Переосмысление поглядів на природі й науці у середні віки

Формирование передумов науку й інженерії за доби Возрождения

Для Львові суттєво те що цей період відбувається зміна ведучого культурного початку: перше місце знову виходять раціональні, философско-научные уявлення, з погляду яких починають переосмысляться середньовічні поняття. Інша важливо ренесансної культури — нове розуміння людини. Людина епохи Відродження усвідомлює себе над ролі тварі Божої, а вільним майстром, поставленим до центру світу, котрий за своїй волі та бажання може бути чи нижчим, чи вищим істотою. Хоча людина визнає своє Божественне походження, і сам почувається творцом.

Обе зазначені особливості ренесансної культури наводять також до нового розумінню понять природа, наука й людську дію. На місце Божественних законів поступово стають природні, цього разу місце прихованих Божественних сил, процесів і енергій — приховані природні процеси, а природа створена і витворюючи перетворюється на поняття природи як джерела прихованих природних процесів, підпорядковуються законам природи. Наука і тепер розуміються як як описують природу, а й выявляющие, встановлюють її закони. У цьому разі виявлення законів природи — це тільки почасти їх опис, що, виявлення законів природи передбачає їх конституювання. У понятті закону природи прозирають ідеї твори, і навіть подоби природного і людської (природа принципово пізнавана, її процеси можуть бути человеку).

Наконец, необхідною умовою діяльності, спрямованої використання зусиль і енергій природи, є попереднє пізнання «законів природи ». Інше необхідна умова — визначення пускових дій людини, так сказати, высвобождающих, запускающих процеси природи. Аристотелевская ідея визначення останнього ланки, від якої розгортається практична діяльність трансформується на тому випадку в ідею пускових дій людини, після чого природа діє сама («автоматично », як кілька століть назад пізніше П. Энгельмейер).

Таким чином закони природи, вважає ренесансний мислитель, може пізнати як святої, а й звичайна людина (учений). Проте ще за умови, що він рефлексує своєї діяльності, звіряючи її з Божественним зразком. У цьому цікаво звернути увагу до уявлення про «природному магу «(свого роду предтече інженера), який з’явився у період Відродження. Піко делла Мирандола писав, що маг «викликає світ сили, коли б з потаємних місць які самі поширювалися і заповнювали світ завдяки всеблагости Божої. Він й не так творить дива, скільки скромно прислужується яка творить дива природі. Глибоко вивчивши гармонію Всесвіт і з’ясувавши взаємне спорідненість природи речей, впливаючи кожну річ особливими нею стимулами, він викликає світ дива, приховані в затишних куточках світу, у надрах природи, в запасниках і схованках Бога, коли б саму природу творила ці дива. Як винороб поєднує у шлюбі корець і вино, і маг поєднує землі і небеса, тобто. нижчі речі він пов’язує з вищими і підкоряє їм «[138, з. 9−10].

В особі ученого-инженера ренесансний мислитель може використовувати цих законів для твори потрібної людині «нової природи ». Через війну зближуються і переосмислюються: закони природи й античні початку (ідеї, сутності, форми, причини); пізнання, рефлексія і технічні дії (перше і друге як умова третього, третє як момент обгрунтування першого і другого); божественний розум, космос і природа. Проте Відродження — це, умовно кажучи, лише горн, куди потрапили для переплавлення усі ці сенси розуміння природи, дорогоцінний ж, новий сплав виходить лише працях філософів Нового времени.

Ключевой постаттю тут, безумовно, є Ф.Бекон. Саме він ставить останній крок, оголошуючи природу основним об'єктом нової науку й трактуючи природу цілком у природною модальності. Але, мабуть, менше значення має трактування Бэконом природи як умови практичного (інженерного) дії, що виробляє «нову природу », як джерела природних процесів, проте викликаних (запущених) практичними діями людини. «У дії, — пише Ф. Бекон, — людина неспроможна нічого іншого, щойно з'єднувати і розділяти тіла природи. Решта природа робить всередині себе «[15, з. 108]. Не менш важливим є встановлений Беконом принципова зв’язок наукового пізнання і практичного дії. «Річ навіть і мета людського могутності, — пише він, — у цьому, щоб родити і повідомляти даному тілу нову природу чи нові природи. Річ навіть і мета людського знання на тому, щоб відкривати форму даної природи чи справжнє відмінність, чи що виробляє природу, чи джерела походження… Що у Дії найбільш корисно, то Знаннях найбільш істинно «[15, з. 197, 198, 200]. Тим самим було Ф. Бекон закував до однієї ланцюг все три ланки: уявлення про науковому пізнанні, про інженерному дії та про природі, як умови й об'єктові і першого вчителя і второго.

С цього періоду починає формуватися розуміння природи як нескінченного резервуара матеріалів, сил, енергій, які то вона може використовувати при умови, якщо опише у науці закони природы.

Сегодня ренесансні і які стосуються XVI-XVII століттю ставлення до природі, науці, і можливостях людського дії, мабуть, можуть бути сприйняті як цілком очевидні, відповідні суті (природі) цих речей. Але було б помилкою думати, що саме і сприймали ці подання у ті часи. Навпаки, ці уявлення були тільки революційними, їх розділяла лише невеличка група учених нової формації. Понад те, на той час навіть для цих учених подібні уявлення, почасти, сприймалися як гіпотетичне знання. Справді, від задуму (реалізувати з урахуванням науки сили природи) до реалізації дистанція була досить велика. З сучасної погляду зрозуміло, що це був саме задум, своєрідний соціальний проект (на кшталт платоновского держави) і це невідомо, чи вдасться цей задум реализовать.

Реализация задуму новоєвропейської науки в працях Галилея

Необходимо зупинитися на контексті, у якому відбувалося творчість Галілея. Один аспект цього контексту ставилося ситуацією конкуренції коментарів до античним і середньовічним науковим текстам. Інший визначався новим розумінням природи, наукового знання і набутий практичного дії. Як ми вже відзначали, пізнання природи, її законів розглядалося тепер уже як необхідна умова практичної діяльності, використовує сили природи. Але як переконатися, що здобуту у науці знання є тим, що забезпечує ці умови, адже природу описували і пояснювали по-різному (саме тому були присвячені середньовічні і возрожденческие коментар до античної науці, і філософії)? Відповідаючи цей кардинальний питання, вчені Нового часу дійшли ідеї досвідченого обгрунтування отриманого у науці знання. Вони міркували, мабуть, так. Наука повинна описувати і ставити закони природи. З іншого боку, саму природу пред’являє себе у досвіді. Якщо наука побудована правильно, то закони (теоретичні стану природи) відповідатимуть реальним станам природи, піднаглядним в досвіді. Природно, як і наука тут розуміється інакше, ніж у античності чи Середньовіччі, і самі природа. Наука починає трактуватися як своєрідна модель природи, а природа — як моделируемая у науці (що пізніше призвело до афоризмі «природа написана на мові математики »). Досвід ж сприймається як спосіб посвідчення відповідності науки (теорії) і природы.

Но чи можна встановлювати ізоморфізм об'єктів («що підлягає «) і знань? Для Аристотеля немає. Проте Платона, до речі, дуже популярні за доби Відродження, допускають таку операцію. У філософії Платона, як відомо, як разів, і встановлюється відповідність ідей речей. Подвоєння дійсності (відповідність світу ідей світу речей), з якою протестував Аристотель, в тому випадку послужило свою плідну роль. Проте залишається кардинальний питання: як досвід може засвідчити відповідність теорії та природи? Одна річ проголошувати Україні цього принципу, інше — провести їх у життя. Перший, і це вдалося, і він великий Галілей, але при цьому йому довелося досвід (їм є безпосереднє стеження за явищами природи) трансформувати в експеримент, де відповідність теорії та явищ природи встановлювалося технічним шляхом, тобто штучно. Інакше кажучи, в досвіді природа завжди поводиться інакше, ніж наказує теорія, але у експерименті природа наводиться до стану, що відповідає вимогам теорії, і тому поводиться в відповідність до теоретично виявленими у науці законами.

Галилей показав, що з використання науки з метою описи природних процесів природи годяться не будь-які наукові пояснення й знання, а лише, які, з одного боку, описують реальне поведінка об'єктів природи, але, з іншого — це опис передбачає проектування на об'єкти природи наукової теорії. Інакше кажучи, природничонаукова теорія повинна описувати поведінка ідеальних об'єктів, але, яким відповідають певні реальні об'єкти. Яка ж ідеалізація цікавила Галілея? Та, яка забезпечувала оволодіння природними процесами: добре їх описувала (у науковій теорії) і дозволяла ними управляти (пророкувати їх характер, створювати необхідні умови, запускати практично). Установка Галілея на побудова теорії та одночасно на інженерні докладання змушує її проектувати на реальні об'єкти (падаючі тіла) характеристики моделей і теоретичних відносин, тобто. уподібнювати реальний об'єкт ідеальному. Та оскільки вони різні, Галілей розщеплює в знанні реальний об'єкт на дві складові. Одна складова точно відповідала ідеальному об'єкту (конкретно у дослідженні Галілея йшлося і про вільному падінні тіла без неї, описуваному законом рівномірного збільшення швидкості цього тіла), інша відрізнялася від цього. Ця друга складова розглядається Галилеем як ідеальне поведінка, викривлене впливом різних чинників — середовища, тертя, взаємодії тіла, і похилій площини і т.п. Потім ця друга складова реального об'єкта, що відрізняє його від ідеального об'єкта, елімінується (точніше, зменшується настільки, щоб їх можна було враховувати) експериментально технічним способом.

До Галілея наукове вивчення завжди планували як отримання об'єкт наукових знань за умови константності, незмінності самого об'єкта. Нікому з дослідників не спадало на думку практично змінювати реальний об'єкт (в цьому випадку задумувався б існувати як інший об'єкт). Вчені ішли у іншому напряму, намагаючись так вдосконалити модель і теорію, що вони повністю описували поведінка реального об'єкта. Розщеплення реального об'єкта на дві складові і переконання, що теорія задає справжню природу об'єкта, яка то, можливо виявлена у знанні, а й у досвіді, що спрямовується знанням, тобто експерименті, дозволяє Галілей мислити інакше. Він замислюється на питанням про можливість так змінити сам реальний об'єкт, практично вплинувши нею, аби не потрібно було змінювати його модель, оскільки об'єкт стане, а її відповідником. На цьому шляху Галілей і становив успіху. Отже, на відміну дослідів, які проводили багато вчених і по Галілея, експеримент передбачає, з одного боку, вичленення у реальному об'єкті ідеальної складової (при проектуванні на реальний об'єкт теорії), з другого — переклад технічним шляхом реального об'єкта в ідеальне стан, тобто. повністю відображуване в теорії [77, з. 129−145]. Цікаво, що дослідним шляхом Галілей зміг перевірити лише те випадок, де можна було враховувати основних сил опору. У реальної практиці така ситуація вони мали місця, у неї ідеальної, обчисленій теоретично, реалізованої технічним шляхом. Але виявилося, майбутнє за такими ідеальними ситуаціями; вони відкривали нову добу на практиці людини — еру інженерії, спирається на науку.

Отметим ще, що галилеевский експеримент підготував грунт формування інженерних уявлень, наприклад ставлення до механізмі. Справді, фізичний механізм містить як опис взаємодії певних природних зусиль і процесів (наприклад, у Галілея вільне падіння тіл включає процес рівномірного збільшення швидкостей падаючого тіла, що відбувається під впливом його ваги), а й умови, що визначають ці сили та процеси (на падаюче тіло діє середовище — повітря, створює дві сили — архимедову выталкивающую собі силу й силу тертя, котра виникає тому, що з падінні тіло розсовує і відштовхує частинки середовища). Важливіше ту обставину: серед параметрів, характеризуючих цих умов, фізик, зазвичай, виявляє і ті, що він може контролювати сам. Так Галілей визначив, такі параметри тіла як його обсяг, вагу, обробка поверхні може контролювати; можна, виявилося, контролювати навіть швидкість тіла, уповільнивши на похилій площині його падіння. Через війну Галілей удалося створити такі умови, у яких падаюче тіло поводилося суворо у відповідність до теорією, тобто. прирощення його швидкості відбувалося рівномірно і швидкість тіла не від його ваги. (У звичайних, неэкспериментальных, умовах спостерігаються випадки, коли тіла серед падають рівномірно і тяжкий тіло швидше, ніж легке. Галілей визначив, що ці випадки мають місце за певного співвідношенні ваги і діаметра тіла) [77; 13].

Но підкреслимо вкотре, що задля цього потрібно було охарактеризувати як природні взаємодії і процеси, як визначити умови, детерминирующие їх, а й контролювати експериментально ряд параметрів цих природних процесів. Контролюючи, змінюючи, впливаючи для цієї параметри, Галілей зміг у експерименті підтвердити свою теорію. Надалі інженери, визначаючи, розраховуючи потрібні технічних цілей параметри природних взаємодій, навчилися створювати механізми і машини, реалізують дані технічні цели.

Инженерное творчість Х.Гюйгенса. Дослідження Г. Галилея створили всі необхідні умови реалізації останнього вирішального кроку — створення перших зразків інженерної діяльності. Розробка (винахід) експерименту дозволила Галілей поставити технічним шляхом відповідність між теорією і станами природних явищ (процесів). Точніше, треба було казати про відповідність (ізоморфізмі) станів ідеальних об'єктів теорії станам експериментально виділеного реального природного процесу. Встановлення подібного ізоморфізму відкривало шлях використання теорії, для випереджаючого отримання знань, для точного визначення параметрів реального об'єкта, що забезпечував запуск і зусиль і енергій природи. Якщо ізоморфізм теорії та реального процесу має місце, ми отримуємо ситуацію, подібну з тим, з якою працювали античні философы-техники (Архіт, Эвдокс, Архимед).

Галилей не ставив своєї спеціальної метою отримання знань, необхідні створення технічних пристроїв, визначення параметрів реальних об'єктів, які можна покласти у підвалини таких пристроїв. Коли він уперше вийшов на ідею використання похилій площини і далі визначив її параметри, він вирішував це завдання як жодну з побічних щодо основний — побудови нової науки, яка описує закони природи. Гюйгенс ж своїм завданням ставить за мету, котра, за відношення до Галилеевской постає як зворотна. Якщо Галілей вважав заданим певний природний процес (вільне падіння тіла) і далі будував знання (теорію), яке описує закон перебігу цього процесу, то Х. Гюйгенс ставить собі зворотний завдання: по заданому теоретично знання (співвідношенню параметрів ідеального процесу) визначити характеристики реального природного процесу, відповідального цьому знання. Насправді, як свідчить аналіз роботи Гюйгенса, завдання, що він вирішував, була складна: визначити як характеристики природного процесу, описуваного заданим теоретичним знанням, але й отримати у теорії додаткові знання, необхідних з’ясування механізму явища, витримати умови, щоб забезпечити ставлення ізоморфізму, визначити параметри об'єкта, що може регулювати сам дослідник. З іншого боку, виявлені параметри потрібно було конструктивно пов’язати з цим іншими, определяемыми з урахуванням рецептурних міркувань те щоб в цілому вийшло чинне технічний механізм, у якому реалізувався природний процес, описуваний від початку заданим теоретичним знанням. Іншими словами, Х. Гюйгенс намагається реалізувати мрію і задум техніків та закордонних вчених Нового часу: з наукових теоретичних міркувань запустити реальний природний процес, зробивши її наслідком людської діяльності. І слід сказати, це йому вдалося. Конкретно інженерна завдання, що стоїть перед Гюйгенсом, полягала у необхідності сконструювати годинник з изохронным хитанням маятника, тобто. підпорядковувалося певному фізичному співвідношенню (час падіння такого маятника від будь-якої точки шляху аж до його низькою точки не повинно залежати від висоти падіння). Аналізуючи рух тіла, що задовольнить такому співвідношенню, Гюйгенс дійшов висновку, що маятник рухатиметься изохронно, якщо падатиме по циклоїді, зверненої вершиною вниз. Відкривши далі, «що розгорнення циклоиды є й циклоїда », він підвісив маятник на нитці і помістив по обом її сторонам циклоидально-изогнутые смуги так, «щоб за хитанні нитку по обидва боки прилягала до кривим поверхням. Тоді маятник справді описував циклоиду «[32, з. 12−33, 79, 91].

Таким чином, з технічного вимоги, пред’явленого до функціонування маятника, і якості знань механіки, Гюйгенс визначив конструкцію, яка може задовольняти даному вимозі. Вирішуючи цю технічне завдання, він відмовляється від традиційного методу спроб і помилок, типового для античної і середньовічної технічної діяльності, й поводиться до науки. Гюйгенс зводить дії окремих частин механізму годин до природних процесам і закономірностям і потім, теоретично описавши їх, використовує отримані знання визначення конструктивних характеристик нового механізму. Такому висновку передували дослідження з механіці, що у руслі ідей «Розмов… ». Не забуває Гюйгенс заодно й своєї кінцевої мети. «Для вивчення його (маятника) природи, — пише він, — повинен був провести дослідження про центр качання… Я тут довів ряд теорем… Але всьому я предпосылаю опис механічного устрою годин… «[32, з. 10].

Другими словами, Гюйгенс спирається на встановлені Галилеем відносини між науковим знанням (ідеальними об'єктами) і її реальним «експериментальним» об'єктом. Але якщо Галілей показав як приводити реальний об'єкт у відповідність із ідеальним і, навпаки, перетворювати цей ідеальний об'єкт в «експериментальну «модель, то Гюйгенс продемонстрував, як здобуту у теорії та експерименті відповідність ідеального і реального об'єктів залучити до технічних цілях. Тим самим було Гюйгенс і Галілей практично що його то цілеспрямоване застосування наукових знань, що й лежить в основі інженерного мислення та діяльності. Для інженера всякий об'єкт, щодо якого стоїть технічна завдання, виступає, з одного боку, як природи, підпорядковано природним законам, з другого — як знаряддя, механізм, машина, спорудження, які потрібно побудувати штучно («як іншу природу »). Поєднання в інженерної діяльності «природною «і «штучної «орієнтації змушує інженера спиратися і науку, з якій він черпає знання про природних процесах, і існуючу техніку, де зараз його позичає знання матеріалами, конструкціях, їх технічних властивості, засобах виготовлення й т.д. Поєднуючи ці дві роду знань, інженер знаходить ті «точки «природи й практики, в яких, з одного боку, задовольняють вимоги, які пред’являються даному об'єкту його вживанням, з другого — відбувається збіг природних процесів і безкомпромісність дій виготовлювача. Якщо інженеру вдається такий двошарової «дійсності «виділити безперервну ланцюг процесів природи, діючу оскільки це необхідно функціонування створюваного об'єкта, і навіть знайти у практиці кошти на «запуску «і «підтримки «процесів у такому ланцюга, він сягає своєї мети. Так Гюйгенс зміг показати, що изохронное рух маятника може бути забезпечене конструкцією, що є розгорнення циклоиды. Падіння маятника, видозмінене такий конструкцією, викликало природний процес, відповідний як науковим знань механіки, і інженерним вимогам до механізму часов.

В своєму трактаті Гюйгенс перераховує завдання, що йому потрібно було вирішити: довелося розгорнути вчення Галілея про зниження тіл, довівши низку інших теорем, вивчити розгорнення кривих ліній (внаслідок Гюйгенс створив теорію эволют і эвольвент), провести дослідження про центр качання маятника і, нарешті, втілити отримані знання на конкретному механічному устрої годин. З робіт Гюйгенса природничонаукові знання (механіки, оптики та інших.) починають систематично використовуватися до створення різноманітних технічних пристроїв. І тому у природному науці инженер-ученый виділяє чи будує спеціальну групу теоретичних знань. У цьому саме інженерні вимоги, і характеристики створюваного технічного устрою впливають вплинув на вибір таких знань чи формулювання нових теоретичних положень, потрібно довести теоретично. Ці самі вимоги, і характеристики (у разі дослідження Гюйгенса — це були вимога побудувати ізохронний маятник, і навіть технічні характеристики створюваних тоді механічних конструкцій) показують, які фізичні процеси та чинники необхідно розглянути (падіння та підвищення тіл, властивості циклоиды і його розгорнення, падіння вагомого тіла по циклоїді), а якими можна знехтувати (опором повітря, тертям нитки про поверхні). Нарешті, дослідження теорії дозволяє можливість перейти до першим зразкам інженерного расчета.

Расчет у разі, щоправда, припускав як застосування вже здобутих у теорії знань механіки, оптики, гідравліки тощо., а й, зазвичай, їх попереднє побудова теоретичним шляхом. Розрахунок — визначення характеристик технічного устрою, виходячи, з одного боку, з заданих технічних параметрів (тобто. таких, які інженер ставив сама і міг контролювати в існуючої технології) і, з іншого — з теоретичного описи фізичного процесу, що було реалізовувати технічним шляхом. Опис фізичного процесу зважали з теорії, потім певним характеристикам цього процесу придавались значення технічних параметрів і, нарешті, виходячи з співвідношень, що пов’язують теоретично характеристики фізичного процесу, визначалися ті параметри, які цікавили інженера. У трактаті про годиннику Гюйгенс провів кілька розрахунків: довжини простого изохронного маятника, способу регулювання ходу годин, центрів качання об'ємних тіл. Фактично вже теорії Архімеда містили своєрідні розрахунки (наприклад, стійкості плаваючих тіл), і, можливо, великий учений античності розраховував з допомогою технічні конструкції. Проте задля Архімеда розрахунок — діяльність, що поза науки. Розрахувати технічне споруду на розумінні Архімеда, мабуть, нізащо інше, як визначити одне із окремі випадки існування математичної ідеї (сутності). Для вченого такого калібру як Архімед ці завдання цілком можливо було визначити, и, судя по створеним їм механізмам, він створив їх вирішував (і однажды).

Исследование Гюйгенса цікава щодо одного відношенні: у роботі наводяться як описи відповідних математичних кривих і за цими кривим тіл (тобто. ідеальні об'єкти математики механіки), але й зображення конструкції годин чи його елементів (наприклад, циклоидально-изогнутых смужок). Таке з'єднання щодо одного дослідженні описів різних типів об'єктів (ідеальних і технічних) дозволяє як аргументувати вибір, і побудова певних ідеальних об'єктів, а й розуміти все дослідження певним чином: і суто наукове пізнання, непросто технічне конструювання, саме інженерна діяльність. Для її основі складається й особлива інженерна реальність. У межах цієї реальності в XVIII, XIX і на початку XX століття формуються основні види інженерної діяльності: інженерне винахідництво, конструювання, інженерне проектирование.

Изобретательская діяльність є повний цикл інженерної діяльності (ми його розглянули з прикладу роботи Гюйгенса): винахідник встановлює зв’язок між усіма основними компонентами інженерної реальності - функціями інженерного устрою, природними процесами, природними умовами, конструкціями (при цьому всі ці компоненти перебувають, описуються, рассчитываются).

Конструирование — це неповний цикл інженерної діяльності: зв’язок між основними компонентами інженерної реальності вже відкрито в винахідницької діяльності. Завдання конструювання інша — спираючись для цієї зв’язку, визначити (зокрема і розрахувати) конструктивне пристрій інженерного споруди. Конструювання — це таке момент створення інженерного об'єкта, що дозволяє інженеру, з одного боку, задовольнити різні вимоги до цього об'єкта (призначенню, характеристикам роботи, особливостям дії, умов тощо.), з другого — знайти такі конструкції й дуже їх з'єднати, щоб забезпечувався потрібний природний процес (із «потрібними параметрами), аби цей процес можна було запустити і готовий підтримати в інженерному устрої. І винахід, і конструювання, і що входять до них розрахунки потребували, з одного боку, в спеціальних знакових засобах інженерної діяльності (схемах, зображеннях, кресленнях), з іншого — у спеціальних знаннях. Спочатку що це знання двоякого роду — природничонаукові (відібрані або спеціально побудовані) та власне технологічні (описи конструкцій, технологічних операцій та т.д.). Пізніше природничонаукові знання було замінено знаннями технічних наук.

В інженерному проектуванні подібна завдання (визначення конструкції інженерного устрою) вирішується інакше — проектним способом: у проекті без звернення до досвідченим зразкам імітуються і визначають функціонування, будову та спосіб виготовлення інженерного устрою (машини, механізму, інженерного сооружения).

Поскольку інженерний етап розвитку техніки істотно пов’язаний із розвитком і технічних наук, і проектування, розглянемо послідовно і те, і другое.

Список литературы

Для підготовки даної праці були використані матеріали із російського сайту internet.