С чего начиналась наука: главные открытия с древнейших времен до XX века

Древние астрономы

Астрономия — одна из наиболее ранних наук. В доисторическом прошлом, когда небо было еще не тронуто световым загрязнением, люди отмечали, что яркие звезды складываются в узоры.

Эти узоры превращались в героев историй, которые рассказывали у огня. Сегодня небо разделяют на крупные области, придерживаясь той же традиции и заимствуя элементы греческой и римской мифологии.

Между тем люди не просто наблюдали, как созвездия движутся в течение часов, ночей, месяцев. Они сопоставляли эти передвижения с циклами рассветов и закатов, а также лунных фаз.

Такие наблюдения позволили создать календари, где люди отмечали смену сезонов, — это было чрезвычайно важно для того, чтобы собирать хороший урожай и обеспечивать пропитание в течение всего года.

Пять небесных тел выглядели как звезды, но двигались по своим траекториям. Их прозвали путниками (лат. planeta), и перемещались они по узкой полосе на небе — небесному кругу (греч. Ζωδιακός — «круг из животных»).

Греческие философы

На звание первого ученого претендует несколько людей, в том числе Имхотеп (ок. XXVII в. до н. э.), спроектировавший первую египетскую пирамиду, и индийский врачеватель Сушрута (ок. 600 г. до н. э.).

Однако первенство в этом принято приписывать Фалесу Милетскому (ок. 624—ок. 548 гг. до н. э.) — родоначальнику натурфилософии. Он и его последователи стремились разгадать загадки мироздания, не обращаясь к мифологии или религии.

Вероятно, такой подход развился именно в Греции, потому что создания олимпийского пантеона вели себя скорее как люди, чем как боги, и мало что могли ответить на значимые вопросы. Несмотря на это, методы рассуждения Фалеса не имели ничего общего с тем, что мы называем наукой сегодня.

В V веке до н. э. Афины стали центром натурфилософии благодаря Сократу (ок. 470—399 гг. до н. э.) — он был учителем Платона (ок. 427—ок. 348 гг. до н. э.), который наставлял Аристотеля (384–322 гг. до н. э.). Двое последних спорили относительно источника знаний.

Платон верил, что он находится в области сверхъестественного, Аристотель же настаивал, что истину можно открыть, наблюдая за происходящим вокруг.

Рождение медицины

Западная и восточная культуры заложили основы нескольких ключевых подходов в медицине. Западная медицина, крепко связанная с научным знанием, оказалась более эффективной в том, чтобы продлевать людям жизнь и сохранять здоровье.

Основателем ее принято считать Гиппократа (ок. 460 — ок. 370 гг. до н. э.) — греческого врача, которому начинающие доктора до сих пор клянутся делать все, что от них зависит, на благо своих пациентов.

Медицина Гиппократа опиралась на идею о четырех стихиях (земля, воздух, вода и огонь). Считалось, что эти элементы присутствуют в человеческом организме в виде четырех основных «жидкостей», или гуморов (лат. humores), а болезни — следствие нарушенного баланса.

Гиппократ первым научился ставить диагнозы на основе подсказок (симптомов), указывающих на проблему, а затем предлагать лечение в соответствии с прогнозом — расчетом того, как будет протекать болезнь.

Гиппократ предпочитал лечить симптомы, предполагая, что это позволит организму одержать победу на критических стадиях заболевания. Кроме того, Гиппократ верил в целительную силу гигиены и хорошего ухода за больным.

Алхимия

Пока греческие натурфилософы были заняты своими умозрительными заключениями, алхимики изобретали более прикладной подход к исследованию природы.

Вероятнее всего, корни слова «алхимия» кроются во фразе «из царства аль-Кеми» (арабский вариант древнего наименования Египта). «Кеми» значит «черные земли» — это указание на плодородные почвы дельты Нила, где алхимики осели во II веке до н. э.

Для современного человека алхимики скорее ближе к волшебникам, нежели к ученым. Они не делали различий между магией и наукой, а вызов духов с помощью невнятных песнопений был важной частью их экспериментов. К тому же алхимики стремились к богатству и власти, а потому намеренно хранили в тайне результаты своей деятельности.

Работа Джабира ибн Хайяна (721–813) была настолько трудна для понимания, что, по одной из версий, его имя дало жизнь английскому слову gibberish («тарабарщина»).

Тем не менее алхимики разработали множество аппаратов и видов лабораторной посуды, необходимых для точных исследований в области химии.

Исламская наука

Исламское учение придавало большое значение образованию, и это одна из причин, по которым к VIII веку фокус мировой науки сместился к Ближнему Востоку. Вместо Александрийской библиотеки мировым научным центром стал багдадский Дом мудрости.

Исламские алхимики расширили поле своей деятельности, переключив внимание (пусть и не полностью) с поиска богатства и вечной жизни на решение вопросов торговли.

Речь шла о том, как сделать так, чтобы благовония хранились дольше, как создавать стойкие красители и глазурь для керамики — особенно синего цвета, который в древнем мире ценился больше других. Чтобы достичь целей, требовались точные измерения и четкая запись результатов — это и позволило значительно приблизиться к современной химии.

Одним из видных алхимиков того времени был ар-Рази (865–925), живший среди холмов близ Тегерана. Ему приписывают авторство термина аль-кохль («суть», «душа» вещества), от которого произошло слово «алкоголь».

Схожим образом английское слово alkali («щелочь») — любое вещество, нейтрализующее кислоту, — восходит к арабскому аль-кали, означающему пепел растения солероса.

Ренессанс

Ренессанс (Возрождение) был временем расцвета науки, искусства и культуры; он зародился в торговых городах Италии в XV веке и распространился по всей Европе.

Дословно термин означает «перерождение», будто Европа заново обретала нечто утраченное. Новый поток знаний устремился от древнегреческого мира к исламскому Ближнему Востоку, а затем обратно по торговым путям к Западной Европе.

В эпоху раннего Ренессанса больше всего влияния получили эрудиты — специалисты сразу во многих областях, заинтересованные в том, чтобы проверить на прочность старые идеи, нарушить правила и попробовать что-то новое.

К ним относился Леонардо да Винчи (1452–1519) — он, несмотря на то что запомнился в основном как живописец, был также плодовитым изобретателем, создававшим эскизы танков и летательных аппаратов.

Микеланджело (1475–1564) нарушал табу через искусство, пряча запрещенное у всех на виду. Например, в «Сотворении Адама» в Сикстинской капелле скрыто анатомически точное изображение человеческого мозга: роль элементов его внутренней структуры играют фигуры Бога и ангелов.

Церковная доктрина запрещала вскрытие трупов, а потому эта фреска, размещенная в Ватикане, была весьма бунтарской.

Научная революция

Больше точности в научные изыскания привнес XVII век, и это положило начало современной науке. Постепенно исследователи по всему миру принимались строить свою работу на основе открытий предшественников, что привело к заметным переменам в человеческом восприятии окружающего мира.

Например, Уильям Гильберт (1544–1603) продемонстрировал силу эксперимента, поместив компас на шарообразный магнит, чтобы показать: компас ведет себя на нем ровно так же, как и на поверхности Земли. Гильберт заключил, что Земля — это тоже шар с магнитными свойствами.

Галилео Галилей (1564–1642) стал прибегать к измерениям и математическим вычислениям, чтобы установить универсальные законы движения.

Иоганн Кеплер (1571–1630) проделал нечто похожее в отношении законов планетарного движения, что позволило зафиксировать тот факт, что Земля вращается вокруг Солнца, а Луна — вокруг Земли.

Именно открытие этой системы привело к тому, что в 1660-е годы Исаак Ньютон (1643–1727) сформулировал законы движения и гравитации.

Аналогичным образом в сфере биологии и медицины Уильям Гарвей (1578–1657) применил научный подход, чтобы доказать, что кровь циркулирует внутри тела.

Развитие научных обществ

Общение — существенная часть научного метода. Исследователи делятся своими открытиями, чтобы получить критическую оценку коллег, повторить эксперимент и продолжить изучать вопрос.

Именно с этой целью сегодня ученые во всех областях устанавливают связи с коллегами по всему миру, объединяются в научные академии, институты и сообщества. Корни всех этих организаций восходят к двум учреждениям, существовавшим в Париже и Лондоне в середине XVII века.

Во Франции действовала Парижская академия — неофициальное сообщество ученых под руководством Марена Мерсенна (1588–1648), священника, распространявшего результаты последних исследований главным образом через переписку внутри избранной группы. Коллектив Мерсенна превратился во Французскую академию наук в 1666-м.

В Англии Роберт Гук (1635–1703), Эдмунд Галлей (1656–1742) и Роберт Бойль создали похожий союз — Незримую коллегию — и в результате в 1660 году основали Королевское общество — ныне старейшую в мире научную академию.

Рождение химии

В начале XVIII века произошел заметный подъем в изучении полезных ископаемых — в основном в медицинских школах, студенты которых искали новые лечебные вещества.

В 1750-е годы шотландский студент-медик Джозеф Блэк (1728–1799), разыскивая лекарство от камней в почках, обнаружил некий газ. Он продолжил изыскания и назвал его связанным воздухом, поскольку тот был словно заперт внутри твердого тела и выделялся под воздействием тепла. Сегодня мы знаем это вещество как углекислый газ.

В 1766-м Генри Кавендиш (1731–1810) открыл «воспламеняющийся воздух» (водород, образующийся при вступлении металлов в реакцию с кислотами).

Даниель Резерфорд (1749–1819) выделил из воздуха удушливую, химически неактивную часть, которую назвал мефитическим воздухом (тот не поддавался горению, и сегодня мы знаем его как азот).

Исследование газов, или пневматическая химия, достигло своего пика в 1774-м, когда Джозеф Пристли (1733–1804) объявил о том, что обнаружил горючий «дефлогистированный воздух», ныне известный как кислород.

Эти открытия позволили химикам следующих поколений доказать, что старая теория о том, что мир состоит всего из четырех элементов — воды, земли, воздуха и огня, — неверна.

Наука и промышленная революция

В процессе промышленной революции сформировалась современная экономика — сначала в Великобритании, а затем в Северной Европе и Северной Америке. Перемены повлекли за собой мощнейший со времен развития сельского хозяйства социальный сдвиг.

Сама по себе революция стала результатом развития науки, которое улучшило наше понимание природы таких явлений, как движение, сила и электричество.

Стремясь использовать вновь открытые морские торговые пути, инженеры извлекали пользу из каждого научного прорыва: «горячий газ» (пар) превращал тепло в движение, а успехи в очистке металлов позволили массово производить машины для автоматизации работы прядильщиков, ткачей, мельников и молотильщиков.

Появились новые профессии: горные инженеры, сталевары, мастера по производству фарфора и железнодорожники. Благодаря открытию ранее неизвестных металлов, таких как молибден, алюминий и хром, стало возможным изготавливать сплавы, устойчивые к коррозии, прочные и при этом легкие, а их разноцветные компоненты подтолкнули специалистов к разработке новых пигментов и красок.

Естественная история и биология

Биология как область науки, отделенная от медицины, — одна из последних основных дисциплин, появившихся в результате научной революции.

Разумеется, представители естественной философии затрагивали эту сферу и раньше, однако бинарная номенклатура Карла Линнея (1707–1778) позволила сделать описание особей более точным и тем самым помогла исследователям окинуть взглядом величайшее разнообразие форм жизни.

Начало XIX века было отмечено бурной деятельностью: ученые, например Александр фон Гумбольдт (1769–1859) и Чарлз Дарвин (1809–1882), совершали кругосветные путешествия и возвращались с вопросами о том, почему формы жизни так разнились в зависимости от места обитания, при этом демонстрируя множество общих черт и поведенческих особенностей.

Дарвин прославился тем, что положил эти вопросы в основу своей теории эволюции путем естественного отбора. А часть наследия Гумбольдта — это наука экология, которая исследует взаимодействие групп диких животных с окружающей средой.

К XX веку технический прогресс привел к новому витку развития биологии, которая теперь рассматривала жизнь как явление, берущее начало на стыке химии и геологии.

_{Отрывок из книги Тома Джексона «Главное в истории науки. Ключевые открытия, эксперименты, теории, методы». М.: Издательство Манн, Иванов и Фербер (МИФ), 2022.}