Розвиток технічних знань та виникнення окремих галузей природознавства

Масове використання мускульної енергії рабів, вузька спеціалізація ремісників та великих майстерень, в яких також існувало розділення праці, в період розквіту перших цивілізацій забезпечувалося досить високим рівнем технічного знання. Значний розвиток мали зародки наук.

Важливою характеристикою стародавнього технічного знання була його спеціалізація. Професійні управляючі – писці володіли знаннями про методи організації виробництва та використання технічних засобів, вміли планувати та здійснювати значні технічні програми – будівництво каналів, водосховищ, храмів, пірамід. Про масштаби робіт свідчать стародавні описи. Так, лише одна з експедицій споряджена в часи Рамзеса IV для добування рожевого та чорного граніту в каменоломні Ассуана на будову піраміди Хуфу, складала: 5000 воїнів, 2000 храмових працівників, 800 іноземних найманців, 230 камнеломів та камнетесів, 2 малювальники, 4 гравери та 20 писців для вирішення організаційних та технічних задач.

Вивчення стародавньої архітектури, систем іригації, складних технічних засобів дозволяє зробити висновок, що в Стародавньому Єгипті існувало єдинство вимірювань та досить висока точність. Введені в практику ваги та одиниці вимірювання. Закладені основи арифметики та десяткової системи.

Наприклад, найбільш давній вимірювальний прилад – рівноплечі терези відображені на єгипетських та вавилонських (ІІІ–ІІ тис. р. до н.е.), а пізніше на грецьких пам’ятниках і знайшли широке використання в Римській імперії. В торгівлі і землемірстві почали використовувати примітивні пристрої для спрощення розрахунків: в Стародавній Греції і Римі для арифметичних розрахунків існувала рахункова дошка – абак, а в Китаї та інших країнах Далекого сходу – суан-пан, аналог абака.

В будівництві споруд та іригаційних систем використовувалися нівеліруючі прилади, циркулі та лінійки з поділками.

Розвиток будівництва привів до виникнення землемірної зйомки та картографії, а розвиток іригації та сільськогосподарчої діяльності пов’язаний з розвитком астрономічних спостережень та вимірювань, вимірюванням часу, складенням календаря.

Вважають, що найбільш ранні астрономічні спостереження проводилися в Вавилоні і там же вперше винайшли спосіб визначення часу. Клепсідри – найстародавніші водяні годинники, робота яких заснована на принципі витікання, відомі з початку ІІ тис. р. до н.е. Дещо пізніше в ті часи були створені: пісочні; ртутні; масляні годинники, засновані на вимірюванні зміни об’єму речовини; механічні годинники; годинники, визначення часу яких залежить від астрономічних явищ – це сонячні годинники, засновані на вимірюванні довжини і напрямку тіні; і зоряні – засновані на визначенні часу за положенням зірок.

Таким чином, в стародавні часи в порівнянні з найстародавнішими мали помітний розвиток багато функцій і складових раннього технічного знання. Серед тих, що виникли в цей період нових елементів у структурі технічних знань і діяльності потрібно відмітити:

﹘ появу відомостей про організацію і управління виробничим циклом;

﹘ виділення окремої функції навчання;

﹘ розвиток знань про конструювання;

﹘ розвиток знань про будівництво технічних споруд;

﹘ широке впровадження в технічну діяльність кількісних методів;

﹘ широке впровадження математичних розрахунків.

Незважаючи на розвиток математики, як апарата формалізації, технічні знання зберігали свій описовий і рецептурний характер. Показовим у цьому відношенні є зміст папірусу Рінда (Британський музей) та Московського математичного папірусу (Музей образотворчих мистецтв). Обидва містять 105 математичних задач, серед яких є досить складні. Але в текстах немає загальних способів вирішення та доказів. Наведені лише схеми рішень або дані словесні рецепти вирішення конкретних, як правило, практичного значення технічних задач.

Незважаючи на складну структуру предметно-практичної діяльності, технічні знання Стародавнього Єгипту залишилися орієнтованими на накопичення досвіду, його опис та закріплення в вигляді розпоряджень. Але ж це ще далеко від інженерної діяльності.

Основна причина цього – в характері обумовленої соціально-економічними відносинами духовної культури. В великих східних цивілізаціях панувала жорстка регламентація всіх форм духовної діяльності з боку бюрократичної (перш за все релігійної) системи рабовласницької деспотії. В цих умовах не було ніякої потреби у розвитку уміння доказувати або обґрунтовувати оригінальну точку зору, тому що єдино правильною точкою зору була офіційна, яка (як наказ) не вимагала обґрунтування. Відповідальність за пояснення причин усього сущого взяла на себе релігія. Стиль мислення та мова стародавньосхідних рабовласницьких держав були мало пристосовані до міркування, теорітизації. Знання за своїм характером і в систематизованому вигляді продовжували залишатися описовими та рецептурними.

Значно далі пройшла вперед Стародавньогрецька цивілізація, яка творчо переосмислила емпіричні знання давнини та прийшла на зміну Єгипту і Вавилону на початку залізного віку.

З тих часів літопис становлення та розвитку науки вже не переривався. Приблизно з Х ст. до н.е. на землі Стародавньої Греції (Еллади) створена та існувала класична культура (Античний – стародавній – той, що відноситься до історії і культури стародавніх греків та римлян).

Для історії технічного знання важливо, що розширення матеріального виробництва в цей період в основному забезпечувалося збільшенням кількості підневільних працівників та простій кооперації їх праці.

Технічні нововведення, які можуть сприяти економії суспільної праці, в цих умовах розвивалися досить повільно. Однак, Стародавньогрецька культура просунулась далеко вперед у порівнянні з Стародавнім Єгиптом, Шумером, Вавилоном. Вона вперше дала людству великі досягнення абстрактного мислення, як початок наукового природознавства, розвинені філософські вчення, основи логіки, аксіоматичний та гіпотетико-дедуктивний методи побудови теоретичних систем, систематизовану геометрію. І що найбільш важливо, вперше дала технічні теорії та раннє науково-технічне знання.

Всі ці феномени античної духовної культури відіграли ключову роль в історії наукового мислення, зародженні науки. Чому вони виникли з яких елементів сформувалися? Відповісти на ці питання – значить одержати ключ до історії технічних наук, науково-технічного знання.

Початок розвитку древньогрецької культури відноситься до епохи поета Гомера, відомого своїми творами “Іліада” та більш пізнім – “Одіссея”. Найбільш вірогідно, що ці твори складені в кінці VIII – першій половині VII ст. до н.е., хоча мова в них іде про події XII ст. до н.е. Тексти демонструють технічні знання суспільства бронзового віку, свідчать про самі перші кроки розподілу праці в ремеслі, про початковий рівень обробки металів.

Порівняно повільна еволюція Стародавньогрецької техніки змінюється прискореним розвитком приблизно на рубежах VIII і VII ст. до н.е. Історики пов’язують цю тенденцію з бурхливим розвитком мореплавства та зовнішньої торгівлі, викликаними в свою чергу широкою колонізацією околиць Ойкумени. Все це стимулювало розвиток ремесла, видобування та переробку корисних природних матеріалів.

Прогрес у металургії, ткацтві та гончарному виробництві особливо помітний в VII–VI ст. до н.е.

В 8–6 ст. до н.е. сформувалися рабовласницькі міста-держави (поліси), розквіт яких припадає на 5–4 ст. до н.е. Накопичення ними багатств сприяло розквіту образотворчого мистецтва, будівництву культових і громадських споруд.

Перемоги греків у греко-перських війнах в першій половині 5 ст. до н.е. піднесли могутність Афін. Але довгі міжусобні війни Афін зі Спартою призвели до ослаблення супротивників. Цим далі скористалася Македонія, якій в середині 4 ст. до н.е. вдається підкорити всю Грецію.

В 338 р. до н.е. македонці захоплюють Афіни. Їх кіннотою керує 18-літній Олександр, з ім’ям якого пов’язана інша епоха античної цивілізації – епоха еллінізму. Військові успіхи Македонії приводять до занепадку Афін та інших міст Стародавньої Греції. В результаті завоювань Олександра Македонського утворюється величезна монархія.

Але як оцінити розвиток науки та техніки в цей період?

Стародавні автори цього періоду перераховують десятки різноманітних ремісних спеціальностей та спеціалізованих майстерень. Але технологія та технічні засоби виробництва залишалися примітивними і розвивалися повільно. Широке використання рабської праці було перепоною розвитку вільного ремісного виробництва: останнє залишалося менш рентабельним та не витримувало конкуренції. Навіть такий трудомісткий вид робіт, як розмелювання зерна, залишався ручним: привід з тваринною тягою, був відомий, але використовувався рідко, тому що праця рабів була дешевшою.

При загальному сповільненому розвитку техніки в 6–3 ст. до н.е. існували галузі пожвавлені: будівництво храмів, мостів, водопроводів, суднобудування, прикладна астрономія і особливо військова техніка. Тут виникали технічні задачі нових типів, які не вирішувалися використанням раніше знайдених технологій та засобів, або простим збільшенням кількості працівників. Можливо такі задачі вперше виникли в практиці будівництва. Наприклад, на острові Самос ще в 6 ст. до н.е. прорили підземний водовід довжиною більше 1 км. Тунель під горою Кастро пробивався одночасно з двох сторін, але помилка при з’єднанні виявилася дуже малою. Таке видатне досягнення античних маркшейдерів неможливе без використання математики і геодезичних приладів.

В 6 ст. до н.е. почали застосовувати методи розрахунків пропорцій статуй і храмів. Перехід від дерев’яних споруд до кам’яних храмів та житла, використання в архітектурі висувних фронтонів, великих балок, які опиралися на безліч колон перекриття, потребували розвитку знань про розподіл ваги елементів конструкцій між опорами.

В 5–4 ст. до н.е. прискорився розвиток військової техніки. З формуванням професійних армій грецькі поліси все більше повинні були покладатися не на свої війська, а на міцність стін та башт. Але відомі ще в Стародавньому Єгипті та Вавилоні тарани після вдосконалення руйнували любі стіни, якщо нападникам вдавалося до них добратися.

Пошук нових технічних рішень привів до створення військових машин, які здатні утримувати ворогів на певній відстані від стін міста. Метальні гармати улучали воїнів і техніку ворога тяжкими стрілами і камінням на відстані 200–300 м з високою точністю. Але для створення та використання таких машин потрібні не просто практичні навички та технічні рецепти, достатні для їх побудови, а знання, засновані на розумінні принципу дії та методів математичного розрахунку деталей катапульт, полібол, онаргів, баліст та ін.

З розвитком військової техніки пов’язана потреба в розрахунку умов рівноваги тіл, на які діють сили, тобто вирішенні задачі, яка постала раніше в зв’язку з розвитком ваговимірювальних пристроїв, зокрема важільних вагів. Ряд практичних задач, які не піддавалися вирішенню лише на основі здорового глузду, виник у суднобудуванні, іригації, гірничій справі та інших галузях технічної діяльності.

Як бачимо, технічна практика стародавніх цивілізацій Сходу та античної епохи дає багатий емпіричний матеріал – необхідну передумову для роботи технічної думки. Але специфічний науковий апарат, методи теоретичного аналізу, узагальнення емпіричного матеріалу та наукове формулювання висунутих практикою задач не могли бути вироблені всередині самої предметно-практичної діяльності, одними лише її власними силами. Дослідження показують, що для цього потрібні також духовні передумови.

Формування перших технічних теорій (наприклад, теорія важеля, гідростатики) виявилися можливими лише на певному етапі розвитку предметно-практичної та абстрактно-теоретичної розумової діяльності, на пересіченні сфер матеріальної та духовної культури.

Здійснити перехід до теоретичного осмислення практичного досвіду створення та використання технічних засобів діяльності можливо було лише на базі специфічних навичок теоретичного мислення і маючи розвинену для цього мову. Такі умови вперше виникли на певному рівні зрілості древньогрецької, точніше, елліністичної духовної культури.

На рівні лише простого здорового глузду нові задачі не могли бути сформульовані. При усьому величезному пізнавальному значенні практична діяльність продуцюювала тільки прості індуктивні узагальнення (індукція – виведення – логічний висновок від випадкових, поодиноких випадків до загального; дедукція – навпаки – від загального до випадкового), описові і рецептурні знання.

В результаті технічне знання само по собі представляло порівняно просту, стихійно складену систему одержаних з практики відомостей та їх найпростіших узагальнень, зафіксованих у формі описів та рецептів на звичайній мові. Ці відомості та узагальнення не були обґрунтовані нічим, крім безпосереднього практичного досвіду та міфів.

Перехід від рецептурно-описового знання, індуктивних узагальнень та простих умовиводів до логічно обґрунтованих систем дедуктивного висновку, який складав необхідні передумови народження науки, мав глибокі коріння в характері древньогрецької культури.

Властивий цій культурі дух змагання (в спорті, художній творчості та ін.) охопив сферу інтелекту, чому сприяли умови рабовласницької демократії з безкрайніми суперечками та судовими розбираннями, високо оцінюваною ораторською майстерністю, умінням упевнити співгромадян в справедливості своєї точки зору на політичні події і т. д.

Все це сприяло формуванню та розвитку в Стародавньогрецькій культурі навичок логічного міркування, експлуатації понять, прийомів доказів та спростувань, уміння будувати аргументацію і тому подібних передумов теоретичного мислення. Раціональна практика греків знайшла своє концентроване відображення в філософських ученнях, риториці (риторика – теорія та мистецтво красномовства) та логіці. Вона забезпечила становлення древньогрецької науки, перш за все математики.

Діяльність та результати вчених вперше в історії людства стали задовольняти тим критеріям, які визначають науку. Тобто, науку, як систему, а не просто сукупність знань, як результат діяльності з отримання нових знань, що здійснюється особливою групою людей, яку прийнято називати науковим товариством.

VI ст. до н.е. вважається часом зародження Стародавньої грецької науки і складає перший, іонтійський етап її розвитку.

Першим іонтійським філософом-матеріалістом був Фалес (625-547 рр. до н.е.) з міста Мілета (сучасна Туреччина), який заснував Мілетську школу. Він досліджував магнетизм та вважався родоначальником античної філософії. Вважав, що початком всього є вода, з якої утворилися земля, повітря, живі істоти. Для нього, як і для інших філософів цього періоду характерні висловлювання, а не докази. Проте був людиною різносторонньою – філософ, математик, астроном, інженер, політик і навіть купець. Відкрив причини сонячних затемнень, спосіб визначення висоти споруд за їх тінями. Йому приписують слова: “Не множество слов доказывает рассудительность мнения». Мав багато учнів.

Яскравою особистістю серед древньогрецьких філософів був Геракліт Ефеський (530–470 рр. до н. е.) – засновник діалектики, розвив матеріалістичні погляди мілетської школи. Початком всього вважав вогонь. Йому належить вираз: «В одну і ту ж річку неможливо ввійти двічі». Одним з перших звернув увагу на відносність знань та демонстрував це афоризмами: наприклад, «Прекраснейшая обезьяна отвратительна по сравнению с человеческим родом». Був послідовником «писаного закону». За закон народ повинен битися, як за свої стіни, казав Геракліт, свавілля ж потрібно гасити швидше, ніж пожар.

Особливе місце займав Піфагор (582–500 рр. до н. е.) – автор відомої теореми. Він та його послідовники багато зробили в області математики, геометрії, астрономії, фізики.

Другий період розвитку, період найвищого її підйому, який іменується афінським, пов’язаний з розквітом міста-держави Афіни і охоплює період V–IV ст. до н.е. – час між звеличенням міста-держави Афіни після перемоги над персами та підкоренням Олександром Македонським грецьких полісів. Це період найвищого рівня демократії рабовласницького суспільства, економічного і торгового підйому Афін.

Розвиток матеріалізму пов’язаний з іменем Демокрита (460–370 рр. до н.е.) – одного з найвидатніших філософів-природодослідників Стародавньої Греції. Маркс назвав його “першим енциклопедійним розумом серед греків”. Демокрит вперше ввів поняття атомів (від грец. «неділимий») та розробив учення про них. Займався питаннями філософії, етики, психології, фізики, медицини, мистецтв, техніки.

Видатні діячі цього періоду: філософ Протагор (481–411 рр. до н.е.), який розділяв погляди Демокрита; Гіппократ (460–370 рр. до н.е.) визначний лікар, чиє ім’я стало легендарним; філософ та оратор – ідеаліст Сократ (470–399 рр. до н. е.); Діоген із Синопа (404–323 рр. до н. е.) – вів аскетичний образ життя і не висунув ніякої прогресивної програми; один з найвидатніших вчених-математиків Евклід (3 ст. до н.е.) привів в систему всі математичні досягнення того часу.

Послідовник Сократа філософ Платон (428–347 рр. до н.е.) – заснував філософську школу названу академією, що проіснувала в Афінах біля 1000 р. і розміщувалася в саду, який носив ім’я легендарного героя Академа.

Учень Платона Аристотель (384–322 рр. до н.е.) – природодослідник і філософ за словами Маркса був Олександром Македонським грецької філософії та великим збирачем і систематизатором знань. Він створив енциклопедію знань античного світу. Крім того досяг реального прогресу в усіх областях знань, якими займався (філософія, фізика, біологія,). Першим зрозумів необхідність систематичного дослідження, був одним із засновників індуктивного методу. Його заслуги в науці та класифікація знання створили йому всесвітню славу.

Необхідність технічного удосконалення ремісного виробництва та засобів ведення війни примушувала правителів Македонії (Олександра та його наступників) уважно відноситися до науки, особливо, практичної. Нова столиця Єгипту – Олександрія, заснована і названа в честь Македонського (332 р. до н.е.) стала центром наукового і культурного життя. Тут вперше держава зайнялася організацією та фінансуванням науки.

До IV ст. до н.е. в Греції завершився колосальний історичний стрибок у розвитку всього людства і вперше виникла наука, як специфічна форма знання. Процес цей був органічно пов’язаний з виникненням демократичної форми правління (в античності – рабовласницька демократія), з формуванням філософії і художньої літератури, з революцією в образотворчих мистецтвах.

В історії стародавнього світу еллінізму відведено лише три століття (від 334 до 30 р. до н.е.), але цей короткий за історичними міркам період розквіту древньогрецької культури складає цілу епоху в передісторії науково-технічного знання, і всієї науки. Саме до цього часу відносяться і самі перші відомі спроби пояснення принципу дії технічних (механічних) пристроїв, і побудова першої в історії теоретичної системи наукових знань, яка узагальнила досвід використання античної техніки.

До теоретичного аналізу корисних властивостей технічних засобів, які проявлялися при практичному використанні, еллінів підштовхнула не лише їх відома допитливість і звичка до абстрактного мислення, але головним чином досить очевидна практична необхідність.

В технічній практиці IV–III ст. до н.е. існувало три головні проблеми, для рішення яких був потрібний новий, заснований не лише на попередньому досвіді, але і на раціональному аналізі, підхід до осмислення відомих древнім технічних засобів та способів їх використання:

1. Центральна механічна проблема античності – проблема виграшу в силі шляхом використання технічних пристроїв (проблема переміщення заданого вантажу на визначену відстань за допомогою даної сили).

2. Задача про умови рівноваги тіл, які знаходяться під дією сил.

3. Задача про розподіл ваги тіл між опорами.

Значна частина механічних задач IV–III ст. до н.е. зводилася до вміння визначати плечі важеля, положення центра ваги та умови рівноваги тіл. Практичне значення та теоретичний аспект принципу важеля були відомі ще древнім. Але не просто було пояснити цей принцип або сформулювати його. Вміючи виділити важіль у конструкціях п’яти “простих машин” – важеля, ворота, блока, гвинта та клина, античні механіки довгий час не могли встановити закон важеля.

Це вдалося лише Архімеду (287–212 рр. до н.е.)., твори якого відрізняються високим рівнем систематизації та логічно побудованою структурою. Їм притаманна уніфікована спеціалізована мова, яка включає нові, введені ним самим поняття. В його роботах використовуються типові способи обґрунтування та доказів висунутих положень, розвинені теорії опираються на раніше одержані результати. Перші теоретичні узагальнення емпіричних знань про центр ваги та більш пізні розробки методів визначення площин, об’ємів геометричних фігур і тіл виступають як логічна експозиція основних результатів в області важелів, центра ваги та рівноваги тіл, побудованої ним теорії статики і гідростатики.

Архімед настільки суттєво розвинув математичний апарат, що раннє науково-технічне знання можна віднести до точних наук. Він значно розширив використання експерименту як метода наукового пізнання. Історичні факти вказують на те, що його можна вважати засновником експериментальної фізики.

Архімед став першим вченим-інженером, праці якого поклали початок виділенню природознавчих наук у самостійну область. Його технічні винаходи виявляють тісний зв’язок з тематикою його теоретичних, на перший погляд відірваних від практики, робіт. Завдяки Архімеду використання формальних (математичних) методів для вирішення неформальних (фізичних і технічних) задач, висунутих практикою, стало головним шляхом розвитку науково-технічних знань.

Раннє науково-технічне знання, представлене статикою та гідростатикою Архімеда стало вершиною елліністичної теоретичної діяльності в галузі техніки. Воно склало початковий етап становлення розвиненого науково-технічного знання.

3.4. Висновок

В період рабовласницького ладу відбувалося накопичення знань в галузях математики, астрономії, фізики, хімії, механіки, фізіології, анатомії, ботаніки та ін., але вони ще не виділялися з загальної філософської науки.

Олександрійська школа стала вершиною раннього науково-технічного знання. Вона заклала наукові основи статики, гідростатики, узагальнила досвід технічної діяльності давнини.

Основною перешкодою на шляху науково-технічного прогресу став застійний характер заснованої на рабській праці економіки, тому що раби обходилися дешевше любої техніки. Більш того, використання складних технічних засобів було протипоказане рабовласницькій державі. Чим простіші були технічні засоби, тим менше було можливостей поламати їх або вивести з ладу.