Наука

Термин наука происходит от латинского слова наука , что означает «знание». Это можно определить как систематическую попытку обнаружить посредством наблюдения и рассуждений конкретные факты о мире и установить законы, связывающие факты друг с другом, а в некоторых случаях и позволяющие предсказывать будущие события. Существуют и другие способы определения науки, но все определения так или иначе относятся к этой попытке обнаружить конкретные факты и способности выяснить закономерности, в которых эти факты связаны.

Есть интересная цитата Карла Сагана о научном подходе:

Если бы мы жили на планете, где никогда ничего не менялось, нам было бы мало что делать. Там не было бы ничего, что нужно было бы выяснять. Не было бы никакого толчка для науки. И если бы мы жили в непредсказуемом мире, где все меняется случайным или очень сложным образом, мы бы не смогли ничего понять. Но мы живем в промежуточной вселенной, где все меняется, но в соответствии с образцами, правилами или, как мы их называем, законами природы. Если я подброшу палку в воздух, она всегда упадет. Если солнце садится на западе, оно всегда снова встает на следующее утро на востоке. И так становится возможным разобраться во всем. Мы можем заниматься наукой, и с ее помощью мы можем улучшить нашу жизнь. (Карл Саган, 59 лет)

Ранние Научные Разработки

Регулярное возникновение природных явлений способствовало развитию некоторых научных дисциплин. После периода наблюдения и тщательного ведения записей даже некоторые события, воспринимаемые как случайные и непредсказуемые, могут начать проявлять регулярную закономерность, которая изначально не была сразу очевидна. Затмения — хороший пример

В Северной Америке чероки говорили, что затмения происходят, когда луна (мужчина) навещает свою жену, солнце, а оджибвеи верили, что солнце полностью погаснет во время затмения, поэтому они стреляли пылающими стрелами, чтобы оно горело. Стивен Хокинг упоминает, что, согласно викингам, солнце и луну преследуют два волка, Сколл и Хати. Когда один из волков успешно ловит свою добычу, происходит затмение. Северяне производили столько шума, сколько могли, чтобы отпугнуть волков, чтобы они могли спасти жертв:

Сколлем называют волка, который преследует сияющего бога

к защитным лесам;

а другой — Хати, он сын Гродвитнира,

который преследует светлую невесту небес.

(Поэтическая Эдда. Изречения Гримнира, 39)

Хокинг продолжает говорить, что люди в конце концов поняли, что солнце и луна выйдут из затмения независимо от того, будут ли они шуметь, чтобы спасти жертв. В обществах, где они вели учет небесных событий, они, должно быть, через некоторое время заметили, что затмения происходят не случайно, а скорее по регулярным закономерностям, которые повторяются.

Некоторые события в природе явно происходят в соответствии с правилами, но есть и другие, которые не демонстрируют четкой закономерности возникновения, и они даже не кажутся происходящими в результате определенной причины. Землетрясения, штормы и эпидемии, по-видимому, происходят случайным образом, и естественные объяснения, по-видимому, не имеют отношения к делу. Поэтому для объяснения таких событий возникли сверхъестественные объяснения, большинство из которых слилось с мифами и легендами.

Сверхъестественные объяснения породили магию, попытку управлять природой с помощью обрядов и заклинаний. Магия основана на уверенности людей в том, что природой можно управлять напрямую. Магическая мысль убеждена, что при выполнении определенных заклинаний произойдет определенное событие. Джеймс Фрейзер предположил, что существует связь между магией и наукой, поскольку и те, и другие верят в принцип причины и следствия. В магии причины почему-то неясны, и они, как правило, основаны на спонтанных мыслях, в то время как в науке, благодаря тщательному наблюдению и рассуждениям, причины лучше изолированы и поняты. Наука основана на идее, что опыт, усилия и разум действительны, в то время как магия основана на интуиции и надежде. В древние времена наука обычно сливалась с магией, религией, мистицизмом и философией, поскольку границы научной дисциплины не были полностью поняты.

Вавилонская наука

Как и в Египте, жрецы во многом способствовали развитию вавилонской науки. Вавилоняне использовали систему счисления с 60 в качестве основы, что позволяло им делить окружности на 360 градусов. Использование 60 в качестве основы математической системы не является второстепенной проблемой: 60 — это число, которое имеет много делителей (1, 2, 3, 4, 5, 6, 10, 12, 15, 20, 30, 60), что упрощает представление дробей: 1/2 (30/60), 1/3 (20/60), 1/4 (15/60), 1/5 (12/60), 1/6 (10/60), и так далее. Еще в 1800 году до н. э. вавилонские математики понимали свойства элементарных последовательностей, таких как арифметическая и геометрическая прогрессии, а также ряд геометрических соотношений. Они оценили значение числа пи как 3 1/8, что составляет примерно 0,6 процента погрешности. Весьма вероятно, что они также были знакомы с тем, что мы сегодня называем теоремой Пифагора, которая гласит, что квадрат самой длинной стороны прямоугольного треугольника равен сумме квадратов двух других сторон. Однако у нас нет доказательств того, что вавилоняне доказали это формально, поскольку их математика основывалась на эмпирических знаниях, а не на формальных доказательствах.

Именно в астрономии вавилоняне проявили выдающийся талант, и магия, мистицизм, астрология и гадание были ее главными движущими силами. Они верили, что движение небесных тел предсказывает какое-то земное событие. Со времен правления Набонассара (747 год до н. э.) вавилоняне вели полные списки затмений, и к 700 году до н. э. уже было известно, что солнечные затмения возможны только во время новолуний, а лунные — только во время полнолуний. Вполне возможно, что к этому времени вавилоняне также знали правило, согласно которому лунные затмения происходят каждые шесть месяцев, а иногда и каждые пять месяцев. К тому времени, когда Навуходоносор правил Вавилоном, священники также рассчитали курсы планет и нанесли на карту орбиты солнца и Луны.

Египетская наука

Несмотря на свои суеверия, египетские жрецы поощряли развитие многих научных дисциплин, особенно астрономии и математики. Строительство пирамид и других удивительных памятников было бы невозможно без высокоразвитых математических знаний. Математический папирус Ринда (также известный как папирус Ахмеса) — древний математический трактат, датируемый примерно 1650 годом до нашей эры. В этой работе на нескольких примерах объясняется, как рассчитать площадь поля, вместимость сарая, а также рассматриваются алгебраические уравнения первой степени. Во вступительном разделе его автор, писец по имени Ахмес, заявляет, что папирус является транскрипцией древней копии, возможно, за 500 лет до самого Ахмеса.

Разлив Нила, который постоянно изменял пограничные знаки, разделявшие различные участки земли, также способствовал развитию математики: египетским землемерам приходилось снова и снова проводить измерения, чтобы восстановить утраченные границы. На самом деле, это и есть происхождение слова геометрия: «измерение земли». Египетские землемеры были очень практичны: для формирования прямых углов, что было критически важно для установления границ поля, они использовали веревку, разделенную на двенадцать равных частей, образуя треугольник с тремя частями на одной стороне, четырьмя частями на второй стороне и пятью частями на оставшейся стороне. Прямой угол должен был быть найден там, где сторона из трех блоков соединялась со стороной из четырех блоков. Другими словами, египтяне знали, что треугольник, стороны которого находятся в соотношении 3:4:5, является прямоугольным треугольником. Это полезное эмпирическое правило, и оно также является шагом в сторону от теоремы Пифагора, которая основана на расширении концепции треугольника 3:4:5 до его логического предела.

Египтяне рассчитали значение математической константы pi равным 256/81 (3,16), а для значения квадратного корня из двух они использовали дробь 7/5 (которую они считали 1/5 семь раз). Для дробей они всегда использовали числитель 1 (чтобы выразить 3/4, они писали 1/2 1/4). К сожалению, они не знали нуля, и их системе счисления не хватало простоты: для выражения 999 требовалось 27 знаков.

Греческая наука

В отличие от других частей света, где наука была тесно связана с религией, греческая научная мысль имела более тесную связь с философией. В результате греческий научный дух имел более светский подход и смог заменить понятие сверхъестественного объяснения концепцией вселенной, которая управляется законами природы. Греческая традиция считает Фалеса Милетского первым греком, который около 600 года до н. э. развил идею о том, что мир можно объяснить в естественных терминах. Фалес жил в Милете, греческом городе, расположенном в Ионии, центральном секторе Эгейского побережья Анатолии в Малой Азии, на территории современной Турции. Этот город был главным центром «ионического пробуждения», начальной фазы классической греческой цивилизации, времени, когда древние греки разработали ряд идей, удивительно похожих на некоторые из наших современных научных концепций.

Одним из величайших преимуществ Греции было влияние египетской математики, когда Египет открыл свои порты для греческой торговли во времена 26-й династии (около 685-525 гг. до н. э.) и вавилонской астрономии, после завоевания Александром Малой Азии и Месопотамии в эллинистические времена. Греки были очень талантливы в систематическом совершенствовании египетских и вавилонских математических и астрономических знаний. Это превратило греков в одних из самых компетентных математиков и астрономов древности, и их достижения в геометрии, возможно, были самыми лучшими.

В то время как наблюдение было важно в начале, греческая наука в конце концов начала недооценивать наблюдение в пользу дедуктивного процесса, когда знание строится с помощью чистой мысли. Этот метод является ключевым в математике, и греки придавали ему такое значение, что ошибочно полагали, что дедукция — это способ получения высших знаний. Наблюдение было недооценено, дедукция была сделана королем, и греческие научные знания оказались в тупике практически во всех областях науки, кроме точных наук (математики).

Индийская наука

В Индии мы находим некоторые аспекты астрономической науки уже в Ведах (составленных между 1500 и 1000 годами до н. э.), где год делится на двенадцать лунных месяцев (иногда добавляется дополнительный месяц для согласования лунного с солнечным годом), шесть сезонов года названы и связаны с разными богами, а также различные фазы Луны наблюдаются и персонифицируются как разные божества. Многие церемонии и жертвенные обряды индийского общества регулировались положением Луны, солнца и других астрономических событий, что способствовало детальному изучению астрономии.

Геометрия была разработана в Индии в результате строгих религиозных правил строительства алтарей. Книга 5 Тайттирия Санхиты, включенная в Яджур-Веду, описывает различные формы, которые могли иметь алтари. Самый старый из этих алтарей имел форму сокола и площадь пуруши 7,50 квадрата (пуруша был единицей, эквивалентной росту человека с поднятыми руками, около 7,6 футов или 2,3 метра). Иногда требовались другие формы алтарей (например, колесо, черепаха, треугольник), но площадь этих новых алтарей должна была оставаться прежней — 7,50 квадратных пуруши. В некоторых других случаях размер алтаря приходилось увеличивать без изменения формы или относительной пропорции фигуры. Все эти процедуры было невозможно выполнить без тонкого знания геометрии.

Работа, известная как Сутры Шульбы , впервые составленный в Индии около 800 г. до н. э., содержит подробные объяснения того, как выполнять все геометрические операции, необходимые для поддержки религиозных процедур, касающихся алтарей. В этом тексте также развиваются математические темы, такие как квадратные корни и возведение в квадрат круга. После развития важных геометрических исследований религиозные практики в Индии изменились, и потребность в геометрических знаниях постепенно исчезла, поскольку строительство алтарей вышло из употребления.

Возможно, самым влиятельным достижением индуистской науки было изучение арифметики, особенно развитие чисел и десятичной системы счисления, которые сегодня использует мир. Так называемые «арабские цифры» на самом деле возникли в Индии; они уже фигурируют в Наскальных указах императора Маурьев Ашоки (3 век до н. э.), примерно за 1000 лет до того, как они были использованы в арабской литературе.

Китайская наука

В Китае духовенство никогда не обладало сколько-нибудь значительной политической властью. Во многих культурах наука поощрялась священнослужителями, которые интересовались астрономией и календарем, но в Китае именно правительственные чиновники обладали властью и занимались этими областями, и поэтому развитие китайской науки тесно связано с государственными чиновниками. Придворные астрономы особенно интересовались науками астрономии и математики, поскольку календарь был деликатным имперским вопросом: жизнь неба и жизнь на земле должны были развиваться в гармонии, а солнце и луна регулировали различные праздники. Во времена Конфуция (с 551 по 479 гг. до н. э.) китайские астрономы успешно рассчитали время затмений.

Геометрия развилась в результате необходимости измерения земли, в то время как алгебра была импортирована из Индии. Во 2 веке до нашей эры, спустя много веков и поколений, математический трактат под названием Девять глав, посвященных математическому искусству было завершено. Эта работа содержала в основном практические математические процедуры, включая такие темы, как определение площадей полей различной формы (для целей налогообложения), ценообразование на различные товары, обменный курс товаров и справедливое налогообложение. Эта книга развивает алгебру, геометрию, а также впервые в истории упоминает отрицательные величины. Цзу Чунчжи (429-500 гг.н. э.), оценил правильное значение числа пи до шестого знака после запятой и улучшил магнит, который был открыт столетиями ранее.

Где китайцы проявили исключительный талант, так это в создании изобретений. Порох, бумага, гравюра на дереве, компас (известный как «стрелка, указывающая на юг») — вот некоторые из многих китайских изобретений. Несмотря на их огромный творческий потенциал, парадоксально, что китайская промышленная жизнь не претерпела какого-либо значительного развития в период между династией Хань (206 г. до н. э. — 220 г.н. э.) и падением Маньчжурии (1912 г.н. э.).

Мезоамериканская наука

Мезоамериканская математика и астрономия были очень точными. Точность календаря майя была сопоставима с египетским календарем (обе цивилизации фиксировали год в 365 дней), и уже в 1 веке н. э. майя использовали число ноль в качестве значения-держателя в своих записях, за много веков до того, как ноль появился в европейской и азиатской литературе.

Учет времени в Мезоамерике включал 260-дневный период, известный майя как цолкин «количество дней» и тональпохуалли ацтеками. Этот интервал был получен путем объединения циклов продолжительностью 20 дней с тринадцатью числовыми коэффициентами (20 х 13 = 260). Считается, что этот интервал возник примерно в 6 веке до н. э. в южном регионе цивилизации сапотеков, и он соответствует некоторым важным природным событиям: 260 лет — хорошее приближение к периоду беременности человека и в середине мезоамериканской широты идеально соответствует сельскохозяйственному циклу. Был также 360-дневный период, известный как тун майя, состоящий из циклов по 20 дней и 18 месяцев (20 х 18 = 360). Большинство мезоамериканских календарей были бы основаны на одном тун плюс дополнительный месяц из пяти дней (360 5 = 365), что является хорошим приближением солнечного цикла. Этот счет регулировал праздники, религиозные церемонии, жертвоприношения, трудовую жизнь, дань и многие другие аспекты религиозной, политической и социальной жизни.

Отсчет 260 и 365 дней будет выполняться одновременно, и каждые 52 года начальная точка обоих будет совпадать, событие, называемое «календарным циклом». Кодексы ацтеков предполагают, что во время календарного цикла считалось, что мир уязвим для разрушения, поэтому в то время они провели ряд жертвоприношений и религиозных церемоний, чтобы угодить богам и обеспечить продолжение мира.

Майя создали самый длинный мезоамериканский календарный цикл, умножив один тун на 20 (360 дней х 20 = 7200 дней, или один катунь ) и один катунь к 20 (7200 дней х 20 = 144 000 дней, или один бактун ). Длинный счет майя состоял из 13 бактуны(144 000 дней х 13 = 1 872 000 дней), или 5125,37 лет. Отправной точкой Длинного счета майя является 11 августа 3114 года до н. э., и он закончился 21 декабря 2012 года до н. э.

https://www.worldhistory.org/science/

Ссылка на основную публикацию