Натурфилософский период
Самый первый этап развития естествознания называется натурфилософией (от лат. natura – природа). Большое развитие натурфилософия получила в Древней Греции. В целом техника была еще слабо развита, хотя имелись уже отдельные выдающиеся технические достижения. Начали складываться в самостоятельные отрасли знания астрономия и обслуживающая ее математика. В их развитие немалый для своей эпохи вклад внес Пифагор (582 – 500гг. до н. э.). Помимо всем известной «теоремы Пифагора» на его счету ряд других открытий: ввел понятие иррациональности, придерживался мнения о шарообразности Земли, ввел учение о числе. «Самое мудрое в мире – число», – учил он. Позднее стала выделяться химия (в форме алхимии). Анатомия, медицина, физика находились в зачаточном состоянии. Все естественно-научные знания входили в одну науку – философию.
По мере роста производительных сил древнегреческого общества возрастало и значение товарооборота. Появилось и получило развитие денежное обращение. Деньги начали функционировать как всеобщий эквивалент при обмене товаров. Было понятно, что различные по качеству товары можно, сопоставляя друг с другом, привести к общему денежному знаменателю. Эта чисто экономическая идея была затем распространена на природу.
Самой стройной по тем временам была идея атомистического строения материи, впервые высказанная Левкиппом (500 – 400 гг. до н. э.) и развитая его учеником Демокритом (460 – 370 гг. до н. э.). Они считали, что мир состоит из атомов и пустоты. Атомы представляют собой мельчайшие и неделимые частицы, различающиеся по форме и величине. Но все они настолько малы, что недоступны для восприятия органами чувств человека. Учение Демокрита об атомном строении тел, о бесконечности Вселенной настолько опережало время, что впоследствии многие поколения ученых разрабатывали его идеи.
По мере накопления знаний о мире задача их систематизации становилась все более актуальной. Эта задача была выполнена одним из величайших мыслителей древности – Аристотелем. Он впервые попытался дать классификацию наук и создал последовательное учение о геоцентрической системе мира. Космология (учение о Вселенной) Аристотеля включала представление о пространственной конечности Вселенной, в центре которой неподвижно пребывает Земля, имеющая форму шара, а Солнце, Луна, планеты и звезды обращаются вокруг нее по круговым орбитам. Геоцентрическое учение Аристотеля, впоследствии математически оформленное и обоснованное Птолемеем, заняло господствующее положение в космологии вплоть до XVI в.
Первые естественно-научные теории появились именно в Древней Греции. Автором одной из них был крупнейший ученый-математик Евклид, живший в III в. до н. э. В своем объемистом труде «Начала» он привел в единую логическую систему все математические достижения того времени. Созданный Евклидом метод аксиом позволил ему построить здание геометрии, носящей по сей день его имя.
Другим выдающимся ученым древнего мира является Архимед (287 –
212 гг. до н.э.). Это был первый представитель математической физики, стремящийся воплотить законы механики (закон рычага, учение о центре тяжести, о плавании тел и др.) в действующие конструкции машин. Он решил ряд задач по вычислению площадей поверхностей и объемов, определил значение числа (представляющего собой отношение длины окружности к своему диаметру). Архимед положил начало гидростатике, которая нашла широкое применение при проверке изделий из драгоценных металлов и определении грузоподъемности кораблей. Общеизвестным в настоящее время является закон Архимеда: «На тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила, равная весу жидкости, вытесненной телом».
Подготовительный период
Эпоха Средних веков характеризовалась в Европе закатом классической греческой культуры и резким усилением влияния церкви на всю духовную жизнь общества. Наука стала придатком теологии и находилась в полной зависимости от богословия и схоластики. Вместо естественных наук развивались астрология, алхимия, магия, кабалистика чисел и другие проявления оккультизма, тайного знания. Но тем не менее медленно и постепенно шло накопление новых фактов.
Историю алхимии обычно начинают с IV в. н.э. В течение примерно тысячелетия алхимики пытались с помощью химических реакций, протекающих в сопровождении специфических заклинаний, получить философский камень, способствующий превращению любого вещества в золото, приготовить эликсир долголетия, создать универсальный растворитель. В качестве побочных продуктов их деятельности появились многие научные открытия, решения практически важных задач, были созданы технологии получения красок, стекол, лекарств, сплавов, разнообразных химических веществ и т.д. Алхимические исследования, несостоятельные теоретически, весьма способствовали развитию экспериментального естествознания. Алхимия продолжила практическую химию и практическую металлургию древних египтян, придав им мистический характер и установив связь практики с астрологией и магией. Алхимики установили связь между священным числом 7 и тем, что известных металлов тоже 7 (а также, что цветов спектра – 7, нот – тоже 7 и некоторые другие соответствия).
Пока европейская христианская наука переживала длительный период упадка (вплоть до XIII в.), на Востоке, наоборот, наблюдался прогресс науки. Труды античных мыслителей, особенно Аристотеля, сохранились в монастырских библиотеках. Их проникновение в страны исламской культуры произошло после захвата арабами Александрии, а турками позже – Византии.
Особую роль в развитии естествознания в Средние века сыграли мыслители арабско-мусульманского мира. Аль-Хорезми Мухаммед бен Муса (787 –ок. 850 гг.) написал труды по астрономии и географии. Его основополагающие трактаты по арифметике и алгебре оказали большое влияние на развитие математики в Западной Европе.
Ученый-энциклопедист Бируни (973 – ок. 1050 гг.) написал на арабском языке труды по истории Индии, математике, астрономии, географии, физике, медицине, геологии и др., впервые на Среднем Востоке высказал мысль о движении Земли вокруг Солнца, предложил тригонометрический метод определения географических широт, определил удельный вес многих минералов, рассчитал длину окружности Земли.