Вопрос 1.Античная наука

Особенности античной науки. В первую очередь бросается в глаза отсутствие эксперимента. Теоретические выводы были умозрительными и не связанными с непосредственными наблю­дениями и тем более измерениями. Такое положение не касалось военного дела и строи­тельства. Еще одной особенностью античной науки была ограниченность применения математики в научных исследованиях. Попытки пифагорейцев ввести в античную науку соотно­шения и количественные характеристики («все есть число») не получили широкого признания и выродились в числовую ма­гию. Первая и главная задача, стоявшая перед античными естествоиспытателями — разобраться в строении материи, что можно считать элементарным. Фалес Милетский считал, что это вода; Анаксимен называл воздух; Гераклит-огонь. Эмпедокл-огонь, воздух, воду и землю; Анаксимандр и Анаксагор ввели понятия об атомах («семенах» Анаксагора). Атомисты. Демокрит и его предшественник Лев­кипп предположили, что все тела состоят из одного и того же вида первичной материи, разли­чия в свойствах этих тел возникают из-за различия,формы про­стейших частиц, их взаимного расположения и поворота. Учение Демокрита было переработано Эпикуром. В основе учения Демокрита—Эпикура лежат три принципа: сохранение материи, сохранение форм (видов материи), существование пустоты. Механика. Первоначально механика была прикладной наукой, и лишь потом возникли первые теоретические обоб­щения. К ним относится рассмотрение простых механизмов, в первую очередь решение проблемы рычага (Архимед, Евклид).Архимед сформулировал правила равновесия рычага таким образом: 1) соизмеримые величины уравновеши­ваются на длинах, обратно пропорциональных тяжестям; 2) если величины не соизмеримы, то они точно так же уравновешива­ются на длинах, обратно пропорциональных этим величинам. При рассмотрении статических задач ученые античности разработали методы, которые уже содержали идеи, легшие впоследствии в основу современной механики.

Гидростатика. Архимед сформу­лировал закон плавания тел в следующем виде: тела, более тяжелые, чем жидкость, опущенные в эту жидкость, будут погружаться, пока не дойдут до самого низа, и в жидкости станут легче на величину веса жидкости в объеме, равном объему погруженного тела.Герон Александрийский описал различные пневматические устройства, действующие при помо­щи сжатого или нагретого воздуха, а также водяного пара (водяные часы — клепсидра, сифон, водя­ной орган, механизм, открывающий и закрывающий двери хра­ма, эолипил (шар, вращаю­щийся силой пара) — прообраз нынешней паровой турбины). Ученый определил, что сжатый воздух равномерно давит на стенки сосудов. Путем эк­спериментов Герон доказал, что вакуум может быть со­здан искусственно; между частицами газа есть пустоты, наличие которых объясняет сжимаемость тел; жидкости способны смачи­вать, не используя количественных формулировок установленных им законов.Движение — еще одна важная проблема, которая занимала ан­тичных ученых. Согласно воззрениям Аристотеля, движения делятся на две категории: естественные (самопроизвольные,движения по окружности) и искус­ственные (насильственные). Первые свойственны иде­альным объектам, вторые — всем остальным телам. Приложение силы требуется только для осуществления «искусст­венного» движения; «естественное» движение не требует прило­жения сил. Акустика. Первые сведения об античной акустике восходят к Пифагору. Речь идет о законах музыкальной гармонии, которые, согласно пифагорейцам, являются игрой чисел. Пифагорейцы полагали, что скорость рас­пространения звука зависит от его высоты, но о связи высоты с частотой колебаний они не знали. Основы музыкаль­ной акустики излагает Витрувий Полион, а также римский ученый Боэций. Оптика. Говоря об античных ученых-оптиках, следует в пер­вую очередь назвать Евклида, изложившего основы геометрии (евклидова геометрия). Именно в евклидовом пространстве разыгрываются все процессы классической физики. Он сформулировал закон пря­молинейного распространения света, имея ввиду лучи зрения, исходящие из глаз, а не лучи света. В конечном счете, Евклид правильно построил ход лучей света, отражающихся от плоского, вогнутого и выпуклого зеркал, хотя точного положения фокуса определить еще не смог. Много занимался оптикой Архимед. Это были опыты по определению угла, под которым видно Солнце. Для измерений Архимед использовал ци­линдр, закрывавший диск Солнца. Экспериментально получен­ное им значения угла составляет 30'; его современное среднее зна­чение — 32'. Архимед при проведении вычисле­ний учитывал тот факт, что человеческий зрачок имеет конечный размер.Еще один этап в развитии оптики связан с именем Герона Александрийского. Он поставил вопрос о том, почему лучи, исходящие из наших глаз, от­ражаются от зеркал, причем отражаются под углом, равным углу падения? Так, Герон фактически открыл прин­цип Ферма для частного случая отражения света.Клавдий Птолемей широко известен как автор завершенного вида гео­центрической теории мироздания, которую и принято называть систе­мой мира Птолемея. Им же ис­следованы углы преломления лучей при переходе из воды в воздух, из воздуха в стекло и из воды в стекло, они очень точ­ны. Птолемей пытался объяснить различия углов преломления и отражения на основе своеобраз­ного «закона сохранения».

Биографии выдающихся ученых античного периода

Аристотель — греческий философ и уче­ный, родился в Стагире. Учился в Академии Платона в Афинах. Он был воспитателем будущего великого полководца Алек­сандра Македонского, жил в Афинах, где основал свой «ликей» (лицей). После смерти Александра Македонского Аристотель был изгнан из Афин на остров Эвбею, где и умер. Аристотель собрал и систематизировал естественно­научный материал предшественников и сам осуществил ряд глу­боких наблюдений (представления о природе и движении). Первичными качествами материи он считал две пары противоположностей: теплое и холодное, сухое и влажное. Основными (низшими) элементами (стихиями) - землю, воздух, огонь и воду. Пятая, совершенная, стихия — эфир. В соответствии с этими представлениями, мир делится на надлунный и подлунный. Первый, состоящий из эфира, есть область вечных рав­номерных движений. Подлунный мир состоит из низших эле­ментов, в нем господствуют беспорядочные неравномерные движения. Аристотель отрицал атомизм и гелиоцентрическую си­стему мира. Евклид — греческий математик и натурфилософ, работавший в Александрии. В его трудах сформулированы законы прямолинейного распространения света и закон отражения света, рассмотрено происхождение тени, описан способ получения изображений с помощью малых отверстий и т.п. Поэтому, Евклида можно считать основоположником геометрической оптики.Архимед - механик, оптик, гидравлик, военный ин­женер. Родился на Сицилии в г. Сиракузы. Погиб от руки римского легионера. Архимед — автор многочисленных открытий и изобретений, в том числе машины для орошения полей, блоков и винтов для поднятия тяжелых грузов, во­енных метательных машин и т.п. Ввел понятие центра тяжести, определил цен­тры тяжести многих тел и фигур, мате­матически вывел законы рычага, зало­жил основы гидростатики. Герон Александрийский — древ­негреческий ученый и инженер, преподавал в Александрии. В своих работах уче­ный изложил основные открытия своих античных предшествен­ников (описание уст­ройств, в которых используется сжатый или горячий воздух и пар, свойства простых механизмов: ворота, рычага, блока, клина, винта, зубчатых передач, а также более сложных устройств).