История науки и техники - Елена Лученкова

5.4. Техника Средневековья

Великие технические изобретения, сделанные в Средневековье, оказали огромное влияние на все области экономики, науки и культуры. Наиболее значимыми из них стали водяная и ветряная мельницы, морской компас, порох, очки, бумага, механические часы (почти все эти изобретения пришли в Европу с Востока). Идея водяного привода (двигателя) была реализована прежде всего для перемалывания зерна (собственно для построения мельниц), а затем и для выполнения других работ (например, для ткачества в суконном производстве, вытягивания проволоки, толчения руды). Использование движения колеса с горизонтальной осью вращения для осуществления поступательного движения или вращения в других плоскостях потребовало применения механизмов, преобразующих движение. Для этого были придуманы зубчатое зацепление цевочного (пальцевого) типа и коленчатый рычаг.

Ветряные мельницы появились в Европе в начале XII в., но широкое распространение получили в XV в. Изготовление механизмов водяных и ветряных мельниц, их сборка требовали высокой квалификации мастеров. Они должны были обладать обширными знаниями не только в механике, но и в кузнечном деле, в гидротехнике, в аэродинамике (в современной терминологии). Башенные механические часы появились в средневековой Европе раньше других часов. Они указывали время богослужения. До изобретения механических часов время суток указывал колокол, которым управлял «часовой», ориентируясь на время, указанное песочными часами (колокол звонил каждый час). Вот почему термины «часы» и «часовой» имеют одинаковое происхождение. Механические часы на башне Вестминстерского аббатства были установлены в 1288 г. Затем механические башенные часы стали использовать во Франции, Италии, Германии. Существует мнение, что механические часы придумали мельничные мастера в соответствии с идеей непрерывности и периодичности движения мельничного привода. Главной задачей при создании часового механизма было обеспечение точности хода или постоянства скорости вращения зубчатых колес. Для изготовления часов требовались надлежащий подбор материала деталей, высокая точность их обработки, скрупулезность сборки. Разработка часовых механизмов была бы невозможна без технических знаний, проведения математических расчетов. Измерение времени имеет прямую связь с астрономией. Таким образом, часовое дело соединило механику, астрономию, математику в решении практической задачи измерения времени.

Компас как устройство, использующее свойство естественного магнита указывать направление географического или магнитного меридиана, изобретен в Китае. Китайцы приписывали способность ориентации естественных магнитов воздействию звезд. В I–III вв. компас стал применяться в Китае как указатель юга. Как попал компас в Европу, до сих пор неизвестно. Начало его использования европейцами в мореплавании относится к XII в. Применение компаса на судах явилось важной предпосылкой географических открытий. Компас впервые обстоятельно описал французский ученый Пьер да Марикур (Петр Перегрин). Он указал в связи с этим и на свойства магнита (явление магнитной индукции). Компас стал первой действующей научной моделью, на основе которой развивалось учение о притяжении предметов вплоть до великой теории Ньютона.

Порох применялся в Китае уже в VI в. при изготовлении фейерверков. Над созданием смеси, сгорающей без воздуха, трудились многие европейские алхимики. Но удача улыбнулась фрайбургскому монаху Бертольду Шварцу. Порох стал играть важную роль в военном деле с XIV в. после изобретения византийцами пушки «огненная труба». Первые литые стволы орудий имели расширяющуюся форму и назывались мортирами. Они могли вести навесной огонь камнями или небольшими ядрами. Энергия пороха при такой конструкции использовалась незначительно. В XV в. в Европе стали производить орудия с цилиндрически каналом ствола. Теперь сила пороха использовалась максимально, поскольку ядро точно соответствовало калибру пушки. Вслед за пушкой появилось ручное огнестрельное оружие (бомбарда, петронелла, аркебуза). В конце XV в. в Испании был изобретен мушкет – самое массовое оружие Средневековья. Его калибр составлял 20–23 мм, а дальность выстрела – до 250 м. Изобретение пороха способствовало изучению процессов горения и взрыва, выделения и передачи тепла, точной механики и технологий, связанных с изготовлением орудийных стволов, баллистики.

Бумага была нужна науке «как воздух». Изобретенная в Китае во II в., в VI–VII вв. она появилась в Японии, Индии, Средней Азии, в VIII в. – на арабском Востоке; в XII в. бумага попала в Европу через арабов. Испания первая в Европе (в начале XII в.) организовала ее производство сначала из хлопка, затем из более дешевого сырья – тряпья и отходов текстильного производства. Вслед за бумагой, ставшей несравненно более дешевым писчим материалом по сравнению с пергаментом, появилось и книгопечатание. Предшественницей книгопечатания была ксилография (от греч. xylon – срубленное дерево и grapho – пишу), т. е. гравирование на дереве. По резьбе на дереве можно было тиражировать печатные тексты. В начале XI в. китайские мастера изобрели подвижный шрифт, но в Европе он появился лишь в XV в. В Западной Европе основоположником книгопечатания является И. Генсфлейш (Гутенберг), который отпечатал первую книгу в 1445 г. Роль книгопечатания в научном прогрессе и распространении знаний трудно переоценить.

Очки были изобретены в Италии. По одним сведениям, это изобретение относится к 1299 г. и принадлежит Сильвино Армати. Другие полагают, что очки появились в Италии не раньше 1350 г. Существует мнение, что успехи просвещения в эпоху Возрождения были достигнуты во многом благодаря изобретению очков. Очковые линзы стали основой при создании таких оптических инструментов, как микроскоп и телескоп.

До XII–XIII вв. европейское естествознание переживало период упадка. Его структура была следующая:

• воспринятые от античности астрономические и математические знания, в основе которых лежала геоцентрическая картина мира, восходящая к Аристотелю. Признавая роль Бога в создании и движении мира, аристотелизм хорошо сочетался с христианской религией;

• учение о живом, которое объединялось понятием одушевленности, или души, идущей от Творца. Этот мир «твари» включал в себя растения, животных и человека;

• комплекс алхимии и астрологических знаний с элементами медицинских и минералогических знаний. Алхимия представляла собой некий синтез магии и науки, экспериментального и мистического знания. Первоначально она возникла в Египте в раннем Средневековье, а затем распространилась в Западной Европе.

Таким образом, научные знания эпохи Средневековья ограничивались в основном познанием отдельных явлений и легко укладывались в умозрительные натурфилософские схемы мироздания, выдвинутые еще в период античности (главным образом в учении Аристотеля). В таких условиях наука еще не могла подняться до раскрытия объективных законов природы. Естествознание в его современном понимании еще не сформировалось. Оно находилось в стадии своеобразной «преднауки».

Контрольные вопросы

1. Каковы особенности средневекового сознания?

2. Почему Средневековье способствовало развитию образования и медицины?

3. Как рассматривалась природа средневековым человеком?

4. Каковы три традиции познания Средневековья?

5. Какие сочинения древнегреческих ученых были переведены на арабский язык?

6. Какие имена известных арабских ученых вы знаете?

7. Почему из всех разделов механики наибольшее развитие получила статика?

8. Кто сформулировал «теорию импетуса»?

9. Почему к концу XII – началу XIII в. страны Западной Европы стали обгонять в области науки мусульманский Восток и Византийскую империю?

10. Какие технические изобретения Средневековья оказали огромное влияние на все области экономики и культуры, на развитие науки?

Задания

Назовите предпосылки новой механистической картины мира:

1)

2)

3)

4)

5)

Заполните таблицу:

Закончите предложение:

1. В каждом из средневековых университетов были четыре факультета:…

2. Порох применялся в Китае уже в…

3. Очки были изобретены в…

Тесты

1. Назовите имена известных средневековых алхимиков:

а) Ф. Аквинский; в) А. Кентерберийский;

б) А. Велехей; г) П. Абеляр.

2. В каком веке в Европе возникли первые университеты?

а) в Хв.; в) в ХII в.;

б) в XI в.; г) в ХIII в.