Наука и техника феодального Востока

Наука и техника феодального ВостокаНаука и техника феодального Востока. Экономической основой феодализма, пришедшего на смену рабовладельческому строю, было крепостное хозяйство; его политической основой была власть феодала над крепостными; его идеологической основой была духовная диктатура церкви, освящавшей феодальную иерархию, в которой она сама занимала одну из верхних ступеней. Церковь монополизировала науку и просвещение; эпоха греческого свободомыслия закончилась, и для науки наступили тяжёлые времена, которые Энгельс назвал «темной ночью средневековья».

Особенно тяжёлым для науки и просвещения Западной Европы был период раннего феодализма (V—XI вв.), когда на обломках римской империи и «варварского» общинно-рабовладельческого строя возникли феодальные государства, распадавшиеся на систему мелких феодальных владений с замкнутым натуральным хозяйством, основанным на крепостном труде. Все материальные и духовные потребности средневекового человека удовлетворялись внутри феодального поместья, и этим резко суживался круг его жизненных интересов. На смену всеобъемлющему мировоззрению античности пришло узкое средневековое мировоззрение.

В этих условиях большая роль в развитии мировой науки и культуры принадлежала странам Востока: Китаю, Индии, Хорезму, Арабскому Халифату и другим государствам Среднего Востока.

В Китае феодальные отношения стали господствовать уже в период так называемой Ханьской империи — с конца II в. до н. э. В эту эпоху были установлены торговые связи между Китаем и Средней Азией (великий шёлковый путь), развивались ремёсла, наука и искусство. В 105 г. Цай Лупь впервые изготовил бумагу из тряпья и древесной коры. Из Китая бумага проникла в Корею и Японию, в Среднюю Азию и Персию. С XII в. она проникает в Европу. С III в. н. э. в Китае начинается производство фарфоровых изделий, достигшее впоследствии высокого уровня.

С древнейших времён в Китае употреблялись для письма камень и бронза. После изобретения бумаги тексты книги стали высекать на камне и перепечатывать на бумаге. Отсюда развилось литографическое искусство. С VII в. начинается процесс печатания с гравированных досок, в 1041— 1042 гг. кузнец Би Шэн изобрёл книгопечатание подвижным шрифтом.

С X в. китайцы употребляли порох для фейерверков; в XI в. он получил применение в военном деле. Высокого уровня достигло кораблестроительное искусство и мореплавание. В книгах, относящихся к концу XI в. и началу XII в., встречаются указания на использование компаса при кораблевождении. Как уже упоминалось в первой главе, компас был известен ещё в рабовладельческий период.

В период Танской династии (618—908) предметы китайского производства пользуются мировой известностью. В Среднюю и Центральную Азию, Корею, Японию, Индокитай вывозятся шёлк, фарфор, бумага, картины, железные изделия.

47Высокого уровня развития в Китае получили математические и астрономические знания. В 132 г. китайский астроном Чжан Хэн изобрёл первый в мире сейсмограф для определения направления эпицентра землетрясения. Сейсмограф Чжан Хэна представлял собой бронзовый сосуд с расположенными по его окружности восемью изображениями пастей дракона; в пастях находятся шарики. Против драконов на земле располагаются восемь жаб с открытыми ртами. Внутри сосуда помещён вертикальный упругий маятник в виде стержня с шариком. Нижнее основание стержня укреплено в дне сосуда. С восьми сторон в стенках сосуда помещены коленчатые рычаги, с помощью которых открываются пасти драконов. Под влиянием сейсмической волны стержень наклоняется и ударяется в колено соответствующего рычага. Пасть дракона открывается, и заключённый в ней шарик падает, попадая в рот жабы. Это даёт возможность определить направление, откуда пришёл сейсмический толчок. В III в. Ма Цзюнь изобрёл сухопутный компас. В это же время был изобретён спидометр для измерения пройденного повозкой расстояния.

Больших успехов добились китайские математики: Чжан Цан (первая половина II в. до н. э.), Цзин Чоу-Чан (I в. н. э.), Сунь Цзы (И в. п. э.), Лю Хуэй (III в.), Цзу Чун-Чжи (430—510), Ван Сяо-Тун (первая половина VII в.) Цинь Цзю-Шao (XIII в.). Чжан Цан и Цзин Чоу-Чан излагали метод решения системы уравнений первой степени и оперировали впервые в истории алгебры с отрицательными величинами. Они же впервые описали способ извлечения квадратного и кубического корня, решали с помощью квадратных уравнений задачи геометрического характера, основанные на применении теоремы Пифагора.

Сунь Цзы разработал метод решения неопределенных уравнений, описанных в книге «Девять отделов математики» (1247) математика Цинь Цзю-Шао. В этой же книге описан метод Ван Сяо-Туна решения геометрических задач, приводящих к кубическому уравнению, аналогичный известному в высшей алгебре методу Горнера (1819). Цинь Цзю-Шао применил этот метод и к решению уравнений четвертой степени. Лю Хуэй применил подобие треугольников для определения недоступных расстояний, Цзу Чун-Чжан получил для π приближённое значение .

В XI—XIV вв. китайские математики Цзя Сянь, Ян Ху-Эй, Чжоу Ши-Цзе учили извлекать корни степени выше второй, вычислять биноминальные коэффициенты, знали арифметический треугольник Паскаля.

В Китае велась и философская борьба. В конце VI в. и начале V в. до н. э. возникло этико-политическое учение Конфуция, в V—IV вв. учение Мо Цзи, в IV в. учение о «дао», как основе всего сущего. В III— II вв. до н. э. Чжоу Янь учил, что мир состоит из пяти элементов: воды, огня, дерева, металла и земли. Это учение в дальнейшем приобрело мистическую окраску. Во II в. до н. э. Лю Ань и его последователи учили о первоначальном жизненном эфире, как основе вселенной. Лёгкая и чистая часть этого эфира образует положительное начало — небо, тяжёлая и мутная — отрицательное — землю. Смешение и изменение этих начал образует все материальные вещи. Идею о происхождении всех вещей из жизненного эфира развивал позднее Ван Чун (27—97 гг. н. э.). В природе нет преднамеренности и целесообразности, и вещи происходят из эфира сами собой. Природу следует познавать путём опыта, а истину — путём доказательств.

48В XI—XII вв. борьба материализма и идеализма развернулась в рамках так называемой «ортодоксальной школы». Так, Чжоу Дань-И (1017—1073) рассматривал с материалистических позиций образование вселенной из первоначального хаоса, состоящего из, положительного, или мужского начала и отрицательного, или женского. Смешением и взаимодействием этих начал произошли пять элементов: вода, огонь, дерево, металл и земля, из которых произошли все вещи. В дальнейшем первоначальные материалистические воззрения ортодоксальной школы утрачивались и развивались идеалистические концепции в связи с развитием и обострением классовой борьбы в Китае.

Из сказанного следует, что в период раннего европейского средговековья Китай жил напряжённой культурной жизнью. Его вклад существенно обогатил мировую культуру.
В Индии в период с IV в. до н. э. и VIII в. н. э. были накоплены важные сведения из области математики, астрономии, медицины и т. д. В философской школе Ваймешика возникли идеи атомизма. Математические знания индийцев изложены в книгах «Сурья-Сиддханта» (IV—V вв. н. э.) и трудах Ариабхаты (476—?), Брамагупты (598—660), Бхаскара-Акарья (1114—?) и др. Индусы разработали систему нумерации с употреблением знака нуль (встречается в книге «Сурья-Сиддханта»). В это же время они умели извлекать квадратные и кубические корни, суммировать арифметические ряды и геометрическую прогрессию, решать неопределённые уравнения второго порядка. В «Сурья-Сиддханте» есть таблица синусов, у Ариабхаты даётся значение π = 3,1416.

Ариабхата высказал мысль о вращении Земли, имеющей форму шара, вокруг своей оси. Индусы знали о разнице продолжительности дня и ночи в различных широтах; в «Сурья-Сиддханте» сообщается об астрономических познаниях Ассирии и Рима. Искусством наблюдать положение небесных светил индусы обладали с древнейших времён.

Большую роль в развитии культуры сыграли и страны Средней Азии. К IX в. н. э. В Мервском оазисе значительно развились хлопководство, и шелководство, в долинах зеравшана и Кашка-Дарьи возделывались пшеница, ячмень и рис, в Фергане добывались каменный уголь, железо, медь. Ферганское оружие и изделия из меди служили предметом экспорта.

Высокого уровня достигла торговля. Через Среднюю Азию шли караванные пути в Персию, Китай, Багдад, Поволжье. Караванная торговля сильно способствовала возникновению таких городов, как Мерв, Бухара, Самарканд. Здесь возводились крупные сооружения: мечети, дворцы, производились предметы искусства. В Бухаре была прекрасная библиотека. В городах Ургенче, Самарканде, Бухаре, Кяте строились обсерватории, образовывались астрономические школы. Выдающимися учёными были хорезмийцы Мухаммед ибн Муса а л ь X о р е з м и, создатель алгебры, и Абу Рей хан Бируни (973—1048), астроном, географ и минералог, а также таджик Ан ибн С и н а (Авицена, 980— 1037), философ, медик и естествоиспытатель.

Уже 22 лет Бируни производит астрономические измерения по определению координат различных пунктов Хорезма с помощью круга и астролябии. В это время он опровергает мнение, что фазы Луны производятся движением воздуха, и указывает, что «изменение лунных фаз зависит от того, что Солнце по-разному освещает Луну по мере её передвижения в порядке последовательности по знакам Зодиака». Бируни принадлежат большие заслуги как в области практической, так и сферической и физической астрономии. В области практической астрономии им был создан прибор для определения направления сторон света, названный им индийским кругом, затем большой квадрант в 15 локтей диаметром (около 7,5 м). С помощью этого квадранта Бируни определял высоту светил с точностью до 2″. Им была усовершенствована астролябия, или армиллярная сфера. При решении задач сферической астрономии Бируни широко пользовался тригонометрией. Он определил угол наклона эклиптики к экватору и, найдя его равным 23°35’45», исследовал его вековые изменения. По расчётам Бируни этот наклон уменьшается на 52″,6 за сто лет. В 1020 г. Бируни вновь определил угол наклона эклиптики и нашёл его равным 23°34’0″. Это число он считал наиболее точным. Действительно, современные подсчеты дают для эпохи 1020 г. значение 23°34’0″,45. Бируни производил также измерения радиуса Земли. Он производил эти измерения во время путешествия в Индию, где он разработал метод определения радиуса Земли по видимому понижению горизонта. Если измеренный угол понижения горизонта α, а высота горы H, то радиус Земли вычисляется по формуле:

49По подсчетам Бируни радиус Земли оказался равным 1081,66 фарсанга (1 фарсанг равен 3 арабским милям), окружность Земли — 20400 арабским милям и длина 1°—56,6 мили. Арабская миля составляла 4000 локтей. В XX в. было установлено, что арабский локоть составлял 49,33 см;  таким образом, арабская миля составляла 1927 м, а длина 1° земной окружности по измерениям Бируни равнялась 111,6 км. Современное значение — 111,1 км. Бируни дал формулы для вычисления широты места, которые впоследствии приписывались Тихо Браге, и разработал метод определения долгот. Определения долгот, произведённые Бируни по его методу, очень точны.

Из наблюдений Бируни в области физической астрономии замечательны его наблюдения над изменением цвета Луны во время лунного затмения и солнечной короны во время полного солнечного затмения. В своей «Минералогии» он определил удельные веса минералов и металлов, учил об историческом развитии земной поверхности.

Особенно важно, что Бируни высказывал мысль о движении Земли вокруг Солнца. Он считал, что геоцентрическое учение «представляет многие и большие затруднения». Возражения, что при движении Земли камни и деревья падали бы с неё, он опровергает указанием на свойство Земли притягивать тела к центру. Это мнение он заимствует у знаменитого индусского астронома Брамагупты. Индусскую науку Бируни изучал глубоко и всесторонне и познакомил с ней учёных Востока в своей книге «Индия» («Точное изложение индийских представлений, как удобопринимаемых, так и опровергаемых разумом»), написанной им в 1030 г. Из 80 глав этой книги 40 посвящено астрономии. Знакомя учёных Средней Азии с достижениями индусской науки, Бируни в свою очередь перевёл на санскритский язык «Начала» Евклида, «Альмагест» Птоломея, свой трактат об астролябии. Так этот замечательный учёный способствовал распространению научных знаний и развитию культурных связей между народами.

Большую роль в распространении научных знаний и культуры Востока сыграли арабы. Это были подлинные «разносчики культуры» в эпоху раннего средневековья. Арабский язык так же часто встречался в научных трактатах, как арабские серебряные диргемы в торговле. Завоевав Александрию, арабы познакомились с достижением античной науки. Распространение власти арабского халифата на Среднюю Азию позволило им ознакомиться с достижениями культуры Востока. Так образовался тот сплав античной и восточной науки, который известен в истории человечества под именем арабской науки.

Центром этой науки в Европе стал университет в Кордове (после завоевания Испании арабами). От арабов Европа узнала китайские изобретения: бумагу, компас, порох, индусскую десятичную систему исчисления, персидскую ветряную мельниц, астрономию, математику хорезмийцев, Аристотеля и Птоломея в арабских переводах, медицину Авицены. Вместе с тем от арабов Европа узнала и о «тайных науках»: алхимия, астрологии, магии, расцветших пышным цветом в суеверном и невежественном средневековом мире.

Выдающимися представителями арабской науки были астроном а л ь Б а т т а н и (850—929), египтянин ибн аль Хай там (Альгазеи, XI в.), механик а л ь К а з и н и (XII в.), философ и б н Р о ш д (Авер-роэс, 1126—1198). Аль Баттани исправил ряд результатов Птоломея, касающихся определения наклона эклиптики к экватору и предварения равноденствий, ввёл тригонометрические функции, составил таблицу синусов. Альгазен изучает физиологию зрения Глаз он считает составленным из четырех перепонок и трёх жидкостей, важнейшей из которых (жидкостей) является хрусталик. В хрусталике, по Альгазеву, получается изображение. То, что зрение двумя глазами даёт одно изображение предмета, объясняется соединением обоих зрительных впечатлений в одно с помощью общего зрительного нерва.
Альгазен рассматривает плоские, сферические (выпуклое и вогнутое), цилиндрические и конические зеркала (также выпуклые и вогнутые). Математическая постановка Альгазеном задачи о зеркалах мало плодотворна; он ищет не изображения данной точки, а точку зеркала, из которой луч, идя от данной точки, попадает в глаз (задача Альгазена).

В вопросе о преломлении света Альгазен дополняет наблюдение Птоломея о том, что в более плотной среде преломлённый луч приближается к перпендикуляру в точке падения, по закону — падающий и преломлённый луч находятся в одной плоскости с перпендикуляром. Далее, Альгазен оспаривает утверждение Птоломея о пропорциональности углов падения и преломления и устанавливает непропорциональность последних. Описав способ измерения: углов преломления, он, однако, не приводит результатов измерений.

Альгазену известно увеличительное действие шарового сегмента (плосковыпуклой линзы), хотя он говорит только о наблюдении, относящемся к случаю наложения линзы плоской стороной на предмет.

Альгазену не чуждо понятие угла зрения и его зависимости от расстояния. Так, он объясняет увеличение размеров Солнца и Луны при их приближении к горизонту (заходе и восходе) обманом чувств. Именно в этом случае земные предметы, находящиеся между глазом и светилом, создают впечатление увеличения расстояния и, следовательно, впечатление увеличения предмета.

Интересна попытка Альгазена определить высоту атмосферы по величине сумерек. Солнце, опустившись под горизонт, ещё продолжает посылать рассеянные атмосферой лучи; этим обусловлены зори. Продолжительность сумерек даёт Альгазену возможность утверждать в соответствии с наблюдениями древних, что граница их соответствует углу опускания Солнца под горизонтом в 10°. Отсюда, считая атмосферу равномерно плотной и имеющей границу, отражающую лучи, Альгазен определяет её высоту в 52 000 шагов. Несмотря на неточность расчёта, указанную впоследствии Кеплером (предположение однородности атмосферы), следует признать метод Альгазена оригинальным и интересным.

О механике арабов мы можем судить по сочинению Альгацини «Книга о весах мудрости» (1121) Это книга о весах с равноплечим коромыслом и чашками. На коромысло этих весов нанесены деления; чашек всего пять, из них некоторые подвижные. Вследствие этого весы могут быть употреблены как безмен и с помощью одной подвижной чашки вес груза может быть определён без гирь. Чашки могут быть подвешены одна под другой для взвешивания в воде, и, следовательно, весы могут быть использованы в качестве гидростатических. С помощью этих весов Альгацини добился изумительных результатов в определении удельных весов. Приведём таблицу его результатов:

50Особенно интересно, что Альгацини сумел установить зависимость удельного веса воды от температуры.

Далее он указывает, что закон Архимеда о потере веса тел в жидкости применим к воздуху. Так как воздух имеет вес, то плотность его увеличивается по мере приближения к поверхности земли. Поэтому вес тел будет изменяться на различных высотах: чем дальше, тем он будет больше (речь идёт о кажущемся весе тел). Альгацини известно, далее, что вес тела пропорционален количеству вещества (массе) и что скорость измеряется отношением пути ко времени.

Натурфилософию арабов представляет Аверроэс, ревностный комментатор Аристотеля. В своём толковании Аристотеля Аверроэс высказывает такие принципы, как вечность мира и материи, что бог действует прямо на небо, а на земные вещи лишь косвенно, что личного бессмертия человека нет, а есть только бессмертие разума. Немудрено, что аверроизм был объявлен в средние века пагубным заблуждением. Интересно отметить, что Аверроэс считает итоломееву систему неправдоподобной, выражает сожаление, что в силу старости не может подробно исследовать этот вопрос, и высказывает надежду, что его сомнения побудят к исследованию других.

Таким образом, наука средневекового Востока имела большие и неоспоримые достижения, оказавшие существенное влияние на развитие науки и техники в Европе. Рассмотрим теперь, как обстояло дело в этой последней.