстановления железа, минуя стадию производства чугуна в доменных печах, снова привлекает большое внимание.
В качестве второго примера развития техники в средние века назовем водяные и ветряные мельницы (точнее, водяные и ветряные колеса или даже двигатели, так как применялись они не только для помола зерна). Правда, водяное колесо было известно и нашло некоторое скромное применение еще в Древнем Риме, а ветряное колесо, можно предполагать, впервые использовалось в Персии. Однако широкое применение они нашли только в средние века, в Европе. В Древнем Риме очень дешевый труд рабов (конкретный пример консерватизма рабовладельческого строя) делал невыгодным использование водяных колес.
Первоначально наибольшее распространение получили водяные мельницы. Большинство феодалов имели свои мельницы и сделали их средством своего обогащения: они требовали, чтобы все работающие на них крестьяне (крепостные) мололи свое зерно только на мельнице своего сюзерена (некоторая аналогия с более поздним «порядком»: фабрикант требовал, чтобы рабочие делали покупки только в его фабричной лавке).
Позднее, особенно после изобретения кривошипного механизма, делающего возможным превращение вращательного движения в возвратно-поступательное, водяные колеса стали применяться также в металлургии для приведения в действие воздушных мехов, для пиления дров, валяния сукна и в некоторых других случаях. Ветряные мельницы появились в европейских странах позднее, приблизительно в XII в. Как уже сказано, в средние века водяные и ветряные колеса впервые нашли широкое применение, однако более всего они использовались уже после промышленного переворота.
Из других достижений средних веков хотелось бы назвать усовершенствование часового механизма, применение магнитного компаса, книгопечатание, создание очков и развитие архитектуры. Разумеется, приведенный перечень технических достижений далеко не исчерпывает всего, что было сделано в средние века.
Устройства для измерения времени — часы известны очень давно. По-видимому, первым видом часов, которыми начали пользоваться люди, были солнечные, известные уже с 3-го тысячелетия до н. э. Отсчет времени по солнечным часам применялся в Древнем Египте и в Древней Греции. В Самарканде большие солнечные часы (высотой около 50 м) были сооружены Улугбеком впервой половине XV в. Издавна (приблизительно, со 2-го тысячелетия до н. э.) использовались также водяные часы, которые действуют благодаря непрерывному и равномерному поступлению воды в сосуд, проградуированный по времени. Вода обычно поступала по каплям из другого, расположенного выше сосуда, всегда заполненного до краев (например, за счет источника). Водяные часы имеют то несомненное преимущество перед солнечными, что могут действовать в любое время суток и при любой погоде. Давно известны также песочные часы. Важным шагом явилось создание механических часов, имеющих для хода или гири, или заводную пружину, Известно, что простейшие механические башенные часы были построены в Милане в 1335 г. Средние века были временем совершенствования механических часов. В 1657 г. знаменитый ученый голландец Христиан Гюйгенс (1629–1695) создал прототип современных часов — маятниковые часы, в которых маятник служит для равномерности хода.
Очень нужным прибором, особенно для мореплавания, явился магнитный компас. Как известно, магнитный компас [43] действует на следующем принципе: постоянный магнит (магнитная стрелка) всегда устанавливается определенным образом по отношению к магнитному полю Земли, практически в меридиональном направлении. Магнитный компас был изобретен в Китае, по-видимому, более 2 тыс. лет назад. В средние века он был усовершенствован и получил широкое распространение. Сначала магнитная стрелка укреплялась на куске пробки, плававшем в воде, затем конструкция делалась все более совершенной, приспособленной, в частности, к корабельной качке.
