Физиканың алдыңғы тарихы. Антикалық ғылым.
Атомистиканың пайда болуы
Тіршілік ету жолындағы қатаң күрес барысында адам қоршаған ортасы туралы жаңа білімдерге ие бола бастады. Біртіндеп, жануарлар әлемінен ерекшеленіп, өзінің өнері мен ақыл-ойын дамыта отырып, балық аулау құралдарын, садақ пен оқ, тас қаруларды ойлап тапты, алғашқы бағдарламалық құрылғы – аңшылық қақпандарды жасады.
Отты тауып, қолдануы адамның ұлы жаңалықтарының бірі болып табылады.
Жиналған білім мен тәжірибелік әдет-дағды ұрпақтан-ұрпаққа беріле отырып, болашақ ғылымның алғашқы көрінісін қалыптастырды.
Қоғам мен қоғамдық еңбектің дамуына байланысты тұрақты өркениет құру үшін алғышарттар жинақталды. Жерөңдеушіліктің пайда болуы шешуші рөл ойнады. Жылдан жылға мол өнім, астық алынған жерлерде, яғни отырықшылықтың салдарынан елді-мекендер, қалалар содан кейін мемлекеттер құрыла бастады. Мүндай жағдайлар Ніл алқаптарында, Тигр мен Ефрат өзендері аралығында және тағы да басқа жерлерде қалыптаса бастады. Осы жерлерде б.э.д. IV мың жылдықта алғашқы құлиеленуші мемлекеттер пайда бола бастады.
Егін шаруашылығының суару жүйесі, металдарды шығару мен өңдеу, құрал-саймандарды дайындау техникасының дамуы экономика дамуымен күрделі қоғамдық ағзаның пайда болуына әкелді. Қоғамдық қажеттіліктер жазудың (Египетте иероглифтер, Вавилонда сына жазулар) сондай-ақ, алғашқы астрономиялық және математикалық білімдердің пайда болуына әсерін тигізді.
Атақты ежелгі египет жазуларының ескерткіші – Британ мұражайында сақталған Ринд папирусы және б.э.д. II ғ. жататын мәскеу папирусы – аудан мен көлемдерді есептеулерде қолданылған. Мәскеу папирусында, мысалы, кесілген пирамиданың көлемін есептеуге арналған формула берілген. Египеттіктер шеңбердің ауданын 3,16 санын қолдана тапқан.
Вавилондық математика мен астрономия өте жоғары деңгейге жетті. Вавилондықтар Пифагор теоремасын білді, онымен олар сандардың квадраты мен кубтарын, квадраттық және кубтық түбірлерді, квадраттық теңдеулерді және теңдеулер жүйесін шеше алды. Вавилон мен египет математикасы шаруашылық және құрылыс жұмыстарындағы қажеттіліктерінен туындаған қолданбалы сипатта болғанын айта кету керек.
Ежелгі Египеттің экономикасы үшін Ніл өзенінің тасуының басталу уақытын анықтау өте қажет болды, сондай-ақ ол астронмиялық бақылауларға мұқияттылықты талап етті. Египеттіктер күнтізбені ойлап тапты, ол 12 айдан, 30 күннен және жылына 5 қосымша күннен тұратын болды. Ежелгі ваваилондықтардың астрономиялық жетістіктері де мол еді. Оларға эклиптиканың он екі жұлдызды Зодиакқа (Күннің жүрісін көрсетіп, 12 айдың басы болған жұлдыздардың ортақ аты) бөлінгені жатады.
Астрономия жаратылыстық білімдердің дамуы басталған жаратылыстық білім болды. Ф. Энгельстің «Табиғат диалектикасына» сәйкес, жаратылыстық білім жериеленушілер мен шаруалар үшін маңызды болған күн мен түннің, жыл мезгілдерінің ауысуын бақылаумен астрономия пайда болды. Ал астронмия өз кезегінде математиканы, ал құрылыстық жұмыстар механиканың дамуын талап етті.
Ежелгі орасан күрделі құрылыстар (ғибадатханалар, шіркеулер, қорғандар, пирамидалар) құрылыс механикасы мен статикасының эмпиризмдік білімдер өте қажет болды. Құрылыс жұмыстары қарапайым механизмдерді: иіндерді, көлбеу жазықтықтардағы сырғанауларды қолданумен жүргізілген. Осылайша, тұрмыс қажеттіліктерінен барып ғылыми білімдер пайда болған.
Осындай әжептәуір жетістіктерге қарамастан, Шығыстың ежелгі өркениетінің ғылымы заманға сай ғылымның тегі бола алмады. Бұл құрмет антикалық заманда пайда болған Ежелгі Грецияға тиесілі болды. Ежелгі Шығыстың шамадан тыс тәжірибелілігі теориялық ғылымды әкеле алмады. Египеттіктер мен вавилондықтарды әлем қалай құрылған деген сұрақтар ойландырмады да, қызықтырмады да. Египеттіктер бір нәрсені дәлелдеуге ынтық болмады, олар тек қоластындағыларға «Осылай ет», — деп қана бұйырған. Тек антикалық қоғамның тарихи алаңына шыққанда ғана оларға қандай да бір математикалық ережелерді, физикалық тұжырымдарды дәлелдеудің қажеттігі туды.
Ғылым тарихындағы антикалық кезең деп б.э.д. VII-VI ғғ. – грек өркениетінің пайда болу уақытынан – Рим империясының құлағандағы б.э.д. V екінші жартысына дейінгі аралықты санайды. Осылайша, біз антикалық ғылымның тарихы туралы сөз болғанда, біз оның Ежелгі Греция деп аталатын мемлекеттердегі, қалалардағы, сондай-ақ, Ежелгі Римдегі республика және империя кезеңіндегі дамуын айтамыз.
Бұл жерде гректік және римдік ғылымның айырмашылығын айта кеткен жөн. Алғашқылары – жаратушы. Сондықтан көптеген ғылыми ойлар Греция ойшылдарына тиесілі. Ал римдіктер айтылған ойларды меңгеру, өзгерту, өмірге пайдалы ете білу, артындағы ұрпағына қалдырумен ерекшелінді. Міне, осы үшін бізге көптеген грек мәдениетінің жаратылыстары мен ғылымы римдік интерпретациядан белгілі.
Антикалық мемлекеттер үшін халықтың белсенді бөлігі болып табылатын көпестер мен еркін қолөнершілерді жинау маңызды еді. Осылай, бір көпеске бірнеше құлдан келді. Бұл көп нәрсе өндірудің негізгі көзі, күші болды. Антикалық қоғам кейбір адамдарға ғылыммен, философиямен айналысуға, оқуға және оқытуға мұрсат берді.
Антикалық мемлекеттердің тағы бір ерекшелігі құлиеленуші демократия болуы ғылымның заманға сай дамуына әкелді. Еркіндік пен демократиялық құқықтардың қоғамда қолдау көрсетілуі, мәдениет пен ғылымның дамуына көп септігін тигізді.
Құдайға табынушылық пен дінге сенушілік ғылымның дамуына кері әсерін тигізетін болды, өйткені ол кезде қандай да бір эксперименттерге тыйым салынған еді.
Дәл осы уақытта адамдар өздерінің ақылдарының құдіреттілігін мойындап, ғылыммен шындап кірісе бастады. Олар оның қажеттілігінен ғана емес, сондай-ақ әлемді тануға деген қызығушылықтың артуынан айналыса бастады. Осы уақытта философтар «әуесқой данагөйлер» пайда бола бастады: қоғамда осыған деген мұқтаждық туды, даналыққа оқытатын мұғалімдер қажет болды, оқымысты (оқушы) және оқытушы (мұғалім) деген кәсіптер пайда болды.
Антикалық кезеңді зерттеушілер көптеген қиындықтарға кездесті. Олардың ең бастысы көздер болып табылатын – антикалық заманның кітаптары, жазбалары, хаттарының біздің уақытқа жетпегені. Он бес ғасыр ішінде көптеген жазбалар жоғалған, соғыстар, өрттердің, катаклизмнің және т.б. кесірінен жоғалып кеткен. Десек те, Шығыста антикалық кезеңнің кітаптары, жазбалары сақталған, латыннан басқа тілдерге аударылған. Осының арқасында бізге физикаға және жаратылыстық ғылымдарға арналған антикалық авторлардың трактаттары мәлім.
Олардың ішінде толық сақталған ежелгі заманның ұлы ойшылы Аристотельдің шығармалары «Физика», «Аспан туралы», «Пайда болу және жоғалу туралы», «Метеорологика» трактаттары бар. Сондай-ақ, толығымен Платонның «Тимэй» баяндамалар түрінде құрастырылған толық бір энциклопедия болатын шығармасы сақталған. Сонымен қатар, көптеген басқа да оқымыстылардың шығармалары бөлік-бөлік болып, фрагменттер болып сақталған.
Антикалық кезеңнің көптеген ғылыми ойлардың жетістіктері римдік Тит Лукреций Карудың (б.э.д. 99-55 ғғ.) арқасында белгілі болды. Оның «Заттар табиғаты туралы» дидактикалық поэмасы Рим империясы кезіндегі ғылыми білімдердің энциклопедиясы деуге болады. Алты кітаптан тұратын александриялық өлең жолдарымен жазылған бұл кітапта ол әлемнің және космоногияның мәнін, оптика, көру қабілеті, астрономия, метеорология, геология, география, биология, анатомия, адамзат қоғамының тарихы, мәдениет, музыканың және т.б. сұрақтарын қарастырған.
Осылайша, антикалық көздер бізге толық емес, төмен сапада сақталған күйде жетті. Сондықтан антикалық кезеңнің тарихын зерттеуде біз анық, нақты көрініс ала алмаймыз, тек сол дәуірдегі физикалық білімдердің деңгейіне жалпылама шолу жасай аламыз.
Антикалық ғылымның ерекшеліктері.
Ең бірінші эксперименттің болмауы. Қазіргі заманғы зерттеулер эксперименттерге негізделген, яғни теорияны міндетті түрде экспериментпен салыстырып, дәлелдейді.
Мұның бірнеше себептерін қарастыруға болады. Ең алдымен ғылым тарихшылары идеологиялық көзқарастар деп санайды. Құлиеленуші қоғамда еркіндіктегі қала тұрғындары физикалық еңбекпен айналыспаған. Олар данагөйлер жатпайтын құлдар қатарына жатты. Осылайша, эксперименттік және теориялық ғылыми зерттеулер антикалық қоғамның ерекшеліктерімен сәйкес келмеді. Екінші себебі, экономикалық көзқарастар, құлиеленуші қоғамның экономикалық базисі жеткіліксіз болды. Ол уақытта ешқандай материалдық база болмады, техника төмен деңгейде болды. Сірә, осы себеп сол заманға нақты болар.
Не болса да, ол кезде әскери істерде ғылыми зерттеулер эксперименттік бағыт алды деуге болды. Дәл осы облыстарда инженерлер мен атақты оқымыстылар жұмыс істеді, олардың ішінде ежелгі әлемнің ұлы оқымыстылары Сиракуздан Архимед бар.
Антикалық заманның тағы бір ерекшелігі — ғылыми зерттеулерде математиканы қолданудың шектелуі. Бұл антикалық қоғамды билеп тұрған құлиеленушілікпен байланысты. Экономиканың дамуының сатысы, саяси жағдайлар барлық нәрсенің сандық көрсеткішіне мән бермеді, бағаламады. Бұл антикалық натурфилософтарға ғылыми сұрақтарды шешуде өрескел сапалық түсініктердің жеткілікті екеніне әкелді.
Ежелгі заман математигі Пифагордың ізбасарлары – пифагорлықтар антикалық ғылымға сандық сипаттар мен қатыстарды енгізу керек деген ұсыныстары қолдау таппады, ол сандық сиқыр болып қала берді. Пифагорлықтар жаратылыстану ғылымдарының шеңберінен шығып қалды. Олар осы сандар әлемді билейді деп сендіруге тырысты. Пифагорлықтар үшін математика идеал заңдардың түйіні болды; жеке сандар символдар болып саналды: бір саны бар нәрсенің басы, екі – қарама-қайшылықтың, үш саны – табиғат символы және т.б. Сандық сиқыр, магия өте тірі, ол әлі де ұмытылмаған. Мысалы, «сайтан дюжинасы» (13 саны), «бақытты» жеті немесе «айуан саны» 666 екенін еске түсірелік.
Бір емес бірнеше рет қазіргі заманғы ғылым сонау антикалық заманнан пайда болғанын айттық. Бұл деген сол кезде қойылған сұрақтар, мәселелердің әлі күнге жалғасын табуда екенін білдіреді. Ал сол кезде антикалық ғылымның алдында қандай міндеттер тұрды.
Ең басты міндет – материяның құрылысын анықтау болды. Бұл сұрақпен философтар да натурфилософтар да айналысты. Ежелгі ойшылдардың айналысқан бір мәселесі: көптеген және әр түрлі объектерді бүкіл дүниеге қалай байлап, тіркеп қою керек? Осыдан барып бәрі неден тұрады деген сұрақ туды, нені элементар деп санауға болады? Бұл сұраққа әр түрлі жауап болды: Фалес Милетский – оттан; Анаксимен – ауадан; Гераклит – оттан; Эмпедокл – төрт элементтен (от, ауа, су және жер) тұрады деп санаған; Анаксимандр мен Анаксагор біртіндеп атом туралы түсінікті енгізу керек деді.
Атомистер (Левкипп, Демокрит, Эпикур). Демокрит (шамамен б.э.д. 460370 жж.) және Левкипп (б.э.д. V ғ.) барлық денелер біріншілік материядан тұрады деп айтқан. Демокриттің шығармалары бізге жетпеген, сондықтан біз тек қана оның қандай бағытта жұмыс істегенін айта аламыз. Демокриттің оқуын Эпикур (б.э.д. 341-270 жж.) өңдеген, өкінішке орай оның негізгі шығармасы сақталмаған. Дегенмен оны Тит Лукреций Кар «Заттың табиғаты туралы» поэмасында мазмұндап жазған. Демокрит-Эпикур оқуларының негізі, Лукреций жазып кеткендей, онды үш принцип жатыр: материяның сақталуы, формалардың (материяның түрлерінің) сақталуы, боссыздықтың болуы.
Физиканың әр түрлі облыстарында антикалық ғылымның жетістіктері қандай болды?
Механика. Алғашында механика қолданбалы ғылым болған, тек кейін ғана механикада алғашқы теориялық қорытындылар пайда бола бастады. Олардың бірі қарапайым механизмді қарастыру, бірінші кезекте, рычаг проблемасын шешу. Осы мәселемен Арихимед (оның «Таразы туралы» кітабы бізге жеткен жоқ), Евклид, жалған-Евклид және тағы да басқа да ғалымдар айналысқан.
Гидростатика. Антикалық ғылымдар гидростатика мәселесін де өте маңызды деп санады. Архимед денелердің жүзу шарттарын қалыптастырды. Бұл бізге қазір Архимед заңы деген атпен белгілі.
«Ауаның ауырлығы» деп ежелгілер оның пневматикалық қасиеттеріне қарай айтқан. Осыған үлес қосқан Герон Александрийскийдің «Қозғалысы» антикалық ғалымдардың қозғаған мәселерінің бірі. Ол Аристотельдің «Физикасында» жүйелі көрсетілген.
Акустика. Акустика туралы алғашқы ұғымдар Пифагорға жатқызылады. Осыған орай, пифагорлықтар дауыстың таралу жылдамдығы оның жоғарлылығына байланысты, бірақ олар жоғарылылықтың тербеліс жиілігіне байланысты екенін білмеді.
Оптика. Оған антикалық ғалым Евклидті (б.э.д. III ғ.) жатқызады, ол евклидтік геометрияны сол кезде «Бастаулар» атты шығармасында жазған және де ол «Оптика» және «Катоптрика» (аударғанда «Көріністер туралы», және «Шағылу көріністері туралы» дегенді білдіреді) шығармаларын жазды. Оның бұл жұмыстарында қазіргі геометриялық оптиканың бастамалары жазылған. Оптикамен сол заманда Архимед, Герон Александрийский, Клавдий Птолемей сияқты оқымыстылар айналысқан.
Қарап тұрсақ, қазіргі заманның ғылымының түп негізі сонау антикалық заманнан басталады екен. Антикалық заманда қойылған міндеттер мен мәселелер көптеген ғасырларға созылып, солардың жауабын іздеу барысында қаншама ғылыми жаңалықтар ашылды, қаншама ғалымдар келді.