Другая история науки. От Аристотеля до Ньютона

Сергей Валянский и Дмитрий Калюжный Другая история науки От Аристотеля до Ньютона

Мне кажется, что предки наши предполагали в механизме мира существование значительно большего числа небесных кругов, главным образом для того, чтобы правильно объяснить явления движения блуждающих звезд, ибо бессмысленным казалось предполагать, что совершенно круглая масса небес неравномерно двигалась в различные времена. […] Заметив это, я стал часто задумываться над вопросами, нельзя ли обдумать более разумную систему кругов, с помощью которой всякую кажущуюся неправильность движения можно было бы объяснить, употребляя уже только одни равномерные движения, вокруг их центров, чего требует главный принцип абсолютного, [истинного], движения. Принявшись за это очень трудное и почти не поддающееся изучению дело, я убедился в конце концов, что эту задачу можно разрешить при помощи значительно меньшего и более соответствующего аппарата, чем тот, который был когда-то придуман с этой целью.

Николай Коперник (1473–1543).

ПРЕДИСЛОВИЕ

История науки — это история процесса накопления знаний многими поколениями людей, осмысления и оформления этих знаний в теориях учёных-одиночек, пересмотра их и применения в практике. Она давно выстроена историками, отшлифована ими и растиражирована в тысячах книг. И вот мы стоим перед этой грандиозной монолитной постройкой, как некогда Николай Коперник перед хрустальным сводом Неба, и думаем: а действительно ли знание развивалось таким причудливым и сложным образом, нельзя ли представить процесс научного взросления человечества более живым, естественным и рациональным?..

Давайте попробуем «грубыми мазками» описать то, что мы знаем. Но сначала определимся, что имеется в виду под словом наука. Если наука — это деятельность людей по получению и первичной обработке знаний, то начало этого процесса лежит в доцивилизационном периоде, в каменном веке. Если науку воспринимать как форму общественного сознания, приведшего к появлению доказательного вида знания, то её история начинается в Древней Греции — как считается, с VI века до н. э. Наука как социальный институт — Новое время, XVI–XVII века, когда появились работы Иоганна Кеплера, Христиана Гюйгенса, Галилео Галилея, Исаака Ньютона, когда возникли научные общества.

Нас интересует тот период развития науки, который предшествовал Новому времени, когда знание возникало, исчезало и вновь возникало по мере своей востребованности. Давать какую-либо хронологию и имена первооткрывателей этого периода очень сложно. Да, наверное, и не надо: время деталей ещё не пришло. В первую голову следует разобраться с общей схемой, а она довольно удивительна.

Итак, начало науки как доказательного знания относят к Греции. Каждому известно, что Греция — это прежде всего Балканы и острова Эгейского моря. Но вы будете удивлены: география возникновения и развития греческой науки — это Малая Азия, север Египта, Сицилия, юг Апеннинского полуострова. Общее у них — греческий язык, и не более того. Это первая странность.

Вторая заключается в том, что кроме древних греков никто ничего выдающегося для науки не сделал вплоть до начала Нового времени. Про римлян говорят, что они были прекрасные воины, но никчемные мыслители. Наследница Рима — Византия, знаменита лишь тем, что в течение тысячелетия своего существования переписывала труды великих эллинов. Тысячу лет!

Арабы тоже умом не блистали. Максимум на что их хватило, если верить историкам, так это на перевод великих греческих трудов на арабский язык.

Но вот средневековье кончается, и Западная Европа, лишь только прочитав переводы хоть с греческого, хоть с арабского, сразу же сообразила, что к чему. Началось развитие науки в точности с того места, на котором остановились древние греки.

Остается непонятным, как же могло происходить это тысячелетнее переписывание, если сами переписчики не понимали, чего они переписывают? При этом возьмите в расчёт, что не было ещё книгопечатания, а значит, не существовало общих правил грамматики, синтаксиса, орфографии. А произнесение слов и их написание — это две больших разницы. Кроме того, каждая наука имеет свой язык: набор терминов, имеющих вполне конкретное значение, — и для непосвящённого их правильное переписывание практически невозможно. Это всё равно, что переписывать текст, написанный от руки на иностранном языке. В результате получится полная ерунда. Но до нас дошли вполне осмысленные тексты!

Вот ещё одна загадка. Знание нельзя просто так «хранить». Так же, например, как для сохранения семян злаков их нельзя просто сложить и накрыть дерюжкой, а надо постоянно высеивать, так и передача знания требует непрерывной работы научных школ, которые постоянно воспроизводят известное знание.

А нам говорят, что после древнегреческого научного расцвета человечество всё в целом снова вернулось в доцивилизационный период, в каменный век, и проделало весь путь ещё раз, чтобы с наступлением Нового времени ссылаться только на древних греков, как на своих непосредственных предшественников!

Что-то здесь не так. Получается уж очень искусственная схема. И не потому ли она такая, что первыми историками науки были европейцы? Не стали ли мы жертвой теории европоцентризма? Зная дальнейшую нашу историю, в это можно поверить. Вот сегодня США формируют мнение, что вся наука может развиваться только у них; имей мы меньше письменных источников о прошлом, то они, с помощью Голливуда, объяснили бы нам, что Европа топталась на месте, пока Америка не указала ей правильный путь развития. Кстати, в истории экономики они практически этого добились. Правда, если посмотреть, кто сегодня в Америке делает науку, то обнаружим среди учёных очень мало лиц, родившихся в США, и возвеличивание американской науки окажется совсем неправильным.

Давайте же откинем шоры европоцентризма и попытаемся беспристрастно оценить историю возникновения знания, рассмотрев эволюцию науки в целом, то есть описав её возможное последовательное развитие.

МНОГОМЕРНАЯ ИСТОРИЯ

Почему история ничему не учит

Эволюция науки

Если бы во времена господства аристотелевской динамики, или в эпоху флогистонной теории в химии, или птоломеевской системы в астрономии вы стали объяснять людям, что их занятие — сплошное мракобесие и антинаучность, вас бы не поняли. ТОГДА эти уважаемые и общепринятые концепции природы не были ни менее научными, ни более субъективистскими, чем сейчас наши современные. Они были просто другими, а в какой-то момент переменились.

И что же получается? Оказывается, эволюция науки — не монотонное движение вперёд от успеха к успеху, а скачки или «прорывы», в результате которых отрицается многое из предыдущего этапа.

А между тем историками достижения прошлого оцениваются с сегодняшних позиций! Такой подход неизбежно искажает образ реального процесса. Ведь то, что было модным и общепринятым когда-то, практически не находит места в будущем, и выпадает из анализа именно поэтому: модные прежде воззрения стали противоречить новым взглядам. И наоборот: то, что в те времена было на обочине научного развития, вдруг выскакивает на первый план по той простой причине, что именно эти, некогда «неверные» мнения, и оправдались. Анализ, выполненный без учёта этого феномена, спрямляет, а значит, искажает истинный ход эволюции.[1]

Вот, например, Василий Великий в комментарии на «Шестиднев» (шесть дней творения, описанные в книге «Бытие») говорит, что не стóит обращать внимания на рассуждения эллинских философов, раз они сами не могут достигнуть согласия. О чём тут речь?

Между христианским мыслителем Василием и не христианскими (эллинскими) философами то коренное различие, что Василий философствовал, опираясь на Священное писание, а эллины такой опоры не имели, они выдвигали и рассматривали собственные мировоззренческие концепции. Кстати, из одной такой концепции, разве что написанной на еврейском языке, развилось в итоге само Священное писание, ведь больше ему взяться неоткуда. Но нам здесь важно не это, а то, что среди эллинов был огромный разнобой мнений и каждый из учёных мог выбрать то из них, которое ему больше нравилось. Василий выбрал Священное писание. И последующие историки тоже выбирали, что им нравилось, создавая в современном им обществе ложное представление о прошедших временах. Встречая теперь в книгах заявления типа «ещё древние греки знали, что…», задумайтесь, все ли греки знали это, и зачем им было нужно такое знание?

Так, считается, что Аристарх Самосский в III веке до н. э. «предвосхитил» Коперника, и если бы греческая наука была поразворотливее, то гелиоцентрическая астрономия могла начать свое победное шествие на восемнадцать веков раньше, чем это произошло на самом деле. Даже не вдаваясь в хронологическую проблему и не оспаривая времени жизни Аристарха, можем сказать, что утверждать такое — значит, игнорировать весь исторический контекст.

Ведь когда Аристарх высказал свою умозрительную идею, значительно более понятная геоцентрическая система удовлетворяла всем нуждам практики. Не было очевидных оснований для принятия гелиоцентрической системы всерьёз. Даже более тщательно разработанный проект Коперника не был ни более простым, ни более точным, нежели давно известная система Птолемея, и отнюдь не сразу был востребован. Идея же Аристарха, выдвинутая задолго до Коперника, тем более не могла никого заинтересовать, оставалась мало известной и не оказала влияния на науку своей эпохи.

Но если «передовые» для своего времени теории нельзя переоценивать, то, с другой стороны, устаревшие теории тоже нельзя считать ненаучными лишь на том основании, что они были отброшены.

Для того, чтобы правильно хронологизировать исторический процесс, его сначала надо понять. И при этом заниматься следует не историей имён, а историей идей. Как правильно сказал в своей замечательной книге «Структура научных революций» американский физик и историк Т. Кун:

«…надо не столько стремиться отыскать в прежней науке непреходящие элементы, которые сохранились до современности, сколько пытаться вскрыть историческую целостность этой науки в тот период, когда она существовала. Интересен вопрос не о соотношении воззрений древних и современных научных положений, а скорее отношение между их идеями и идеями того научного сообщества, то есть идеями их учителей, современников и непосредственных преемников в истории науки».

Если эволюция науки показывает нам, что эллинские воззрения в родстве со средневековой учёностью, что византийские и арабские учёные — современники или непосредственные преемники древних греков, то какие же у нас есть основания для того, чтобы разделять учителей и преемников сотнями лет?..

Для ранних стадий развития большинства наук характерно постоянное соперничество между множеством различных представлений о природе. Ведь первоначально цели исследований формировались внелогическим путём. Хоть и считается, что любое научное сообщество знает, каков окружающий нас мир, но это не так. Достаточно ознакомиться, например, с энциклопедическими работами Плиния (I век) или даже более поздними «интегральными» работами по естествознанию Ф. Бэкона (XVII век), чтобы обнаружить, что в них описана довольно путаная картина. Даже представления Бэкона о теплоте, цвете, ветре, горном деле и так далее наполнены информацией, часть которой если и не вызывает смех у современного читателя, то только потому, что описание вообще малопонятно.

Кроме того, древняя естественная история обычно упускает в своих неимоверно обстоятельных текстах как раз те детали, в которых позднее будет найден ключ к объяснению. Например, едва ли хотя бы одна из ранних «историй» электричества упоминает о том, что мелкие частички, притянутые натёртой стеклянной палочкой, затем опадают: этот эффект казался «древним» механическим, а не электрическим.

Но как бы там ни было, некоторые общепринятые принципы, содержащие закон, теорию, их практическое применение и необходимое оборудование, в совокупности дающее нам модели, из которых возникают конкретные традиции научного исследования, всё же существуют на любом этапе развития науки между её рывками. Т. Кун предложил назвать это термином парадигма.

Парадигмы приобретают свой статус потому, что их использование приводит к успеху скорее, чем применение конкурирующих с ними способов решения некоторых проблем, которые исследовательская группа признаёт в качестве наиболее остро стоящих.

Например, от глубокой древности до конца XVII века не было такого периода, когда придерживались бы единственной, общепринятой точки зрения на природу света. Вместо этого было множество противоборствующих школ и школок, большинство из которых излагало ту или другую разновидность эпикурейской, аристотелевской или платоновской теории. Одна группа рассматривала свет как частицы, испускаемые материальными телами; для другой свет был модификацией среды; ещё одна группа объясняла свет в терминах взаимодействия среды с излучением самих глаз. Помимо этих были другие варианты и комбинации этих объяснений.

Каждая из школ черпала силу в некоторых частных метафизических положениях, и каждая подчёркивала именно тот набор свойств оптических явлений, который её теория могла объяснить наилучшим образом. А нерешённые проблемы откладывали для дальнейшего исследования.

В течение всего XVIII века представление о свете базировалось на «Оптике» Ньютона (1643–1727), который утверждал, что свет есть поток материальных частиц, корпускул. И это поддерживалось большинством. Но в начале XIX века Парижская академия наук объявила конкурс на объяснение явлений дифракции и интерференции, и Огюст Жан Френель (1788–1827) решил эту проблему, исходя из волнового представления о свете. Более того, из его теории следовало, что если на пути света поставить экран, то при определённых условиях в центре тени от экрана будет светлое пятно. Чтобы доказать ложность теории Френеля, решили поставить описанный в его работе эксперимент и… всё подтвердилось. В центре тени было светлое пятно.

Так благодаря работам Френеля и Томаса Юнга (1773–1829), объяснившего, исходя из волновой теории, цвет тонких плёнок (который видел каждый, кто пускал мыльные пузыри) появилось представление о свете, как поперечной волне. И большинство отвергло корпускулярную теорию: все стали приверженцами волновой.

Но вот наступил 1900 год. Макс Планк (1858–1947) показал, что свет — это поток квантов, то есть он может обладать в одних условиях корпускулярными свойствами, а в других — волновыми. И опять научное сообщество было довольно результатом…

Занимаясь историей наук, следует также учитывать, что развитие знания связано не только с выдвижением новых идей. Очень часто большую ценность имеют новые надёжные методы и приборы для уточнения ранее известных категорий фактов.

Между научными прорывами, — то есть в те периоды, которые можно смело назвать временем «нормального» развития науки, — часто происходит подавление фундаментальных новшеств, потому что они неизбежно разрушают основные установки сложившейся, «успокоившейся» науки. На этом этапе Природу пытаются втиснуть в парадигму, как в заранее сколоченную и довольно тесную коробку. Цель науки в такие периоды — в укреплении достигнутого, а не в рассмотрении новых видов явлений, которые не вмещаются в эту «коробку».

Конечно, на пути различных новшеств обязательно должен быть определённый барьер, чтобы не проскочила заведомо бредовая идея. По воспоминаниям коллег С. П. Королёва, у него был даже свой метод, называемый: «Разрушить дом и найти хозяина». Суть его была в следующем. На любое новое предложение Королёв сразу говорил, что это несусветная ерунда. Чего он при этом достигал? Если идею высказывал не автор, а просто человек, имеющий доступ к генеральному конструктору, то он не будет сражаться за чужое и портить отношения с начальством. Если её высказывал настоящий автор, но не слишком проработавший идею, то он тоже не будет за неё сражаться: а вдруг и впрямь ерунда. Но если для автора идея действительно важна, он, несмотря ни на что, будет её отстаивать.

Такой подход очень полезен. Он позволяет не тратить силы на не слишком продуманные проекты. Конечно, в повседневной практике процесс отторжения происходит стихийно. Просто в периоды развития «нормальной» науки огромная армия конъюнктурщиков требует канонизации того, что в ней достигнуто, и с жестокостью изгоняет всех, кто собирается что-то изменять, — не потому, что они глупые, тупые, или противники прогресса. Совсем нет. Они поступают очень умно и целесообразно, обеспечивая собственное место в науке. Для перемен, которые они бы восприняли, должны созреть условия.

Т. Кун в очерке «Роль истории» пишет следующее:

«История, если её рассматривать не просто как хранилище анекдотов и фактов, расположенных в хронологическом порядке, могла бы стать основой для решительной перестройки тех представлений о науке, которые сложились у нас к настоящему времени. Представления эти возникли (даже у самих учёных) главным образом на основе изучения готовых научных достижений, содержащихся в классических трудах или позднее в учебниках, по которым каждое новое поколение научных работников обучается практике своего дела. Но целью подобных книг по самому их назначению является убедительное и доступное изложение материала. Понятие науки, выведенное из них, вероятно, соответствует действительной практике научного исследования не более, чем сведения, почерпнутые из рекламных проспектов для туристов или из языковых учебников соответствуют реальному образу национальной культуры».

Переход к новому взгляду на мир — очень болезненный процесс. В такие периоды меняются представления о том, постановку какой проблемы нужно считать правомерной, или какое её решение полагать закономерным. Усвоение новой теории требует перестройки прежней, или даже её полной замены, а также переоценки прежних фактов; требует такого революционного перелома, который редко оказывается под силу одному учёному, и никогда не совершается в один день. Ничего удивительного, что историкам науки бывает весьма трудно определить точные даты на этом длительном пути.

Почти всегда люди, которые успешно осуществляют фундаментальную разработку новой парадигмы, были либо очень молодыми, либо новичками в той области знаний, парадигму которой они преобразовывали. Будучи мало связанными с предшествующей практикой, с традиционными правилами «нормальной» науки, они быстрее «стариков» видели, что правила больше не пригодны, и начинали подбирать другую систему правил, которая могла бы заменить предшествующую.

Такие кризисы в науке — процесс, трудно прослеживаемый поздними исследователями, а особую сложность представляет весь период до XV века. При отсутствии печатных изданий и сложностях в коммуникации между различными учёными сильно затруднялось распространение научного знания.

Всё это в полной мере касается и истории, как науки. Она сегодня находится на том же уровне развития, что и аристотелевская физика в своё время, и научная революция ей ещё предстоит.

Кстати, надо иметь в виду, что люди меняют свои взгляды после смены парадигмы вовсе не из-за конъюнктурных соображений. Помните историю со светом? До научной революции учёные видели в световых явлениях проявление его корпускулярных свойств, после неё видели в них проявление только волновых свойств. Читатель достаточно легко найдёт подтверждение и в истории политических революций, когда Россия из царской и православной стала сплошь социалистической и атеистической, и быстро научилась видеть в царизме и православии одни только уродства, а спустя 70 лет вдруг увидела одни уродства уже в социализме и атеизме.

Есть такой психологический тест. Человеку показывают картинку из крючочков и точечек и спрашивают, что он видит. Он говорит, что, например, молодую женщину. Тогда ему показывают, что здесь изображён профиль старой женщины. И испытуемый ясно её видит. При этом предыдущий образ у него исчезает. В других экспериментах выяснилось, что восприятие размера, цвета и тому подобных свойств объектов также меняются под влиянием предшествующего опыта и обучения испытуемого. Всё это наводит на мысль, что предпосылкой самого восприятия является некоторый стереотип, или шаблон, напоминающий парадигму.

Природа достаточно сложна для того, чтобы её можно было бы изучать всю сразу. Поэтому для её познания нужна система наук, каждая из которых занимается лишь одной стороной единого целого. Но изучается-то единая Природа! А это значит, что наряду с тенденциями дифференциации наук (анализа знания) должен идти процесс их интеграции (синтез).

Можно говорить о трёх этапах изучения Природы. Первый — синкретический, нерасчленённый. Второй, начавшийся в эпоху Возрождения и длившийся до конца XVIII века, — этап дифференциации наук. И, наконец, третий, идущий и сейчас, их интеграция. Первый этап и есть так называемый «древнегреческий». Следующий сразу за ним второй этап характерен появлением учёных-энциклопедистов. Но говорить надо не об энциклопедичности знаний тех или иных творцов, — их знания вообще-то были очень скудны, — а о необходимости переработки лично каждым всего известного массива научной информации, чтобы дать новую.

Важно также, что история различных наук имеет различную ценность при составлении хронологии развития знания. Наиболее информативны история техники и история химии, потому что практически каждое новшество в них требует определённой предыстории. Только рассмотрев эволюцию разных наук, и сопоставив результаты, можно будет говорить о создании многомерной истории, более или менее точно отражающей реальное научно-техническое развитие человечества.

И, наконец, главное. Первый этап развития науки, то есть длительный период до возникновения науки Нового времени — это во многом история развития знания в Ромейской (Византийской) империи, что, как правило, проходит мимо внимания историков. К этому вопросу мы ещё не раз вернемся, здесь же лишь отметим, что события и достижения учёных этой империи просто растащили, и создали из них то, что мы называем теперь европоцентризмом.

Человечество как информационная система

Особенность поведения объектов, составляющих предмет исследования общественных наук, заключается в том, что они обмениваются информацией. То есть эти объекты (люди, социальные и профессиональные группы, государства) обладают информацией, которая управляет образованием самой системы, процессами в ней и взаимодействием с внешним окружением этой системы.

Существующая ныне теория информации создавалась в ХХ веке для технических систем, и естественно, что в ней превалировали вопросы лишь передачи и оптимизации информации, а вопросам её возникновения и хранения не уделялось достаточного внимания. Но уже для биологических систем эти проблемы выходят на первое место, не говоря уже об объектах общественных наук. Именно в биологии был поставлен вопрос: «Как осуществляется выбор одного (или нескольких) вариантов из многих возможных, и как сделанный выбор запомнить?» А ведь это и есть процесс создания информации. Запоминание случайного выбора — обычный способ возникновения информации, — пишет, например, Г. Кастлер.

Информационная система должна быть способной создавать или получать информацию, запоминать её и, наконец, выдавать при взаимодействии с другими системами. А это значит, что система (человеческое сообщество в разных своих проявлениях) должна быть, с одной стороны, мультистационарной, то есть множественной и устойчивой во времени (чтобы было, из чего выбирать), а с другой стороны — диссипативной, то есть допускающей переход информации, что и позволяет происходить процессу запоминания.

И, наконец, система должна содержать неустойчивость, благодаря чему осуществляется выбор нового варианта развития; ведь в условиях полной устойчивости для такого выбора нет причин.

Исследуя прошлое, надо учитывать, что общий объём информации, выработанный нашей человеческой «информационной системой» в ходе её развития, в миллионы раз превосходит её объём, отраженный в письменных источниках.

На первый взгляд может показаться, что наше определение информации не годится при анализе результатов человеческой деятельности, ведь они достигнуты не случайным образом, а получены в ходе целенаправленной работы и на основе прошлого опыта. Но если мы рассмотрим нечто новое, сотворённое человеком, то, конечно, увидим, что это якобы новое творение получилось из перестройки чего-то, что уже ранее существовало, и притом перестройки, подчиняющейся вполне определённым законам. Разница между созданием новой информации в результате случайного выбора или в результате акта свободной воли лишь в том, что на процесс случайного выбора — например, на распад радиоактивного атома в данный момент времени — никак не влияет предыстория этого атома. А если выбор определяется актом свободной воли, то имеют место какие-то рациональные соображения, подразумевающие использование предыдущего опыта.

В XIX веке шутили: «Кто мешает тебе выдумать порох непромокаемым?» И всем понятно, в чём юмор. Однако до изобретения пороха шутку «Кто мешает тебе выдумать порох» никто бы не понял, а всё же предыстория у пороха была: военные машины, основанные на ударном принципе действия.

Или ещё один пример: до 1972 года не было ни одного угона самолета. И в голову никому не приходило. Когда угнали первый самолет, пресса с удовольствием об этом сообщила всем, и теперь угон — обычное дело.

Известно утверждение, что задача творчества — «сделать непредсказуемое неизбежным». То есть если в произведении искусства есть какой-то подлинно новый элемент, то предсказать его заранее совершенно невозможно; не помогут никакие имеющиеся данные. А если работа удалась, то этот непредсказуемый элемент должен стать совершенно неизбежным, приобрести силу закона. Это можно понять на примере секретного цифрового замка (являющегося, кстати, образцом информационной системы). Способ выбора комбинации цифр для его запирания не может быть очевиден, иначе замок не был бы секретным. Но когда мы комбинацию выбрали, без неё уже обойтись нельзя, иначе замок не откроется, — и этот выбор становится законом.

Аналогия с замком позволяет проиллюстрировать процесс развития искусства. Так же, как и наборы кодов в замке, известные приёмы живописи могут быть исчерпаны. Как развиваться дальше?

В случае с замком ответ прост: надо добавить ещё один цифровой штифт. Если раньше их было три, то теперь будет четыре, что существенно увеличит количество новых возможностей. Но так происходит и в живописи! Появляются новые приёмы, с помощью которых художник пытается ответить на новые вопросы. Как объёмные вещи изобразить на плоскости? Как реальное соотношение цветовых и световых отношений, существующих в природе, передать довольно бедной палитрой художника? Как передать изменяющиеся во времени события на статической картинке?

В реальности мы можем воспринимать, например, дерево как целое, но можем подойти поближе и рассмотреть каждую веточку, каждый листик; с деревом, изображённым на картине, этого сделать нельзя. Но ведь его можно изобразить не в общем виде, а в деталях! И так во всём. Можно писать батальные сцены, на которых лица плохо различимы, а можно писать портреты. Каждое из направлений живописи — это своя «степень свободы», по которой достигается прогресс вне зависимости от других направлений.

Появлению новых «качеств» способствует и развитие технических возможностей (что особенно ясно видно в архитектуре).

Если же анализировать живописные произведения, не учитывая, что развиваются новые «качества», может показаться, что идёт деградация искусства, что и произошло в анализе, выполненном А. М. Жабинским для искусства XVII–XX веков,[2] хотя анализ искусства предшествующего периода выполнен этим автором блестяще.

Человеческие сообщества — это прежде всего информационные системы: любое действие, событие, произведение есть результат получения, обработки и производства информации.

Для создания новой информации достаточно лишь одних физических данных, без привлечения каких-либо виталистических или спиритуалистических качеств. Это лишает процесс эволюции человечества того характера исключительности, каким его обычно наделяют. А, кроме того, становится ясным, что процессы моделирования могут быть применены не только для прогноза будущего, но и для воссоздания прошлого, чем и должна заниматься наука история. Процессы, сходные с теми, что мы наблюдаем в живописи, присущи всем элементам жизненной деятельности. Вот почему история как наука, имея весьма неполную информацию о прошлом, не должна ограничиваться построением «линейной» схемы этого прошлого.

История — проекция реальности

Итак, в процессе функционирования общества рождается большое количество различной информации. Теперь интересно разобрать вопрос: как она передаётся?

Человек может узнать знакомого по немногим характерным признакам. Например, знакомый узнаваем с большого расстояния из-за характерной походки, или наблюдатель слышит его голос по телефону. Кроме того, важен привычный для наблюдателя порядка узнавания, хотя обычно люди вообще не замечают различия между объектом и его образом. Человек по большей части сильно преувеличивает количество информации, которое он использует в процессе узнавания. Так, карикатурист малым числом штрихов с лёгкостью изображает свою «жертву».

Всё это имеет отношение и к истории. Действительно, реальность протекает с генерацией большого количества информации. Для описания происходящего летописец выбирает только ту, которую считает ценной. А ценность информации зависит от поставленных целей. А цели у разных авторов могут быть разными и меняться со временем. То есть мы имеем набор, но далеко не полный, проекций образов реальной информационной системы. При составлении же истории мы пытаемся решить обратную задачу: восстановить по образам исходную информационную систему.

Но тут возможны два эффекта, которые в теории информации называются неоднозначностью и двусмысленностью. Что имеется в виду, можно понять, взяв пример из лингвистики. Мы можем под разными словами подразумевать один и тот же предмет; это пример неоднозначности. А может быть обратная ситуация, когда одним словом называют разные предметы; это пример двусмысленности.

Неоднозначность может приводить к путанице, а путаница, касающаяся причин и следствий, весьма вредна при восстановлении истории. Впрочем, как и двусмысленность. Современный исследователь обладает огромным запасом слов, а словарный запас первобытного амазонского жителя состоит всего из нескольких десятков слов. Если наш исследователь начнёт переводить рассказ дикаря о его духовных воззрениях, получится нелепица, совершенно не похожая на реальную картину. И, скорее всего, обратный перевод окажется невозможным.

Затем: образы информации могут фиксироваться разными способами. Например, сообщение летописца о реальном событии записано при помощи некоей письменности на некоем носителе — пергаменте или бумаге. Понятно, что до появления книгопечатания и твёрдых правил письма каждый писал, как Бог на душу положит, и в дальнейшем вставала задача правильно прочесть написанное. Но ведь по разным причинам приходилось копировать носители информации, — либо в силу прихода их в негодность, либо для размножения. Ошибки, возникающие при последовательных актах копирования, накапливаются, и со временем информация (первоначальная и скопированная), разделённая друг от друга несколькими поколениями, может оказаться столь различной, что это будет просто другая информация.

А наиболее интересны, с нашей точки зрения, критические периоды развития, когда общество вступает в фазу неустойчивости. В такие моменты любые малые внешние воздействия (флуктуации) приводят к очень большим последствиям, предсказать которые заранее никак нельзя. Неожиданно появляется огромный объём такой новой информации, которая, если смотреть со стороны или из далёкого будущего, совершенно необъяснима. Имена и события, названия, документы и правила, которых ещё «вчера» не было, «сегодня» вдруг оказываются определяющими. Историки ломают себе головы: из-за чего произошла такая перемена?

Аналог этой ситуации — поведение шарика, установленного на вершине полусферы. Для него это явно неустойчивое состояние. В какую сторону он скатится, зависит от любых случайных малых флуктуаций: трамвай ли за окном проехал, или сотрудник в соседней комнате чихнул, — и в общем случае непредсказуемо.

В чём же причина, что шарик скатился влево, а не вправо? В простуде чихнувшего сотрудника? Нет. Причина — в неустойчивом состоянии шарика.

К сожалению, сегодня у историков нет понимания этого. Используя в основном детерминистский стиль мышления, они для каждого события ищут причину или аналог в прошлом. А при попадании социальных систем в состояние неустойчивости таких причин нет. Вот почему история ничему не учит: при «качественных скачках» возникает новая информация, которую очень сложно предсказать.

Летописцы, современники таких «скачков», не в состоянии сохранить всю сложную информацию, которая важна для понимания процессов, но это становится ясным лишь по прошествии времени. Чтобы восстановить пропущенную информацию, надо заняться моделированием некоторой теоретической ситуации, то есть отказаться от стереотипной идеи, что «история не знает сослагательного наклонения». Занимаясь историей, как раз нельзя обойтись чисто историческими методами, вроде изучения летописей.

Любая история — всего лишь проекция реальных событий, и как таковая, она слабо отражает реальность. Если сфотографировать слона в профиль и анфас, а также с хвоста и снизу, то мы получим несколько таких проекций, или образов слона. Какой снимок ни возьми, это будет слон, и все-таки — не слон, а фото части слона, не передающее ни объёма, ни динамики, ни характера.

Традиционная, общепринятая ныне история, имея набор первичных фактов (несколько фотоснимков слона, в нашей модели), вцепилась только в один, который, кстати, мало соотносится с исходной информационной системой, то есть реальным прошлым. Но историки, по сравнению с разными альтернативщиками (новыми хронологами, хронотрониками, многовариантниками) обладают тем преимуществом, что их версия так или иначе канонизирована. А это прежде всего означает, что в их руках первичная информация претерпела определённую подгонку, прошла своего рода цензуру под заранее заданную теорию. Говоря по-другому, традиционная наука-история признаёт адекватным исходной информационной системе только свой образ прошлого. Более того: «спутанные» траектории развития человечества превращаются в её, истории, толковании в однозначные, что неоправданно удлиняет цепь событий прошлого.

Если же смотреть на проблему шире, можно, опираясь на ту же фактическую базу, произвести отбор по различным критериям, например, относящимся к искусству, наукам, военному делу и т. д., и получить целый набор иных проекций исходной информационной системы. При этом каждая из них в каких-то частях может быть не похожа на другие, но в совокупности они все вместе могут дать представление о реальном ходе событий. Главное, не абсолютизируя ту или иную проекцию действительности, получить их в достаточно большом количестве, чтобы уже на базе их анализа создать некий объёмный образ прошлого.

Эволюция стилей мышления

В каждую эпоху практическая и познавательная деятельность людей определяется присущей только ей системой основополагающих понятий, принципов, категорий, взглядов, норм и методологических установок мировоззренческого характера. Это и есть то самое, что мы немного выше назвали парадигмой. Можно сказать ещё определенней: любая эпоха имеет характерную систему мировоззрения, которая неявно регулирует всю человеческую деятельность. И обязательно какая-либо наука задаёт общие познавательные «координаты» и «точки отсчёта»: математика, химия или, в последнее столетие, физика. Господствующий в ней стиль мышления накладывает отпечаток на стиль мышления всей эпохи.

Во всех научных занятиях людей стиль мышления формирует и распространяет общепринятость научного познания, обеспечивает его устойчивость и целостность. Ничто иное, как стиль мышления, позволяет временно соединять различные смыслы, несовместимые постулаты разных наук посредством метафор, аналогий и другими способами. Он обеспечивает сосуществование различных языков науки, он — средство понимания и взаимоперевода. При осознании людьми неадекватности этой парадигмы с реалиями бытия происходит перестройка стиля мышления, или научная революция.

К счастью, произошло не так много смен различных стилей мышления. Начнём мы с так называемого детерминизма, который был основой стиля мышления от древних греков до ХХ века, да и сейчас в ходу. Название произошло от латинского determino — определяю. Это философское учение о закономерной взаимосвязи и причинной обусловленности всех явлений природы, когда из однозначного характера связей вытекает их равноценность: любая рассматриваемая связь в равной мере признаётся необходимой. Детерминизм требует существования некоторых первоэлементов, число которых крайне мало, и из которых построен весь мир.

Триумф ньютоновской механики, самым впечатляющим моментом которого было детерминистское описание движения небесных тел солнечной системы, позволило Лапласу (1749–1827) предположить, что подобное описание может быть распространено на самый широкий круг явлений, или вообще на все явления. Из-за несомненных и впечатляющих успехов классической физики схема жёсткой детерминации была в известной мере абсолютизирована. В XVIII веке философская концепция, выразившая это, получила название лапласовского, или классического детерминизма и длительное время выступала как обоснование экспансии механики в новые области исследований.

Приверженность Лапласа к детерминизму, как это ни парадоксально, позволила ему получить фундаментальные достижения в области теории вероятностей и её приложений. Именно в работе «Опыт философии теории вероятности» Лаплас развил принципы механического детерминизма:

«Ум, которому были бы известны для какого-либо данного момента все силы, одушевляющие природу и относительное положение всех её составных частей, если бы он вдобавок оказался достаточно обширным, чтобы подчинить эти данные анализу, обнял бы в одной формуле движения величайших тел вселенной наравне с движениями легчайших атомов: не осталось бы ничего, что было бы для него недостоверно, и будущее, так же как и прошедшее, предстало бы перед его взором».

В это время механика не только определяла стиль мышления учёных-естественников, но и влияла на представления об обществе. Более того, в период между XVI и XVIII веками появилось стремление к непосредственному выведению социальных законов из законов механики! Происходило это из-за общего мнения, что должен существовать единый универсальный закон, охватывающий всю совокупность явлений природы и общества, что может быть создана единая, строго дедуктивная, универсальная наука, в которой слились бы все существовавшие области знания.

Академик Л. И. Абалкин говорил:[3]

«…Существующая до сих пор парадигма общественной мысли была основана на нескольких постулатах, сформулированных ещё в XVIII в. И все школы и направления, от буржуазных до марксистских, развивались в рамках одной парадигмы теоретических представлений. Именно в XVIII в. были сформированы по крайней мере три крупнейших идейных позиции. Это прежде всего небесная механика Ньютона как представление о некой идеальной модели, идеальной самоуправляющейся системе, абсолютно совершенной. Поэтому все устремления общественной мысли были направлены на поиски подобной модели и для общества. Предлагались разные её (модели) варианты, решения, но расхождений в характере конечной цели не существовало.

Затем надо назвать концепцию Адама Смита с её «невидимой рукой» рынка, которая моделировала идеальное устройство общества, где всё сбалансировано и где обеспечивается его самодвижение и совершенствование.

И наконец, эту парадигму завершала концепция общественного договора Жан-Жака Руссо.

Менялись школы, направления, но парадигма, т. е. тип мышления, ориентированный на поиск идеальной модели, рассмотрение истории как линейного, поступательного развития, при котором каждая последующая ступень является более высокой и прогрессивной, чем предыдущая, как этап движения к некоему идеальному устройству, своего рода земному раю, оставалась неизменной.

Тот перелом в общественном развитии, который произошёл примерно во второй половине нынешнего столетия и продолжается до сих пор, подрывает основы большинства из этих представлений. Прежде всего, поставлена под сомнение концепция оптимистического развития общества как постоянного движения от худшего к лучшему. Поставлена под сомнение вообще идея линейности общественного развития, и возможность предсказать с её помощью дальнейшее направление развития цивилизации».

Действительно, схема жёсткой детерминации оказалась несостоятельной при соприкосновении науки с более сложными явлениями, что выявилось при анализе биологических и социальных явлений. Критика концепции жёсткой детерминации усиливалась одновременно с развитием вероятностных методов исследования; наконец, естествознание овладело новым классом закономерностей, статистическими закономерностями.

Идея вероятности приобрела огромное значение в физике ХХ века, и прежде всего в физике микропроцессов, что было наиболее полно выражено в квантовой теории, которая является принципиально статистической, то есть существенным образом включает в себя идею вероятности.

В социальной области статистические закономерности действуют как законы массовых явлений, возникая на базе «закона больших чисел»: при очень большом числе случайных явлений средний их результат практически перестаёт быть случайным и может быть предсказан с большой степенью определённости. Кстати интересно, что вероятностный стиль был присущ социальным исследованиям раньше, чем в естествознании: с XVII века. А в своей практической деятельности люди знали о статистических закономерностях вообще всегда. Например, для предварительного определения урожайности крестьяне проводили массовые выборочные намолоты.

Однако, несмотря на величайшую силу и глубину воздействия вероятностно-статистического стиля мышления на развитие современной науки, он не был должным образом востребован. На трактовку вероятности чрезмерное влияние оказали соображения, навеянные концепцией жёсткой детерминации: сложилось мнение, что вероятностный метод приходится использовать из-за того, что нам неизвестны все связи, что он — частный случай детерминизма.

По мере усложнения производственно-технических процессов, роста взаимодействия масс людей, участвующих в хозяйственной, политической и военной деятельности, вовлечения в неё большого количества материальных средств и энергетических ресурсов проявлялась потребность в новом стиле мышления. Она реализовалась в 1940-х годах, когда появилась новая наука кибернетика, попытавшаяся применить точный научный анализ к решению проблемы целесообразного использования современных технических средств для повышения качества управления.

Слово кибернетика происходит от греческого kybernētikē — искусство управления. Под этим термином понимается наука об общих принципах управления в сложных динамических системах. Одновременно это наука о способах восприятия, передачи, хранения, переработки и использования информации в машинах, живых организмах и их объединениях. Основоположником кибернетики по праву считается американский математик Н. Винер (1894–1964). Ее основные идеи были сформулированы им в 1948 году в книге «Кибернетика, или управление и связь в животном и машине».

Однако в отличие от предыдущих случаев, когда стили мышления сформировались внутри наук раньше, чем они были осознаны и оформлены в некую философию, и прежде, чем были сформулировали лозунги, развитие кибернетики началось с лозунгов, а до создания философии, по сути, дело и не дошло. Поэтому следующий стиль мышления, после детерминистского и вероятностного, оказался вовсе не кибернетическим, а нелинейным, или синергетическим.

В 1978 году вышла книга Германа Хакена «Синергетика», в которой говорилось о подобии процессов самоорганизации, протекающих в объектах, изучаемых физикой, химией, биологией. Так же, как и «Кибернетика» Винера, это была программная книга, причём опять речь в ней шла о создании некоего единого подхода. Но если кибернетику можно было назвать наукой об организации, то синергетику — о самоорганизации.

Название происходит от греческого sinergeia — совместный, или согласованно действующий. Научное направление, понимаемое под этим термином, изучает связи между элементами разных структур, которые образуются в открытых системах разной природы благодаря интенсивному (потоковому) обмену веществом и энергией с окружающей средой в неравновесных условиях.

Синергетика, как и кибернетика, существует в трёх ипостасях: как лозунг, стиль мышления и наука. Ныне это скорее термин, говорящий об общности интересов и методов исследования родственных нелинейных явлений в разных областях науки, чем отдельная, самостоятельная наука. Синергетика на многих примерах показала единство основных понятий теории самоорганизации: нелинейности, сложности, принципа подчинения, параметров порядка, открытости системы, неравновесности диссипативных структур и фазовых переходов, когерентности, бифуркации, аттрактора, странных аттракторов, солитонов, хаоса и порядка и их взаимопревращений и ряда других. Общим оказалось также описание эволюционных явлений, то есть путей, ведущих к самоорганизации в различных областях применения науки, а ведь это и есть главное обоснование правомерности существования синергетики!

В общем, синергетика даёт единый принцип описания процессов самоорганизации и процесса разрушения динамических систем. Говоря иначе, она объясняет переход от структур к хаосу и обратно, показывая границы применимости динамических законов детерминизма и методов статистики для описания поведения системы. Оказалось возможным в единых рамках объединить динамические и статистические закономерности. Это обстоятельство позволяет утверждать, что именно синергетика имеет право претендовать на новый стиль мышления.

Однако к XXI веку назрела необходимость осмысления проблем не только естественных, но и общественных наук на основе достижений современного естествознания. Вдруг стало понятным, что синергетический подход к явлениям мира должен быть расширен! Необходимо было учесть специфику гуманитарного знания, то есть включить в объект исследования общество и человека. Мы предложили название хронотроника для такой новой науки. Это искусственное слово можно перевести как «воссоздание, генерация времени».

Хронотроника, как стиль мышления, выдвигает идею целостности мира и научного знания о нём, идею общности закономерностей развития объектов всех уровней организации материи в природе, социуме, духовном мире. На протяжении всей истории человечества люди пытались свести сложные явления и объекты к более простым, и найти минимальное количество первокирпичиков, из которых можно было бы построить всё остальное. Теперь пора понять: единство мира не в том, что он построен из одних и тех же «кирпичиков», — таковых просто нет, — а в том, что он построен по единому проекту (сценарию) на разных структурных уровнях. А значит, важен не конкретный вид уравнения, описывающего тот или иной эволюционный процесс, а типы решений, которые могут в нём содержаться. Важна типология, то есть классификация решений.

В отличие от синергетики, уделяющей гораздо больше внимания процессам и механизмам образования сложных структур и переходам к хаосу, хронотроника делает упор на механизмы активного сохранения сложности, позволяет познать эволюционные истоки таких процессов, как целенаправленность изменений (управление), оптимальность развития и другие понятия, которые характеризуют высокоорганизованные системы. В отношении истории как науки это означает, как минимум, переход к многомерности.

Между тем, что же мы имеем в общественных науках сегодня? Засилье детерминизма. Подавляющее большинство историков работает исключительно в рамках детерминистского стиля мышления!

Эволюция науки и противодействие

Замалчивание, оскорбительные намёки на сумасшествие, огульная критика — вот чем ответила традиционная история на выдвижение версий, противоречащих традиции и направленных на пересмотр исторической доктрины. Это коснулось и крупнейшего учёного ХХ века Н. А. Морозова, и основателя так называемой Новой хронологии А. Т. Фоменко. Чего стоит полу-матерная частушка, опубликованная на обложке одной из книжек «антифоменок»!

То, что происходит в истории сегодня, очень напоминает борьбу с авторитетом Аристотеля незадолго до возникновения науки Нового времени, и борьбу аристотелианцев против его ниспровергателей. А что интересно, ещё ранее, прежде чем канонизировать учение Аристотеля в Европе, его тоже подвергли осуждению. Проницательные богословы усматривали в разделении умственных интересов между церковью и наукой тяжкий урон для церкви. Всякое стремление к знанию ради знания объявлялось языческим, а ценилось знание лишь постольку, поскольку оно служило для христианского назидания.

Ведь как развивалась наука? Сначала всеми знаниями владели отдельные жрецы. Когда их корпорации объединились в церкви, наука по-прежнему оставалась во власти религиозных учреждений, прежде всего монастырей, и была недоступна для мирян. Однако развитие производства и появление торговли привели к появлению в городах достаточно широкой прослойки людей, которые хаживали по миру и свозили в города всё, что они узнали о нём. Так постепенно в византийских городах, прежде всего портовых, каковыми были Милет и Александрия, появилось светское знание, причём на первых порах светские мудрецы выдвигали и рассматривали сразу много концепций мироздания. Возникло противоречие между церковной и не церковной наукой.

Другая ситуация сложилась в арабских странах. Сюда основы светских знаний пришли из Византии; это было ещё до формирования собственной религии у арабов, а потому наука, поддержанная халифами, после некоторого периода адаптации стала быстро развиваться. Лишь в XV веке, когда мусульманство сформировалось окончательно, Коран заменил всё остальное знание. Селекция была простой: если книга противоречит Корану, её следует сжечь, а если она повторяет то, что сказано в Коране, то она не нужна и её тоже следует сжечь. В это время и сожгли александрийскую библиотеку.

В дикой Европе знание получили от арабов и византийцев. Сначала тоже, как и в арабских странах, шёл период адаптации, изобилующий взлётами и провалами — из-за неумения понимать и пользоваться наукой. Книги, озаглавленные «Аристотель», что в переводе значит Наилучший завершитель (наук), пришли сюда в XI или XII веке, когда уже главенствовала христианская религия.

На Парижском соборе 1209 года и на Латеранском 1215 года физика и математика Аристотеля подверглись формальному запрещению на том основании, что они уже породили ереси и могут впредь порождать неведомые лжеучения. Григорий IX приказал в 1231 году, чтобы книги по естествознанию, запрещённые Парижским собором, подвергались тщательному испытанию и очищению.

Но постепенно ситуация изменилась. Учение Аристотеля оказалось полезным! Церковные деятели поняли, что страшна не книжная учёность его схоластических последователей, которых можно было всегда контролировать и держать в руках, а независимое естествознание, которое шло своей дорогой, не подчиняясь авторитетам и ускользая от церковного контроля. И вот, в 1254 году Парижский университет, — а университеты были под контролем церкви, одобрил полное издание сочинений Аристотеля.

Как видим, в 1209 году запретили, в 1254 одобрили. От запрета до признания прошло 45 лет. А долго ли труды Аристотеля были известны до этого? Родился Аристотель якобы в 384 году до н. э. Легко сосчитать, что от года его рождения и до 1209 года — почти 1600 лет! Так почему же его не запрещали или, напротив, почему же его не применяли, и даже не упоминали на протяжении столь большого промежутка времени? Традиционная история ответа не даёт, а по нашему мнению, причина в том, что хронология и сама история «древнего аристотелизма» неверны. В Византии труды с заголовком «Аристотель» были известны до Х века, — а с какого времени, сказать невозможно. В Европу они попали позже XI века и были запрещены; в середине XIII века их рекомендовали к изучению, а в XV веке уже никто в не мог тут получить академической степени без удовлетворительного знания всех творений Аристотеля.

Пример бытования в СССР, в общем-то, довольно живого учения — марксизма-ленинизма показал, что любая идеология, став господствующей, мгновенно костенеет. Пропагандисты, как попугаи, повторяли цитаты из книг крупных мыслителей, не задумываясь о смысле. Защитить диссертацию без ссылок на основоположников было невозможно. Официальные историки, отягощённые званиями и работающие в интересах государства, ни тогда, ни теперь не могут в принципе понимать новое, а если поймут — им не позволят своё понимание распространять.

Точно также в XV–XVII веках от схоластики, соединившей теологическую догматику с рационалистическими методами «древнего грека» Аристотеля, нельзя было ждать независимого образа мысли. Сначала в Европе, получившей эти труды «со стороны», они представлялись в таком подавляющем величии, что желание освоиться с ними заглушало все другие стремления. Когда же цель эта была до известной степени достигнута, схоластики успели так свыкнуться с вытверженной книжной мудростью, что для них стало невозможным самостоятельно находить дорогу от книги к природе.

Ф. Розенбергер пишет:

«В естественнонаучных сочинениях Аристотеля они… изучали не природу, а самого Аристотеля, и так как взоры их с самого начала были устремлены на него, то под конец всякое изречение мудреца приобрело для них непреложность церковного догмата. От объяснения Аристотеля к объяснению природы они сами не подвинулись ни на шаг, и всякий, уклонившийся от этого учения, становился в их глазах еретиком, столь же преступным, как и человек, отрицавший церковные догматы. Схоластика смотрела на физику как на побочное занятие, и уже по этому одному нельзя было ожидать, чтобы она подвинула ее вперёд…

Схоластики желали диспутировать, но не желали наблюдать, и потому им пришлось выбирать такие задачи, на разрешение которых наблюдение не могло влиять ни в каком отношении. С этой точки зрения вполне уместны споры о природе ангелов, их одежде, языке, возрасте, чинах и даже пищеварении. По несчастью, эти с виду невинные упражнения имели ту невыгоду, что они позволяли схоластике не ощущать недостатка реальных основ и, внушив ей колоссальное самомнение, дали право отрицать опыт и признавать себя компетентной в научных вопросах. Ещё в начале XVII столетия некий иезуит заявил патеру Шейнеру, желавшему показать ему в зрительную трубку вновь открытые солнечные пятна: «Напрасно, сын мой, я дважды прочёл всего Аристотеля и не нашёл у него ничего подобного. Пятен нет. Они проистекают из недостатков твоих стёкол или твоих глаз».

Но не всё было таким безобидным. Известный французский математик Пётр Рамус (1502–1572) попытался подвергнуть сомнению авторитет Аристотеля. Лично для него это имело печальные последствия: потерю кафедры и необходимость бежать из Парижа. Особые судьи, избранные для решения дела Рамуса, признали его самонадеянным, дерзким и неразумным человеком, а эдикт короля подтвердил, что Рамус, осмелившись порицать Аристотеля, обнаружил лишь собственное невежество. Подозревают, что его убили по наущению его научных противников при попытке вернуться в Париж и снова занять кафедру. Благо представился прекрасный случай — Варфоломеевская ночь.

Причём Аристотеля защищали не только католики, но и протестанты. Когда Рамус просил преемника Кальвина Безу позволить ему преподавать в Женеве, то получил такой ответ: «Женевцы раз навсегда решили не отступать от взглядов Аристотеля ни в логике, ни в других отраслях знания». Лютер и Меланхтон тоже рекомендовали логику Аристотеля, хотя с меньшей горячностью, чем Беза. По их мнению, естественные причины действуют с естественной необходимостью, пока Бог не нарушит установленного порядка вещей.

Этот пример не единичен. На книгу венецианца Дж. Б. Бенедетти (1530–1590), в которой он изложил свои физические взгляды, противоречащие Аристотелю, никто не обратил внимания. Вот как это объясняет Ф. Розенбергер:

«В его время требовалось, чтобы физика излагалась по Аристотелю или, в случае крайности, когда дело шло о статических отношениях, — по Архимеду. В противном случае книга не могла рассчитывать на одобрение присяжных учёных и по возможности замалчивалась. Наш учёный, между тем, был не только отъявленным врагом Аристотеля и перипатетиков, но и отличался необыкновенной ловкостью в полемике, поэтому тем больше было оснований умалчивать о его работах».

Или вот факты из биографии Джордано Бруно (1550–1600). Он был членом ордена доминиканцев, но сомнения в Аристотеле сделали для него пребывание в монастыре невыносимым, и он бежал. Пристроился преподавать в Париже, но негодующие аристотелианцы заставили его бежать снова. Поехал в Англию. В Оксфорде, где всякий магистр или бакалавр должен был платить 5 шиллингов штрафа за любую погрешность против Аристотеля, лишь благодаря покровительству королевы Елизаветы получил позволение читать лекции, но на короткий срок. Затем снова отправился в Париж и на большом трёхдневном диспуте заявил себя по-прежнему красноречивым противником физики Аристотеля и защитником теории вращения земли. Ясно, что после этого Париж пришлось покинуть. Затем он отправился через Марбург и Виттенберг в Гельмштедт. Но и здесь подвергся гонениям. Переселился во Франкфурт, а оттуда в Венецию. Здесь он вскоре попал в руки инквизиции, и после нескольких лет заточения был приговорён к сожжению живым.

Бруно восстал не только против Аристотеля, но и стал защитником системы Коперника. Сегодня его называют предшественником новейших натурфилософов. В декартовской теории миров, в учении Лейбница о монадах звучат там и сям отголоски мыслей Бруно, и даже Шеллинг (1775–1854) признаёт, что он обязан ему многим. Но это было позже. А тогда его просто сожгли.

А что мы видим сегодня в исторической науке? Разве что не жгут. Но вы попробуйте издать книгу с альтернативными версиями в издательстве, подотчётном Академии наук, или защитить диссертацию на такую тему. Это бесполезная затея, хотя альтернативные версии сами по себе тоже факт истории, достойный изучения.

Конечно, есть учёные, понимающие, что происходит. Но основная масса настроена к новым взглядам крайне недоброжелательно.

В книге Д. А. Гранин «Эта странная жизнь» даны выдержки из письма А. А. Любищева (1890–1972) некоему деятелю, в котором Любищев — выдающийся биолог, историк и философ — характеризует работы Н. А. Морозова по истории. Дадим высказывание Любищева так, как оно приведено в книге Гранина.

«…О Чижевском — я не уверен, что вы правы, скорее склонен думать, что вы не правы. Вы пишете: «Сейчас разобрался в двух вещах: 1) чижевщина — т. е. связи эпидемических явлений с солнечной активностью. Это чудовищное очковтирательство, на каковое клюнуло Общество испытателей природы…» … Чижевского я читал немного (помню, целый том по-французски), просматривал давно. Называть человека очковтирателем и проходимцем — значит, иметь уверенность в том, что все его данные безграмотны, фальсифицированы и направлены для достижения личных, низменных целей…

Даже если его выводы сплошь ошибочны, его ни очковтирателем, ни проходимцем назвать нельзя. Возьму для примера такого автора, как Н. А. Морозов. Я читал его блестяще написанные «Откровение в грозе и буре» и «Христос» (семь томов). Морозов совершенно прав, когда пишет, что если бы теории, поддерживаемые «солидными» учёными, получали бы такое обоснование, как его, то они считались бы блестяще доказанными… Но его выводы совершенно чудовищны: Царства — египетское, римское, израильское — одно и то же. Христос отождествляется с Василием Великим, Юлий Цезарь — с Констанцием Хлором, древний Иерусалим не что иное, как Помпея, евреи — просто потомки итальянцев… и проч. Можно ли принять всё это? Я не решаюсь, но отсюда не значит, что Морозов очковтиратель и проходимец.

Можно сказать, что Морозов собрал Монблан фактов, но против него можно выставить Гималаи фактов. Но ведь совершенно то же самое можно сказать, по моему глубокому убеждению, и по отношению к дарвинизму. Дарвин и дарвинисты действительно собрали Монблан фактов, гармонирующих с их взглядами, но моя эрудиция позволяет мне сказать с уверенностью, что дисгармонируют с дарвинизмом Гималаи, которые всё растут и растут…»

И далее А. А. Любищев пишет:

«…Могут сказать, что дарвинизм всё-таки приводит к разумным выводам, а Морозов — к глупым… но не все работы Морозова приводят к нелепым выводам. Очень высоко ценят химики работу Морозова «Периодические системы строения вещества», где он предвидел нулевую группу, изотопы и ещё что-то. Это, несомненно, был очень талантливый человек, но своеобразие его жизни позволило развиться лишь одной стороне его дарования — совершенно исключительному воображению — и, по-моему, недостаточно способствовало развитию критического мышления. Как же быть? Принять или отвергнуть Морозова? Ни то и ни другое, а третье: использовать как материал для построения критической гносеологии…»

Прервёмся на время и обратим внимание на последние слова: «Принять или отвергнуть Морозова? Ни то и ни другое, а третье: использовать как материал для построения критической гносеологии». Сразу видно, что А. А. Любищев настоящий учёный-естестественник. В вопросах истории он придерживается стандартного взгляда, но понимает, что наука — это не игра в хоккей, кто больше набросал шайб, тот и выиграл. Ясно, что Монблан меньше Гималаев, но наличие и меньшего количества фактов требует проведения ревизии тех знаний, которые мы имеем, «…построения критической гносеологии». Однако именно этого не желают историки.

Продолжим цитирование:

«Можно критиковать Чижевского, разобрав его доводы и показав, что они ничего не стоят… Это означает ошибочность взглядов Чижевского (как и ошибочность взглядов Морозова), но не даёт нам ещё права называть его очковтирателем. Но мне кажется, что Вы отвергаете Чижевского из общих «методологических», как у нас говорят, соображений. Тут я решительный Ваш противник. История точных наук в значительной мере является борьбой сторонников «астрологических влияний» (куда относятся Коперник, Кеплер и Ньютон), допускавших действие небесных тел на земные явления, и противников (наиболее выдающийся — Галилей), полностью это отрицавших.

Классические астрологи ошибались, допуская возможность простыми методами определять судьбу индивидуальных людей, противники их, со скрежетом зубовным приняв астрологический принцип всемирного тяготения, стараются дальше «не пущать». Последние годы «астрологические принципы» как будто наступают: магнитные бури, солнечные сияния, связь с эпидемиями чрезвычайно вероятна. Но ведь эпидемии вызываются бактериями! Верно, но вспомним спор Петтенкофера с Кохом: в опровержение гипотезы Коха Петтенкофер выпил пробирку с холерными бациллами и остался здоров: опроверг ли он Коха?..»

Кстати, многие приводят цитату о Монблане и Гималаях, считая, что это главное из всего, что сказано в письме Любищева. Нет, главное — в призыве более внимательно со всем этим разобраться, как с теорией Морозова, так и с официальной историей.

Время догм уходит в прошлое.

Проблема хронологии

Вспомогательная историческая дисциплина, хронология, развивалась стараниями большого количества учёных. Иосиф Скалигер (1540–1609), наконец, создал ту хронологическую систему, которая в основных чертах дожила до нашего времени, став общепризнанной и традиционной.

Э. Бикерман в книге «Хронология Древнего мира. Ближний Восток и античность» так описывает процесс развития хронологии:

«Гелланик с острова Лесбос был первым, кто попытался во время Пелопонесской войны подогнать различные системы хронологических указаний к общей модели… По его примеру последующие греческие учёные составили синхронистические таблицы…

Используя труды своих предшественников, христианские историки поставили мирскую хронографию на службу священной истории. Этот «Канон» вошёл во вторую часть «Хроники» Евсевия Кесарийского, написанный около 300 г. н. э., был переведён Иеронимом и продолжен им до 378 г. н. э. Компиляция Иеронима явилась основой хронологических знаний на Западе. И. Скалигер, основоположник современной хронологии как науки, попытался восстановить весь труд Евсевия».

Как видим, наука хронология умещается между «попыткой подогнать» историю к неким уже имевшимся старинным схемам, и «попыткой восстановить» эти «попытки подогнать». Причём между этими «попытками» больше двенадцати столетий, но и эти столетия насчитаны самими хронологами.

Научность их подхода определялась Священным писанием. По схеме Евсевия — Иеронима, «гражданская» история есть часть истории священной, её продолжение и завершение. Раз прошлое изложено в Библии, значит, все упомянутые в ней события должны получить в хронологии своё место (точнее, время), начиная с самого первого: Сотворения мира. Все дохристианские приключения должны входить в историю. Все евангельские события должны быть учтены. Все перечисленные в Писании названия народов и стран должны быть приложены к конкретным народам и странам.

Это и было сделано. Кстати, открытие в конце XVI века Америки породило серьёзную проблему: индейцы не упомянуты в Библии! Вот почему церковь не запретила тиражировать «языческие книги» Платона: он сообщил об Атлантиде, утопленной ещё до христианских времён (разумеется, по воле Божьей за грехи). Так удалось объяснить, кто такие индейцы (потомки греховного народа Атлантиды) и махом отпустить грехи всем, убивавшим «краснокожих» по всей Америке. А вот Австралию с её туземцами открыли уже в начале XVIII века, и учёные обошлись без церковных указаний.

Ветхий завет, как утверждается в Большом энциклопедическом словаре (БСЭ) 2000 года, состоит из памятников древнееврейской литературы XII–II веков до н. э., а Новый завет — из памятников раннехристианской литературы, написанных в I и в II веках н. э. Разумеется, даты даны в рамках традиционной хронологии. Если этому поверить, то первоначальная история человечества составлена из памятников литературы, накапливавшихся тысячу четыреста лет. Причём в какой-то своей части эти «памятники» повествуют о событиях, народах и героях, имевших быть от Сотворения мира до начала этого «летописания», то есть охватывают абсолютно бесписьменный период продолжительностью почти в 4500 лет.

Кто писал эти «памятники»? Когда? Можно ли им верить? — такие вопросы не стояли ни перед Евсевием, ни перед Иеронимом, ни, тем более, перед Скалигером, ведь библейская история — дело не рук человеческих, это боговдохновенные тексты, не подлежащие никакому обсуждению и изменению. Не задаются этими вопросами и современные историки.

Теперь посмотрим, что происходило за многие столетия между Евсевием и Скалигером. Об этом сообщает современник Скалигера Жан Боден (1530–1596):

«Иеремия прибавил (к схеме Евсевия) 50 лет, Проспер Аквитанский 60 лет, Пальмьерий Флорентийский 1040 лет …Сигиберт Галл (составил хронику) от 381 года до 1113 года с приложением неизвестного автора до 1216… Винцент из Бовэ — историю от Сотворения мира до 1250 г. от рождества Христова. Антонин, архиепископ Флорентийский — историю от Сотворения до 1470 г… Донато Боссо Миланский — до 1489, Иохан Науклер из Тюбенгена — до 1500, Филипп Бергамский до 1503. Павел Джовио от 1494 до 1540 года. В 1551 году опубликована «Хроника всего света» польского историка Марцина Бельского. Иоханн Карион Любекский создал три книги хроник от Сотворения мира до 1530 года, к которым прибавлено приложение до 1555 года».

Все перечисленные хронологи группируются в три команды: «древнегреческую» до н. э., «христианскую» IV века н. э. и средневековую XII–XVI веков. Сходная картина со всеми науками, и уже сама такая дискретность даёт нам основания для сомнений в хронологии. Но именно версия Скалигера, из политических причин принятая в XVII веке, и даже утверждённая папой Римским, стала основой истории. Надо признать, за следующие столетия археологи и историки действительно смогли многое прояснить и уточнить, и всё же хронологическая схема недалеко ушла от той трактовки событий, которую им дали церковные хронологи.

Мы не раз говорили о многомерности истории. Поскольку традиционная версия, вместе с версией Скалигера — тоже часть этой многомерности, постольку и она имеет право на существование, но лишь как одна из проекций.

О точности же высчитанных хронологами датировок скажем прямо: в исторических процессах время не играет определяющей роли, как бы парадоксально это ни звучало. Время входит в процесс, однако входит не как независимая переменная, а как параметр. Если бы можно было построить график какого-либо исторического процесса, на нём были бы точки, определяемые значениями координат графика. Но хотя эти координаты и зависят от времени, как важного параметра, — самого времени на графике нет. Это значит, что во многих случаях установить точную дату события невозможно, и следует ограничиться определением направления процесса.

Детерминизм же требует, чтобы были найдены однозначные соответствия между временем и событием. Вот почему традиционная версия, однозначная и детерминистская, не верна, и вот почему попытки критики хронологии с тех же детерминистских позиций обычно оканчиваются неудачей. В рамках имеющейся формальной истории работает уже очень большое количество людей, ими проведено полное согласование с их версией имеющихся фактов. У «новичков» просто не хватает ни рук, ни времени, чтобы создать нечто подобное, и они всегда проигрывают, как это было с И. Ньютоном, Н. А. Морозовым и А. Т. Фоменко.[4]

Посмотрим же, как в ходе «нормального» развития науки происходит отторжение новых, революционных предложений по пересмотру основополагающих принципов и правил.

Хронолог Исаак Ньютон

Через сто лет после Скалигера родился Исаак Ньютон, занимавшийся в своей жизни, — о чем мало кто знает, — также и хронологией. Он относился к этому крайне серьёзно: основной книге посвятил с перерывами около 40 лет жизни. Есть сведения, что первую главу он собственноручно переписывал 80 раз.

Конечно, как и все его предшественники, Ньютон в своей работе преследовал религиозные цели. Многое в хронологии противоречило Библии, что подрывало её авторитет, и Ньютон хотел устранить эти противоречия, по-новому толкуя различные тексты и мифы. Что он сделал, так это сократил египетскую и греческую традиционные хронологии, чтобы они пришли и согласование с Библией.

В 1725 году без его согласия был выпущен в свет французский перевод его исторического сочинения «Краткая хронология». Дело было так. Однажды во время салонного разговора у принцессы Уэльской Ньютон рассказал о своей хронологической системе. Принцесса пожелала иметь письменное изложение, и получила его. Рукопись попала в руки аббата Конти, одного из друзей принцессы. Вот в результате излишней предприимчивости аббата и появилось весьма искажённое французское издание, снабжённое к тому же опровержением хронологии Ньютона, как бредовой.

Ньютону пришлось объясняться по этому поводу на страницах «Philosophical Transactions» и потратить последние месяцы жизни на писание полной хронологии, которая и появилась в печати после его смерти, в 1728 году, под заглавием: «Хронология древних царств с присоединением краткой хроники от первых упоминаний о событиях в Европе до завоевания Персии Александром Великим».

Ньютон исходил из мысли, что сведения, сохранившиеся от древних египтян, греков и т. д., фантастичны и во многих случаях являются только поэтическим вымыслом. Колоссальная протяжённость древней истории с отдельными оазисами народов, царств и событий, по его мнению, должна быть сильно укорочена. Также он возражал против применения в расчётах длительности царствований такого показателя, как средняя длительность одного поколения. Издревле (от Геродота) срок поколения полагали равным 33 годам. Ньютон же для средней длительности царствований предложил 18–20 лет, основываясь на исторических примерах.

Наконец, он привлёк для установления хронологии соображения историко-астрономического характера.

И что же? Труд его, вызвавший большой шум тогда, теперь совершенно забыт. Да и тогда, чтобы дискредитировать сорокалетнюю работу выдающегося учёного в области хронологии, в оборот была запущена легенда, что сэр Исаак спятил из-за своих научных занятий, и что эту его книгу нельзя принимать всерьёз.

И в дальнейшем попытки пересмотра хронологии вызывали нарекания как со стороны ортодоксальных учёных, так и со стороны власти.

В 1943 году в СССР отмечали 300-летний юбилей Ньютона. По решению юбилейной комиссии были изданы два сборника статей, а также две биографические книги, первая — ставшего несколько позже известным историком физики П. С. Кудрявцева, а вторая — будущего президента АН СССР С. И. Вавилова. Её переиздали уже в следующем году, а затем еще раз в 1961.

В книге С. И. Вавилова интересна глава «Богословские и исторические работы Ньютона, и его религиозные воззрения». В ней, в частности, говорится:

«На основании всех этих соображений и получается укороченная хронологическая шкала по Ньютону. Самая древняя известная нам историческая эпоха соответствует по этой хронологии приблизительно 1125 г. до н. э.»

И здесь же следует примечание:

«В наше время не менее радикальная, но столь же неудачная, как и Ньютона, попытка пересмотра хронологии была сделана Н. А. Морозовым в его обширном сочинение «Христос».

Таково было отношение официальной власти и официальной науки к хронологическим работам и Ньютона, и Морозова. С учётом того, что книга появились при жизни Морозова, понятно, что критика направлена именно против него. В самом деле, один из ведущих учёных страны в юбилейном сборнике, посвящённом Ньютону, ни с того ни с сего показывает «заблуждения великого ума» на историческом поприще, и в примечании пишет, что это, дескать, ещё что, а вот у нас академик Морозов продолжает заблуждаться.

Есть и ещё одна параллель между восприятием личности Исаака Ньютона и Н. А. Морозова, тоже связанная с их увлечением хронологией. Так же, как и Ньютона за его работы объявляли сумасшедшим, так и про Морозова неоднократно сообщали, что, просидев достаточно долго в одиночной камере за участие в подготовке покушения на Александра II, он якобы сошёл с ума, и в этом причина его завиральных идей.

С. И. Вавилов пишет:

«Для правильной оценки религиозных мнений Ньютона не следует забывать неразрывной связи политических и религиозных течений в Англии того времени. Протестантизм и арианство Ньютона были одной из форм борьбы с католицизмом Стюартов, с партией тори. Такие же политические корни можно легко проследить почти во всех историко-богословских работах Ньютона.

(Можно подумать, будто Скалигер составлял хронологию, не интересуясь религией и политикой! Он только о них и думал, что отнюдь не мешало С. И. Вавилову соглашаться с его версией, — Авт.)

Явная тенденция Ньютона в его комментариях к пророчествам — это доказать гибель папства и разрушение римской церкви; поэтому он с особым старанием ищет доводы в пользу того, что «малый рог четвёртого зверя» означает не что иное, как римскую церковь. «Толкования» Ньютона являются типичным примером англиканской богословской рационалистической литературы. Ньютон видит в распространении почитания святых идолопоклонство, в аскетизме и монашестве — ересь и т. д. С другой стороны, богословское сочинение Ньютона красноречиво свидетельствует о его обширной исторической и богословской эрудиции…

Необходимо отметить, что историко-богословские упражнения Ньютона носят всё же ясный отпечаток его точного физико-математического метода, применяемого, правда, к материалу, совершенно не подходящему, и едва ли подходящим образцам. В этом неоднократно обвиняли Ньютона-богослова его современники. Уистон рассказывает, например, что Бентлей упрекал Ньютона в том, что он излагает пророчества так же, как доказательства математических предложений. Нам, людям, опирающимся на наследие более чем двух веков, прошедших после Ньютона, на великие революции, почти невозможно представить себе, зачем автор «Начал», «Оптики» и метода флюксий тратил своё время гения на странные исторические и богословские упражнения».

Так зачем же Ньютон, снискавший уже мировую славу, занялся историей? Есть разные ответы. Так, автор его биографии Л. Мор считал, что «если бы он жил в наши дни, он мог бы развлечься в свободные часы всепожирающим чтением детективных романов или решением кроссвордов вместо древней хронологии и библейских пророчеств». Говоря другими словами, Ньютону, оказывается, время девать было некуда. И более того, в своей книге биограф представляет занятие историей лишь как богословие, что, в общем, искажает реальную картину.

А С. Я. Лурье в своей книге пеняет Ньютону, что он ставил своей основной задачей доказательство непогрешимости Ветхого завета. Тут совсем упускается из виду, что надо же было учёному опираться на какой-то материал, как на достоверный. В физике таковым выступают данные экспериментов, а в истории — текст Священного писания. Ведь он от Бога, но испорчен разными переписчиками и толкователями, в том числе хронологами. Для Ньютона задача как раз в том и состояла, чтобы выявить истинный текст, отделить его от последующих наслоений и правильно датировать.

Здесь мы не можем не указать на ещё некоторые параллели. Известно, что теория Николая Коперника, с точки зрения практики, была существенно хуже, чем метод, разработанный Птолемеем. И дело не в том, что Птолемей был такой гениальный, а Коперник — нет; просто за долгое время применения птолемеевской теории большое количество учёных вносило поправки в неё для того, чтобы получаемые при расчётах результаты соответствовали реальному положению планет.

Коперник понимал, что его теория понравится далеко не всем, и в первую очередь по идеологическим соображениям. В самом деле, так и вышло. Его работу вообще мало кто знал, а тем более принимал всерьёз. Известность ей принёс Джордано Бруно, и в результате этой скандальной известности теория Коперника широко распространилась; лишь после этого Иоганн Кеплер сделал гелиоцентрическую систему действительно работоспособной.

Так вот, у Ньютона не нашлось своего «Джордано Бруно». Его работы в области истории и хронологии оказались большей частью не изданными, а то, что было издано, не нашло своего популяризатора типа Джордано Бруно. И в этом причина, по которой мы сегодня знаем только ту версию истории, которую составил незадолго до Ньютона Иосиф Скалигер, а затем перевёл в годы от Рождества Христова Дионисий Петавиус. Труды их, кстати, тоже были восприняты не сразу и не с восторгом; иезуиты очень возмущались. К сожалению, в отличие от этих двоих Исаак Ньютон оказался слишком требовательным к себе и своей работе, не допустил её широкого распространения.

«Хронология Ньютона, однако, ошибочна, как видно из современных исторических данных. Так же, как и [его] «Толкования», «Хронология» сохранила сейчас интерес только в связи с личностью их автора», — заявляет С. И. Вавилов. Да, мы согласны: хронология Ньютона ошибочна. Но ведь и хронология Скалигера ошибочна.

Сегодня, спустя более трёх столетий после Ньютона, главным для исследователя являются не конкретные хронологические результаты, достигнутые им (они, конечно, устарели), а методология, с помощью которой он их получил, ведь только с учётом предыдущего опыта может развиваться наука. Но сторонники традиционной истории относятся к этой проблеме иначе. Можно видеть, какую радость доставили С. Я. Лурье ошибочные результаты, полученные И. Ньютоном. Лурье, который не только прекрасно знал историю, но и разбирался в математике, понимал, что применение естественнонаучных методов в истории может свести на нет многие «незыблемые» построения историков.

Ведь как они работают? У каждого исследователя есть некоторый шаблон (соответствующий принятой в обществе этого времени парадигме), по которому он проверяет все появляющиеся новые факты. И что самое плохое — этот шаблон, находящийся у него в голове, сформирован предыдущим обучением. Менять его нельзя, поскольку все части учения друг с другом связаны; изменение одной части приведёт к необратимым искажениям всей картины. И так не только у историков. То же происходит и у представителей естественных наук; лишь выдающиеся умы способны встать выше.

Физиолог И. П. Павлов (1849–1936) в одной из лекций[5] говорил:

«Перейдём к следующему качеству ума. Это свобода слова, абсолютная свобода мысли, свобода, доходящая прямо до абсурдных вещей, до того, чтобы сметь отвергнуть то, что установлено в науке, как непреложное. Если я такой смелости, такой свободы не допущу, я нового никогда не увижу. Есть ли у нас такая свобода? Надо сказать, что нет. Я помню мои студенческие годы. Говорить что-либо против общего настроения было невозможно. Вас стаскивали с места, называли чуть ли не шпионом. Но это бывает у нас не только в молодые годы…»

И вот к какому выводу приходит И. П. Павлов:

«Мы всегда с восторгом повторяли слово «свобода», и когда доходит до действительности, то получается полное третирование свободы».

Между тем наука всё-таки движется вперёд, и новые идеи внедряются в обществе, но, как правило, не потому, что они такие замечательные, а просто носители старых идей умирают, и во главе школ встают представители новых идей (которые, в свою очередь, будут сменены через несколько поколений). А в истории изменение «шаблона» — процесс очень медленный, так как в этой науке события, имеющие радикальный характер, происходят редко.

Для науки появление людей, подобных Исааку Ньютону или Николаю Морозову, благотворно. С них начинается этап создания новых шаблонов. Это хорошо, потому что становится ясным, что если есть два шаблона, то может быть и третий, и вообще сам шаблон не очень надёжная вещь. А до тех пор, пока шаблон не вызывает сомнения, любые факты будут объясняться так, чтобы они не противоречили ему, а то, что противоречит, будет признано недостоверным и ошибочным.

Если угодно, Священное писание для Исаака Ньютона тоже играло роль шаблона, но не жёсткого, а допускающего некоторую деформацию. А рамки этой деформации определяли выработанные им методы работы с фактами.

Методика уточнения хронологии

Пока невозможно сказать точно, какими методами пользовался Иосиф Скалигер при составлении своей хронологии. Он использовал Священное писание и труды предшествовавших богословов, это доподлинно. Применял астрономические расчёты для проверки летописных сообщений о затмениях и других небесных явлениях. Был знаком с нумерологическими приемами, то есть магической математикой, выработанной масонами, и применял эти приёмы, во всяком случае, их применяли его предшественники, чьи работы он знал и использовал.

А какие методы для проверки скалигеровской хронологии выработал Исаак Ньютон? Рассмотрим их, поскольку они очень важны. А для объективности изложения воспользуемся статьёй С. Я. Лурье из юбилейного сборника, выпущенного к 300-летию учёного.

1. Параллелизмы.

Вот как этот метод описывает С. Я. Лурье:

«Главной задачей Ньютона было такое сокращение египетской и греческой хронологий, чтобы они пришли в гармонию с хронологией библейской. Так как, по Манефону, египетские цари непрерывно царствовали более 15 000 лет, то простые приёмы (сокращение длительности каждого царствования и т. п.) не могли привести к нужным результатам. Оставался радикальный приём — отожествление и выбрасывание: царь А отожествлялся на основании ряда признаков с царём В, жившим за много лет после него. Так как А и В тождественны, то ясно, что царей, правивших между А и В, в действительности не могло существовать; значит, они выдуманы египетскими жрецами, чтобы прославить древность своего народа».

Для С. Я. Лурье такое «выбрасывание» — покушение на существующий у него в голове шаблон. Он-то твёрдо знает (правда, откуда?) что эти цари были, а ему предлагают их выкинуть. Всё равно как человеку, который живёт на экваторе и знает о чередовании дня и ночи в течение суток, сообщить, что день и ночь могут длиться по полгода. Он это просто отвергнет, да еще и обсмеёт.

Н. А. Морозов независимо от Ньютона пользовался этим же методом, но называл его статистическим.

«Статистический метод, — писал он, — состоит в сопоставлении друг с другом многократно повторяющихся явлений и в обработке их деталей с точки зрения теории вероятностей. Образчиком этого метода служит … сопоставление родословной Ра-Мессу II с родословной евангельского Христа, а также диаграмматические сравнения времён продолжительности царствования царей «израильских» и «иудейских» с царями Латино-Эллино-Сирийско-Египетской империи после Константина I и т. д.»

2. Лингвистика.

Опять обратимся к С. Я. Лурье:

«Как и у других его современников, большую роль в системе Ньютона играет толкование собственных имён из малоизвестных языков; этот приём, как известно, до сих пор даёт возможность доморощенным лингвистам срывать дешёвые лавры».

По ходу дела заметим, что здесь историк допускает явный намёк на работы Н. А. Морозова, который высказывался так:

«Лингвистический метод, особенно выявление смысла собственных имен, — …часто с поразительной ясностью вырисовывает мифичность всего рассказа. Возьмём хотя бы начало библейской книги Бытие: «Супруга Адама Ева родила ему Каина и Авеля, и Каин убил Авеля». По внешности это вполне исторично, а переведите здесь собственные имена по их смыслу, и выйдет «Жизнь, супруга Человека, родила ему Труд и Отдых, и Труд убил Отдых”. Вместо историчности обнаружилась аллегоричность. И такими курьёзами полна вся древняя история».

Если отсутствует книгопечатание и, следовательно, общие правила написания всяких имён (да и вообще написания слов), — а слышим мы все по-разному, да и читаем, кстати, тоже, то как же можно обойтись без «этого приёма». Ведь Babilon мы читаем и пишем как Вавилон, при том, что слово означает Ворота Бога. Ведь названия и прозвища людей переводились вплоть до позднего Средневековья. Ведь наш алфавит происходит от альфабета и так далее.

Поэтому лингвистический анализ очень полезен и даже необходим при изучении допечатного периода истории. Поразительна и необъяснима ненависть историков к лингвистическим выводам как Ньютона, так и Морозова.

3. Астрономия.

Что говорит по этому поводу С. Я. Лурье?

«Этим астрономическим выкладкам Ньютон посвящает целых 20 страниц первой части своей работы. Исходным пунктом для этих вычислений является замечание Евдокса (у Гиппарха, Phaenomena, II, 3) что на сферах (астрономических глобусах) древних точка весеннего равноденствия находилась в середине созвездий Овна, Рака, Скорпиона и Козерога. (На самом деле двух равноденствий и двух солнцестояний, — Авт.) Вследствие предварения равноденствий, открытого тем же Гиппархом и впервые научно объяснённого Ньютоном в 1686 г., точка весеннего равноденствия перемещается примерно на 50" в год. Положение точки весеннего равноденствия при Ньютоне, в 1689 г., отличалось от этого положения, начертанного на сферах древних, на З6°44 . Разделив З6°44 на 50" Ньютон получил, что “сфера древних” была составлена за 2627 лет до 1689 г. или за 938 г. до н. э.»

Вера в астрологию всегда накладывала отпечаток на понимание того, как должна протекать история. И как раз борясь с астрологией и привлекая астрономию, И. Ньютон пытался исправить хронологию. Привлекал её для независимой датировки и Н. А. Морозов. Но он вовсе не абсолютизировал её возможности, и не собирался ею ограничиваться, а считал одним из методов разведки, после которого наступает время других методов для подтверждения или не подтверждения предполагаемых результатов. Вот его мнение:

«Астрономический метод — для определения времени памятников древности, содержащих достаточные астрономические указания в виде планетных сочетаний, солнечных и лунных затмений и появлений комет. Результат исследования этим методом, захватывающий у меня более 200 документов, получился поразительный: все записи греческих и латинских авторов, отмечающих вычислимые астрономические явления после 402 года нашей эры, подтвердились, и наоборот, все записи о затмениях, планетных сочетаниях и о кометах (последние я сравнивал с записями китайских летописей Ше-Ке и Ма-Туань-Линь, а сочетания вычислял сам) — не подтвердились и привели к датам тем более поздним, чем ранее они считались. То же самое случилось с клинописными астрономическими записями в Месопотамии и с идеографическими в Китае. От древности за началом нашей эры не осталось ничего».

То обстоятельство, что Н. А. Морозов с детства увлекся астрономией, и позволило ему достичь успехов в истории.

4. Физиология.

С. Я. Лурье:

«Как правильно указывает Ньютон, для этого времени в основу хронологических расчётов кладётся счёт по поколениям: три поколения считаются за 100 лет; каждый аристократический род в Греции вёл счёт своих предков и помнил их имена. Далее Ньютон приводит свидетельство Плутарха в начале биографии Нумы, в котором говорится, что Аполлодор, Эратосфен и многие другие рассчитывали время по царям Лакедемона. Дошедшие же до нас хронологические таблицы: паросская надпись (она известна Ньютону, он цитирует ее как Arundelian marble) и хроника Евсевия в основном восходят к этим двум главным авторитетам древности — к Аполлодору и Эратосфену. Правление каждого царя здесь принималось в среднем равным 33–35 годам. Ньютон собрал огромный материал и из истории древности, и из истории Франции и Англии и показал, что если действительно поколение можно принимать равным 33–35 годам, то правление царя никогда не имеет такой средней продолжительности: его средняя продолжительность 18–20 лет».

А ведь результат Ньютон получил потрясающий. Причём этот результат полностью совпадает с выводами Н. А. Морозова, пришедшего к похожим значениям исходя из физиологии полового созревания в разных местностях, и предложившего в соответствии с этим поправки к стандартным хронологиям династий.

5. Любовь к формулам.

Ньютон не был бы верен себе, если бы не попытался ввести математику в своё исследование. Выяснив, что древние неоправданно увеличивали свои родословные, он даёт формулу, которая должна это учесть и исправить. Он предлагает сократить все даты, более древние, чем образование Персидской империи, в отношении 20:35, или 4:7. Итак, Ньютон рекомендует поступать по следующей формуле: (а — 535) х 4/7 + 535 = ab, где а — традиционная дата, выраженная в годах до н. э.; ab — искомая точная дата.

Между прочим, даже Эратосфену приписывали желание проверить историю с помощью математики. Эратосфен был уверен, что все природные факты можно упорядочить с помощью здравого смысла и строгой математики. Мы не утверждаем, что эти идеи высказывал некий конкретный человек по имени Эратосфен, но подобные идеи содержатся в средневековых трактатах с именем Эратосфена. Церковь не одобряла таких размышлений, вот и прикрылись именем некоего человека, или давно умершего, или выдуманного.

Идея, что в количествах независимых царств в разные эпохи есть определенный математический порядок, прослеживается в трудах Жана Бодена, Иосифа Скалигера, Дионисия Петавиуса и других. Хронологи этого периода увлекались нумерологией, высчитывая даты для достижения гармонии цифр, а не в поисках достоверности истории.

6. Согласование хронологий.

Эта работа обычно остаётся за кадром. А заключается она, по сути дела, в перестройке существующего «шаблона». Ньютон каждый раз проверял, не получается ли противоречия между датировками, полученными с помощью всех перечисленных выше приёмов. Те, кто занимался подобной работой, знают, какой это мучительный и неблагодарный труд, так как он забирает много времени, а результат записывается в несколько строчек. И столь большое время, которое было затрачено Ньютоном на написание своих исторических трудов, состояло в основном из таких согласований, пока, наконец, удалось получить хронологию, как ему казалось, совершенно свободную от всяких внутренних противоречий.

Таковы были методы проверки хронологии, применявшиеся Исааком Ньютоном. Повторим, что если бы нашелся его «Джордано Бруно», то мы бы сегодня имели хронологическую схему не Скалигера, а Ньютона, которая в отличие от первой содержит научные методы исследования текстов. И через некоторое время, используя новые данные астрономии, лингвистики, математики, а то и дополняя исследование новыми методами, можно было бы продолжать научную работу по уточнению хронологии.

Да ведь так и произошло — но, к сожалению, не в рамках науки истории. Н. А. Морозов, независимо от Ньютона использовав в своей работе некоторые его методы, дополнил их список, и внёс в хронологию много нового!

Вот как характеризуются работы Н. А. Морозова по истории в Большой советской энциклопедии:

«Теории Морозова, выведенные главным образом из астрономических явлений, которым он придавал чрезмерное значение, находятся в противоречии с историческими фактами».

Но достаточно было бы прочитать всего лишь предисловие к седьмому тому его книги «Христос», чтобы разобраться, на чём в самом деле основывается исследование истории Н. А. Морозовым. Отнюдь не на одной только астрономии:

«Основная же цель моей работы, как я уже сказал, была согласовать исторические науки с естественными, установив прежде всего научную хронологию взамен существующей до сих пор скалигеровской. При этом для критического разбора излагаемых в наших первоисточниках сообщений употреблены были мною шесть методов».

Вот эти методы, за вычетом упомянутых выше статистического, астрономического и лингвистического, в изложении самого Морозова:

Геофизический метод, — состоящий в рассмотрении того, возможны ли те или иные крупные историко-культурные факты, о которых нам сообщают древние авторы, при данных географических, геологических и климатических условиях указываемой ими местности. И этот метод дал тоже отрицательные результаты за началом нашей эры. Так, например, геологические условия окрестностей полуострова Цур (где помещают город Цур, т. е. Царь, по-гречески — Тир) показывают физическую невозможность образования тут, да и на всём Сирийском берегу, от Яффы до Анатолии какой-либо закрытой от ветров или вообще удобной для крупного мореплавания гавани. Значит, и центра мореходства здесь не могло быть, а только в Царьграде. Точно так же и гора Синай, никогда не бывшая вулканом, не подходит для места законодательства Моисея на огнедышащей горе.

Материально-культурный метод, — показывающий несообразность многих сообщений древней истории при сопоставлении их с историей эволюции орудий производства и состояния тогдашней техники, как, например, постройка Соломонова храма в глубине Палестины до начала нашей эры и т. д. и т. д.

Этико-психологический метод, — состоящий в исследовании того, возможно ли допустить, чтоб те или другие крупные литературные или научные произведения, приписываемые древности, могли возникнуть на той стадии моральной и мыслительной эволюции, на которой находился тогда данный народ.

Эти методы Морозов зафиксировал в первом и седьмом томах своей книги «Христос». В первом случае указаны только пять, а в последнем все шесть. В девятом томе дан ещё один метод, основанный на изучении физических свойств строительных материалов.

Научные дисциплины, образующие в своей совокупности систему наук в целом, распадаются на три большие группы: естественные, гуманитарные и технические науки, различающиеся по своим предметам и методам. Особое место занимает математика. Её предмет — не какая-либо особая форма движения материи, а абстрактно выделенные (количественные и пространственные) стороны движения и взаимоотношения тел природы. Метод ее построения аксиоматический; при своём зарождении она была экспериментальной наукой, но сейчас уже не нуждается в экспериментальном подтверждении.

Но и среди естественных наук тоже есть особенная: астрономия. В отличие от других она является наукой наблюдательной, а не экспериментальной. И происходит это по той простой причине, что у людей, к счастью, просто нет возможностей проводить эксперименты с космическими объектами. Вместе с тем, моделировать некоторые процессы всё же можно; этим занимается астрофизика.

Среди гуманитарных наук такой же статус, как астрономия среди наук естественных, имеет история. И та наука, которую развивал Н. А. Морозов: история человеческой культуры в естественнонаучном освещения — призвана играть ту же роль при истории, что и астрофизика при астрономии. К сожалению, при его жизни ещё не получил признания вероятностный метод, а тем более был неизвестен нелинейный стиль мышления, предтечей которого и был сам Н. А. Морозов.

Нелинейный процесс истории

Историки уточняли хронологию даже после того, как версия Скалигера была одобрена христианской церковью, а затем и принята без возражений другими мировыми конфессиями и вслед за ними светской наукой. Они корректировали датировки внутри своей системы дат, прежде всего для Древнего Египта и вообще стран Востока, и эти корректировки входили затем в учебники. Но были и другие учёные — подчеркнём, учёные, а не шарлатаны, — занимавшиеся этими проблемами, не входя при этом в «сословие историков». Среди них такие гиганты, как Исаак Ньютон и Николай Морозов.

Но их корректировки в учебники не попадали никогда. И неудивительно: ведь пересмотру подвергались не даты внутри хронологической системы, а сама система.

В 1999 году нам довелось беседовать с ныне покойным академиком Н. Н. Моисеевым. Заговорили о хронологии. Никита Николаевич, прекрасно знающий работы Н. А. Морозова, вдруг сказал об основателе Новой хронологии, математике А. Т. Фоменко: «знаете, его породил в некотором смысле я». Мы записывали беседу на плёнку, поэтому приведём дословный рассказ Н. Н. Моисеева:

«Сейчас я вам расскажу одну довольно-таки забавную историю. Есть такой Михаил Михайлович Постников, тополог и алгебраист. Я в пятидесятом году был в докторантуре Стекловского института, а он был в аспирантуре Стекловского института. Такое соотношение. Или он только что защитившийся был. В общем, мы были с ним в дружеских отношениях. А я добыл последний том Морозова, и притащил его в Стекловку, и мы смотрели его, и он им занялся. А вот этот Фоменко — его ученик. Так что вот такая вот индукция».

Примечание. Вопреки воспоминанию Н. Н. Моисеева, Фоменко не был учеником Постникова. Сам Михаил Михайлович говорил нам, что он был не более, как оппонентом Фоменко при защите последним диссертации.


Знание всегда развивается преемственно. М. М. Постников, заинтересовавшись в 1950 году работами Н. А. Морозова (1854–1946), продолжил его исследования. А. Т. Фоменко, прослушав лекции Постникова о Морозове и заинтересовавшись этой тематикой, пошёл дальше, занявшись поиском математических обоснований теории Морозова. Независимо от них этой проблематикой занялись и мы. Уже есть продолжатели Фоменко — как правило, учёные люди, преподаватели вузов. Книги всех этих исследователей, как и наши, выходят большими тиражами, но в учебниках о сделанных выводах по-прежнему нет ни слова! Если так будет продолжаться, однажды окажется, что «традиционная история» превратилась в сухую ветку живого дерева.

Расчёты, выполненные А. Т. Фоменко в части пересмотра датировок мировой истории, высчитанные им хронологические «сдвиги» очень полезны для понимания методики средневековых хронологов. К сожалению, этот поразительно трудолюбивый учёный в какой-то момент перешёл от занятий хронологией к созданию исторических версий. Например, потратив многие годы на упорные, кропотливые вычисления, он доказал, что в начале цивилизации, при переходе от неолита к эпохе металлов, люди объединились в одну огромную Империю. А потом взялся трактовать полученные результаты, наращивая на костяк своей Новой хронологии мясо «Новой истории», в частности, пересматривать историю России, и вызвал вполне обоснованную критику историков. А ведь он же сам писал:[6]

«…мы снова и снова повторяем: историк и математик здесь не конкурируют. И если уж историки заинтересованы в объективном освещении истории, что, вне всяких сомнений, именно так, то совершенно не имеет смысла заявлять, будто математик вторгается в чужую сферу деятельности, в которой ничего не понимает. Математик занимается только своей частью работы. Поэтому-то мы и не предлагаем здесь новой концепции истории. Формировать структуру новой исторической хронологии мы прекращаем там, где кончается математика. Расставлять же по этой структуре «живой» исторический материал, выяснять, к примеру, настоящее название Троянской войны и т. п., мы не вправе, это дело историков. Максимум, что математик может себе позволить, — это высказать несколько гипотез на темы «живых» деталей истории».

Поскольку, вопреки уверенности А. Т. Фоменко, историки оказались совершенно не заинтересованными в объективном освещении истории, он и занялся «освещением» сам. Но детерминизм — это такие грабли, которым всё равно, по какому умному лбу стучать: Скалигера ли, Фоменко…

Основываясь на известных или малоизвестных фактах, А. Т. Фоменко теперь утверждает, что мировая империя была создана русскими, что татаро-монголы — это русские казаки, а Россия навязывала свою волю всему миру, от Европы до Китая. Но ведь Россия была в идеологическом родстве с Византией, то есть, по сути, являлась частью Византийской империи и стала её наследницей, и потому обязательно должна иметь в своей истории общие с другими странами следы мировой изомерии. Если англичане зададутся такой целью, они легко докажут, что татары — это английские рыцари.

Точно также в истории всех государств, образовавшихся ныне на территории бывшего СССР, можно найти общие события. Например, грузины могут рассказать, что грузинский полководец Багратион погиб на Бородинском поле, защищая от Наполеона грузинскую провинцию Россию. И если бы не было множества свидетельств того времени, попробуй, поспорь.

Разбирая хронологию Скалигера, одну из самых интересных версий высказал А. М. Жабинский.

В самом начале свой работы он шёл от выводов, сделанных Фоменко, то есть и тут мы видим преемственность. Жабинский пишет:[7]

Та традиционная хронология, которую мы имеем в качестве «учебника» — лишь остаток первоначальной задумки. Труды нашего основного хронолога дополнялись и изменялись стараниями его последователей, самым крупным из которых был Дионисий Петавиус. Скалигеры же, отец и сын, судя по всему, были представителями философской концепции, согласно которой этот несовершенный мир создан Богом, а руководит им дьявол, а потому и в основу своей хронологии положили Число зверя из Апокалипсиса — 666».

Так, оттолкнувшись от хронологических сдвигов, обнаруженных А. Т. Фоменко, Жабинский пришёл к своим первым выводам, и, конечно, решил приложить их ко всей хронологической шкале, чтобы проверить повторяемость событий мировой истории. И тут начинается самое интересное.

Будучи искусствоведом и художником, преподавателем живописи в художественном вузе, он мгновенно заметил, что прежде всего в мировой истории повторяется стилистика произведений искусства. От IX века до н. э. и вплоть до I века происходит прогрессивный рост мастерства, затем до IX века н. э. — его падение до, буквально, пещерного уровня, а затем снова начинается рост, причём во всех трёх «траках» (рост — падение — рост) есть стилистически параллельные периоды. Тогда А. М. Жабинский забросил нумерологические упражнения и занялся делом, более близким его профессии, а именно восстановлением истории искусства.

В этой работе он исходил из совершенно здравого постулата: хронология — вспомогательная историческая дисциплина, а искусство не является вспомогательной отраслью деятельности человека. А если так, не хронологи должны присваивать даты произведениям искусства, а наоборот, анализ этих произведений должен показывать историкам направление развития человечества для построения правильной хронологии.

И у него получилось то, что он назвал «синусоидой», в которой по «линиям веков» совершенно определённо прослеживается стилистический параллелизм в искусстве, а как позже выяснилось, и в литературе. Причём синусоида не одна, а несколько: стандартная греческая, ассирийско-египетская и индийско-китайская. Есть также их разновидности — «волны»: римская, византийская, арабская.


Другая история науки. От Аристотеля до Ньютона Нелинейный процесс истории.

Попутно удалось объяснить многие удивительные явления древности, например, аттикизм.

«АТТИКИЗМ, литературное направление в древнегреческой и отчасти в древнеримской риторике. Развилось во 2 в. до н. э. как реакция на азианизм, культивировало «подражание классикам» — соблюдение языковых норм аттических прозаиков 5 в. до н. э., простоту и строгость стиля. В области стиля аттикизм уступил азианизму, но в области языка одержал верх: имитация языка аттической прозы многовековой давности осталась идеалом всего позднеантичного греческого красноречия».

(из Литературного энциклопедического словаря)

Что означает этот самый аттикизм? А означает он лишь одно: в XVI веке хронологи датировали латинскую часть культуры Ромейской (Византийской) империи некоего периода II–I веками до н. э., а греческую часть той же культуры того же периода — V–IV веками до н. э. Так в истории образовался «зигзаг»: греческая культура, пройдя свой путь от V до II века до н. э., уткнулась сама в себя, но уже в изображении римлян. Объяснить, с какой стати развившаяся культура вернулась к своим истокам, и даже стала имитировать язык «аттической прозы многовековой давности», совершенно невозможно с точки зрения здравого смысла.

У Жабинского аттикизм легко обнаруживается при сравнении стандартной «греческой» синусоиды с ее «римской» волной.

Вообще результаты, полученные этим автором при анализе скалигеровской хронологии, просто потрясающие. Но, к сожалению, выводы, сделанные им, не во всём хороши; оказалось, что детерминистский стиль мышления, требующий определённости и установления взаимосвязи между явлениями, присущ как сторонникам традиционной истории, так и её критикам. А вывод, сделанный Жабинским, таков: если синусоиду сложить, как гармошку, получится цельная, объёмная история. Но почему?

ДАНО: неверная хронология.

РЕШЕНИЕ: сложить ее «гармошкой».

ВЫВОД: получилась верная хронология.

Этот вывод, конечно, может быть правильным, но только в том случае, если история и хронология от IX до XVII века, которую Жабинский называет «реальной историей», полностью достоверна, и её отражения на разных траках синусоиды — тоже. Придётся согласиться с тем, что Скалигеру была известна достоверная история, по крайней мере, восьми последних перед ним столетий, что он правильно её хронологизировал. А вот как раз это никем не доказано. Даже наоборот, сам же А. М. Жабинский показал оккультные числа, которыми оперировал этот мастер: 333 и 360.

Коротко говоря, хронологический срез, сделанный А. М. Жабинским, верен, а его интерпретация — нет: из набора неверно выстроенных дат нельзя получить другого набора, чтобы в нём все даты каким-то чудом выстроились верно. Синусоида может оказаться верной, но лишь в приложении к истории Европы, и то не во всём.

Но, между тем, своим прекрасно выполненным анализом стилей искусства А. М. Жабинский открыл новый метод построения хронологии, да к тому же хорошо изложил материал; получилась интересная книга. Причём он сам сразу заметил, что кривые линии его синусоиды выглядят, простите за каламбур, слишком прямыми, а ведь нелинейный процесс истории непременно подвергается шумам и однозначной прямой быть не может.

Затем, — Жабинский забывает о географическом факторе.

Если в Нигерии, Греции, Германии и Италии найдены произведения искусства, стилистически относящиеся к одной эпохе, это ещё не значит, что они сделаны в одно и то же время. Пример из истории ХХ века: никто ведь не будет утверждать, что цветные кинофильмы в США, СССР и Китае начали снимать одновременно.

Мы в одной из своих книг[8] были вынуждены пользоваться модифицированной синусоидой, поскольку прямолинейных совпадений событий, на самом деле, не очень много. Причина именно в том, что автор принял к разбору хронологическую систему Скалигера, считая, что хоть в какой-то части она верна, да к тому же рассматривал её только с одной точки зрения — стилей искусства. Но уже в следующей книге, написанной нами вместе с А. М. Жабинским и посвящённой истории литературы, показаны неверно датированные произведения европейских писателей XII–XIV веков. А также в «Другой истории литературы» есть прямые указания, что проблема не так проста:

«Человечество как-то жило и до линии № 1, то есть до IX века. Поэтому надо суметь не только сложить из мнимых историй реальную «объёмную историю», но и вычленить события, датировку которых традиционная история выполнила правильно.

…В период, когда единственным алфавитным письмом было так называемое древнееврейское письмо, возникло впервые государственное образование, развившееся со временем в Византийскую (Ромейскую) империю. Точную дату здесь указать нельзя, но она, конечно, должна находиться много ниже линии № 1 нашей синусоиды; предположительно это III–IV века н. э. стандартного летоисчисления».

Без сомнений, работы Фоменко и Жабинского имеют огромное значение для развития истории как науки. Несмотря на все недочёты, относиться к ним с пренебрежением нельзя. Да, эти авторы опирались на Скалигера, но ведь иной точки опоры у них и не было. Это теперь мы можем рассуждать об излишней формализации исторического процесса в работах Фоменко, или о несовпадениях в синусоидах Жабинского. Но без их работ мы не смогли бы сделать принципиального вывода о многомерности истории.

Наука развивается преемственно, и надо обмениваться результатами, чтобы двигаться к новым выводам.

Скалигера, кстати, тоже нельзя скидывать с «парохода современности», а надо изучать его методику, чтобы понять, как получилась наша традиционная хронология.

В одной из своих давних статей мы писали:

«Словом История называется, во-первых, естественный процесс развития человеческих сообществ на планете Земля, их реальная эволюция во всех её проявлениях. Во-вторых, История — это описания той самой эволюции, которые выполняют участники событий, очевидцы или вообще посторонние люди. Наконец, в-третьих, История — это официально принятая версия хода событий, канон, обеспечивающий единообразие мыслей у подданных и который следует затверживать наизусть, не обсуждая: таковы школьные учебники и жития святых».

Однако из огромного количества событий всегда можно вытащить подпоследовательность, которая сводима к любому наперёд заданному результату. Иначе говоря, между историей-описанием и историей-каноном должен сложиться огромный пласт многомерной истории-науки; внутри этой толщи можно будет проводить трассы вариантов истории. А многомерность определяется нелинейностью и самого процесса эволюции, и процессов описания и осознания истории. Так же многомерен каждый человек. Можно написать разные, но совершенно правдивые, основанные на фактах биографии одного человека: в одной показать, что он вполне ординарен, в другой — что он подлец и негодяй, а в третьей, что он ангел во плоти.

История всегда находится между двумя крайностями: с одной стороны её ограничивает хроника действительно произошедших событий, а со второй — заданная схема, определяющая для историка, к чему он должен эту историю вывести. И совершенно неважно, чем задаётся эта схема, — стилем мышления самого историка (парадигмой), или приказом политического властелина.

Вспомним опять СССР. Непростую, многофакторную семидесятилетнюю историю этого государства вам совершенно по-разному расскажут, например, в США, в Индии и Литве. Даже в России вы можете услышать не только разные, а диаметрально противоположные версии одной и той же истории! И насколько же можно верить каждой из них в отдельности?..

Вспомните, как мы читали советские газеты: между строк. Что-то написано, а что-то нет, и люди слушали зарубежные «голоса», чтобы восстановить пропущенную информацию. А сегодня есть либерально-демократическая пресса, и есть патриотическая; они освещают события с разных позиций. Люди предпочитают что-то одно, и уже сами упускают много важной информации, ведь правда — она всегда посередине, всегда сложнее и полнее, чем сказанное кем-то одним. Конечно, нужно не только читать, но и думать.

Разрабатывая основы хронотроники, применяя математические методы в изучении сложных социальных систем, мы доказываем, что мир многомерен, а исследователь всегда работает в некоем «подпространстве», то есть всегда имеет дело лишь с проекцией реального мира, работает с отображениями реального мира в этом подпространстве. Но выбор проекции остается за исследователем, и если он ангажирован, если допускает только одну версию прошлого, — правдивой истории он не получит.

Теперь мы предлагаем выбирать и изучать разные проекции специально. Жабинский нарисовал историю с точки зрения искусства, затем — литературы. Но искусством и литературой не исчерпывается человеческая деятельность, надо продолжать работу, изучая историю ремёсел, военного дела, юриспруденции… Только изучение прошлого с разных сторон позволит получить модель (и не одну) реального процесса истории.

Причём такой подход применим не только к истории, но практически ко всем общественным наукам.

А мы приступим к истории разных наук.

ИСТОРИЯ ТЕХНИКИ

…Поскольку все науки являются не чем иным, как человеческой мудростью, которая всегда пребывает одной и той же, на какие бы различные предметы она ни была направлена, и поскольку она перенимает от них различие не больше, чем свет от солнца — от разнообразия вещей, которые он освещает; не нужно полагать умам какие-либо границы, ибо познание одной истины не удаляет нас от открытия другой, как это делает упражнение в одном искусстве, но, скорее, тому способствует. И право, мне кажется удивительным, что многие люди дотошнейшим образом исследуют свойства растений, движения звезд, превращения металлов и предметы дисциплин, подобных этим, но при всем том почти никто не думает о здравом смысле или об этой всеобщей мудрости, тогда как все другие вещи в конце концов следует ценить не столько ради них самих, сколько потому, что они что-то прибавляют к этой мудрости.

Рене Декарт (1596–1650).

Накопление опыта

В первобытном обществе на протяжении сотен тысяч лет не было науки в современном понимании этого слова. Речь можно вести только о стихийном использовании явлений природы, о накоплении, ценой бесчисленных усилий и жертв, практического опыта, который получал отражение в форме обычаев, примет, поверий, запретов… Затем наступил период, в течение которого накопленный опыт превращался в знания, позже началось превращение их в науку, то есть произошло систематизирование знаний, оформление правил и приёмов научных описаний и доказательств… С начала XVI века отсчитывает свой срок наука Нового времени.

Начало развития техники

Говоря о ранних этапах технического развития, мы не сможем назвать ни имен конкретных творцов новой техники, ни точных дат открытий и изобретений. В разных концах нашей планеты эти изобретения и открытия повторялись множество раз, забывались, восстанавливались, пока, в конце концов, не входили в повседневную практику людей.

Неизвестные нам первобытные изобретатели, наши далёкие предки, впоследствии воплотились в легендарные образы титанов, полубогов и героев, которые то получали первые орудия труда в готовом виде от богов, то похищали у богов огонь (огонь знания). Их похождения справедливо считаются мифами. Но не менее мифичными выглядят открыватели различных новшеств или люди, их описавшие, — имена которых скрыты под звучными псевдонимами Аристотель, Архимед, Герон и т. д. Даже много позже, всего тысячу — восемьсот лет назад, когда роль отдельных изобретателей стала более ясной, процесс создания новых орудий и средств производства продолжал оставаться результатом работы многих авторов, представителей разных народов. Крупнейшие технические достижения человечества продолжали оставаться «безымянными».

И всё же исследование истории техники позволяет выстроить некоторую последовательность событий. Ведь каждому понятно, что никакое новшество не может появиться раньше материалов или технологий, на которые оно опирается, или раньше, чем общество приобретёт и потребность в нем, и возможность его реализовать. А если оно всё же появится, из него получится лишь то, что можно назвать «игрушкой», а не техническим новшеством, так как оно не имеет возможности войти в производственный оборот из-за своей уникальности.

В каменном веке люди имели в своем распоряжении громадное количество разнообразных орудий труда: топоры, ножи, пилы, струги, скребки из тонких осколков камней, молотки, шила и свёрла, иглы из слоновой кости, копья и гарпуны. У них были даже орудия для изготовления орудий. Палка как орудие и рычаг также относится к древнейшим приобретениям.

С древности люди применяли два важных механизма: лук и копьеметатель. Лук — первый созданный человеком механизм, действующий по принципу накопления энергии. Лучник, постепенно натягивая лук, сообщает ему свою энергию, накапливающуюся и сохраняющуюся в луке до тех пор, пока она не будет освобождена в концентрированной форме в момент выстрела. Изготовлялся лук чаще всего из вяза. Стрелы его достигали в длину 1 метра, дальность боя составляла от 80 до 450 метров, а скорострельность у хорошего охотника достигала 20 выстрелов в минуту.

Освоение поддержания и использования огня — первая техническая революция, имевшая огромное значение в будущем; лишь несколько позже произошло изобретение правил его добывания. Со временем огонь стали использовать для освещения жилища: создали светильники, каменные лампы, представлявшие собой плошки с выдолбленным углублением для жира и фитиля.

Для охоты на зверей были изобретены ловушки, иногда уже довольно сложной конструкции, срабатывающие, когда зверь наступает на одно из звеньев.

Из рабочих приспособлений создали разнообразный плотничий инструмент, в том числе тесло, долото и стамеску. В каменном веке был создан и первый механизм плотника — смычковая дрель, в которой сверло приводится в движение опоясывающей его струной, прикреплённой обоими своими концами к некоторому подобию лука, которому придавалось возвратно-поступательное движение. Стало возможным получение цилиндрических отверстий в изделиях, что значительно повысило прочность насадки ударных орудий на деревянные рукоятки.

Пиление появилось и стало применяться тоже в каменном веке, в основном для изготовления украшений из мягких пород камня. Пилили камень так. Сначала твёрдым материалом — например, твёрдым камнем, делалась царапина (борозда). Затем в неё засыпался абразив, наждак (слоистый песчаник, кварцевый песок). Неолитический человек, положив на этот наждак ветку или камень, «пилил» ими материал. С помощью воды смывались каменные опилки и порошок от отработанного наждака.

Этими орудиями были созданы первые транспортные приспособления. На сухопутных дорогах сначала пользовались волокушами, сделанными из свежесодранной шкуры животных или древесной коры, которые крепились к шесту, скользившему при движении задним концом по земле, уменьшая таким образом трение. На следующем этапе появились салазки, сани, лыжи; всё это изготовляли из дерева.

Развивались водные средства передвижения. Связки камыша человек использовал для перевозки груза по воде, при этом он сам плыл рядом: одной рукой толкал плот, а другой грёб. Большим прогрессом был переход к лодке-однодревке. При её изготовлении дерево выжигалось с последующей очисткой каменными топорами и тёслами. Для отталкивания такой лодки стали употреблять жерди, а для гребли применяли грубые лопатки, прообразы вёсел.

Долблёные лодки начали использоваться везде, где только был лес. В длину лодки достигали 10 метров, в ширину были до 1,5 метров, а глубину — до 60 сантиметров, а толщина стенок составляла 4–6 сантиметров. Такие долблёнки имели слабо заострённый, немного приподнятый нос, широкую корму и плоское дно; киль у них отсутствовал, сиденья тоже. Плавали, сидя на корточках или стоя, приводя посудину в движение одинарными гребками (первичными вёслами) или шестом.

Наиболее эффективным способом рыболовства была ловля рыбы с помощью сети (типа кошелькового невода). Её плели из ниток, изготовленных из коры волокнистых растений, а сама ловля состояла в том, что рыбак, закрепив один конец невода на берегу и двигаясь на лодке, сбрасывал сеть в воду, стремясь захватить возможно бóльшую акваторию, а затем со вторым концом сети подплывал к берегу и тянул её с попавшейся рыбой за оба конца.

Так человек освоил плетение, и так появилась элементарная основа будущего текстильного производства.

Возникли первые очаги горных разработок кремня, кремнистого сланца, кварцита, обсидиана, базальта, диорита, абразивного песчаника, строительного камня и т. д., причём добыча обычно начиналась с месторождений сырья, не скрытых в глубинах земли. Постепенно слой породы уходил вглубь, и человек пробивал в толще вертикальные ямы (шахты), которые в отдельных случаях достигали в диаметре до 3 метров и глубины до 15 метров. Внизу яму расширяли боковыми выемками (штреками) на 1–2,5 метра, чтобы выбрать побольше породы. Таким образом, уже в неолите применялись типичные шахты-колокола, которые выкапывались в Англии для добычи угля почти до начала XIX века.

Также ещё в эпоху каменного века произошло событие, имевшее огромное значение в развитии культуры: изобретение керамики. Первые гончары изготовляли примитивную глиняную посуду без гончарного круга, способом налепа или спирально-жгутовым. Изобретение обжига посуды стало открытием первого искусственного материала в истории человечества — безводного силиката, в который превращалась глина в результате обжига.

Второй важнейшей для хозяйства революцией после освоения огня стал переход от собирания «дикой» пищи к выращиванию злаков и иных растений, одомашниванию животных. Так получили обильный и надежный источник пищи; начался переход к осёдлому образу жизни, и как следствие начался рост народонаселения.

Каменный век закончился у разных племен в разное время, а некоторые из них живут в каменном веке вплоть до настоящего времени. Постепенно люди расселялись и осваивали новые земли. Разные условия труда и жизни определили и различия в орудиях труда: человеку, уходившему на север, надо было уделять больше внимания сооружению жилищ и изготовлению одежды, чем его экваториальному современнику.

Переход к земледелию (и скотоводству) заложил подлинное начало истории человеческого общества.

Земледелие — начало прогресса

Чтобы развивать земледелие, нужны были специальные орудия труда: деревянная мотыга для рыхления почвы, деревянный или костяной серп с кремневой насадкой для жатвы хлебных злаков, цеп для их обмолота, ручной жернов для размола зерна.

Следует иметь в виду, что собирательство и охота, скотоводство и земледелие — это вполне устойчивые и самостоятельные способы производства. Переход из одного состояния в другое требует больших социальных изменений и уж, во всяком случае, получения знаний и технологий. Так что земледелие как основа жизнеобеспечения не могло бы полностью заменить в этом отношении охоту и сбор пищи, если бы не было целого ряда вспомогательных нововведений. Земельные участки под посевы приходилось расчищать; урожай надо было убирать. Для изготовления деревянной мотыги и серпа потребовались специальные инструменты, и для этого (да и для других целей) люди совершенствовали плотницкие инструменты.

Потребовались склады для хранения зерна и новые способы приготовления пищи. Ведь если пойманную дичь можно насадить на вертел и зажарить просто на костре, то использование в пищу злаков потребовало других, более медленных и сложные способов приготовления в особого рода сосудах. Земледельцы (хотя и не самые первые из них) решили эту задачу, применяя глиняную посуду.

Первым центром земледелия стал Египет. Только здесь сложилась уникальная ситуация для развития земледелия: ежегодный разлив Нила удобрял почву, так что не было необходимости менять участки; почва практически не истощались; структура поймы Нила такова, что после разлива не заболачиваются соседние участки, что происходит при разливе Тигра и Евфрата. Всё это позволило египтянам осознать преимущества такого способа хозяйствования раньше других народов, но затем этот опыт и технологии могли заимствовать соседи: стало ясно, что переход на такой тип хозяйствования вполне устойчив даже с затратами на ирригацию.

Когда в основном промышляли охотой, то шкуры убитых зверей служили одеждой. Теперь земледельцу пришлось искать какую-то замену им, и он её нашел — ткани. Получать пряжу можно простым скручиванием волокон, вращая их между ладонями рук или между ладонью и бедром. Начало использования тканей привело к изобретению новых механизмов: прядильной машины и ткацкого станка.

Первая прядильная машина была очень простой: она состояла из вилкообразной палки или рогатки, на которой держалась пряжа, и короткой палки с крючком или зарубкой на одном ее конце (к крючку прикреплялась слабо скрученная пряжа), и с маховиком из камня или обожжённой глины на другом. Постоянное вращение позволяло свивать волокна в прочную нить.

Затем появилось веретено. Этот по современным меркам весьма простой механизм был много сложнее по сравнению с любой предшествующей ему прядильной машиной, и вплоть до Средних веков не произошло никаких коренных усовершенствований этого процесса прядения.

Ткацкий же станок даже в его простейшем виде (в виде двух брусков, прикреплённых к вбитым в землю колышкам, между которыми натягиваются нити основы, а ткач проталкивает пальцами нить утка попеременно над и под нитями основы) представляет собой сложное устройство. Начиная с этой стадии, станок постепенно совершенствовался добавлением к нему челнока, ремизки,[9] нитеразделителя и других приспособлений.

Текстильные механизмы трудно описывать словами, и ранний период их истории часто весьма туманен.

Появляются и первые ручные мельницы, Как правило, это были два отшлифованных камня, с помощью которых растирали зёрна. Появляются механизмы вращательного движения: колесо, гончарный круг (тоже колесо), круговая ручная мельница. Всё это — путь к изобретению простейших машин.


Другая история науки. От Аристотеля до Ньютона Земледелие — начало прогресса.

Черд — египетское водоподъёмное устройство, напоминающее журавель с противовесом.


Основные занятия племён — земледелие или скотоводство, охота и рыболовство — доступны любому из его членов. Все умеют растирать зерно, готовить пищу, шить одежду. Но рядом со всеми уже появляется кузнец, гончар, ткач. Начинается обмен изделиями, то есть изделия становятся товаром. Первобытное общество теряет свое имущественное равенство!

Вскоре появились и первые чиновники. Они понадобились для организации работы ирригационных систем, которые достигли большой сложности: регулировалось течение рек, строились целые сети оросительных каналов, сооружались водохранилища и водопроводные устройства открытого и закрытого типа.

В Египте был построен обводной канал, направивший воду Нила на поля Фаюмского оазиса. От магистральных каналов в разные стороны отходили распределительные каналы и арыки. В арыки вода из реки и магистральных каналов либо текла сама, либо подавалась с помощью водочерпалок — шадуфа или черда, водоподъёмных устройств в виде качающегося на стойке шеста, на одном конце которого навешивался другой шест или веревка с кожаным мешком или ведром, а на другом — противовес.

В других, помимо Египта, землях преобладала залежная система хозяйствования с её характерным для лесных районов вариантом — подсечной (огневой) системой. При этой системе естественное плодородие почвы использовалось несколько лет, после чего участок забрасывался на 15–25 лет.

Изменения в образе жизни человека и общества стояли в прямой зависимости от изобретений. Жизнь стала более надёжной, чем когда-либо прежде. Досуг, которым перемежался труд земледельца, позволял ему заниматься изобретательством. Сравнительно долгое проживание на одном месте позволяло создавать, накапливать и использовать орудия, которые для охотника были бы лишь тяжёлой обузой. Именно в этот период человек научился выплавлять для своих нужд металлы.

Металлургия

Обычно каменные орудия изготавливал тот человек, которому они были нужны. Иначе обстояло дело с металлом — тут требовалась организованная система производства, которой требовались специалисты: горняки, литейщики и кузнецы. Они отдавали этой работе всё своё время, а потому их надо было кормить, одевать и предоставлять им кров из излишков, создаваемых другими членами общества. Пока уровень техники был недостаточно высок для того, чтобы создавать излишки, невозможно было содержать таких специалистов, а значит, и невозможно было использовать металл. Лишь с развитием хозяйства пришло время, когда общество уже могло позволить себе содержать специалистов, которые совсем не занимались производством пищи. Теперь даже случайное открытие выплавки металла оказывалось востребованным, шло на пользу человеку.

Рудокопы и кузнецы отнюдь не были единственно необходимыми специалистами, без которых металлы не могли стать достоянием общества. Медную руду находили совсем не там, где жили первые земледельцы неолитической эпохи, имевшие возможность содержать кузнецов и пользоваться их изделиями. Руду приходилось доставлять издалека; для этого требовались купцы и переносчики грузов. И вообще, как только сообщества людей стали производить больше, чем это было необходимо для удовлетворения непосредственных потребностей, они всё сильнее проявляли тенденцию к обмену произведенных излишков на доставляемые издалека товары.


Другая история науки. От Аристотеля до Ньютона Металлургия.

Различные виды труда в ранней Византии


Деревни вырастали в города с разным ремесленным производством, например кузнечным и плотничьим, а позднее в них выделились такие совершенно непроизводительные прослойки общества, как жрецы, правители, привилегированная знать. Всех их надо было снабжать продовольствием и другими средствами удовлетворения основных жизненных потребностей, доставляемыми из окружавших города сельских местностей.

Таким образом, можно сказать, что развитие металлургии было невозможным без развития земледелия и средств сообщения.

Однако из-за редкости месторождений самого металла, из-за высокой его стоимости, а также незнания упрочающего действия проковки меди, изделия из неё так и не смогли вытеснить из практики каменные орудия. На протяжении долгого времени медные орудия применялись наряду с ними, а в Европе медного века фактически не было. Медные изделия встречаются здесь крайне редко.

Причём железные орудия применялись вначале наряду с бронзовыми и даже каменными, и лишь постепенно, позже XI столетия, железный век утвердился полностью.

Скот и колесо

Нельзя было бы широко пользоваться металлами без усовершенствования средств сообщения, необходимых для доставки руды или металла к потребителю. А чтобы иметь для этого «лишних людей», нужны были успехи в земледелии, чтобы урожая хватало бы для содержания специалистов, исключённых из сферы производства продовольствия. А эти успехи были бы сомнительны без колёсной повозки и парусного судна, без гончарного круга, требующих довольно высокого уровня развития плотничьего ремесла. А оно, в свою очередь, не могло бы развиваться без орудий из металла. В технике это называется положительной обратной связью; в этом процессе всё взаимосвязано и способствует взаимному развитию.

Величайшим нововведением в земледелии, если не считать успехов в области ирригации, был плуг, сменивший простейшую мотыгу, которой взрыхляли почву. С плугом связано и другое важное изобретение — упряжь для животных, прежде всего для быков. Так люди впервые нашли способ использования некоего «нечеловеческого» источника энергии, чтобы избавить себя от бремени изнурительной физической работы. Ведь в города приходилось доставлять продовольствие, для чего — как и для других нужд по перевозке, — сельские жители таскали волокуши. Теперь волокуши или полозья запрягали скотиной. А кстати, использование в земледелии силы животных дало жизнь очередному новшеству в земледелии: появилось навозное удобрение почвы.

Первоначально скот использовали для обмолота зерна: животных гоняли по разостланным снопам. Затем для обмолота стали употреблять деревянные цепы и катки. Применялась также молотильная доска, нижняя сторона которой была утыкана острыми камнями. Зерно провеивали, подбрасывая лопатами на ветру, а затем ссыпали в амбары или просто в зерновые ямы. Из зерна на ручных жерновах и зернотёрках приготовляли муку, из муки пекли лепёшки. Зерно использовали также для приготовления пива (сикеры) и кормили им скот.

Позже крупный рогатый скот стали применять как тягловую силу в земледелии: быки таскали плуг (лошадей для этой цели стали применять значительно позднее). А затем был сделан решающий шаг: изобрели колёсную повозку, по сути представлявшую собою сани на колёсах, крепившиеся к дышлу плужной упряжки для быков.

Повторимся: различные открытия делались неоднократно, но часто забывались как бесполезные. И надо учитывать, что польза изобретения определяется социальным строем общества и условиями жизни. В Египте, например, колёсная повозка появилась очень поздно, — просто в этой стране весь транспорт был завязан на реку, и в ней не видели нужды.

Появление колеса привело к изобретению гончарного круга. Хотя могло быть и наоборот: гончарный круг натолкнул кого-то на мысль о колесе. А применение в гончарном производстве круга не только позволило производить больше посуды при меньших затратах труда, но и сделало гончарное ремесло второй (после ткачества) механизированной отраслью хозяйства.

Колёса древнейших повозок были сплошными, обычно изготовленными из трёх пластин дерева. Затем их стали снабжать деревянным ободом, а иногда и медным обручем — шиной. Затем на смену сплошному колесу пришло колесо со спицами.

Пока повозки не стали распространённым транспортом, городская знать пользовалась носилками и паланкинами. Носилки были двух видов. Лектейна — носилки в форме ложа на четырёх низких ножках. Другой вид — сёдла гестаториа — своего рода переносное кресло. Носилки, изготовленные из дерева и сплетённых ивовых прутьев, были сверху покрыты балдахином, устланы подушками, отгорожены занавесками; позже появились слюдяные окошечки. А кстати, это значит, что стекло было очень большой редкостью.

Государство

Сегодня нет никаких прямых сведений об устройстве и действии общественного механизма какого-либо общества этого периода (ибо письменности ещё не было). Поэтому обычно делают реконструкцию на основе таких материальных свидетельств, как жилища, орудия труда, оружие, предметы роскоши и т. п., и на изучении предположительно аналогичного строя, существующего у самых отсталых народов мира. Однако эта реконструкция чрезмерно упрощена и схематична, она даёт лишь абстрактную картину огромного разнообразия существовавших когда-то в прошлом социальных форм.

Но в любом случае общественные последствия перехода от охоты к земледелию были настолько глубоки, что антропологи дали специальные названия соответствующим типам общества. А именно: общество и способ жизни людей, предшествовавший стадии земледелия, которое существовало за счёт охоты и сбора пищи, назвали дикостью, а состояние земледельческих народов, ещё не достигших уровня цивилизации — варварством.

С введением в обиход металлов и тех изобретений, которые этому сопутствовали, сложилась такая обстановка, что всякий, кто накопил себе небольшой излишек, оказывался в более выгодном положении для ещё большего накопления богатств. Быстро возрастало различие в имущественном положении членов общины. И что ещё важнее, возрастала разница во власти. Так на сцене общественной жизни появилась политическая власть.

И жрец на первых порах тоже не был полностью занят выполнением только этих своих функций. Это был уважаемый член племени, выступающий жрецом дополнительно к обычным обязанностям обычного члена племени, приобретая влияние на других, поскольку мог умилостивлять злых духов, вымаливать благоприятную погоду и т. п. Однако в этом своём качестве он получал возможность распоряжаться излишками продукта, предназначенного в дар богам, и накапливаемого в зернохранилищах храма. Так избыток материальных ценностей способствовал образование класса жрецов.

Затем на смену простым варварским общинам более или менее равных по своему благосостоянию земледельцев пришли государства. Теперь подавляющее большинство населения жило на грани физического существования, часто в качестве рабов или крепостных, а все «излишки» плодов их труда использовались для создания роскошных условий жизни немногочисленной знати и жрецов, а также для содержания чиновничества и воинов. Классовое деление стало основой структуры общества.

И это — правда, но далеко не вся правда. Возрастающая концентрация богатств у немногих давала им возможность обменивать имеющиеся у них излишки на изготовленные ремесленниками предметы, что обеспечивало их существование и способствовало техническому прогрессу. Это, в конечном счёте, шло на благо всего общества. Кроме того, крупные эффективные ирригационные сооружения, которые обеспечивали богатство и процветание государств, нельзя было построить руками отдельных людей и даже трудом населения целой деревни без соответствующей организации труда огромных масс людей.

Также и возведение городов, крепостей, строительство дорог и гаваней и многие другие строительные работы, имевшие существенное значение для всего общества, зависели от подобного сосредоточения богатств, а также от наличия власти, имеющей право распоряжаться людьми. Действительно, многие технические достижения, о которых пойдет речь ниже, требовали организации больших масс рабочей силы, изымаемой из непосредственного производства продовольствия. Следовательно, они стали возможны лишь потому, что несколько лиц обладали достаточной властью, чтобы заставить других работать в определенных целях.

Накануне реальной истории

Измерительные приборы и машины

В Египте, в связи со строительством оросительных систем, начинают использовать некоторые землемерные инструменты и такие приспособления, как измерительный шест, отвес, маркет (уровень с отвесом), нивелирование с помощью воды, бей (визирная дощечка). В этот период развивается и измерение затопленных площадей, заложившее начала геометрии. Для строительства крупных объектов, какими являлись пирамиды, храмы, дамбы, каналы, нужны были рабочие чертежи, эскизы.

Пожалуй, первой машиной в современном понимании следует назвать водяную мельницу, то есть ни что иное, как преобразователь энергии водяного потока в энергию вращения. Это простейшее устройство состоит из основного колеса, двух цевочных колёс и рабочего органа — двух жерновов, неподвижного и подвижного. Первые мельницы появились на горных речках и быстро распространились повсюду, где можно было создать перепад воды.

Изобретение мельниц было выдающимся событием: появился новый движитель. К использованию энергии человека и животного добавилась энергия воды. Одновременно с изобретением мельниц появились и зачатки научных знаний.

Другими областями человеческой деятельности, приведшей к возникновению машины, были строительство и водоснабжение. Появляются устройства для подъёма и перемещения тяжестей, принцип работы которых сохранился и в современных грузоподъёмных механизмах.

Создание систем регулируемого орошения позволило резко повысить урожайность. Во всех сферах своей деятельности люди смогли производить гораздо больше, чем прежде, потому что у них были более совершенные орудия и способы труда.

И вот тут-то, согласно официальной истории наступает период застоя.

С. Лилли пишет:

«…С этого времени наступил застой, когда многие века технический прогресс шёл черепашьими шагами. Длительное время не только не было сколько-нибудь серьёзных открытий, но даже в тех многих областях техники, где основные идеи уже были разработаны, но ещё не реализованы, то есть там, где, как это нам теперь кажется, небольшие дополнительные усилия должны были бы привести к большим достижениям, даже там не было никакого дальнейшего технического прогресса вплоть до Средних веков».

Похоже, здесь происходит некоторый временнóй сдвиг. Во всех областях техники обнаруживается застой. Например, вплоть до позднего Средневековья веретено использовалось без каких-либо коренных усовершенствований, также весьма несовершенное рулевое управление кораблей не претерпело никаких изменений. После изобретения повозки и гончарного круга вращательное движение не получало никакого нового применения более двух тысяч лет! Был ли этот период на самом деле, или он только мнится историкам — вопрос к хронологам.

После создания великих пирамид техника строительства каменных сооружений оставалась неизменной (и даже кое-где пришла в упадок) вплоть до её нового расцвета в Древней Греции. Впрочем, и древнегреческий расцвет сменился «тёмными веками», чтобы после широкого распространения железа снова произошёл «расцвет».

Пирамиды Египта

Самым важным из всех достижений в металлургии доисторического периода была разработка управляемого процесса выплавки бронзы. Мы не случайно писали выше чаще «металл», чем «медь», так как первые опыты с расплавлением медных руд давали медь с различными примесями, то есть различные бронзы. Наилучшим оказался сплав меди с оловом, первоначально случайно получавшегося иногда из руд, содержавших оба эти металла. Разгадка тайны этого сплава привела к коренному улучшению качества изделий из металла. Появилась возможность делать более твёрдые, сложные по форме и более долговечные изделия.

Кузнецы Египта изготовляли топоры и тёсла, стамески, долота и сверла, ножи и пилы, гвозди, скобы, иглы, бритвы и пинцеты; плотники — челны и мебель, и уже употребляли шестислойную фанеру. Об этом можно судить по находкам из египетских захоронений. Правда, неизвестно, к какому времени их следует отнести; и то же самое можно сказать о здешних пирамидах, «первом чуде света».

Время их строительства нельзя определить, исходя из технических возможностей той или иной эпохи. Выполненная строителями работа даже для технологий XVII века была бы архисложной. Здесь — загадка на загадке: не только время построения, но и назначение пирамид загадочно. В современной египтологии существует несколько версий, для чего их строили. Это или памятник утверждения власти и силы, или заупокойный ансамбль, или ритуальный комплекс, а может быть — место хранения ценностей (материальных и информационных), и т. д.

Большая пирамида Хеопса была построена примерно из двух миллионов трёхсот тысяч каменных глыб общим весом 5,75 миллиона тонн. Средний вес глыбы составляет 2,5 тонны, а максимальный вес достигает 15 тонн (в то же время для других целей египтяне вырубали из скалы, обрабатывали и перевозили глыбы весом до 200 тонн). Пользуясь лишь такими простыми средствами, как полозья, катки, продольные брусья, канаты и рычаги, надо было перетащить эти глыбы от карьеров к берегу Нила, где их грузили на барки, перевозили по реке и поднимали на 30 метров, до уровня строительной площадки.

Согласно преданию, которое Геродот передал со слов местного жреца, доставкой этих глыб к строительной площадке занимались по три месяца ежегодно в течение 20 лет сто тысяч рабочих. Число рабочих на строительной площадке составляло четыре тысячи человек, и неизвестно, сколько ещё работало в карьерах и на перевозке.

По существу, это было использованием технических приёмов, применявшихся на медных рудниках. Нужная форма придавалась блокам сперва сильными ударами шаров из долерита или остроконечными молотками и кирками, а на последней стадии обработки — пилами и трубчатыми свёрлами (приводимыми в движение, по-видимому, смычковой дрелью), а также абразивными материалами.


Другая история науки. От Аристотеля до Ньютона Пирамиды Египта.

Втаскивание блоков на стройплощадку по традиционным представлениям


Но выполнить столь большой объём работы за указанное время было невозможно, даже с помощью используемого инструмента. Как же всё-таки строили пирамиды? С момента, когда они попали в сферу внимания ученых, и до наших дней многие искали ответ на этот вопрос, поскольку строители пирамид не оставили никаких разъяснений на этот счёт.

Первым среди таких искателей был неутомимый греческий путешественник и историк Геродот, который, как полагают, ещё в середине V века до н. э. посетил Египет и предположил, что пирамиды строились с помощью деревянных машин, поднимавших блоки с уступа на уступ. Как выглядели эти машины, было неизвестно, по-видимому, и ему самому. Четыреста лет спустя Диодор Сицилийский предполагал, что подъём каменных блоков осуществляли по земляным насыпям. Затем почти 1800 лет никто этим вопросом не занимался, а потом интерес вспыхнул вновь.


Другая история науки. От Аристотеля до Ньютона Пирамиды Египта.

Египетские подъемные устройства, применявшиеся, как полагают, при строительстве пирамид (реконструкция)


Около 1719 года француз Поль Люка утверждал, что пирамиды облицованы цементом, а не камнем. Англичанин Р. Покок в 1745 году высказал предположение о пирамидах, как об облицованных каменными плитами горах. Уже в наше время, всего несколько лет назад, инженер-химик Джозеф Давидович возродил гипотезу о цементной облицовке, приведя в её подтверждение результаты научных исследований. Но вот американский инженер Буш снова вернулся к камню, однако высказал мнение, что каменные блоки оснащались с двух сторон сегментами, и таким образом превращались из прямоугольников в цилиндры. Буш успешно испытал свой способ, вкатывая почти трёхтонный цилиндр по наклонной плоскости усилиями четырёх человек. Есть весьма серьёзная версия, что блоки не цельнокаменные, а изготовленные из каменно-бетонной смеси.

И. В. Давиденко высказал такое мнение:

«Я стал причастен к мнению Джозефа Давидовича, утверждавшего, что пирамиды Хеопса сделаны из геополимерного бетона, а не выпилены из маккотанского известняка. Для доказательства этого я взял кусок, привезённый мне хорошим знакомым, и выковырял из этого так называемого известняка два прекрасных окатанных кварцевых зерна. В каком известняке вы найдёте внутри такое окатанное зерно? Почему нет слоистости во всех этих блоках вообще, которая им присуща? Почему там нет иглокожих? Маккотанские известняки и знамениты тем, что в них обильная фауна иглокожих, то есть морских ежей. Где они? Их нет.

К чему я привожу все эти примеры: если мы хотим заниматься историей, необходимо отслеживать материальные источники — не только те, о которых нам говорят, но и те, которые есть, но которые мы не видим.

Я мог бы приводить множество таких примеров, но все почему-то заинтересовались пирамидой Хеопса: она такая большая, состоит из блоков по несколько тонн. Но рядом со сфинксом стоят два храма — Храм сфинкса и Храм пирамид, где поставлены друг на друга блоки по 200 тонн, и это никого не удивляет. Почему не удивляет? Они тоже бетонные, они никакие не выпиленные, попробуйте сорвать с основания блок 9 на 3 метра, получится ли это?»

Вот и все из известных на сегодня способов. Причём любой из них вызывает сомнение ещё по одной причине. Геродот пишет о ста тысячах человек, работавших на пирамиде Хеопса. Как же они размещались на площадке всего в 5 га? Ведь на насыпи и на самой площадке одновременно должно было находиться много людей, тянувших волокуши с блоками. Об этом говорят и данные эксперимента, проведённого в 1954 году британскими археологами в Стоунхендже. Они воспроизвели перевозку полуторатонных каменных блоков. Простейшие деревянные салазки с привязанным к ним каменным блоком 32 молодых крепких парня едва тащили вверх по наклонной плоскости с уклоном 4°.

В 1978 году группа японских энтузиастов пыталась построить всего лишь 11-метровую пирамиду, используя наклонную насыпь и волокуши для подъёма каменных блоков, но потерпела неудачу. Насыпь оказалась слишком крутой, чтобы втаскивать по ней волокуши с грузом, и достраивать пирамиду пришлось современной технике.

Сколько нужно одновременно обрабатывать блоков, чтобы на выходе из каменоломен в день было 230? Сколько нужно для этого работников? Чем обрабатывали? Сколько блоков должно находиться в дороге, чтобы к пирамиде подавать через каждые 3,1 минуты? Сколько для этого нужно народу? Сколько нужно километров веревок? Волоком тянуть блоки невозможно (застрянут в песке), нужны какие-то катки. Сколько для этого нужно брёвен, и где их брали?

Каким образом блоки переправляли через Нил? Как грузили на лодки (баржи, паромы или плоты)? Чем кормили громадную армию работников? Как осуществляли постоянные специальные поставки продовольствия?

Вопросов больше, чем ответов.

Ни одна из сторон пирамиды Хуфу не отличается от других по длине более, чем на 20 сантиметров. Вся структура в целом полностью сориентирована по компасу. Между тем единственными доступными геодезическими средствами измерения в те времена, к которым относят строительство, могли быть визирование звёзд, мерные рейки, возможно, отвесы и вода для нивелирования.

Метод нивелирования, предположительно получивший развитие из опыта нивелирования ирригационных каналов, состоял в прорытии вокруг строящейся пирамиды небольшого рва, заполняемого затем водой для того, чтобы отсчитывать от него требующийся уровень. И несмотря на то, что эти измерительные средства были столь примитивны, наибольшая и наименьшая из граней (высотой около 249 метров) отличались друг от друга столь незначительно!

Наибольшее отклонение угла между смежными сторонами основания от прямого угла составляет около одной двадцатой градуса, а максимальное отклонение отдельных частей основания от среднего уровня было равно 1,25 сантиметра. Вероятно, египтяне использовали неожиданное техническое решение, не получившее развития в дальнейшем, а потому забытое.

«Если попробовать насыпать песчаный холмик, то окажется, что угол наклона его поверхности будет везде одинаков. Этот угол называется углом естественного откоса. Такое свойство присуще любому сыпучему телу. А кто, как не египтяне, живущие в окружении пустынь, могли лучше знать свойства песка?!

Песок прекрасно заменяет угломер: если поверх сердцевины насыпать слой песка, то по всей длине откоса получится ровная поверхность с ПОСТОЯННЫМ УГЛОМ НАКЛОНА.

Из любого строительного справочника известно, что угол естественного откоса песка находится в пределах 40–45 градусов в зависимости от размеров песчинок, влажности песка и примесей. Угол наклона рёбер пирамиды Хуфу составляет 42 градуса, пирамиды Хафры — чуть больше 42 градусов. То есть он попадает в эти пределы! Вполне возможно, что угол естественного откоса песка, которым пользовались древнеегипетские строители, был равен именно 42. Судя по такому углу откоса, это мог быть мелкий песок, возможно с некоторыми примесями, например с илом.

А как быть с углом наклона граней пирамиды? Если строители обеспечивали с помощью песка правильный наклон рёбер, то это автоматически определяло угол наклона граней. Несложные расчёты показывают, что для пирамиды Хуфу угол наклона рёбер в 42 градуса обеспечивает наклон граней под углом в 51 градус 52 минуты. Для пирамиды Хафры при угле наклона в 42 градуса 29 минут наклон граней составит 52 градуса 20 минут. Именно такие угловые размеры и имеют эти пирамиды в действительности».

Железный век

Считается, что не было никаких крупных изобретений (да и число второстепенных невелико) до наступления века железа, коренным образом изменившего условия жизни. А пока он не наступил во всей красе, в ход шли порой бронзовые лезвия мотыг и лемехов. В варварской Европе было обычным использование бронзы для тяжёлых и грубых работ. Рабочие медных рудников в Австрийских Альпах пользовались кувалдами и зубилами с насадками из бронзы.

Но бронза, редкий и дорогой материал, мало расширила власть человека над природой. В больших количествах из неё никогда не делали земледельческих орудий, вследствие чего земледелие оставалось почти на том же уровне, что и до появления бронзы. А значит, условия жизни в целом почти не изменялись, и прибавочный сельскохозяйственный продукт продолжал быть настолько мизерным, что ремеслом могла заняться лишь ничтожная прослойка. Поэтому из бронзы, помимо оружия, изготовляли ещё преимущественно лишь средства труда для немногочисленных ремесленников, с помощью которых они производили предметы роскоши для небольшого класса знати. В целом же производство оставалось на уровне каменного века. Даже крупные ирригационные сооружения в Египте строились в большинстве случаев каменными и деревянными орудиями. Власть государства не могла быть большой, поскольку не было средств, — их не с кого было собирать в больших количествах.

И это — канун железного века!

Легко понять, что если бы в Египте небольшие группы людей не начали в неизвестные времена сажать зерно в землю, а продолжали питаться дикорастущими финиками, то до сих пор по нашей планете бродили бы дикие племена, питаясь «дарами природы». И кстати, для природы такой ход развития событий был бы лучше того, что имеется сейчас.

А с появлением земледелия развитие в одних областях жизни подстёгивало прогресс в других, и очередной скачок в технологиях несомненно был связан с использованием железа. Но выплавка железа из руд и производство из него средств труда оказалась весьма сложным делом. Ведь вся история металлургии, это, по сути, история получения всё более высокой температуры. Скажем прямо, в первых примитивных печах вообще нельзя было достичь такого нагрева, чтобы расплавить металл.

А когда научились строить подходящие печи, стали получать металл в виде мельчайших затвердевших комочков (крицы), затерянных в массе шлака. Эту смесь приходилось повторно нагревать и многократно проковывать, чтобы удалить шлак и получить из разрозненных капелек сплошной кусок железа. И для того времени это была сложная технология. Овладев ею, человек получил большую выгоду. Более высокая прочность железа по сравнению с бронзой, общедоступность железных руд и, наконец, более дешёвый процесс производства окончательно вытеснили бронзу. Повсеместная распространённость железа в природе позволила выплавлять и использовать его на месте, без дальних перевозок и торгового обмена.

Дешёвое железо в корне изменило образ жизни. Земледелец получил, наконец, металлические орудия, повысившие производительность труда при обработке земли. С железным топором оказалась возможной расчистка под посевы больших лесных массивов. Ведь чтобы срубить дерево каменным топором, требовался не один день работы, а теперь речь шла о часах, а иногда и о минутах!

Очень быстро появился самый разнообразный железный инвентарь для сельского работника, в том числе лопаты, заступы, вилы, кирки, мотыги, косы и секачи, ножницы для стрижки овец (до этого шерсть просто выщипывали). Ими стали пользоваться также для стрижки волос и разрезания тканей. Значительный рост производительных сил в земледелии приумножил прибавочный продукт, что позволило увеличить прослойку специалистов-ремесленников. Продукция, производимая ремесленником, стала достоянием широких слоёв общества, а не только избранной кучки знати. И кстати, начался количественный рост знати.

Появились машины для производства муки, оливкового масла, вина. До этого вино давили только для домашнего потребления, и сок из винограда выжимали в мешках, скручивавшихся с концов, теперь же изобрели специальные прессы. Первым был так называемый балочный пресс.

А вот более сложный винтовой пресс появился гораздо позже, хотя официальная история и относит его ко второму или первому столетию до нашей эры. Вообще изобретение винта приписывают Архитасу из Таранто (примерно 400 год до н. э.), но проблема в том, что сама винтовая пара — очень сложное устройство. Если ход резьбы у винта не совпадает с ходом резьбы гайки, эта пара не будет работать. А как же в те времена можно было сделать их одинаковыми? Нужен был как минимум токарный станок.

С появлением железа и ремесленник получил более разнообразные орудия труда, и притом орудия лучшего качества. Плотники стали пользоваться лесопильной рамой, лучковой и двуручной пилой. Более того, различных инструментов из железа стало много больше, чем прежде из бронзы и камня. Появились бурав и рубанок. Употреблялись ручные свёрла и дрели, которые приводили в движение скрученной тетивой лука. Кузнецы работали с клещами, тисками, зубилом, свёрлами и более совершенными кузнечными мехами. Теперь у них имелись специальные молоты нескольких видов, чего не было у их предшественников.

Блок был изобретён, по-видимому, в начальный период железного века. Это очень нужное приспособление, казалось бы, легко могли изобрести много раньше люди, знакомые с колесом. Однако, по имеющимся довольно достоверным данным, египтяне бронзового века не поднимали паруса с помощью блока и определённо не пользовались им на крупных строительных работах. Первое, как полагают, изображение блока имеется на барельефе в Ассирии, который датируют VIII веком до н. э., но сама хронология Ассирии вызывает много вопросов, так что мы пока не будем спешить с расстановкой дат. Возможно, блок, хоть он и простейший из механизмов, и не мог быть изготовлен рано и достаточно дешёвым способом, пока не появилось железо.

Появление блока вызвало коренной переворот в строительстве. Он позволил поднимать и укладывать на место камни гораздо производительнее, чем в бронзовом веке, когда их поднимали по земляной наклонной плоскости с последующим сбрасыванием на нужное место. Блок быстро превратился в элементарный подъёмник; также вошли в обиход двуноги с талями.

Считается, что на Апеннинском полуострове было сделано очень важное открытие: пуццолановый («путеоланский») раствор, изготовлявшийся из измельчённой породы вулканического происхождения. Вскоре на этом растворе стал изготовлять римский бетон. Мелкий каменный щебень, битый кирпич чередовался ровными слоями с цементным раствором, образуя несокрушимую бетонную кладку, не уступавшую по прочности каменным блокам. Здесь нужно отметить, что применение вулканических пород позволило итальянцам обойтись без прокаливания сырья, поскольку в то время не было возможности достигать необходимых температур. Без вулкана никакого цемента они бы не изобрели.

При строительстве пользовались в основном ручными орудиями: коленчатыми и простыми рычагами для установки каменных плит, молотками для забивки скоб, лопатками для нанесения раствора и дощечками с рукояткой для его выравнивания. Проверочный инструмент состоял из циркуля, отвеса, наугольника, рейки и шнура. Был также известен уровень в виде открытого желобка, наполненного доверху водой.

Развитие производства стимулировало торговлю, а эта последняя в свою очередь требовала изменить характер производства. На первых порах товары даже на внешний рынок производила горстка самостоятельных ремесленников. Потом стало ясным, что производство товаров на рынок эффективно при концентрации производительных сил в крупных мастерских, где каждый работник специализируется на одной операции, а все вместе заняты массовым производством товаров. Наконец, всем стала ясна полезность механизмов.

Писчие материалы и инструменты для письма

Важнейшим фактором подъёма культуры и начала истории, — то есть такого прошлого, о котором можно судить на основе документов, — стало появление и развитие письменности. Её начало тоже в Египте, где появились первые иероглифические (рисунчатые) значки, изображавшие целое слово или фразу.

Первыми средствами для изображения символов были рука, палка и камень. Рукой и палкой можно было рисовать на песке, а камнем — на скале. Затем человек начал использовать смоченные глиняные дощечки, при этом ручкой служила деревянная или бронзовая палочка, либо кость.

Несколько слов о писчем материале — папирусе. Его изготавливали из стеблей нильской лилии. Стебли разрезали на узкие полоски, которые складывали друг около друга в два слоя крест-накрест на плоской каменной плите, затем покрывали куском ткани и выколачивали плоским камнем, без применения клея. Получалась цельная плёнка, которую сушили, разглаживали и, наконец, лощили. С помощью такой простой техники изготавливали полосы папируса шириной 30–40 сантиметров и длиной иногда до 40 метров. На папирусе писали тушью с помощью заострённой палочки.

Появление папируса было очень важным событием, так как был получен вполне доступный материал для письма. И хотя бы ясно, ГДЕ был изобретен папирус: в Египте.

Появление скорописи способствовало изобретению предшественника современной авторучки. Среди сокровищ гробницы Тутанхамона была обнаружена медная ручка со вставленной в неё свинцовой трубочкой. Внутри трубочки помещалась тростинка, её заполняли чернилами, которые передвигались по волокнам стебля к заострённому концу. Также для письма на папирусе использовали тонкие кисти из тростника. Росписи на гробницах донесли до нас изображения этих инструментов.[10] Позже стали писать по воску. Он заливался в деревянные таблетты, причём тут же появилось и название пишущего инструмента: стилус, который делали из металла. Когда запись становилась не нужна, её стирали с помощью плоского обратного конца стилуса.

Письмо по воску практически без изменений просуществовало до тех пор, пока не был изобретён пергамент. С появлением пергамента, используемого для изготовления рукописных книг, люди продолжали употреблять восковые дощечки для каждодневных записей и макетирования книг. Для этих целей использовался всё тот же металлический или костяной стилус с расплющенным концом.

В течение 600–1800 годов нашей эры происходило постепенное удешевление пергамента и его распространение, и потребовался новый общедоступный пишущий инструмент. Европейцы (впервые в Испании, то есть это могли быть и арабы) обнаружили, что при использовании определённым образом заточенного гусиного пера для письма по пергаменту можно изменить и стиль письма, сделав его прописным и наклонным. Так четырнадцать веков тому были придуманы прописные буквы; до этого при письме использовали только заглавные буквы.

Гусиные перья просуществовали рекордно длительное время, до конца XVIII века. Они же дали название складному ножу, которым поправляли перья; на Руси его назвали перочинным.

История с бумагой тоже не очень ясная. Есть мнение, что бумага появилась в Китае около 100 года н. э. Но мы не будем этого рассматривать, а начнём с более достоверной истории.

В арабских владениях производство бумаги из тряпья началось в VIII веке.[11] В Самарканде бумажная мастерская действовала с 751 года, в Багдаде с 794-го. Документы, написанные в VIII веке на бумаге, найдены в Таджикистане. В Х веке бумага достигла Египта и Северной Африки, после чего в Каире бумажные мастера населяли целые кварталы. Наряду с обёрточной и плотной писчей бумагой они вырабатывали тончайшие листы для голубиной почты.

Из Северной Африки бумага в 1150 году попала в Испанию. Здесь заработали первые в Европе бумажные мельницы. Высоким качеством бумаги славились Касатива (Шатива), Валенсия и Толедо. Сначала бумагу вырабатывали из хлопка, потом её стали делать из очёсов, ветхого белья, старых канатов и парусов.

Основными операциями в бумажном производстве были: очистка и промывка тряпья, толчение его в деревянных корытах пестами, разрыхление массы в чанах с водой и её разливка на тонкие проволочные сетки. В целом технология изготовления бумаги насчитывала не менее 30 операций.

В Италии бумагу научились делать в 1154 году; центром производства стал итальянский город Фабриано, где насчитывалось до 40 бумажных мельниц. Бумажное производство развивала и Венеция. Итальянские бумажники значительно облегчили способы изготовления бумаги, применив для превращения волокнистого сырья в кашицеобразную массу так называемые толчеи. Толчея представляла собой толстое бревно с выдолбленными в нём углублениями или каменное корыто. Их заполняли измельчённым тряпьём, добавляли воду и толкли деревянными, окованными железом пестами. Песты приводились в движение деревянным валом с кулачками от колеса водяной мельницы, и такие устройства применялись до конца XVIII века. Итальянцы ввели в практику проклейку бумаги животным клеем, чем повысили её прочность и снизили капиллярность.

На первых порах бумага была рыхлой, не очень прочной, сероватого или желтоватого цвета. Она была настолько грубой и недоброкачественной, что в 1221 году германский император Фридрих II издал приказ уничтожить все акты на бумаге и переписать их на пергамент. Но со временем качество росло; с конца XIII века на бумаге европейского производства начинают появляться так называемые водяные знаки.

На Русь бумага первоначально ввозилась преимущественно из Италии и Византии.

Появившийся в XV веке печатный станок предъявил к бумаге новые требования. Она должна была стать более гладкой, ровной, прочной, упругой и эластичной, хорошо впитывать краску. И именно это стимулировало дальнейший прогресс в её производстве. Так обычно и бывает: производство ставит задачу, и из предлагаемых решений выбирается нужное. А иначе, если оно и появится, то не получит развития, так как не ясно, ради чего надо нести затраты.

В процессе изобретения книгопечатания можно увидеть три главных этапа. Сначала печатали с деревянных форм, вырезавшихся из дерева по одной для каждой страницы. На следующем этапе печатали подвижными литерами, изготовленными из дерева или какого-либо иного материала. Имея несколько сот штук каждой литеры, печатник мог набирать из них целую страницу текста в рамку, затем перейти к набору следующей страницы и т. д. Но при таком способе печати каждую литеру приходилось вырезать в количестве нескольких сотен штук. И, наконец, текст начали набирать методом массового производства, отливая из металла все литеры в одной форме.

Как всегда, Китай впереди всех. Считается, что книгопечатание с деревянных форм появилось там в VI веке, затем примерно в 1045 году начали применять глиняные формы, а около 1314 года распространились деревянные литеры. Наконец, в Корее с 1392 года литеры стали отливать из металла, а в 1409 году этим способом была напечатана первая книга. Но огромное количество экземпляров каждой литеры, необходимое для китайской грамоты, задерживало здесь развитие печатания металлическими литерами. Вот европейцы их и опередили в производстве книг.

Однако европейские методы печатания были совершенно иными, чем у китайцев. Поэтому нет никакой необходимости выводить её из Китая, тем более что наборные доски и книгопечатание в Китае появилось лет на триста позже, чем в Европе.

Ведь книгопечатание отличается от просто печати наличием касс с одинаковыми знаками. Вообще же ксилография для печатания бумажных денег, игральных карт и картинок религиозного толка появилась в Европе к концу XIV века и довольно широко распространилась в начале XV. Напечатанные ксилографическим способом книги появились примерно в 1450 году. Переход к металлическим литерам произошёл, по-видимому, быстро (промежуточного этапа в Европе не было). Уцелевшие в Авиньоне следы подобных попыток относились к 1444 году, а в Гарлеме они проводились, вероятно, даже несколько раньше.

Но заслугу разрешения многих технических проблем процесса печатания историки отдают, хотя и не единодушно, жителю немецкого города Майнца Иоганну Гутенбергу. Он начал работу в этом направлении с 1436 года и стал печатать свои книги приблизительно с 1450 года (с точностью до двух лет в ту или другую сторону от этой даты). В 1500 году книгопечатание проникло уже в двенадцать европейских стран; к этому времени было издано около 40 000 экземпляров книг.

Это была такая же революция, как и открытие железа. Печать стала в последующие столетия важным фактором убыстрения темпов технического прогресса.

История механизмов

Машина — это двигатель, передача, рабочий орган. Говоря попросту, разные машины состоят из разных или сходных механизмов. И вот оказывается, что человек постоянно стремится применить машину там, где требовалась физическая сила, чтобы, заменив человека, увеличить свою энерговооружённость.

К 1975 году было известно 4746 видов механизмов. Почти двумястами годами раньше, в начале 1800 года, как установлено достоверно, люди знали не более двух сотнях видов механизмов. Таким образом, увеличение — почти в 24 раза. А за двести лет до XIX века, в начале XVII столетия, их было известно около ста, то есть за двести лет изобретатели всего лишь удвоили их количество.

По конструктивным признакам основные механизмы можно свести в следующие группы:

1) стержневые, или рычажные (шарнирные) механизмы;

2) фрикционные механизмы;

3) зубчатые механизмы;

4) кулачковые механизмы;

5) механизмы с гибкими звеньями;

6) винтовые механизмы;

7) механизмы с упругими звеньями;

8) комбинированные механизмы;

9) механизмы переменной структуры;

10) механизмы движения с остановками;

11) гидравлические механизмы;

12) пневматические механизмы;

13) электромагнитные механизмы;

14) электронные механизмы.

Поговорим об истории развития механики. Мы, конечно, не будем рассматривать все перечисленные группы, тем более что некоторые из них появились лишь в последнее время. Но обратим внимание на важность развития техники. Недавняя история человечества показывает, что страны, обладающие техническими и технологическими преимуществами, достигают военного и политического могущества. Эту формулу можно перевернуть: могущественные страны обязательно обладают передовой для своего времени техникой и технологиями. Так мало того: общее могущество предполагает идеологическое превосходство, развитие литературы и искусства.

Этот вывод верен для нашего времени, тем более он должен быть верен для прошлых веков, когда связи между наукой и техникой, между военной силой и политическим могуществом были более очевидными и прозрачными.

Однако традиционная история допечатных времён предлагает нам весьма противоречивую, и даже парадоксальную картину. Античные греки обладают высочайшей литературой и наукой, которая никак не реализуется в реальной технике и производстве. Описания технических устройств есть, в образцах её нет. Древние римляне имеют потрясающую армию, которая завоевала весьма культурные страны, а потом… безвозвратно проиграла германским «дикарям». А всю науку римляне «заимствуют» у греков. Монголы в XIII веке, не имея ни науки, ни техники, ни письменности, ни производства, ни идеологической основы хотя бы в религии, побеждают вообще всех подряд, являя невиданное ни до, ни после могущество, не подкреплённое ничем.

Но самый удивительный случай — Византия, центральная область Ромейской империи. Её история, насчитывающая тысячу лет, в отличие от монгольской истории отнюдь не мифична. Византия объединяет вокруг себя все страны Средиземноморья, Западной и Восточной Европы, Русь, многие страны Азии. Византия (Царьград, Константинополь) — крупнейший центр международной торговли, через неё идут пути с севера на юг и с запада на восток; здесь концентрируются богатства всего мира. Её император — общепризнанный помазанник Божий, что даёт Византии колоссальное идеологическое преимущество.

Империя успешно воюет и на Востоке, и на Западе, а, потерпев в 1204 году поражение от объединённых германцев в ходе 4-го Крестового похода, находит силы, чтобы вернуть себе свои земли.

Даже после того, как в 1453 году власть здесь взяли мусульмане и Ромейская империя превратилась в Румский султанат, а в дальнейшем в Турцию, страна вплоть до XIX века была сильнее всей Западной Европы, во всяком случае, не была слабее. Это значит, что она превосходила других в производстве, и лишь вследствие промышленной революции на Западе потеряла свое преимущество.

Но вот здешних учёных за всю длинную историю Византии можно пересчитать по пальцам (и они только и делали, что комментировали «антиков»), искусство выглядит достаточно убогим, а идеология представлена лишь с религиозной стороны. Всё это противоречит новейшей истории человечества, в которой могущество обязательно вызвано научным, техническим, технологическим и идеологическим превосходством, — а ведь больше действительно нечем объяснить могущество любой страны.

Чтобы свести концы с концами, нам придётся вспомнить, что государственным языком Византии на протяжении почти всей её истории был греческий, что на Руси всех византийцев чохом, вплоть до XVII века, звали греками, а сами себя они не называли иначе, как ромеями, то есть римлянами. Итак: «древние греки» имели науку, «древние римляне» армию, а византийцы — греки и одновременно римляне — производство, и были самым могущественным народом в мире. А единую хронологию, которая разделила «древних» греков и римлян с византийцами, рассчитали даже не в Византии, а в Западной Европе почти через полтора столетия после того, как империя исчезла с карты мира. И уже на базе этой хронологии создалась история, грешащая, скажем прямо, изрядным европоцентризмом.

Иначе говоря, историю Византийской империи растащили по разным странам и временам, причём наиболее колоритные «куски» достались Европе, и это сделало её диковатое прошлое возвышенным и благородным.

Поскольку традиционная хронология первоначально была рассчитана Иосифом Скалигером по каким-то математическим правилам, постольку можно было ожидать, что алгоритм расчётов хоть как-то, но проявится. И действительно, А. М. Жабинский, анализируя стили искусства разных эпох, сумел так выстроить века хронологии на своей схеме, которую назвал «синусоидой», что стало возможным свести по «линиям веков» эпохи, отличающиеся ярко выраженным стилистическим параллелизмом произведений изобразительного искусства.

Это открытие А. М. Жабинского, безусловно, будет полезным для разоблачения неверной хронологии, которая пока составляет костяк традиционной истории. Но, к сожалению, из одной неверной истории нельзя сделать другую, «верную», переставляя отдельные части. Если это и удастся когда-нибудь сделать, то только применительно к истории Западной Европы. Так что историю всего человечества придётся восстанавливать иными методами. Один из них, но не единственный — анализ эволюции науки и техники.

Античные механики

Герон из Александрии (умер, как считается, приблизительно в 70 году до н. э.) оставил потомкам не только трактаты, в которых описываются многие бывшие тогда в употреблении механизмы, но и первое сочинение об автоматах. Фигуры и их элементы двигались по прямой линии, по кругу, по произвольной кривой. Каждое движение производилось при помощи нитей, навёрнутых на барабаны или блоки различного диаметра и натягиваемых грузиками. В некоторых местах нити имели ненатянутые участки (петли) для того, чтобы одно движение запаздывало относительно другого.

С помощью таких автоматов проводились театрализованные и религиозные действия, поскольку наряду с малыми автоматами были и большие, управлявшие движениями статуй. Современный торговый автомат по принципу действия очень напоминает героновский автомат, выдававший святую воду в обмен на монетку. Есть утверждение, что Герон писал и о военных машинах, но это его сочинение до нас не дошло.

Кем он был? Предполагают, что землемером. Основания для такого предположения довольно смутны: якобы одно из его наиболее полезных изобретений напоминает теодолит, а другое — шагомер, прибор для определения пройденного расстояния.

Этот шагомер механически подсчитывал число оборотов вращающегося колеса; его можно уподобить современному счётчику километров на автомашине. Правда, никто этого прибора не видел, есть лишь сообщения, что он имел зубчатую передачу, причём изобретение зубчатой передачи иногда приписывают Архимеду. В своё время Леонардо да Винчи пытался сделать этот шагомер по описанию и понял, что прибор не работоспособен. То есть, это могло быть некоторое теоретическое рассмотрение, которое никогда и не пытались сделать и никогда не применяли, так что вопрос о времени «изобретения» тоже чисто теоретический. Да и сама зубчатая передача для тех случаев, когда была нужна определённая точность, в те времена просто не могла быть сделана, а почему — рассмотрим позже, в главе об истории часов.

Сообщают, что Герон в трудах своих описал насосы, приспособление для автоматической регулировки фитиля и уровня масла в лампах, пожарную помпу и пожарную машину. Другие героновы механизмы в большинстве случаев представляют собой не более, как механические фокусы или игрушки. Опять же, в натуральном виде этих приборов нет. Да и заявление, что их «описал Герон», сделал не сам Герон.

Историки науки пытаются объяснить такое положение дел тем, что ремесло было отделено от изобретательства, называемого «решением теоретических задач». Любой «теоретик» хотел бы видеть воплощение своих идей в практике, и старательно их описывал, желая привлечь внимание ремесленника или спонсора. Но если автор просто фантазирует, его приборы, естественно, не могли быть воплощены в практику. А описания остались.

Герону приписывают изобретение простейшей паровой турбины и ветряной мельницы, хотя существуют некоторые сомнения в правильности перевода текста, упоминающего мельницу. Но нам важно то, что здесь мы встречаемся с двумя устройствами, которые действительно можно было превратить в эффективно действующие первичные двигатели, однако это так и не было сделано до новейшего времени.

Можно предположить, что сам Герон не понял смысла своих собственных изобретений. Такое случается, хоть и редко. Но его работы читали другие, и тоже не сделали никаких выводов. А такое могло быть только в двух случаях: или на самом деле эти изобретения были уже не только известны, но и воплощены в металл, — тогда Герон обычный популяризатор. Или, наоборот, технологии не позволяют создать такой механизм, — и тогда Герон обычный фантазёр. В любом случае, для Герона техника была просто забавой. Турбина вращается сама по себе и ничего не приводит в движение. Ветряные лопасти крутят особое приспособление, но это не мельница, а всего лишь хитроумная безделушка.

В восточных (условно говоря, мусульманских) землях ветряные мельницы появились приблизительно в VII веке, в Западной Европе — ближе к концу XII века. Поскольку Герон жил в Александрии, на византийской территории, то самая, на наш взгляд, возможная хронологическая точка для него — VI век, незадолго до появления мельниц в мусульманских странах, которые, понятно, при Героне ещё не могли быть мусульманскими, поскольку пророк Мухаммед жил позже.

Изобретение пневматики историки отдают другому александрийскому механику, Ктесибию (примерно 100 год до н. э.) Он изобрёл двухцилиндровый пожарный насос, который ни в чём существенном не отличается от современного; изобрёл водяные часы, водяной орган, а также аэротрон — военную машину, в которой роль упругого тела играл сжатый воздух. Как и пожарный насос, аэротрон представлял собой цилиндр с движущимися внутри них поршнями, так что в трудах Ктесибия мы имеем первое в истории техники упоминание о кинематической паре «цилиндр — поршень». Но опять не известно, когда это было написано, и опять нечто подобное есть у Леонардо да Винчи.

Далее вспоминают математика и механика Архимеда, который родился в Сиракузах на острове Сицилия, учился в Александрии, а погиб на родине: согласно легенде, во время осады его родного города римлянами он создал новые военные машины, надолго задержавшие врага под стенами Сиракуз. Но всё же город пал, и Архимед был убит. А когда много лет спустя в Сиракузы приехал Цицерон, он так и не сумел убедить местных жителей, что у них жил такой выдающийся механик.

Архимеду приписывают изобретение винта, усовершенствование зубчатого колеса, формулировку закона его имени, а также создание многих новых машин. Если учесть, что в начале XVII века, через 1800 лет после Архимеда, было известно всего лишь около сотни механизмов, то человечество должно быть ему неизбывно благодарно. Правда, само его имя даже в XV веке не было широко известно.

Важным источником, из которой черпают представления об античной технике, стали «Десять книг об архитектуре» римского архитектора и инженера Марка Витрувия Поллиона (считается, что он жил в I веке до н. э.). Десятая книга его сочинения посвящена машинам, и здесь же дано определение машины:

«Машина есть сочетание соединённых вместе деревянных частей, обладающее огромными силами для передвижения тяжестей».

Согласно Витрувию, машины и орудия различаются тем, что машины для выполнения работы требуют большого числа рабочих или применения большой силы (таковы, например, баллисты и давильные прессы), орудия же выполняют задание умелой рукой одного человека.

Здесь мы находим ещё одно историческое противоречие. Раннее Средневековье знало водоподъёмное колесо. Оно было вертикальным, с прикреплёнными к нему черпаками, которые перекачивали воду в оросительный желоб. На первых порах колесо вращал человек посредством топчака или ворота, потом стали использовать вола, затем силу воды. Столетиями применение водяного колеса ограничивалось мукомольным делом, но в конечном итоге оно стало главным источником двигательной силы, на фундаменте которого протекали начальные стадии развития современной цивилизации. Также много позже Витрувия применяли горизонтальное водяное колесо, вращающееся на вертикальном валу под действием потока воды, направляемого желобом.

Между тем у Витрувия описана усовершенствованная разновидность водяной мельницы, с вертикальным колесом и горизонтальным жерновом! Они связаны между собой зубчатым (цевочным) зацеплением, и вся мельница сильно похожа на нашу современную водяную мельницу. К тому же зубчатое зацепление здесь было таким же, как и у водоподъёмного колеса, которое вращал вол, но с передачей усилия в обратном направлении. А вот ввести водяное колесо во всеобщий обиход выпало на долю средневековых механиков, что показывает: если Витрувий и был античным учёным, то эта античность непосредственно предшествовала Средневековью. Можно предположить, что жил он в XI или XII веке.

В одной поэме, которую относят к IV веку, упоминается приводящаяся в движение водой пилорама для резки мрамора. Однако трудно представить себе, чтобы какому-то изобретателю удалось использовать силу воды для сложного процесса резки мрамора задолго до того, как её догадались применить даже для помола зерна!

Многие историки культуры считают Средние века (500–1450 годы) мрачной эпохой: она привела цивилизацию к гибели. Действительно, в рамках традиционной хронологии так оно и выглядит: на протяжении всей этой эпохи не было почти никакого прогресса, пока в период чудодейственного Возрождения люди не открыли повторно изящные искусства и науки древней Греции и античного Рима, чтобы на их основе вернуться в лоно цивилизации. Но могло ли такое быть?

Арабские и византийские достижения

Между арабской и византийской культурами, при всём сходстве между ними, всё же существовал языковый барьер. Это привело к существенному расхождению в результатах научной работы, прежде всего в теоретических построениях. В то же время невозможно даже предположить, что арабские и византийские учёные не знали о работах друг друга.

Учёные арабского мира совершили немало открытий; принято считать, что в освоении знаний они опережали Запад на несколько веков. При дворе халифа аль-Мамуна в конце VII века было основано специальное учреждение — Дом мудрости, в котором он собрал учёных, владевших различными языками, во главе с известным математиком аль-Хорезми. Но чем же они занимались? Они переводили на арабский язык труды античных авторов по философии, математике, медицине, алхимии, астрономии!

Античные мудрецы в нашей улучшенной хронологии — это учёные Византии, творившие не в VI–I веках до н. э., а в IV–XII веках н. э., а значит, они просто современники арабских учёных. И в самом деле, арабский мир, непосредственно граничащий с землями Византии, вполне мог получать оттуда научные труды и переводить их. Ведь в Византийской империи уровень познаний в области практической механики был достаточно высоким; известно, что в Константинополе был арсенал с большим количеством военных машин.

Одновременно в границах Арабского халифата создавалась новая наука, а её создателями были все народы, населявшие халифат: хорезмийцы, сирийцы, тюрки, египтяне, арабы, испанцы. И ведь все они были недавними подданными Византии, их земли отделились от империи лишь в VII веке, после зарождения ислама. Объединяющим для всех них был арабский язык, язык науки и религии. Поэтому совершенно справедливо считается, что главным источником знаний арабоязычных народов в области практической механики на начальном этапе были сочинения, переведённые с греческого на арабский язык. Но это был язык не мифических «древних греков», а грекоговорящих византийцев.

Полученные знания были не только усвоены арабами, но и развиты ими. Так, в средневековом арабском сочинении IX века «Ключи науки» сообщаются сведения о простых машинах, о водяных и ветряных мельницах, о военных машинах и об автоматах. При чём же тут, спрашивается, «древние греки»?

Название «простые машины» в течение очень длительного времени применялось для обозначения простейших подъёмных приспособлений: рычага, блока, наклонной плоскости, клина и винта. Строго говоря, ни одно из этих приспособлений нельзя в полном смысле назвать машиной, и произошёл этот термин, вероятно, от неправильного перевода того слова, которым Герон Александрийский обозначил эти простейшие приспособления. Вплоть до конца XIX века и само понятие «машина» было неопределённым.

При халифах Харун-ар-Рашиде и аль-Мамуне (VIII–IX века) научная деятельность была на подъёме: строились астрономические обсерватории, здания для научной и переводческой работы, библиотеки. Получило развитие школьное дело, причём в некоторых случаях труд учителей очень хорошо оплачивался; предпринимались даже специальные путешествия учеников с учебными целями.

Было разработано много разных типов водоподъёмных машин, приводимых в движение силой воды или силой животных. В Х–XI веках было повсеместно прекращено производство муки на ручных мельницах: их сменили водяные мельницы, которые устанавливались не только на реках и в устьях каналов, питавшихся водой за счет прилива, но даже были выстроены мельницы, которые приводила в движение вода, отступавшая во время отлива. В Месопотамии на Тигре действовало много плавучих мельниц. Мельницы Мосула висели на железных цепях посредине реки; каждая мельница Багдада имела по сто жернопоставов.

В Средние века, кроме силы животных и воды, начали осваивать, «механизировать» ещё и силу ветра, что позволяло людям не ограничивать свою техническую смекалку лишь теми местами, где можно использовать водный поток. Так, ветряные мельницы впервые появились в Афганистане в IX веке: лопасти ветряного колеса располагались в вертикальной плоскости и были прикреплены к валу, который и приводил в движение верхний жернов. Почти одновременно с ветряными мельницами были изобретены и регулирующие устройства, необходимость в которых диктовалась тем, что крылья мельницы были связаны с жерновом напрямую, и скорость его вращения сильно зависела от силы ветра. В Афганистане все мельницы и водочерпальные колёса приводились в движение господствующим северным ветром, и поэтому ориентированы только по нему. На мельницах были устроены люки, которые открывались и закрывались, чтобы сила ветра была то больше, то меньше, поскольку при сильном ветре мука горит и выходит чёрной; порой даже жернов раскаляется и разваливается на куски.

Подробный перечень химического оборудования, применявшегося арабами при перегонке, возгонке, растворении, кристаллизации веществ, описал в своих трудах учёный ар-Рази (865–925), знаменитый врач и алхимик иранского происхождения, работавший в Багдаде. Ар-Рази упоминает различные типы горнов, а также жаровни, фитильные и пламенные (нефтяные) горелки, литейные формы, мензурки, колбы, тазы и тигли, банки, напильники и шпатели, молотки, щипцы и т. д.

Крупнейшим математиком и астрономом IX века был Сабит Ибн Корра. Именно в его переводах дошли до нас сочинения Архимеда, которые не сохранились в греческом оригинале (если такие были).

Известен трактат «Книга о механике», принадлежавший знаменитым астрономам и математикам Багдадской школы — трём братьям Бану Муса (IX–Х века). Среди прочих механических устройств, в их книге описаны приспособлении для поддержания постоянного уровня воды в сосуде. Трактат братьев Бану Муса породил целый ряд комментариев и трактатов. Механическим устройствам для поднятия воды посвящён трактат Абу-ль-Изза Исмаила аль-Джазари (XII–XIII века) «Книга о познании инженерной механики». Такого же рода устройства рассматриваются в трактате Мухаммеда Ибн Али аль-Хурасани «О водяных колёсах». Многочисленные описания всевозможных механических устройств, применявшихся в разных странах ислама, содержатся в трактатах аль-Кинди Якута и Ибн Халдуна.

Важным районом научно-технического развития была Южная Испания, составлявшая Кордовский эмират Арабского халифата, а с 1-й четверти Х века сделавшаяся особым Кордовским халифатом. В результате взаимодействия культур многонационального местного населения в IX–XV веках там шёл быстрый подъём общей культуры. В высших школах Кордовы, Барселоны, Гранады, Саламанки, Севильи, Толедо и других городов, помимо мусульманских официальных богословско-схоластических премудростей, преподавались философия, математика, астрономия, медицина и другие науки.

В библиотеке кордовского халифа Хакама II (2-я половина Х века) имелось до 400 тысяч рукописей. Здесь же были открыты и общеобразовательные школы. В научных центрах халифата велась большая работа по переводу античных рукописей с греческого на арабский, и с арабского на латинский язык. В Кордовский халифат приезжали учёные не только со всех концов мусульманского мира (в том числе из Средней Азии, Ирака и т. д.), но и из христианских стран Европы. Так, изобретатель часов Герберт учился в школах Барселоны и Кордовы и великолепно знал арабский язык.

Казалось бы, вовлечение в технический прогресс всё больших территорий и количеств людей должны были инициировать подъём изобретательства.

Но нет: историки науки уверяют, что средневековые механики ничего не изобретали, а придуманные в античности машины в их времена почти не изменились. Даже когда появлялись новые машины, они по принципу действия не отличались от старых. Что интересно, как в годы Витрувия, так и тысячу лет после него машины делаются в основном из дерева, металлические детали крайне редки. Число механизмов, используемых при их построении, остаётся одним и тем же.

В странах арабского халифата большое распространение получило ткацкое искусство. В Египте производились льняные и шерстяные ткани, и это мастерство перешло затем в Персию. Хлопок совершил обратное движение; его начали ткать в Индии, откуда он перешёл в страны Средней Азии и Египет. В Х веке хлопчатобумажные ткани из Кабула вывозили в Китай и в Персию. Центром шелкопрядения была Византия; шерстяные ковры ткали в Армении, Персии и Бухаре, причём армянские ковры считались лучшими.

Такое массовое производство тканей для рынка явилось результатом совершенствования техники прядения и ткачества. Преобразование поступательного движения во вращательное с помощью педального механизма, первоначально освоенное в гончарном производстве, вошло в конструкцию прядильного механизма, а это улучшило качество пряжи и ускорило производство.

Была усовершенствована конструкция ткацкого стана, который в античные времена (легко предположить, что незадолго до изобретения этого ткацкого механизма) представлял собой примитивную деревянную раму с простейшими механическими приспособлениями. Теперь станок с подвижными шнурами для поднятия и опускания нитей после каждого пролёта челнока был освоен ткачами Средней Азии и Ближнего Востока.

Крупнейшим учёным был руководитель Константинопольского университета (с 863 года) Лев, получивший прозвище Математика. Он изобрёл систему световой сигнализации, с помощью которой сообщалось во дворец о событиях, происходивших в государстве. Также с именем Льва связано изобретение «рычащих львов» и «поющих птиц», приводимых в движение струёй воды. Огромное значение имело применение Львом букв как арифметических символов: так он, по существу, подошёл к основам алгебры. Лев составил медицинскую энциклопедию, включавшую выписки из старых книг.

К сожалению, нашествия внешних врагов нанесли византийской культуре огромный урон. В 1204 году крестоносцы взяли Константинополь и варварски разграбили его. Хотя через 60 лет Михаилу Палеологу удалось восстановить Византийскую империю, но её экономика была подорвана, ремесло стало отставать от западноевропейского, а византийское купечество должно было уступить позиции купцам Венеции и Генуи. Вот почему византийские научно-технические достижения предшествовавшего периода приходится в значительной степени отнести к безрезультатно исчезнувшим, либо приписанным другим странам.

Начало прогресса в Европе

Западная Европа черпала свои технические знания из трёх источников. Первым было развитие собственной техники. Второй источник — исламские сочинения XI–XIII веков. Третий — труды византийцев, попавшие в Западную Европу несколькими путями. Сначала, в XIII веке они были привезены сюда в результате грабежа крестоносцами византийских ценностей, в том числе и культурных. В XV веке после захвата Константинополя турками многие учёные бежали на Запад, прихватив с собой своё наиболее ценное достояние — рукописи на греческом языке. Историки прямо сообщают, что эти византийские иммигранты привезли с собой в Европу целые библиотеки античных трудов!


Другая история науки. От Аристотеля до Ньютона Начало прогресса в Европе.

Применение техники в Европе началось с использования водяного колеса. Оно упоминается почти во всех письменных свидетельствах VI и VII веков; видимо, новинка потрясла воображение летописателей. Затем шло постоянное внедрение колеса в практику. Например, на юге Трента и Северна (Англия) в 1086 году работали 5624 водяные мельницы, по одной приблизительно на каждые пятьдесят хозяйств. Этого, несомненно, было достаточно, чтобы коренным образом изменить условия жизни людей. Новая разновидность мельницы, приводимая в движение силой прилива, появилась на побережье Адриатического моря в 1044 году, а в Довере между 1066 и 1086 годами.

На первых порах водяное колесо, как и якобы в Древнем Риме, только мололо зерно. Но уже в XI веке кому-то пришла в голову мысль заменить рабочие органы мельницы — жернова — органами, предназначенными для выполнения другой работы. В простейшем случае на главном валу мельницы вместо цевочного колеса был жёстко закреплён кулак, он «управлял» рабочим органом. Его стали применять для самых разнообразных нужд, например на сукноваляльном производстве для отбивания сукна в воде, чтобы становилось плотнее и прочнее. Прежде валяли руками, ногами и даже палками, но теперь это стали делать силой воды, которая поднимала падающие молоты посредством кулачков, установленных на валу колеса.


В XIII веке подобные мастерские уже перестали быть редкостью. По такому же принципу в XI и XII веках стали строить кузнечные молоты и кузнечные мехи, в XIII веке появились бумажные фабрики, а в XIV — рудодробилки.

Силу воды применяли для толчения вайды (растения, дающего синюю краску) и дубовой коры. К концу XI века водяное колесо пришло в мелиорацию, в XIII — на лесопилки. Тогда же его стали использовать для затачивания ножей, а в XIV веке для волочения проволоки, растирания красок и привода токарных станков. Зодчий Виллар де Оннекур из Пикардии, о котором известно, что он занимался строительством соборов, оставил эскиз с изображением мельницы, которая вместо жерновов имела пилу, приводимую в движение с помощью шарнирного четырехзвенника.

Итак, за триста-четыреста лет реального использования, а не в фантазиях историков, водяное колесо претерпело эволюцию от устройства, пригодного исключительно для размола зерна, до универсального двигателя, повсеместно используемого в различных отраслях промышленности.

Вслед за тем и ветряные мельницы, появившиеся в Европе к концу XII века, совершили быстрый количественный и качественный прогресс. Мы писали уже, что в странах ислама ветряные мельницы встречаются уже с VII века. Но устроены они были совсем иначе, нежели европейские: к ободу горизонтального колеса с жерновом, вращавшегося на вертикальном валу, крепили лопасти. Европейская же конструкция походила на современную ветряную мельницу, её крылья отходили от горизонтального вала, вращение которого передавалось жернову парой зубчатых колес. По сути дела, это была водяная мельница Витрувия, в которой двигатель подняли наверх, и с лопастями для улавливания ветра вместо водяного колеса. Вряд ли она была простой копией восточной мельницы. Возможно, это был отклик людей, уже знакомых с водяными колесами, на рассказы, скажем, крестоносцев о том, что сарацины «запрягли ветер».

О ветряной мельнице в Европе впервые упоминается приблизительно в 1180 году в одном документе из Нормандии. До конца столетия она уже применяется от Йоркшира до Леванта. Конечно, приспособить ветряной двигатель для обслуживания каких-либо процессов, кроме мукомольного, было не так легко, но приблизительно с 1400 года она становится основой водоподъёмных работ при осушении в Нидерландах. Иногда её использовали как привод различных механизмов, например, для рудничного подъёмника в Чехии в XV веке.

Самые первые ветряные мельницы в Европе были козловыми, то есть весь корпус поворачивался на козлах для наведения колеса с лопастями на ветер. Это очень жёстко ограничивало размеры мельниц. Затем появились шатровые мельницы, в которых ходовая часть помещена в неподвижный корпус, а поворотный шатёр несёт лопасти и шестерни. Её мощность была уже в два-три раза больше, чем у козловых. По-видимому, такая мельница появилась к концу XIV века, но широкого распространения не получала вплоть до XVI века, пока голландские инженеры не усовершенствовали её, использовав все потенциальные возможности механизмов. После этого стало возможным применение её для многих производственных нужд.

Упряжь для скота

На протяжении многих столетий, вплоть до появления парового двигателя, только животные обеспечивали человеку скорость передвижения и перевозку грузов. Ясно, что разработка приспособлений для использования скота была очень актуальной.

Древняя упряжь была придумана для запряжки быков. Её главным элементом было ярмо, покоящееся на холке быков, — к счастью, форма бычьей шеи позволяла сделать эту упряжь весьма рациональной. Однако она не годилась для онагра (это дикий осёл), и в особенности для лошади. Шея у них неподходящая. Поэтому ярмо, когда оно лежало на холке лошади, прихватывали ремнём или хомутом вокруг шеи. По сравнению с современной упряжью, в которой хомут покоится на лопатках, эта упряжь была очень неудобной. Когда лошадь тянула повозку или плуг, ремень давил ей шею и душил, вынуждая становиться на дыбы или закидывать назад голову.

Кроме того, лошадей не умели ковать, а кожаные накопытники надевали им только на сбитые ноги. В результате по меньшей мере две трети энергии лошадей тратилось впустую. Лошадиной тягой люди пользовались только для перевозки лёгких грузов, а тяжёлые грузы продолжали перетаскивать вручную ценой неимоверных страданий.

А историки говорят, что коня широко применяли ещё во времена Древней Греции и Рима! Но ведь в те времена не было упряжи. Очень долго не было её ни для езды верхом, ни для одноконной, ни для многоконной езды; лишь в Средние века вошла в употребление рациональная и удобная упряжь.

История развития современной упряжи весьма запутана. Считается, что в Китае сумели её значительно усовершенствовать самое позднее ко II веку до н. э., введя мягкий хомут (форейтор). Он охватывал грудь лошади ниже, чем бычий, а приблизительно по середине его крепился горизонтально ременный тяж, что освобождало шею животного от давления. Но к китайским сообщениям надо вообще подходить очень осторожно, не слишком-то им доверяя.

Бóльшего доверия заслуживают сообщения, что к VII–VIII векам у народов Передней и Центральной Азии, а также Сибири вместо дышловых повозок, в которые лошадей запрягали с помощью ярма либо нагрудных и нашейных ремней, появились повозки с оглоблями и постромками. Были, наконец, изобретены и такие важные части упряжи, как хомут, состоящий из деревянного остова — клешни с подшитой под него прочной (вначале обычно войлочной) подушкой-валиком. Хомут надевался на шею лошади и крепился таким образом, чтобы не стягивать животным дыхательного горла.

Вслед за Византией и в Европе в какой-то момент вместо ярма и дышла лошадей стали запрягать в оглобли. Упряжь подобного рода появилась здесь к IX веку и скоро прочно вошла в обиход. Современная упряжь с мягким хомутом, постромками и оглоблями распространяется повсюду в этом своём окончательном виде к XII веку.

Тогда же вошли в обиход подковы (Х век), прибиваемые к копытам лошадей гвоздями, ведь в античную эпоху (то есть в предшествующий период) были известны лишь защитные сандалии с металлической подошвой, надеваемые на копыта животных. Правильно подковать лошадь — непростое дело!.. В XI веке появились стремена. В XII веке подковами и стременами стали пользоваться повсеместно. Запрягание лошадей цугом тоже распространилась лишь в Средние века.

Таким образом, люди научились, наконец, полностью использовать тягловую силу животных. В итоге снизились расходы на сухопутные перевозки. Теперь на сельскохозяйственных работах малоэффективных волов можно было заменить лошадьми и ослами. Лошадь в усовершенствованной упряжи заменяла 10 человек, а хорошее водяное колесо или хорошая ветряная мельница делала работу ста человек.

Военная техника

Каждое племя спешит со своим оружием в битву,

Римлянин — каждому цель: там стрелы летят отовсюду,

Факелы, камни летят и от воздуха жаркие ядра,

Что расплавляются в нём, разогретые грузным полётом.

Тьмы итурейцев, мидян и вольные шайки арабов,

Грозные луки у всех и стрелы пускают не целясь;

Мечут их в небо они, что над полем раскинулось битвы.

Сыплются смерти с небес; обагрён, не творя преступленья,

Тот чужеземный булат; беззаконие всё собралося.

К дротикам римским теперь: весь воздух заткан железом,

Мрак над полями навис от стрел, несущихся тучей.

Марк Анней Лукан (39–65 годы).

Теперь перейдём к описанию военной техники. Посмотрим, что о ней сообщалось.

Итак, совершенствование лука и пращи привело к изобретению военных машин. Среди них называют катапульты, которые метали стрелы, и баллисты, метавшие камни. Движителем этих машин была упругая сила канатов, свитых из воловьих жил или из волос. Считается, что военные машины — первые приспособления, размеры которых рассчитывались, причём расчётным модулем служила величина отверстия, через которое пропускался канат. Были малые машины, метавшие камни по 0,8 кг весом, но строились и машины внушительных размеров, которые метали камни по 80–120 кг.

Китайский древнейший камнемёт представлял собой упругий шест, вкопанный в землю, к которому крепилась праща, несущая «снаряд» — камень. В Европе некое подобие такого камнемёта называлось фрондиболой.

Мощной метательной машиной для бомбардировки крепостей по высокой траектории и на значительном расстоянии был монанкомн или, по латинским источникам, онагр. В основе этого сооружения лежала очень прочная горизонтальная рама с натянутым внутри него толстым жгутом, скрученным из воловьих жил или волос. В этот канат вставлялся прочный рычаг, к свободному концу которого подвешивалась праща с камнем. Посредством особых приспособлений рычаг заводился вниз, при этом витой канат приходил в боевое положение, затем освобождённый рычаг мгновенно выпрямлялся, а находившийся в праще камень выбрасывался с большой силой.

Палинтон (баллиста) также бил навесным огнём. Это устройство имело более сложную конструкцию. Внутри двух прочных вертикальных рам, по обеим сторонам боевого желоба, имевшего наклон 45°, натягивались толстые канаты. В пучки витых канатов вставлялись прочные рычаги, свободные концы которых соединялись крепкой тетивой, ходившей вдоль боевого желоба. С помощью приспособления натягивали тетиву, при этом рычаг и канаты приводились в боевое положение. Перед тетивой помещали камень. Выстрел производился спуском тетивы: канаты принимали первоначальное положение, тетива выпрямлялась, и камень, следуя направлению боевого желоба, выбрасывался с большой силой.

Если эти устройства были рассчитаны для стрельбы камнями, то евтитон, или катапульта, предназначался для метания дротиков и громадных стрел. Устройство евтитона было близко к палинтону, однако находившийся между рамами желоб был расположен под углом не 45°, а горизонтально. Эта метательная машина использовалась для ведения настильного огня.

Метательные машины, в зависимости от их мощности и характера снарядов (каменные ядра, стрелы, зажигательные сосуды, корзины с ядовитыми змеями, заражённая падаль и т. д.), обслуживались командой от 4 до 10 механиков и их помощников. Камнемёты и тяжёлые стреломёты предназначались для разрушения не очень прочных укрытий противника, его орудий и кораблей. Лёгкие стреломёты поражали живую силу противника. Снаряд, выпущенный из метательного устройства, мог точно попадать в цель на дистанции 100–200 шагов, дальность стрельбы составляла около 300 метров. Существовали специальные прицельные приспособления и приборы для изменения траектории.

Историки утверждают, что такую технику имели древние, — китайцы, греки и римляне. Но о точно таких же устройствах сообщают средневековые источники, и что важно, только в эту эпоху для их производства были соответствующие материалы, а главное, большое количество городов, населённых ремесленниками, производителями техники. Так что здесь, скорее всего, ошибка в датировке.

Но не менее интересно, что многие военные машины в том виде, как они описаны, в реальном применении или не могли быть полезными, или попросту не могли действовать.

Например, византийский механик Деметрий Полиоркет изобрёл для осады крепостей большое количество осадных сооружений. Среди них были специальные укрытия от метательных снарядов — черепахи для земляных работ, черепахи с таранами, а также галереи, по которым можно было безопасно проходить и возвращаться с этих работ. В это можно поверить. Но самым значительным сооружением, изобретенным Полиоркетом, была гелепола, движущаяся башня пирамидальной формы на восьми больших колёсах, окованных железными шинами. Вот возможность построения такой башни представляется весьма сомнительной.

Башня была девятиэтажная, до 35 метров и выше. На каждом этаже располагались камнемёты и стреломёты, а также отряды воинов для штурма крепости. Фасад её, обращённый к неприятелю, был обшит железным листом, что предохраняло сооружение от зажигательных снарядов. Когда гелепола с помощью 3400 человек пододвигалась вплотную к крепостной стене неприятельского города, а сопротивление защитников было подавлено градом камней и стрел, с гелеполы на стены перекидывались мостки, по которым воины устремлялись на приступ.

Но если земля не ровная, нельзя ни двигать эту махину, ни управлять ею. Те, кто это описывал, не знали о трении в осях. Не случайно сегодня огромные подъёмные краны ездят по рельсам, уложенным на ровной местности. Правда, подобные устройства применялись в позднее Средневековье, но были они не столь массивными, имели железные ступицы и оси, и представляли из себя, по сути, защищённые тяжёлые штурмовые лестницы.

Наряду с динамическими военными приспособлениями, созданными для экономии человеческой силы, описаны иные приспособления, которые можно назвать кинематическими: они служили для преобразования не силы, а движения. Это своего рода автоматы, происхождение которых полагают весьма древним. Вершина военной инженерной мысли античных греков — полибола, метательная машина для горизонтальной автоматической стрельбы. В полиболе натягивание тетивы, подача стрелы и выстрел производились автоматически, с помощью бесконечной цепи, которая приводилась в движение вращением особого ворота.

Основным оружием дальнего действия и греков, и римлян служила машина, напоминающая артиллерийскую установку, в которой использовалась не сила взрывчатого вещества, а упругость скрученных верёвок. Историки утверждают, что установки подобного рода были изобретены в начале IV века до н. э. После целого ряда усовершенствований они стали бросать камень весом до 30 килограммов на расстояние 180 метров. Архимед, говорят, значительно усовершенствовал конструкцию таких механизмов. В дальнейшем пытались усовершенствовать эту «артиллерию» Ктесибий (приблизительно 100–150 до н. э.) и Фило из Византии (примерно 180 до н. э.; весьма недостоверные даты). Фило, в частности, предлагал заменить скрученные веревки бронзовыми пружинами или сжатым воздухом. Ни одна из этих попыток не увенчалась успехом, так, может быть, многие из описаний — плод труда научно-технических «фантазеров» Средних веков?..

В 1982–1983 годах журнал «Техника и Наука» провёл дискуссию, обсудив достоверность сообщений о военной технике древности. Начал дискуссию Д. Зенин (№ 5’82), объявивший военные машины античных и татаро-монгольских воинов вымыслом, затем к ней присоединились военные, историки и просто рукастые ребята, не поленившиеся собрать катапульту.

И. Старшинов, поддерживая традиционную версию истории военной техники, пишет:

«…Непонятно, что хочет сказать Д. Зенин, приводя величину импульса силы: то, что выбрасывание более тяжёлых снарядов требует и большего импульса силы, ясно и без того. Очевидно, правильная постановка вопроса будет следующей: могла ли аккумулирующая система, использованная в машине, накопить энергию, необходимую для вылета снаряда с определенной скоростью. Но этот вопрос Д. Зенин обходит молчанием. Вместе с тем в своё время П. Львовским были проведены достаточно глубокие теоретические исследования устройства торсионных машин (баллист и катапульт), на основании которых им были выведены формулы, позволяющие оценить не только дальнобойность орудий и скорость вылета снаряда из установки, но и такие характеристики, как вес и размеры этих орудий, а также силу, которую необходимо приложить для взвода устройства…

Учитывая, что знания древних по баллистике находились на довольно низком уровне, Львовский вполне резонно предположил, что основным видом стрельбы из метательных машин должна быть прямая наводка, в силу чего угол вылета снаряда из установки был, в общем, небольшим (очевидно, не более 20–25°). Приняв этот угол равным 20°, Львовский получил, что скорость вылета снаряда составляла для катапульт 44 ± 4 м/с и для баллист 65 ± 5 м/с. Соответственно дальность полёта снаряда была 100–150 м для катапульт и 230–320 м для баллист. Это, в общем, не так уж мало, особенно если учесть, что дальнобойность античного лука не превышала 100 м.

Если считать, что метательная машина взводится механизмом с передаточным отношением 1:4, и что максимальная сила, развиваемая человеком, составляет 80 кгс и непосредственно на взводе машины работают 4 человека, то получаем, что этих усилий достаточно для стрельбы катапульт, метающих снаряды весом до 30 кг, и баллист, метающих снаряды весом до 2 кг. Кроме того, более сложные передаточные устройства, а также большее количество обслуживающего персонала делает возможной эксплуатацию более мощных машин. Так что в машинах Архимеда, метавших камни весом до 80 кг, нет ничего неправдоподобного, хотя результаты, показанные ими, были для своего времени безусловно рекордными».

Подполковник П. Солонарь, отвечая, сообщает такое мнение:

«Труд, затраченный П. Львовским, бесспорно, заслуживает самого глубокого признания, но для баллист не учтён опрокидывающий момент, возникающий при соприкосновении метательного рычага с опорной балкой при выстреле, и такой важный компонент, как сопротивление воздуха снаряду. Кроме того, П. Львовский своими расчётами прежде всего доказал, что более или менее транспортабельными были весьма посредственные установки, рассчитанные на вес снаряда до 5 кг. Если бы снаряды этой массы могли поражать групповую цель, применение метательных установок было бы вполне рентабельно.

Создание же деревянного сооружений массой в 9,6 т, способного переносить ударные нагрузки, при всем уважении к гению Архимеда находится до сего времени за пределами даже наших технических возможностей.

Само использование «сложных передаточных устройств» делает систему мало пригодной для боевого использования по причине низкой надёжности. Уровень сложности техники должен соответствовать уровню подготовки обслуживающего штата.

Далее П. Солонарь высказывает сомнения в пользе метательных машин при осаде крепостей, кроме случаев использования зажигательных снарядов, и пишет:

«Применение установок в полевых сражениях более чем бесперспективно, поскольку предельная дальность стрельбы этих грозных орудий — 150–250 м — расстояние, которое лёгкая конница, рыцари и пехота пройдут за считанные минуты. Поэтому если первый залп и выведет из строя несколько бойцов противника, то второго залпа не будет, ибо, пока прислуга будет перезаряжать свои орудия, атакующие успеют подойти к противнику вплотную и вступить в рукопашную.

Обеспечение переправ при указанных расчётных дальностях стрельбы представляется бесполезным.

Защита берегов от высадки десантов могла бы иметь место, если бы обороняющимся заранее было известно точное место высадки десанта, и одного залпа установок было бы достаточно для нанесения ощутимых потерь десантно-высадочным средствам противника. Но поскольку уже первый залп выдавал бы присутствие грозного оружия, то перенос плацдарма метров на пятьсот полностью выводил бы десантников из-под обстрела.

Утверждения о хорошей обученности и большом опыте осад и штурмов, которым обладали рыцари и кнехты (активные бойцы Средневековья), не верно. Рыцари обучались в домашних условиях как единоборцы, так же подготавливались и стрелки, кнехтов никто ничему не учил.

Штурмы стали возможными только с появлением взрывчатых веществ, до этого осадное дело сводилось к разорению окрестностей и прекращению подвоза продовольствия блокированному объекту.

К сожалению, во многих средневековых трактатах, на миниатюрах и даже иконах встречаются изображения метательных машин. Они попали даже в Московский лицевой свод XV века. Но все установки выглядят, несмотря на кажущуюся достоверность, очень подозрительно. В тех же источниках содержатся куда более фантастические сведения: плавающие сапоги, колесницы с серпами, пушки, стреляющие за угол, рекомендации в морском бою обстреливать корабли противника бочками с жидким мылом, «дабы сделать палубу скользкой», и многие другие «для ратных дел пользительные предположения».

«С интересом прочитав статью Д. Зенина «Артиллерия древних: правда и вымысел» я стал размышлять, возможно ли принять на веру столь смелую гипотезу, отрицающую то, что с детских уроков истории не вызывало сомнения. Когда моё мнение стало склоняться на сторону автора статьи, я призвал на помощь знакомых и друзей. Завязался спор. Говорили много, долго спорили, но к общему мнению так и не пришли. Тогда одному из нас пришла в голову блестящая идея: на практике проверить действие грозной китайской техники, которую, по мнению историков, использовали монголо-татары при взятии русских городов.

Препятствии к опыту мы не видели, так как у нас в ту пору шла реконструкция соседнего посёлка, и материалы для эксперимента были, как говорится, под рукой. Конечно, выйные связки буйвола нам взять было неоткуда, да и женских волос в нужном количестве достать довольно сложно, но выход найти удалось. Я предложил использовать белую резину. Если с её помощью запускают планеры, то груз в 32 кг, как мне казалось, можно закинуть куда угодно.

Раму, рычаг с подвижной опорой и стопорную балку мы сколотили довольно быстро. За образец была взята катапульта из учебника истории для 5-го класса. Правда, вместо классической ложки мы сделали маленький ящичек по размерам стандартного кирпича. Не мудрствуя лукаво, определили размеры сооружения: рама — 2 х 1,5 м, П-образная рама со стопорной балкой — 1,5 м, рычаг — 2 м. Кроме рычага, все детали пилили из брёвен 0,2 х 0,2 м. Для рычага использовали доску 0,15 х 0,1 м. Три часа дружной работы, и «чудо античной и батыевой техники» было готово. Изделие получилось внушительное.

Испытания начали сразу же, но… первый амортизатор оказался слабым. Добавили еще по 5 резиновых лент. Взвели устройство, выстрелили — верх рычага улетел вместе с кирпичом метров на 25. Нарастили рычаг крюком, а кирпич положили в авоську. Приготовились ко второму выстрелу. Залп! Кирпич прорвал авоську, а рычаг сломался посередине. Пришлось ставить балку, как на раме.

Амортизатор снова нарастили. Очередной выстрел снёс вместе со скобами стопорную балку. Нам потребовался час, чтобы усилить конструкцию, но эффект был тот же, рычаг сворачивал стопорную балку, а кирпич не летел дальше 30 м. Вдобавок ко всему сооружение после каждого выстрела подпрыгивало и расшатывалось. Даже если бы оно и стреляло как следует, то сомневаюсь, что из него можно было целиться. Вот так я убедился, что спор о мощности и эффективности этих машин беспочвен».

В Западной Европе в XIII–XIV веках применялись следующие виды осадных орудий: тараны, метательные орудия (онагры, баллисты, катапульты, гигантские арбалеты и т. д.). Для разрушения зубцов крепостной стены использовали специальные крюки-разрушители (подвешенная на стояке-раме длинная жердь с крюками на конце). Для взятия крепостей применялись подвижные деревянные башни, имевшие несколько этажей с откидными мостиками, с которых перебрасывались на вражеские стены лестницы с крючьями. Использовались штурмовые лестницы — самбук. А нам говорят, что всё это было придумано античными механиками Древней Греции.

При подходе к укреплениям атакующие прикрывались переносными или передвижными (на катках или колёсах) щитами и винеями. Щиты защищали атакующих только с фронта, а винея, представлявшая собой крытый ход, — с боков и сверху. По мере продвижения винеи вперёд к ней сзади приставлялись новые звенья. Опять, считай, украли у античных механиков.

В морских сражениях участвовали вёсельные (или парусно-вёсельные) боевые корабли с заострёнными бивнями в носовой части, которыми таранили суда противника. На больших судах устанавливались также метательные механизмы, обычно швырявшие разнообразные зажигательные снаряды. Здесь, по сравнению с античностью, новое — только зажигательные снаряды.

Средневековые метательные машины строились по тем же принципам, что и античные, но менялись их типы, габариты, метаемые объекты, скорострельность. Легко понять, что какая-то часть Средневековья и была этой мифической античностью, а развитие техники шло эволюционным путем. В частности, фрондибола была той же античной метательной машиной, только снабжённой противовесом. Аркбаллиста была комбинацией мощного лука с лебёдкой для натягивания тетивы. Более тяжёлой машиной для метания стрел была бриколь; в ней использовалась упругость дерева.

Два слова о Китае. Одни историки уверяют, что китайцы к VII–Х векам самостоятельно выработали основные типы военных машин, а наибольшего расцвета в их производстве достигли в Х–XII веках, и что из Китая эти машины попали в Среднюю Азию. Другие историки говорят, что среднеазиатские страны имели метательные машины греческого происхождения, полученные из Византии.

Но этого мало: оказывается, некоторые типы камнемётов, построенные в Китае, назывались «мусульманскими»! Тут ситуация становится такой удивительной, что невольно вспоминается фраза Алисы из книжки Льюиса Кэрролла: «Чем дальше, тем страньше», — в начале XIII веке с китайской военной техникой ознакомились монголы, а в середине того же века монгольский богдыхан Хубилай начал войну с Китаем и применил против него «мусульманские» метательные машины, а затем, говорят, монголы напали и на Русь, имея китайские машины. Так кто, у кого и что заимствовал?..

Переход к огнестрельному оружию поставил перед механиками новые задачи: улучшение техники изготовления стволов, обеспечение их прочности и точности стрельбы. Само открытие пороха явилось, по-видимому, результатом деятельности техников разных стран, которые довольно долго искали что-то подобное. Так, в последней четверти VII века византийцы впервые применили «живой» или «греческий огонь».

Изобрёл его якобы сирийский мастер Каллиник в 671 году, и вплоть до XII века византийцы сохраняли в тайне секрет его изготовления. Греческий огонь включал предположительно смесь селитры, серы, нефти, смолы, канифоли и некоторых других веществ. Он не тонул и не гасился водой. На флоте для его метания использовались бочки, стеклянные и жестяные шары, а также специальные медные трубы, с помощью которых зажигательная жидкость выпускалась на корабли или войска противника в виде пылающих струй. Эти средневековые огнемёты назывались ручными сифонами, модфами, смаговницами, пламенными рогами.

«Греческий огонь» потерял свое значение лишь с появлением огнестрельного оружия, но сам, конечно, был его предтечей.

Тут опять нужно вспомнить о Китае. Считается, что почти одновременно с появлением в Византии «греческого огня» в китайском алхимическом сочинении был описан горючий состав из серы, селитры и древесного угля. К началу Х века порох в Китае не только уже изобрели, но и начали применять в военных целях. Но нам известна достоверная история, согласно которой иезуиты, пришедшие из Европы, помогали китайцам лить пушки.

Странно получается. За что не возьмись, нам говорят: «Да в Китае это уже тысячу лет назад знали». Но где последствия китайского творчества? Когда европейцы пришли в Китай, то им пришлось учить местных жителей почти всему заново.

Изобретателями пороха считали естествоиспытателя Роджера Бэкона, монаха Бертольда Шварца, а также некоторых алхимиков. Так же, как и на Востоке, в Европе в начале XIV века появляется огнестрельное оружие. Уже через несколько десятилетий англичане под предводительством короля Эдуарда III обстреляли город Кале. Одновременно огнестрельное оружие попадает и на Русь, сначала с Запада, а затем и с Востока. Соответственно тут образуются и разные военные термины: гарматы и тюфяки. Спустя сто лет на Руси уже строили свои пушки весом до 300 кг из железных полос, сваренных в полый цилиндр и скреплённых обручами.

Обработка орудийных и ружейных стволов стимулировала развитие металлообработки и подъёмной техники. Повысилась роль металла: части машин становятся не деревянными, а преимущественно металлическими.

В целом производство машин, конечно, зависело от качества материалов и от их наличия. Но дело не только в этом. Видимыми и невидимыми нитями само конструирование машин с самого начала было связано с естествознанием, математикой, искусством — со всеми направлениями развития человеческой культуры. Это достаточная причина для того, чтобы, занимаясь хронологией, анализировать все направления человеческой культуры, выискивая взаимосвязи и закономерности их совместного развития.

Арбалеты

В битвах Средневековья дворянской коннице противостояли городские отряды лучников, а затем арбалетчиков. Арбалет (от латинского arcaballista — лук-баллиста) появился в IX веке и получил широкое распространение, начиная с XII века. Он представлял собой ложе из крепкого дерева (обычно тиса), на одном конце которого укреплялась дуга (иногда две дуги) лука из стали. Тетиву из кручёного сухожилия или пенькового шнура натягивали при помощи специального устройства, вращая зубчатое колесо. Арбалет стрелял короткими железными стрелами или свинцовыми и каменными пулями на расстояние до 150 шагов. Пробивная способность арбалетных пуль значительно превышала таковую обычных стрел и представляла серьёзную угрозу рыцарским доспехам.

Однако сообщения о первых арбалетах в Китае относят к середине первого тысячелетия до нашей эры. В отличие от своих европейских братьев, в основной массе отличавшихся неказистым дизайном, образцы китайских арбалетов, что дожили до наших дней, несут на себе печать некоей законченности и чёткости конструкции, что сразу же внушает подозрения: для достижения такого результата изделие должно было пройти большой эволюционный путь.


Другая история науки. От Аристотеля до Ньютона Арбалеты.

Один из первых европейских арбалетов


Кроме того, развитие арбалетов в Европе — история вполне самостоятельная и не имеет отношения к Китаю, так как конструкции замков оружия абсолютно различны, да и по параметрам китайские образцы отличались от европейских. Ложа китайского арбалета в среднем была порядка 750–850 мм, луковища использовались составные, наибольшим распространением пользовались луки на основе бамбука, средняя их длина колебалась в пределах 750–1200 мм. Удивляет также, что, несмотря на большое усилие натяжения (в некоторых образцах оно достигало 360 кг), натяжные устройства как таковые отсутствовали, и китайскому арбалетчику приходилось, лёжа на спине, действовать одновременно руками и ногами, взводя свое оружие. Но наиболее примечательной деталью является спусковой механизм, который состоял всего из трёх деталей; он поражает своей цельностью и продуманностью.

Европейцы же познакомились с арбалетами в Византии, где их именовали гастрофетом, приблизительно в V–VI веках н. э., но не смогли в силу своего технического отставания воспроизвести их. В то же время известно описание гастрофета, сделанное древним греком Героном Александрийским. Мы в этом, кстати, видим подтверждение нашего предположения, что Герон — византийский мастер первых веков империи.

Вторая встреча состоялась в конце XI века, когда крестоносцы совершали свой 1-й Крестовый поход. Арбалет снова вызывал у них удивление и страх. И только в XII веке он получил широкое распространение, особенно в Англии и Франции. Уместно заметить, что на Руси арбалеты были известны раньше, в Х–XI веках, о чём свидетельствует Радзивиловская летопись. Возможно, это произошло потому, что наша культура была тесно завязана на Царьград.

Применение арбалета быстро изменило тактику боя, ранее определявшуюся лучниками. В те времена техника стрельбы из лука требовала спускать тетиву от уха, а не от носа, как это делается сейчас, в связи с чем целиться, в нашем понимании данного процесса, было невозможно. Чтобы действительно научиться не просто стрелять, но и попадать, надо было регулярно и подолгу тренироваться, начиная с детства, вырабатывая в себе особое «чутьё», а к совершеннолетию выпускать в минуту до десятка стрел на расстояние порядка 200 шагов. Естественно, услуги таких стрелков обходились недёшево. С появлением же арбалета любой человек, обладая лишь элементарными навыками стрельбы, мог соревноваться в меткости с профессиональным лучником, а по поражающему действию оружия и превзойти его. Так, по некоторым данным, болт, пущенный из арбалета, с расстояния в 150 метров поражал латника и мог сбить всадника с коня на расстоянии 200 метров.

С этого момента лучники перестали быть отдельной, высокооплачиваемой кастой, и их серьёзно потеснили быстро растущие отряды арбалетчиков. Благодаря своей доступности, арбалет ещё долгое время считался «низким» оружием, недостойным благородного рыцаря, а Второй Латеранский Собор в 1139 году запретил использование арбалетов против христиан как смертоносного оружия и разрешил применять их исключительно против неверных. Однако уже около 1190 года арбалеты применялись в войсках Ричарда I Английского и Филиппа-Августа Французского, вследствие чего папа Иннокентий III возродил запрет Собора, что, впрочем, не дало особых результатов. Началось бурное развитие и совершенствование арбалетов, «золотой век» которых пришёлся на XV–XVI столетия, когда они применялись наравне с достаточно несовершенным ручным огнестрельным оружием.

Вместе с улучшением самой конструкции арбалета появлялись и новые типы конструкций. В XIV веке изобретено первое натяжное устройство — натяжной крюк, который крепился к поясу арбалетчика: для натяжения стрелы нога упиралась в стремя, стрелок приседал, зацеплял тетиву за крюк и, выпрямляясь, натягивал тетиву. Развитием идеи рычажной натяжки явилась так называемая «козья нога». В 1500 году, по указу императора Максимилиана I, который чуть не погиб на охоте от неожиданного спуска стрелы, было разработано простейшее предохранительное устройство, предотвращавшее случайный выстрел.

Около 1530 года в Италии появились маленькие арбалеты, которые можно было носить под одеждой. Правительство их запретило, а сенат Венеции назначил в 1542 году большой штраф за использование подобных видов оружия, но это не убавило им популярности, особенно среди горожан. Что касается отличий в конструкциях самих арбалетов, то здесь было всё, до чего могли додуматься пытливые умы Средневековья. Так, на некоторых моделях зажим делался поворотным, его можно было свернуть в сторону при натяжении лука. В Испании применяли баллестры, арбалеты с длинной тонкой ложей, в Италии — шнепперы, которые отличались от баллестров изогнутой между спуском и луком ложей.


Другая история науки. От Аристотеля до Ньютона Арбалеты.

Арбалет, стреляющий пулями


Корабельный руль и тачка

Имеются достаточно достоверные сведения о мореплавании в VIII, IX и Х веках. Известно, как выглядели корабли той поры. Также мы совершенно доподлинно знаем, что в эти века не было плаваний через океаны, — потому что корабли не были к этому приспособлены, не имелось навигационных приборов и карт.

Плавания совершали преимущественно вдоль берегов. Вместо карт использовали так называемые Пейтингеровы таблицы — по сути дела не карты, а «дорожную номенклатуру», списки населённых пунктов и портов. Впервые морская карта упоминается в связи с морским походом французского короля Людовика IX в 1270 году. Но в XIV веке моряки уже регулярно стали пользоваться картами, вернее, указателями фарватеров.

Затем, надо учитывать, что отнюдь не всякое изготовленное руками человека плавсредство может выйти в открытое море. Вернее, выйти-то оно может, но вот вернётся ли обратно?.. Если корпус не выдерживает ударов волн, если мачты ломаются, а паруса рвутся, если, наконец, судном невозможно управлять — никакого мореходства быть не может.

Теперь уже не сказать, когда люди научились гнуть доски для корпуса, когда изобрели пилу и бурав, когда отработали технологию сшивания досок и балок в единый корпус. Это происходило во времена той «доисторической» истории, основные этапы которой мы показали в главе «Накопление опыта». Но есть в конструкции морских судов такие элементы, без применения которых нельзя было даже задумывать дальние плавания, причём известно время их изобретения. Мы говорим о корабельном руле.

Сначала для военных и торговых целей использовали вёсельные галеры и иные типы гребных судов. По каждому борту галеры располагался ряд вёсел, каждое длиной до 15 метров и весом 250–300 кг. Таким тяжёлым веслом гребли 6–9 человек, держась за специальные скобы на вальке. Гребцы, располагавшиеся рядом друг с другом, во время работы вставали с банок и делали несколько шагов вперёд и назад в соответствии с тактом каждого гребка. Темп гребли задавался до 22 гребков в минуту.

Руль на таких судах мало отличался от обычного гребного весла, он был лишь немного приспособлен для управления. На крупных кораблях его крепили на корме и, чтобы усилить точку опоры, снабжали рычагом, отдалённо похожим на румпель. Почти так же, с помощью широколопастного короткого весла управлял своей пирогой сидевший на корме дикарь. Иногда по обеим сторонам кормы устанавливали два широких весла. Весло опускали в воду с той стороны, в которую хотели повернуть судно.

Но это был малоэффективный способ управления, ведь весло не давало упора и легко отклонялось под ударами волн. Для мелких судов этот недостаток особого значения не имел, но по мере того, как корабли становились крупнее и крупнее, несовершенство рулевого управления выявлялось все очевиднее и ограничивало размеры строившихся судов. Попытки разрешить проблему с помощью установки нескольких рулевых вёсел не принесли никакого успеха.

При отсутствии надёжного руля корабли не могли плыть против ветра, они всегда находились во власти стихии, независимо от того, был ли движущей силой труд гребцов или парус. Гребцы были даже лучше, поскольку, подгребая больше с того или другого борта, можно было разворачивать судно. Поэтому на галерах приходилось держать много рабов. Это, конечно, сдерживало развитие торгового мореплавания, потому что весь полезный объём судна занимали гребцы и запасы продовольствия для них, и отказаться от гребцов, даже при наличии на корабле парусов, было невозможно.

Проблема управления судном была особенно актуальной для военного флота. Пока таран и абордаж были главными способами атаки, маневренность галер обеспечивала им преимущество, и ничем иным, кроме тяжёлого труда галерных рабов, нельзя было достичь этой маневренности. Положение стало изменяться только в XVI веке, когда развитие артиллерии коренным образом изменило тактику морского боя. Но даже и тогда, хотя наличие на борту множества гребцов не позволяло вооружать корабли в достаточной мере артиллерией, их продолжали использовать; даже в XVII веке мы видим морские сражения с участием вёсельных кораблей.

Однако в книге «История техники» читаем:

«До нас дошло описание знаменитого греческого корабля, построенного в III в. до н. э. Если верить сведениям, дошедшим от древнегреческих писателей, водоизмещение этого корабля было не меньше 4000 т. Судно было приспособлено для военных действий».

Но управлять подобным монстром совершенно невозможно! Такое описание — либо чистая фантазия, либо в преувеличенном виде показывает испанские галионы. В Испании в самом конце XV века смогли построить галион водоизмещением в 2 тыс. тонн и обнаружили, что такая громадина, несмотря на хорошую вместимость, не выдерживает морских походов. Идти круто к ветру, в бейдевинд, галион мог лишь с большим трудом: избыточный надводный борт ловил ветер, как парус — только этим парусом было нельзя управлять.

А руль современной конструкции появился в Византии, затем после XIII века попал в Западную Европу, где получил название наваррского руля. Руль начали прочно навешивать на ахтерштевень, являющийся продолжением киля и образующий единое целое со всем судном. Его появление резко повысило маневренность судна.

Руль устанавливали на достаточной глубине под водой, чтобы укрыть от действия волн. Теперь его можно было сделать довольно большим по размерам и строить более крупные корабли с хорошими мореходными качествами, позволявшими плавать против ветра. Усовершенствовав рулевое управление, смогли улучшить оснастку судов, и к XV веку она достигла полного совершенства. За период с XIII по XV век в развитии мореплавания было сделано больше, чем за весь прошлый период, когда, со времени появления первых парусников, навигация развилась от речного плавания лишь до каботажного мореходства вдоль побережий континентов.

Оразио Курти, заведующий отделом транспортной техники Национального музея науки и техники в Милане пишет:

«Штурвальное колесо появилось в начале XVIII века. До этого румпель поворачивали вертикальным рычагом — колдерштоком. Конец этого рычага был соединён с концом румпеля, его наклон приводил к повороту руля. На малых судах румпелем управляли непосредственно».

Только в 1492 году, спустя два-три столетия после появления в Европе современного рулевого управления (хоть ещё и без штурвального колеса), человеку удалось пересечь Атлантический океан. Не менее долгим было открытие морского пути в Индию. Три столетия подряд мощные морские державы: Италия, Испания и Португалия, соревнуясь, отправляя современные морские корабли; экспедиция за экспедицией шли на юг, пока не достигли южной оконечности Африки, пока не сумели её обогнуть, и пока Васко да Гама не нашёл, наконец, морскую дорогу до Индии.

Однако историки уверяют, будто задолго до изобретения карт, руля, морской оснастки и компаса люди просто так, без труда плавали по всему земному шару и прекрасно знали географию!

Можно ли в это поверить? Да и надо ли?

Большой шаг вперёд в развитии судоходства по внутренним водным путям был сделан с изобретением шлюзов с воротами. Начало положили шлюзы с одним створом для пропуска судов. Шлюзы с верхними и нижними воротами появились в Нидерландах в XIV веке и, по-видимому, независимо в Италии в XV веке. Как и всё остальное, в Китае шлюзы с одними воротами появились ещё до нашей эры, а шлюзы с двумя воротами — в IX или Х столетии. Но китайцы почему-то использовали их крайне редко, да, наверное, и вообще не использовали, тогда как подобные шлюзы в Европе были очень тесно связаны с решением насущных задач, они были действительно нужны, и их появление здесь вполне закономерно.

Менее крупным, но существенным изобретением этого времени была тачка, решавшая задачи местных перевозок. Китайцы, конечно, и тачку знали ещё с начала нашей эры, а в «отсталой» Европе она появилась только в XIII веке. Но ведь очевидно, что механизм или машина с тем или иным двигателем, пусть даже таковым выступает человек, нужна лишь тогда, когда есть достаточно работы, чтобы сделать применение механизма экономически выгодным. Появление морского судна, перевозящего грузы, равные по весу грузу каравана из тысячи верблюдов, сделало изобретение тачки неизбежным. Новые транспортные средства позволили в Средние века доставлять грузы в порт к кораблю, или наоборот, а также возить зерно на центральную водяную мельницу, или лес на крупную лесопилку.

Иначе говоря, не то что в Древнем мире, но и в раннее Средневековье не было задач для машин с двигателями, даже для тачки. Тогда всё было более мелких масштабов, что исключало почти полностью возможность их использования.

История часов

Механические часы оказались самым сложным механизмом, созданным в Средние века. И так же, как во всех других случаях, появление и совершенствование этого механизма, с одной стороны, были вызваны потребностями общества, а с другой — сами инициировали развитие науки и общественный прогресс.

Надежные часы были нужны прежде всего церкви, для уточнения и унификации времени богослужения. Сначала с этой задачей более или менее успешно справлялись солнечные часы, со временем их заменили башенные с боем, — поэтому есть основания предполагать, что первые часовые механизмы не имели циферблата, а имели один только бой, обозначая звуком наступление определенного часа.

Но и в светских делах требовалось знать точное время! Показательно в этом смысле разрешение, которое королевский наместник в Артуа (Франция) дал в 1355 году жителям городка Эр-сюр-ля-Лис: он разрешил воздвигнуть городскую колокольню, чтобы ее колокола отбивали не церковные часы, а время коммерческих сделок и работы суконщиков. Время нужно было знать и в мануфактурах, в которых результат работы зависел от точного соблюдения продолжительности отдельных технологических процессов.

Но, скажем прямо, во всех перечисленных случаях можно было обойтись без механических часов. Хватило бы тех, что уже были: солнечных, песочных или водяных.

А вот развитие торговли без механических часов обойтись не могло, ведь значительное расширение морских торговых связей требовало более точных методов навигации. Когда морские суда плавали в Средиземном море или с севера на юг вдоль побережий, то определение широты, дополняемое исчислением по лагу, позволяло определять местонахождение морского судна с достаточной точностью. Широту местности определяли с помощью астрономии; но долготу с помощью астрономического расчета определить невозможно, необходимая для этого точность измерений была недостижимой даже в XVIII веке. И только имея часы, настроенные на время в некой известной точке Земли, можно было, сравнивая его со временем на судне, рассчитать долготу местности. А время на судне определяли по солнцу и звездам.

Производство часов, даже таких крупных и несовершенных, какими были первые образцы, требовало гораздо более высокой точности изготовления, чем все прежние машины. Говорят, что современное машиностроение есть детище, родившееся от «брака» тонкого мастерства часовщика с техникой тяжелого машиностроения, применявшейся строителями мельниц и других мощных двигателей.

Как же узнавали время до появления механических часов?

Солнечные часы

Несомненно, самым распространенным хронометрическим прибором были солнечные часы, основанные на кажущемся суточном, а иногда и годовом движении Солнца. Появились такие часы не раньше осознания человеком взаимосвязи между длиной и положением тени от тех или иных предметов, и положением Солнца на небе. Но даже осознав это всё, вряд ли кто-то сразу бросился строить часы; надо было еще понять, что такое время. Ведь и теперь еще бродят кое-где по Земле первобытные племена, прекрасно знающие, что такое тень, но обходящиеся, тем не менее, без часов. Нужды нет.

Известно, что в своем первоначальном виде такие часы имели форму обелиска, но точная дата их возникновения неизвестна. А кстати, их могли изобрести несколько раз в разных местах.

Самые благоприятные климатические условия для измерения времени с помощью солнечных часов имеет Египет, поэтому более достоверным представляется мнение, что первые солнечные часы — гномон, вертикальный обелиск со шкалой, нанесенной на землю возле него, — появились именно здесь. Обелиски служили одновременно для почитания культа бога Солнца. Эти священные обелиски стояли, как правило, перед входами в храмы. Интересно, что традицию устанавливать солнечные часы у храмов можно проследить и в Европе вплоть до XIX века. А вот в России не всегда солнечно, поэтому у нас собирают верующих в храм боем колоколов.

До сих пор сохранился египетский обелиск высотой в 34 метра. Считается, что он в царствование Августа был перевезен из Египта в Рим и по указанию императора установлен на Марсовом поле, а руководил этой операцией математик Факундус Новус. Гномон поставили в центре специальной панели, на которой расчертили циферблат; часовые линии были выложены из бронзовых металлических частей. По словам Плиния Старшего, обелиск служил для определения времени года и долготы дня. Он простоял несколько веков, но в эпоху упадка Древнего Рима был сброшен и надолго забыт. В 1463 году его опять нашли, но только в 1792 году вновь установили на площади Монтечиторио в Риме, где он стоит и поныне.

В Египте помимо обелисков были созданы и другие конструкции солнечных часов. Например, состоящие из горизонтальной части — линейки с хронометрической шкалой длиной около 30 см, и перпендикулярного ей «плеча», отбрасывающего тень на шкалу. Еще тут были ступенчатые часы с двумя наклонными поверхностями, ориентированными по оси восток-запад, и разделенными на ступени. При восходе Солнца тень падала на край верхней ступеньки одной из этих поверхностей, восточной, затем постепенно опускалась, а к полудню исчезала. После полудня тень снова появлялась в нижней части западной поверхности, откуда она поднималась до тех пор, пока при заходе Солнца не касалась грани верхней ступеньки. У таких часов время определялось длиной, а не направлением тени.

Измерение времени длиной тени кое-где сохранилось до позднего Средневековья. Врач и географ Паоло Тосканелли построил в 1468–1482 годах на костеле св. Марии де Фиоре во Флоренции гномон высотой 84,5 метра, с помощью которого удавалось измерять с полусекундной точностью местный полдень. С помощью этого гномона Тосканелли уточнил данные астрономических таблиц.

Были другие солнечные часы, со шкалой для определения времени по направлению отбрасываемой тени, хоть и появились они, наверное, позже. Для правильного показания времени верхняя линия шкалы была горизонтальной, и шкала составляла прямой угол с плоскостью местного меридиана. Поскольку компас еще не был известен, для правильной установки часов приходилось вести наблюдения за моментами солнцестояний или равноденствиями.

На древних солнечных часах деления наносили, исходя из практического опыта, потом — на основе теоретического расчета, правда, неверного. Египтяне знали, что тень, отбрасываемая гномоном, различна в зависимости от времени года, но разница не учитывалась. Абсолютно точное время здешние гномоны показывали лишь дважды в год: в дни весеннего и осеннего равноденствия. Поэтому позже, чтобы улучшить результат, стали строить солнечные часы с особыми шкалами для разных месяцев.

При кажущейся простоте в ходе разработки теоретических основ науки о часах, гномоники, возникали и решались математические задачи о трисекции угла, о конических сечениях, о стереографической проекции и т. д. Решение этих задач на мусульманском Востоке привело к обоснованию и применению в практике формул прямолинейной и сферической тригонометрии. Создание солнечных, водяных, песочных часов способствовало развитию точной механики, а она, в свою очередь, была связующим звеном между приборостроением и опытной наукой.

Из Египта знания о солнечных часах стали распространяться по всему миру. И здесь можно привести два соображения, хронологическое и общеисторическое.

Во-первых, тот факт, что теоретическое обоснование для солнечных часов делали в мусульманских странах, говорит нам, что эта история происходила позже как минимум VII века, ибо раньше не было еще не только мусульманских стран, но и вообще мусульман.

Во-вторых, подобные научно-технические разработки могут вести только народы, имеющие для этого и подготовленных людей, и средства, и потребность в измерении времени. Достоверная история Византийской империи и отдельных ее территорий, в отличие от мифической истории Древнего Китая, показывает, что процесс научно-технического развития, при всех его зигзагах и завихрениях, имеет эволюционный и международный характер.

Византия среди всех стран достигла высокого уровня развития техники. Арабы учились у византийцев многому, в том числе и конструированию и изготовлению различных видов солнечных часов.

А в самой Византии были весьма распространены настенные вертикальные солнечные часы. Они имелись на стенах церквей и общественных зданий и были примерно такого же типа, как на стенах Башни ветров в Афинах и на стене византийской церкви, построенной на месте языческого храма Грация. На циферблате для обозначения часов впервые появляются числа.

Свидетельства о наличии в Константинополе часов как прибора времени историки находят в документах, отнесенных ими к VI веку, но, к сожалению, без какого-либо пояснения их устройства. На основании эпиграммы, относящейся ко времени царствования Юстина II (565–578), византиевед Рейске заключает, что уже в VI веке у византийских греков были часы с боем, по крайней мере, большие городские. Датировка такого сообщения требует дополнительной проверки и больших размышлений.

В «Уставе» Константина Багрянородного (911–959) упоминается профессия часовщика. Здесь же говорится о наличии в империи специальных людей, отбивавших часы церковных служб и молитв. Предполагается, что во дворце отбивание часов необходимо было не столько для молитв и церковных собраний, сколько для обозначения времени собраний воинов, открытия и закрытия дворца, смены стражи и других действий, совершающихся регулярно.

Однако учтем, что при господстве аграрного строя и ремесленной техники (будь то в Древнем мире или в Средние века) не было нужды делить время на мелкие отрезки и точно их измерять, как теперь. Люди определяли время по естественному движению Солнца, по длинным летним дням и коротким зимним, которые одинаково делили на 12 часов, а потому летние и зимние часы были разными.

Подчеркнем это особо: под влиянием изменяющегося наклона Солнца изменялась в течение года длина дневных и ночных часов. Согласовывать час, который показывают приборы с равномерной шкалой (водяные, огневые, песочные и механические часы) с длительностью часа солнечных часов — труднейшая проблема.

Более поздние солнечные часы получили криволинейные шкалы, что устранило этот недостаток. Такими часами со сложными шкалами, рассчитанными для квартальных или месячных интервалов, пользовались примерно до XV века. Также до конца XIV века в Центральной Европе были весьма распространены настенные вертикальные солнечные часы с горизонтальной теневой штангой, перенятой первоначально из Египта. Но в Египте, благодаря сравнительно малой удаленности от экватора, время определялось с приемлемой степенью точности, а в Греции, Италии или Чехии эта точность была значительно хуже.


Другая история науки. От Аристотеля до Ньютона Солнечные часы.

Разновидность экваториальных часов — аналемматические солнечные часы, стрелка которых направлена перпендикулярно плоскости часовой шкалы, но эта шкала лежит не в плоскости, параллельной экватору, а в горизонтальной плоскости, например непосредственно на земле.

Если бы нам понадобилось измерять этими часами время, то надо было бы вынести часовую шкалу на эллиптическую кривую и при этом одновременно изменять положение стрелки в меридиональной плоскости применительно к сезону года. Описание таких часов появилось в астрономических трудах XVI века, но детальными измерениями с помощью этих часов стал заниматься лишь в середине XVIII века астроном и директор Парижской обсерватории Джозеф Джером Лаланд.


Стало возможным ввести равномерное время для всего года, причем отрезки, соответствующие часам, были одинаковой длины независимо от изменяющейся высоты Солнца. Одним из первых упоминаний о часах с полуосью является рукопись Теодорика Руффи от 1447 года. Некоторые солнечные часы того времени имели одновременно гномон и полуось; они описаны в рукописи арабского астронома XV века Сибт-аль-Маридини; аналогичные часы построил примерно в то же время египетский астроном Ибн-аль-Магди.

Прогресс, которым ознаменовалась наука в эпоху Возрождения, отразился и на конструкции солнечных часов. Сравнительно быстро, примерно за 130 лет, прежние несовершенные часы превратились в весьма точные для своего времени хронометрические приборы, которыми можно было измерять время в любом месте Земного шара. Для правильной установки часов стали использовать компас.

Один из первых создателей солнечных часов с корректирующим компасом — астроном и математик Региомонтан, настоящее имя которого Йоганнес Мюллер (1436–1476), известный также как Жоан де Монте Регио, работавший в середине XV века в Нюрнберге. Он был также автором первого специального труда о солнечных часах.


Другая история науки. От Аристотеля до Ньютона Солнечные часы.

Солнечные портативные часы


Первое описание таких часов, в виде перстня с печатью, содержится в книге врача Боне, изданной в Париже в 1500 году.

Одной из самых популярных разновидностей дорожных солнечных часов были так называемые пластинчатые часы. Первые экземпляры появились в Европе в 1451–1463 годах. Обычно они состояли из двух, а иногда из трех одинаковых по величине четырехгранных прямоугольных пластинок, соединенных подвесками, причем в нижней пластинке обязательно должен был находиться компас.

Имеется описание деревянных восьмигранных палок с металлическим острием длиной 160 см, и с вырезанными часовыми шкалами. Это — дорожные солнечные часы (ашадах), которыми пользовались в Средние века индийские паломники. В ручке такой палки просверливали обычно четыре сквозные отверстия, в которые над шкалой для соответствующего месяца вдвигался стержень длиной около 15 см так, чтобы его острие при вертикальном положении палки отбрасывало тень на шкалу. На палке должно было быть 12 шкал. Поскольку для дней, удаленных от солнцестояния на одинаковое время, действовали одинаковые условия, то достаточно было иметь 8 шкал. Наименование ашадах эти часы получили по тому сезону (июнь — июль), в котором совершались паломничества.

С начала XVI века теорию солнечных часов начали преподавать в университетах Виттенберга, Тюбингена, Ингольдштадта, в Праге и в Штирском Градце как составную часть математики.

Примерно в это же время появились оконные солнечные часы. Они были вертикальными, их циферблатом была поверхность окна храма или ратуши. Циферблат обычно состоял из мозаичной филенки, залитой свинцом. Стрелка отбрасывала тень на циферблат, устроенный так, чтобы конец тени указывал не только часы, но и положение Солнца в зодиаке. Прозрачная шкала позволяла наблюдать время, не выходя из здания.

Были и зеркальные солнечные часы, которые отражали солнечный луч зеркалом на циферблат, расположенный на стене дома. Первым такие часы описал Й. Б. Бенедиктус в книге, изданной в Турине в 1574 году. По некоторым сведениям, конструированием зеркальных часов занимался будто бы и Николай Коперник, чему можно поверить, ибо до сих пор сохранился циферблат зеркальных часов на замке в Ольштыне, предположительно его работы.

С точностью солнечных часов не могли сравниться механические до того, как в них стали применять маятниковый осциллятор. Но и после его появления солнечные часы сохраняли свою популярность. Наибольшего расцвета их производство достигло в XVI и XVII веках; их созданием занимались передовые европейские математики и астрономы. К тому же они очень долго оставались обязательной принадлежностью всех обсерваторий. Еще и в XVIII веке их строили в астрономических обсерваториях стран Востока, например в Индии. Яи Синг II, князь Джайпура, основав в 1708–1710 годах большую обсерваторию в Дилли, поставил там гномон высотой 18 метров. Вскоре после этого он приказал построить подобные часы в Бенаресе, Муттрже, Уйгаине и в Джайпуре.

Но люди изыскивали и примитивные способы измерения времени с помощью Солнца; иногда единственным пособием для этого была человеческая рука. Первые сообщения о таких «часах» относятся к началу XVI века. Левую руку поворачивали ладонью вверх и ее направленный вверх большой палец выполнял роль теневой стрелки. В зависимости от длины этой тени в сравнении с остальными пальцами руки можно было примерно определить время. Этот простой способ измерения времени во Франции, Южной Германии и некоторых других местах был хорошо известен даже в XIX веке.

Определение времени по положению звезд

Как уже сказано, в дальних морских плаваниях определение времени было очень важным делом; без этого нельзя понять, где находится судно. Водяные или песочные часы надо постоянно корректировать, но как? При помощи солнечных часов, какого бы совершенства они ни достигли, делать это в условиях качки и постоянных разворотов невозможно.

Оставалось использовать для определения времени «естественные часы» — звездное небо. Можно предположить, что очень долго это делали «вручную» люди, обладающие громадным опытом. Но развитие мореплавания шло быстро, требовались приборы. А поскольку первыми реальными мореходами были не мифические аргонавты, а моряки-византийцы и арабы, совершавшие плавания по Красному и Аравийскому морям в Индию, естественно, что их ученые и занялись этим вопросом.

Важнейший прибор, созданный ими — астролябия. Этот угломерный прибор служил до XVIII века для определения широт и долгот в астрономии, а также горизонтальных углов при землемерных работах. До наших дней дошел трактат об астролябии, написанный византийским ученым Филопоном (он же Иоанн Грамматик) в 625 году. Примерно в это же время трактат на ту же тему написал сириец Себохта, а Сирия входила в состав Византийской империи. Первым из мусульманских ученых составил трактат по астролябии перс Ал Фазар (умер ок. 777 года).

Между тем изобрел астролябию, как полагают, древний грек, астроном Гиппарх в 150 году до н. э., то есть за 775 лет до того, как Филопон взялся писать об этом приборе первый известный нам трактат. Вообще Гиппарху (якобы ок. 180 или 190–125 до н. э.), чьё имя означает Конный Начальник, приписывают изобретения, которые могли быть реализованы лишь в VI–VII, а в некоторых случаях даже в XV веке. Например, он определял долготы, наблюдая одно и то же лунное или солнечное затмение из разных по долготе мест. Для этого ему надо было бы иметь представление о сквозном времени, то есть использовать механические часы, синхронизированные для всех наблюдателей.

По «линиям веков» синусоиды А. М. Жабинского время его жизни совпадает с XVI веком. Мы по этому поводу можем сказать лишь одно: именно в XVI веке средневековые ученые, используя нумерологические приемы, рассчитывали хронологию человеческой истории. По их версии некий Гиппарх оказался астрономом II века до н. э. Кто, когда и по какой причине приписал именно ему многие изобретения Средних веков и эпохи Возрождения, теперь сказать нельзя, равно как и назвать имя истинного изобретателя астролябии.

Такие же точно соображения можно привести по поводу многих так называемых древнегреческих ученых. Это византийцы VI–XII веков, действительные изобретатели многих полезных вещей, чьи прозвища мифологизировались, а даты жизни много позже были сильно удревлены. Вдобавок «сочинители» истории приписали этим ученым открытия более позднего времени.

Судите сами: Птоломей Клавдий (ок. 90 — ок. 160 н. э.) знал о Восточной Африке до 16,5 градусов ю.ш., об Индокитае и Восточном Китае, о Британских островах и Балтийском море. И это за полтора тысячелетия до широкого мореплавания, до появления компаса, корабельного руля и механических часов!

Так вот, Птолемей тоже изобрел медную астролябию, а пользоваться ею стали почему-то лишь с XVI века. А нам интересно, что по синусоиде А. М. Жабинского и Гиппарх и Птолемей, разделенные тремя веками, оказались все же на одной «линии веков» № 8, соответствующей XVI веку реальной истории, и оба изобрели разновидности астролябии такого высокого технического уровня, который был доступен как раз в этом веке. Поэтому затвердим раз и навсегда: упоминаемые в традиционной истории Гиппарх и Птолемей — литературные персонажи, и если даже астролябию изобрели люди с такими прозвищами, то были они византийцами, жили не ранее V века, а их изобретение не могло быть столь совершенным, как то утверждается историками.

Кстати вспомним Герона Александрийского, увлечение которого механикой не привело ни к чему, кроме создания игрушек.

В отличие от мифической древнегреческой истории, в Византии развитие военной техники и реальное создание астролябии и часов способствовали совершенствованию механического искусства. Показателен здесь пример выдающегося византийского ученого Льва Философа (IX век). Его исследования касались главным образом математики, практической механики и прикладного естествознания. Он тоже увлекался игрушками, используя механику, в частности, для устройства весьма сложных автоматически действующих фигур и подъемных механизмов для императорского дворца. Но ведь в это время создавалась и серьезная техника!..

В Средние века бронзовые астролябии, имевшие основание в виде круглой плиты, разделенной на 360°, обычно вкладывали в пакеты с астрономическими таблицами или картами земной поверхности, составленными для различных географических широт. Астролябию дополняла звездная карта со знаками зодиака.

Самый старый и наиболее долго употреблявшийся звездный каталог называют каталогом Гиппарха: в нем имелись данные о движении 1022 звезд, а средняя погрешность достигала четырех минут. Западноевропейцы долгое время пользовались так называемыми Толедскими таблицами Альфонса, названными так по имени испанского короля Альфонса Х, который поручил составить их в 1252 году. Прусские планетарные таблицы, изданные в 1551 году Эразмом Рейнгольдом, были созданы ради уточнения данных этих таблиц. Однако наибольшей точности достиг в своем звездном каталоге Тихо Браге; в нем упоминалось лишь 997 звезд, но средняя погрешность не превышала одной дуговой минуты.

В первой половине XVI века распространилось в Европе строительство «армиллярных» сфер, состоящих из системы кругов. Эти круги изображали экватор, меридианы, тропики, высотные круги и эклиптику со знаками зодиака, мировой оси, траекторий и положений Солнца и Луны и т. п. Как правило, армиллярные сферы имели лунные календари и схему расположения планет и служили для демонстрации положений созвездий и планет в определенный момент времени в различных координатных системах. Существовали и наблюдательные армиллярные сферы, предназначенные для измерения, однако они были весьма редкими, и сохранилось их очень мало. Эти приборы так и не заменили астролябию; считается, что единственным изготовителем их был Тихо Браге.

Наука о часах и развитие математики

С астрономии и науки о часах — гномоники, начинается история науки вообще, а в частности развитие теории астрономических инструментов. Изучая движение солнечной тени, отбрасываемой гномоном, греки Византии и Египта заложили начала тригонометрии; затем ее тщательно разрабатывали индусы, а потом арабы.

Гиппарх, — византийский грек, как мы показали, ввел только одну тригонометрическую величину: хорду дуги, и дал в качестве тригонометрического пособия таблицу хорд. Она содержала величины хорд, соответствующие углам в круге в частях радиуса, но их было трудно вычислять. Исходными для Гиппарха были хорды в 120, 90, 42, 60 и 36°. Затем Птолемей с большой точностью определил хорды всех углов, последовательно возрастающих на полградуса.

Если византийцы за меру угла принимали хорду, то в средневековой Индии стали прибегать к другим тригонометрическим величинам. Созидательная работа индусов в области гномоники приходится на период до XII века. Индийские математики впервые ввели в употребление половину хорды — синус. Кроме линий синуса, они пользовались линией косинуса и линией синуса-верзуса, что есть разность между радиусом и линией косинуса.

В трактате «Сурья-сиддхант», как и в других «сиддхантах», гномон и его тень фигурируют во многих тригонометрических задачах. Постепенно были сформулированы правила гномоники для определения теней по высоте Солнца и обратное правило — определение высоты Солнца по тени гномона и т. д.; увеличивалось количество введенных в рассмотрение зависимостей между тригонометрическими величинами. Это было актуально для нахождения высоты и азимута Солнца, в зависимости от которых в течение каждого дня определялось время и изменения соответствия между ночными и дневными часами. Именно для нахождения по тем или иным данным высоты Солнца, продолжительности дня и ночи перечислялась последовательность арифметических действий над синусами, синусами-верзусами и радиусом.

В трактате «Сурья-сиддханта» можно найти, хотя и в словесном выражении, теорему косинусов сферической тригонометрии, использованную для определения высоты Солнца.

В VIII–XI веках индийская тригонометрия попадает к арабам.

В 772 году в Багдад ко двору халифа аль-Мансура прибыл один индийский астроном и принес с собой астрономические таблицы. Эти таблицы, содержавшие важную индийскую таблицу синусов, были вскоре по приказанию халифа переведены на арабский язык и приобрели среди здешних ученых большую популярность под названием «сиддхант». Ученые стран ислама, заменив хорды Птолемея синусами и опираясь на вычислительные приемы «Альмагеста» и правила индийской гномоники, ввели в математику остальные тригонометрические функции (тангенс, котангенс, секанс и косеканс).

В это время перенятое у византийцев искусство изготовления угломерных инструментов, различных видов водяных и солнечных часов и других приборов было доведено мусульманскими учеными и мастерами до большого совершенства. Так благодаря применению тригонометрии к решению задач гномоники она из искусства превратилась в подлинную науку.

В Европе интерес к науке гномонике был вызван переходом в конце XIV веке на новый счет времени, основанный на равных ночных и дневных часах. Возникла потребность приспособить устройство солнечных часов к этому счету времени. Развитию науки в этом направлении способствовал перевод на латинский язык руководства по гномонике Абу-Али ал Хасана. Последний был пионером в разработке теории и практики создания солнечных часов, ориентированных на измерение равных часов. Работы этого арабского ученого XIII века были хорошо известны в Западной Европе.

Водяные часы

Солнечные часы были простым и надежным указателем времени, но страдали некоторыми серьезными недостатками: их работа зависела от погоды и была ограничена временем между восходом и заходом Солнца. Нет сомнений, что из-за этого ученые стали изыскивать иные пути измерения времени, не связанные с наблюдением небесных тел. Также понятно, что новые приборы измерения времени должны были принципиально отличаться от солнечных часов.

Единица времени для солнечных часов выводилась из вращения Земли и ее движения вокруг Солнца; для звездных — из видимого движения звезд. Новые хронометрические приборы (жидкостные, песочные, воздушные, огневые и др.) имели искусственный эталон единицы времени в виде его интервала, необходимого для вытекания, втекания или сгорания определенного количества вещества.

Подобно солнечным часам, эта группа простейших часов прошла долгий путь развития, сопровождавшийся открытием интересных принципов действия и конструктивных элементов. Ведь измерение времени с помощью часов «втечения» или «истечения» было довольно трудным делом: они должны были иметь много шкал или специальных устройств для регулирования поступления или истечения воды. Некоторые из них, например зубчатые передачи, ролики, цепные подвески и гири, нашли применение в последующей эре хронометрии — эре механических часов.

Водяные часы заняли после солнечных второе место по количеству и были самыми важными в этой группе простейших часов.

В литературе часто говорится о них, как о «клепсидрах». Это наименование происходит от сочетания двух греческих слов klepto — брать, и udor — вода. Многие, судя по греческому наименованию, ошибочно считают, что именно в Греции они были придуманы. Однако дело обстоит не так: в примитивном виде водяные часы были известны уже египтянам, у которых сохранились, по всей вероятности, самые старые водяные часы в мире. Они были обнаружены в 1940 году в храме Аммона в восточных Фебах, а сейчас хранятся в музее Каира. На внутренней поверхности их алебастрового корпуса наколами обозначено 12 часовых шкал для измерения времени в соответствующих месяцах. Помните, что солнечные часы дают разную длительность часов в разные месяцы? Это и было учтено в египетских водяных часах. Сосуд заполняли до самого верха водой, которая затем вытекала через небольшое придонное отверстие.

Однако есть и загадка. Дело в том, что самой существенной проблемой при создании таких часов была отработка такой формы сосуда, которая обеспечивала бы истечение воды с равномерным понижением уровня. Так вот, упомянутые египетские часы уже давали достаточную равномерность понижения уровня, хоть и с некоторой ошибкой. Это наводит на мысль, что они хоть и древнейшие из известных, но все же не первые.

В античной Греции водяные часы применяли для регламентации времени, представляемого ораторам во время судебных процессов. Эти часы были, по существу, большими амфорами, внутренняя поверхность которых имела форму, образованную вращением параболы или эллипсоида, что опять показывает их позднее происхождение: ведь установить зависимость скорости истечения от высоты столба воды и формы сосуда смогли только в Средние века.

Амфора высотой около 1 метра и шириной несколько более 40 сантиметров вмещала около 100 литров воды. При диаметре отверстия истечения в 1,4 мм требовалось почти 10 часов на полное опорожнение сосуда. В воде находился поплавок с прикрепленным к нему длинным стержнем, выступавшем над краем сосуда. На стержне была выгравирована шкала. Время, истекшее после начала истечения воды, указывалось на этой шкале. Поплавок опускался в амфоре равномерно, поскольку уменьшение скорости истечения компенсировалось уменьшающимся внутренним диаметром сосуда.

То, что клепсидра не зависела от света Солнца, сделало из водяных часов прибор, пригодный для непрерывного измерения времени и днем, и ночью. К тому же стало возможным развивать некоторые механические элементы. Началось соревнование конструкторов в изобретении остроумных гидравлико-пневматических механизмов: для звуковой сигнализации о времени, для освещения часов ночью; такие элементы можно найти у целого ряда водяных часов арабского происхождения. В руках одаренных воображением мастеров возникли выдающиеся произведения, отличающиеся высокой художественной ценностью и оригинальной функциональностью.

Поистине легендарной фигурой среди мастеров по изготовлению «клепсидр» считается известный греческий механик Ктесибий Александрийский, живший примерно за 150 лет до н. э. Римлянин Витрувий даже называет его изобретателем водяных часов.

Сохранились сообщения о двух изготовленных Ктесибием часах, которые ввиду своих особых достоинств заслуживают хотя бы краткого описания. В часах, приводимых в действие водяным колесом, Ктесибий использовал передачу сил и движения зубчатым механизмом, проект которого теоретически наметил еще Аристотель (якобы в IV веке до н. э.). Зубчатая передача соединяла ведущий механизм со шкалой, расположенной на цилиндрической поверхности поворотной колонны и разделенной вертикальными прямыми на четыре основных поля. Система из 24 наклонных линий образовывала, собственно говоря, часовую шкалу для измерения планетных часов. Колонна со шкалой, приводимая водяным колесом, вращаясь вокруг своей оси, совершала один оборот в год. Поэтому и камеры водяного колеса в нижней части часов заполнялись водой медленно, причем вода подавалась в небольшом количестве по особому трубопроводу. Статуэтка со стрелкой двигалась с помощью специального поплавкового механизма, управляемого другой статуэткой, находящейся на другой стороне часов. Слезы — водяные капли, — капающие из глаз статуэтки, накапливались в сборники-подставки, откуда через трубопровод текли в поплавковую камеру стрелочного механизма. Кроме того, эти часы имели еще специальное устройство, которое через определенные интервалы выбрасывало на чашку мелкие камешки; это было звуковой сигнализацией.

Вторые часы Ктесибия отличались от первых тем, что их стрелка в верхней части с циферблатом управлялась поплавком, подвешенным на цепи, навернутой вокруг вала стрелочного указателя. Лунный календарь с зодиаком в нижней части часов тоже приводился в движение водяным колесом, камеры которого были закреплены непосредственно на задней стороне зодиаковой плиты.

По синусоиде А. М. Жабинского время этих изобретений приходится на линию № 8, реальный XVI век. И в самом деле, такие часы были сделаны и описаны в сочинении «De solaribus horologies», изданном в Париже в 1560 году.

К произведениям высшего художественного творчества бесспорно относятся бронзовые водяные часы, изготовленные в период 799–807 годов, которые Гарун-аль-Рашид послал в подарок Карлу Великому. Эти часы с богатыми орнаментальными украшениями имели циферблат, и каждый час провозглашали звуковым ударом металлического шара, который выскакивал из часов на декоративную решетку, а в полдень в часах открывались ворота и из них выезжали рыцари. Подобная техника автоматических движущихся фигур была развита в Европе много позднее — в период готики, со второй половины XII века. А кстати рыцари, как сословие, со всеми присущими им атрибутами, появились не раньше XI века.

В Индии водяные часы назывались «яла-янтра». Это были преимущественно часы «истечения» с небольшим отверстием в дне. При восходе Солнца их заполняли водой, которая затем вытекала, так что до вечера процесс заполнения и истечения воды повторялся пять-шесть раз.

Арабский инженер Аль-Язари написал в 1206 году книгу, в которой описал различные механизмы. В шести из десяти глав книги он описывает водяные часы с различными фигурными элементами, а в остальных главах знакомит читателей с некоторыми видами огневых свечных часов. Аль-Язари предпочитал фигурное изображение времени, в отличие от последующих конструкторов, которые перешли на цифровые индикаторы. Указательный механизм водяных часов Аль-Язари состоял из скульптурных изображений четырех павлинов: старый павлин, два молодых павлина и над ними пава. Эта фигурная часть дополнялась сверху 15 стеклянными шарами.

Как же работал механизм управления павлинами? Вода вытекает из бака в сосуд, закрепленный в подвеске так, чтобы после его наполнения он в определенный момент опрокинулся, причем его содержимое переливалось бы в нижнюю ванну и текло бы оттуда на лопасти водяного колеса. Водяное колесо приводит в движение передаточный механизм, соединенный с павлином, и он начинает свое движение. От воды действует и звуковой механизм флейт, и приводное устройство молодых павлинов. Водяное колесо отклоняет с помощью тяг павлинов от их первоначальных положений, а вода, вытекающая из ванны под водяным колесом в нижний бак, выжимает из него воздух на язычок флейт.

Это описание дает представление об остроумии авторов и сложности приборов, которые арабский мир знал намного раньше, чем подобные элементы появились в Европе.

Огневые часы

Помимо солнечных и водяных, с начала XIII века появились и первые огневые, или свечные часы. Это тонкие свечи длиной около метра с нанесенной по всей длине шкалой. Они сравнительно точно показывали время, а в ночные часы еще и освещали жилища церковных и светских сановников, в том числе таких правителей, какими были в середине XIII века Людовик Святой, а в XIV веке — Карл V. К боковым сторонам свечи иногда прикрепляли металлические штырьки, которые по мере выгорания и таяния воска падали, и их удар по металлической чашке подсвечника был своего рода звуковой сигнализацией времени.

В течение целых столетий также и растительное масло служило людям не только для питания, но и в качестве светильного материала, и как основа для масляных лампадных часов. Как правило, это бывали простые лампады с открытой фитильной горелкой и со стеклянной колбой для масла, снабженной часовой шкалой. Объем колбы подбирали так, чтобы ее содержимого хватило для непрерывного свечения между 6 часами вечера и 8 часами утра. Толщиной и длиной горящего фитиля регулировали величину пламени и расход масла так, чтобы понижение уровня масла в колбе соответствовало нанесенным на нее обозначениям времени.

Первоначальные цилиндрические или слегка выпуклые стеклянные сосудики под масло были источником некоторой погрешности в измерении времени. Дело в том, что вечером из-за более высокого уровня масла его давление вызывало более быстрое выгорание, чем ближе к утру. Поэтому лампадные часы более позднего происхождения имели стеклянную колбу в виде расширенной кверху груши, чтобы таким образом хотя бы частично выровнять скорость сгорания масла и обеспечить точность определения времени.

Определить время появления таких часов сложно, однако можно сказать наверняка, что произошло это не раньше, чем научились производить в достаточном количестве стекло.

Больше всего лампадных часов было в Китае, который вообще считается колыбелью всех видов огневых часов. Помимо всякого рода лампадных часов тут в более позднее время появились газосветные часы, которые китайцы полюбили настолько, что некоторые их типы сохранялись вплоть до ХХ века. До сих пор в Китае рассказывают, что примерно 3000 лет назад Фо-хи, «отец Китая» и его первый император, создал первые огневые часы, чтобы с их помощью измерять дневное и ночное время.

Существовал и другой тип огневых часов, так называемые фитильные. Их главной частью был фитиль в виде длинной металлической палочки, покрытой слоем дегтя с деревянными опилками. Жар тлеющих опилок, подожженных на одном конце палочки, постепенно пережигал тонкие, поперечно натянутые волокна, с подвешенными к ним шариками, которые падали в металлическую чашку. Иногда фитиль сворачивали в спираль, форма которой уже сама по себе заменяла часовую шкалу.

Наиболее типичные для Китая фитильные часы имели форму дракона, в хребте которого укреплялся специальный держатель для палочки. Скорость сгорания фитиля зависела от многих обстоятельств, и для определения ее требовался большой опыт. Такие часы никогда не относились к приборам, которые по точности можно было бы сравнить с солнечными или водяными часами. Причем наличие всех этих часов в Китае не дает никакой хронологической отметки, и во всяком случае не означает их древности.

Песочные часы

Дата возникновения первых песочных часов тоже неизвестна. Но и они, как и масляные лампадные, появились не раньше, чем прозрачное стекло. Считается, что в Западной Европе о песочных часах узнали лишь в конце Средневековья; одним из самых старых упоминаний о них является сообщение от 1339 года, обнаруженное в Париже. Оно содержит указание по приготовлению тонкого песка из просеянного порошка черного мрамора, прокипяченного в вине и высушенного на солнце.

Несмотря на то, что песочные часы появились в Европе столь поздно, они быстро распространились. Этому способствовали их простота, надежность, низкая цена и не в последнюю очередь возможность измерять с их помощью время в любой момент дня и ночи. Их недостатком был сравнительно короткий интервал времени, который можно было измерить, не переворачивая прибора. Обычные часы были рассчитаны на полчаса или час, реже — на 3 часа, и лишь в совершенно редких случаях строили огромные песочные часы на 12 часов хода. Не давало улучшения и соединение нескольких песочных часов в одно целое.

Как и огневые, песочные часы никогда не достигали точности солнечных. Кроме того, при длительном пользовании ими их точность изменялась, поскольку зерна песка постепенно дробились на более тонкие, а отверстие в середине диафрагмы, наоборот, постепенно истиралось и увеличивалось, так что скорость прохождения песка через них становилась большей.

Изобретение механических часов

Солнечные, водяные и огневые хронометрические приборы завершили первую фазу развития хронометрии и ее методов. Постепенно выработались более четкие представления о времени и стали изыскиваться более совершенные способы его измерения. Революционным изобретением, ознаменовавшим совершенно новые этапы развития в этом направлении, было создание первых колесных часов, с появления которых началась современная эра хронометрии.

Автор и дата изобретения механических часов неизвестны. Из некоторых сообщений Х века делаются предположения, что именно тогда впервые построил такой механизм монах Герберт из Ориллака, будущий римский папа Сильвестр II (950–1003). Действительно, в технике он был большим талантом, к тому же имел возможность во время своих учебных поездок знакомиться с принципами построения различных арабских астрономических приборов и водяных часов. И все же вывод о создании Гербертом механических часов не имеет достаточных оснований, и вот почему.

Во-первых, арабы были весьма искусны в изготовлении водяных часов, и часы Герберта тоже могли быть водяными. Ведь содержащийся в документах термин «хорология» (horologium) относился тогда ко всякого рода приборам для измерения времени. Во-вторых, в дальнейшем не было упоминаний о достижении Герберта или о том, что его идею кто-либо развивал при его жизни или после нее.

Кстати, именно Герберт ввел в Европе «арабские» цифры.

Большинство историков видят преемственность: ведь и в самом деле механические часы стали результатом усложнения механической части водяных, в которых применялись уже циферблат, колесная передача, механизм боя, марионетки, разыгрывающих различные сцены… Разница была в движущей силе: в одном случае струя воды, в другом — тяжелая гиря. Недоставало только механического спускового устройства и регулятора хода.

Автор шпиндельного спуска («сторожка»), который через определенные промежутки времени прерывает движение часового механизма, неизвестен.

Обычно историки ссылаются на механизм, чертеж которого приведен в альбоме французского архитектора Вилларда де Оннекура, как на первое упоминание спускового устройства для регулирования хода часов: он описал (приблизительно в 1250 году) грубое устройство, позволявшее фигурке ангела всегда показывать рукой на солнце. Этот механизм, как полагают многие, не был изобретен Виллардом; скорее всего, он познакомился с ним и срисовал его во время своих путешествий. К тому же нарисованный в альбоме Вилларда механизм все-таки мало напоминает шпиндельный спуск.


Другая история науки. От Аристотеля до Ньютона Изобретение механических часов.

Примитивное спусковое устройство Вилларда де Оннекура: а — общий вид: б — спусковое устройство


Как видно из эскиза этого устройства, здесь в качестве движущей силы применена гиря, подвешенная на конце веревки, обмотанной вокруг оси колеса. Падение гири и относительно равномерное вращение вертикального стержня, на котором на подставке укреплена фигура ангела, регулировалось колебанием колеса взад и вперед. Период колебания обусловливался многими факторами, включая момент инерции, трение в опорах, силы, действующие на веревку.

С другим, несколько более поздним сообщением о механических часах встречаемся в «Божественной комедии» («Рай», песнь Х) Данте Алигьери (1265–1321):

И как часы, которых бой знакомый.
Нас будит в миг, как к утрене встает.
Христа невеста звать нас в божьи домы,
Часы, где так устроен ход,
Что звук: динь-динь как звуки струн на лире.

В песне XXI «Рая» читаем:

И как в часах колеса с их прибором.
Так движутся, что чуть ползет одно,
Другое же летит пред взором…

Но и в этих стихах речь может идти о сложных водяных часах, а не о механических.

Поэтому остается нам, оставив надежду на определение автора и точной даты, констатировать только одно: кто-то неизвестный и в неизвестное время — вероятно, в конце XIII века, изобрел шпиндельный ход и сделал возможным появление механических часов. И этот ход оставался затем в употреблении в течение пяти с половиной веков. Самая же ранняя дата, которую можно достоверно назвать, говоря о применении шпиндельных механических часов, относится приблизительно к 1340 году или несколько позже (с точностью до нескольких лет). С тех пор они быстро вошли в общее употребление и стали предметом гордости городов и соборов. В 1450 году появились пружинные часы, а к концу XV столетия — переносные часы, но еще слишком крупные, чтобы их можно было назвать карманными или наручными.

Известны весьма старинные французские и английские башенные часы простого устройства с боем, но без циферблата. Английское слово clock — часы, происходит от латинского clocca; другим его эквивалентом является саксонское clugge, французское cloche и древнегерманское (тевтонское) glocke, но первоначально все эти слова обозначали не часы, а колокол.

Производство железных башенных часов начинается с английских Вестминстерских часов 1288 года. Следующее сообщение от 1292 года говорит о часах храма в Кентербери, далее есть сообщения о часах, построенных в 1300 году во Флоренции. На 14 лет позднее появились часы в Каннах, в 1340-х годах — в Модене и Падуе, в бельгийском Брюгге и английском Дувре. В 1352 году построены монументальные куранты в кафедральном соборе Страсбурга, четырьмя годами позже — башенные часы в Нюрнберге, в 1370 году такие же в Париже, в 1381 — первые подобные в Базеле и, наконец, в 1410 году появились такие часы в Праге, ставшие основой позднейших пражских курантов.

Сохранились, конечно, и другие сообщения о строительстве часов, но они не вполне обоснованны. По одному из таких сообщений, башенные часы с боем изготовил Висконти в 1335 году для костела Беата Вирджинни (ныне Сен-Готард) в Милане. По другим данным, Генри де Вик из Поррэна изготовил около 1370 года башенные часы с боем для королевского дворца Карла V.

Результатом применения механических часов стал переход по всей Европе от церковных канонических часов, неравных по времени года, к равным часам нашей современной системы исчисления времени. Изменение было радикальным, а потому переход совершался постепенно, по мере распространения в городах башенных часов. Французский король Карл V первым сделал шаг к этой реформе. После установки дворцовых башенных часов де Вика он приказал всем церквам Парижа отбивать по ним часы и четверти часа. Так как на этих часах время отсчитывалось в равных промежутках, новый порядок исчисления времени распространился не только в Париже, но постепенно и в европейских странах.

Сутки сначала подразделяли на 24 часа, считая от одного заката солнца до другого. Окончание дня отмечалось 24 ударами колокола, и такой порядок счета времени в некоторых местах сохранялся до 1370 года. Затем начался постепенный переход к подразделению суток на две равные половины, каждая по 12 часов, с отсчетом от полуночи до полудня и обратно — от полудня до полуночи. Теперь не стало надобности отбивать время двадцать четыре раза — хватало двенадцати раз. Переход на этот, более рациональный счет времени происходил в различных странах Западной Европы не одновременно; счет времени от 1 до 24 часов, начиная с часа восхода Солнца, дольше всего сохранялся в Италии и в некоторых городах Германии.

Часы одинаковой продолжительности называли «городским временем». Однако и при новом счете часы продолжали соразмерять и контролировать по истинному солнечному времени; это делали до появления маятниковых часов.

Помимо унификации дилтельности часа, вторым и долгосрочным результатом изобретения часов стал прогресс в механике. Очевидно, например, что зубчатые колеса столь широко распространились в технике во многом благодаря изобретению часов.

Самым старым документом о механических часах, содержащим описание и чертеж, и опубликованном в 11 различных рукописях (из которых по крайней мере одна исходит непосредственно от автора часов), является, по всей видимости, сообщение об «астрарии» — астрономических часах, которые после 16 лет труда закончил в 1364 году профессор астрономии и медицины Джиованни де Донди для Палаццо дель Капитане в Падуе. Эти часы показывали движение Солнца, Луны и пяти планет, содержали в себе вечный календарь и давали возможность определять звездное и среднее солнечное время; они были известны далеко за пределами Италии, доставили Донди большую славу при жизни и обессмертили его имя.

У часов Джиованни Донди рама была изготовлена из бронзы, а валы, колеса, циферблат — из латуни. Из 297 частей этих часов 100 составляли колеса и шестерни, зубцы которых были нарезаны вручную. Зубцы были треугольной формы, но для различных астрономических зубчатых передач употреблялись тупые зубья — округленные, со срезанными краями. Для воспроизведения движения Луны нужно было иметь колесо со 157 зубцами, нарезка которых представляла задачу весьма трудную. Не менее трудной была нарезка на одном колесе 365 зубцов.

В 1529 году эти знаменитые часы испортились и остановились. После долгих поисков нашли часовщика, который сумел их восстановить, это был Джуанелло Турриано (1500–1585). Современники провозгласили его гением, ибо он сам сумел создать астрономические часы сложнейшей конструкции. Для их устройства потребовалось 1800 колес, с помощью которых воспроизводилось 30-дневное движение Сатурна, часы дня, годичное движение Солнца, движение Луны, а также всех планет в их «обычном движении» соответственно птолемеевой системе мироздания. По свидетельству современника, Джуанелло потратил двадцать лет только на предварительную разработку проекта своих часов.

Он же известен как строитель водопровода, который считался одним из величайших технических чудес XVI века.

Прогресс механических часов

В башенных часах впервые нашли применение сложные многоступенчатые колёсные передачи — кинематические цепи с большими передаточными отношениями, а также кулачковые и храповые механизмы и муфты. В XIV–XVII веках более сложного технического объекта, чем башенные часы, не было. Они по количеству, разнообразию и точности механизмов, подлежащих монтажу, превосходили любые технические объекты того времени.

Часовое дело требовало знания важнейших кинематических соотношений, например числа оборотов колес и трибов (колесо с осью) при определенном количестве зубцов колес и трибов. Возникла необходимость в разработке кинематики механизмов. Зубчатыми передачами заинтересовался Леонардо да Винчи. Джеронимо Кардано (1501–1576), занимаясь часовыми механизмами, также уделял внимание кинематике зубчатого зацепления.

Весьма привлекательной частью башенных часов, кроме движения разнообразных по назначению стрелок, было наличие затейливых фигур, совершающих движение по определенной программе и весьма оживляющих часы. Затем, циферблаты часто располагались на всех четырех сторонах башни, и на всех циферблатах стрелки должны были показывать одно и то же время. Это достигалось путем устройства соответствующей колесной передачи, соединенной с часовым колесом и позволявшей одновременно перемещать стрелки часов на одно деление на всех четырех циферблатах.

Самую раннюю историю механических часов индивидуального пользования невозможно восстановить с полной достоверностью. Но есть основания утверждать, что часы такого рода появились почти сразу по изобретению механических часов, то есть в конце XIII или в начале XIV века, в жилищах итальянских князей и во дворце Филиппа IV Красивого во Франции. В описи имущества последнего упоминаются комнатные часы с двумя свинцовыми гирями.

Другое упоминание об индивидуальных часах имеется в поэме «Роман о Розе» Жана де Мена, написанной в XIII веке. В четверостишии, относящемся к часам, говорится:

«И тогда он заставил часы звонить в своих залах и в своих комнатах посредством хитроумно изобретенных колесиков, двигающихся непрерывно».

Большим недостатком комнатных часов XV века была величина колес: некоторые были таких размеров, что выступали за раму.

В XV–XVI веках механические часы стали применяться в астрономических обсерваториях. В 1471 году астроном и математик Региомонтан поселился в Нюрнберге и вместе с Бернгардом Вальтером, меценатом и любителем астрономии, построил обсерваторию, снабженную превосходными инструментами, которые были изготовлены выдающимися нюрнбергскими механиками. Здесь в 1484 году впервые были применены к астрономическим наблюдениям механические часы, приводимые в действие гирей.

В середине XVI века в некоторых больших часах появляется минутная стрелка, а иногда и секундная. Примерно в то же время входит в употребление будильник. Тогда же наметилась широкая потребность в часах индивидуального пользования, в XVII веке спрос на них возник не только среди знати, но и среди буржуазии, а особенную потребность в надежных небольших часах высказывали мореходы. Однако удовлетворить спрос стало возможным лишь после применения в часах ходовой пружины.

Явление упругости было невозможно обнаружить при изучении физических свойств камня и возведенных из него сооружений. Свойство упругости рельефно проступает лишь при функционировании конструкций из стали. Теперь на это обратили внимание, и именно из стали многими учеными-механиками XVII века были впервые изготовлены пружины для часовых механизмов.

С этого момента в области часового дела начался действительный прогресс и значительное распространение часов среди широкого круга горожан. Первые переносные механические часы изготовил, по всей вероятности около 1510 года нюрнбергский слесарь Петр Генлейн, когда он заменил гирю плоской спиральной пружиной. Так пружинный привод часов, принцип которого был заимствован от механизмов движущихся фигур-автоматов XIII века, открыл путь к миниатюризации часов. Однако задача создания точных часов для нужд мореплавания еще долго не была решена.

Попытки создать механические часы для кораблей предпринимались уже в 1530 году. Но часы с балансовым шпиндельным спуском не обеспечивали достаточно точного хода в условиях морской качки. Первым шагом к созданию надежных часов стало включение в их механизм маятника в качестве регулятора. В 1581 году Галилео Галилей (Италия) открыл, что период колебаний маятника с небольшим размахом не зависит от амплитуды этого размаха. В 1641 году он сконструировал маятниковые часы для использования в навигации, а после его смерти их частично построил его сын.

Гюйгенс (Голландия) посвятил работе над маятниковыми часами около двадцати лет своей жизни, пытаясь приспособить их к нуждам мореплавания. Он дополнил их многими ценными приспособлениями, и начиная с 1657 года создал несколько часов повышенной точности. Но все его попытки, как и усилия многих других механиков, не приводили вплоть до 1726 года к достижению основной цели: заставить маятник правильно качаться в условиях качки судна.

Мы видим, что механические часы развивались стараниями сотен людей — ученых, механиков, слесарей в течение долгого времени, не менее чем пяти веков. Профессия часовщика стала очень почетной. Цех часовщиков образовался в Париже ещё в 1453 году, но только через столетие (в 1544) получил свой первый статут, утвержденный декретом короля; тогда имелись уже три категории часовщиков: специалисты по башенным часам, специалисты по настольным часам и будильникам и специалисты по изготовлению пружинных переносных часов.

Большинство изобретателей машин в XVIII века были часовщиками или были близко знакомы с устройством часов. Увлечение в XVII и XVIII веках часами определялось не только тем, что они имели широкое практическое применение, но и тем, что они заключали в себе принцип автоматизма, который стали переносить на различные объекты фабричной техники.

Часы являются чрезвычайно важной «машиной» как с точки зрения механической, так и социальной. В середине XVIII века, еще до наступления индустриальной революции, они стали уже весьма совершенными и точными. Как первый автомат, примененный для практических целей, и как образец точности, часы неизменно привлекали внимание всех изобретателей. В их устройстве искали ключ к решению многих технических вопросов.

Уже Коперник находил возможным, по аналогии с часами, судить об устройстве мироздания. Философы XVII века стали прибегать для объяснения механической закономерности физического мира к сравнению ее «с искусственными механизмами, сделанными рукой человеческой»: нередко Вселенную сравнивали с затейливым механизмом страсбургских часов.

Можно констатировать, что распространение башенных часов и нового счета времени было прямым следствием развития торговли и ремесел в городах Западной Европы в XIV веке. Развитие экономики усиливало мощь и значение этих городов и способствовало переходу инициативы из рук духовенства к светскому обществу или секуляризации общества. Но само появление часов ускорило технический прогресс, и, кстати, дало новый товар торговле.

Ускорение прогресса

Торговая революция и производство товаров

Появление новых средств передвижения, надежной навигации, производство товара в массовом количестве привели к началу так называемой «торговой революции», наступившей в последние столетия средних веков. Здесь опять все закономерно. Прогрессивные методы хозяйствования дали большее количество прибавочного продукта. Больше прибавочного продукта — больше людей, свободных от производства пищи.

В доисторические времена пахали сохой без колес, которую сам пахарь поддерживал на нужной высоте и под нужным углом. Соха давала неровную борозду, но даже и для этого пахарю приходилось прилагать огромные усилия. В отличие от современного плуга, который отрезает стерню и переворачивает ее, соха просто царапала почву. Таким первобытным орудием, только оснащенным железным лемехом, в странах Средиземноморья пользовались очень долго. Для обработки мягкой почвы она еще как-то годилась, но для твердого грунта на большей части северной и западной Европы была просто бесполезна.

Варварские племена, населявшие территорию между Данией и Баварией, изобрели значительно более производительный тяжелый плуг, который разрезал и переворачивал стерню. Новый плуг получил с VI столетия широкое распространение в Европе. В своем окончательном виде он был снабжен вертикальным ножом, разрезавшим почву, лемехом, подрезавшим пласт, отвалом, переворачивавшим этот пласт, и колесами, позволявшими пахарю вести более ровную борозду и облегчавшими его труд, делая ненужным поддержку плуга руками на нужной высоте. Неясно, когда плуг оснастили всеми этими приспособлениями. Колеса в общий обиход вошли лишь с XI столетия, отвал был изобретен, видимо, еще позже.

К XIII веку последовательное усовершенствование плуга придало ему почти современный вид. Помимо более производительного переворачивания почвы, этот плуг позволял проводить борозды, чередующиеся с гребнями, что улучшало дренаж и позволяло возделывать плодородные почвы на низменностях. Резко повысилась урожайность продовольственных культур. Избыток питания освободил людей для других занятий — ремесла, торговли и изобретательства.

Стало больше материальных ценностей, техники, производственных помещений, — понадобились сырье и новые устройства для его переработки. Новые устройства требуют неких специальных комплектующих, которых начинает не хватать. Нехватка комплектующих требует развития торговли. И всему, в том числе самой торговле, нужны новые технические решения.

Однако мировая торговля, превратившаяся в двигатель культуры и цивилизации, сама по себе вовсе не самодостаточна. Византия, оседлав основные торговые пути, не испытывала дефицита в ресурсах, и жила за счет торговой прибыли, пренебрегая вложениями в производство. В конце концов, из-за этого началось ее технологическое отставание от Европы, жители которой, не имея возможности самостоятельно обеспечивать себя всем необходимым, начали ввозить сырье и продукцию из всех стран мира. А это дало сильный толчок росту промышленности, а вместе с ней и развитию все более мощных машин, причем энергия воды, ветра и тягловая сила животных оставались основой всех крупных механизмов вплоть до XVIII столетия, когда перешли к использованию энергии пара.

Итак, средневековое изобретательство и торговля положили реальное начало развитию нашего современного мира машин.

Поскольку среди предметов первой необходимости, интересующих торговлю, непосредственно за продовольствием идет одежда, постольку вполне естественно, что в эту эпоху коренным образом должны были измениться и текстильные машины. Раньше ткацкий станок был примитивным легким устройством, состоящим из ряда связанных или скрепленных между собой, а иногда просто воткнутых в землю прутьев, почти без всяких механических приспособлений, облегчающих труд ткачей.

Теперь он превратился в прочную станину, снабженную вальцами (делавшими ткачество непрерывным процессом), подвесным бердом (он обеспечивал плотную и регулярную прибивку уточины педальными ремизками) и многими другими приспособлениями. Это уже была сложная машина, по сравнению с которой древний ткацкий станок выглядел детской игрушкой. В Европе такой почти совершенный станок появился в XIII столетии.

Улучшения в производстве тканей требовали улучшений в производстве нити. Веретено, каким его знали пряхи самых древних времен, претерпело коренные изменения, которые увенчались изобретением прядильного станка. Затем процессы кручения и перематывания шелка (возможно, по образцу византийских станков конца XI века) были механизированы в Болонье в 1272 году. В XIV веке такой станок с водяным колесом в качестве привода стал весьма производительным и под присмотром двух-трех мастеровых заменял труд прежних нескольких сотен рабочих. Именно производство шелковой нити сделало возможным быстрое развитие мануфактурного прядильного производства.

При производстве льняной, бумажной и шерстяной пряжи столь же быстрый рост был невозможен, так как здесь в непрерывную нить приходилось скручивать короткие волокна. Но изобретатели превратили простое веретено в прядильное колесо, которое еще пару столетий назад можно было встретить во всех деревенских домах. На первых порах его использовали только для наматывания на катушку нити, которую уже скрутили примитивным веретеном. Но уже к 1280 году колесо начали применять для прядения, а в XIV столетии оно получило широкое распространение.

Прогресс имел место и в гончарном производстве.

В начале VIII века в Европе появились первые проблески возрождения гончарного производства, в том числе и производство фаянса, — так говорят историки. Не можем сказать, что означает в их речи словосочетание «первые проблески», а вот о «возрождении» скажем прямо: это отражение неверной хронологии. Ведь, по традиционным представлениям, все технические навыки древности обязательно требовалось возрождать. В Х веке «возродилось» волочение проволоки, якобы освоенное древними греками, а затем ими забытое, видимо, за ненадобностью, в XIII — производство вязаных изделий, а в VIII, как видим, гончарное производство…

На самом-то деле можно предположить, что только с VIII века и развилось оно всерьез, как отрасль, производящая крайне нужный товар. А раньше посуду лепил себе из глины каждый сам, или производил маленькими партиями для небольшого круга пользователей, например, для жителей своего села.

С переходом к товарному производству основным изделием стала глазурованная плитка для облицовки стен и полов. Керамическое производство существовало в Гранаде, Альгамбре и других испанских городах арабского мира, а также в Византии. В Италии в XI веке флорентийские мастера Лукка делла Робиа и его преемники стали покрывать свои изделия молочно-белой непрозрачной глазурью, получившей название майолики (от балеарского острова Майорки, или Мальорки). Глазурь содержала окись олова, подкрашивалась она в синий цвет кобальтом, в зеленый — медью, в фиолетовый — марганцем. Все изделия мастера обжигали дважды: перед глазурованием на слабом огне, и после покрытия их глазурью — на сильном.

Тосканские гончары, узнав секрет оловянной глазури, поставили производство на поток, положив начало новой для Европы отрасли гончарного производства: изготовление глазурованного фаянса. А название свое — фаянс, эти изделия получили по названию североитальянского города Фаэнцы, поскольку гончарные изделия местных мастеров приобрели наибольшую известность в мире.

Вот сколь интересна история технологии керамики.

Города и жилищно-коммунальное хозяйство

Вершиной строительной техники Византии является храм св. Софии в Константинополе. Построенное при императоре Юстиниане (по традиционным представлениям, в VI веке), это сооружение превзошло своими размерами и роскошью все известные до той поры храмы. Центральное квадратное в плане пространство храма было перекрыто куполом диаметром 33 метра. Такого купола, да и вообще такой грандиозной постройки не было больше нигде. Нагрузка от купола распределялась на четыре мощных пилона высотой 23 метра. Два полукупола, расположенных на противоположных сторонах главного купола, опирались на те же пилоны и придавали большую стабильность и прочность всему сооружению. Внутренние помещения храма были облицованы мозаикой из стеклянной смальты и мрамором.

Затем достижения византийских мастеров начали широко использовать и в других странах Византийской империи: на Крите, в Македонии, Сербии, Болгарии. Наконец, когда после IX века началось культурное развитие Западной Европы, и здесь тоже появились мастера строительного дела и зодчие.

Как и другие средневековые ремесленники, строители также объединялись в артели, корпорации и иные цеховые организации. Особенно заметными такие корпорации стали с XIII–XIV веков в тех странах, где велось значительное каменное строительство: в Англии, Италии, Франции и Германии.

От строителей-каменщиков величественных зданий, каковыми были в те годы преимущественно церкви и монастыри, требовалось большое мастерство и искусство. Однако свои знания и умения каменщики хранили в тайне. По характеру работы строители были вынуждены подолгу жить вдали от дома. Они селились компаниями по 12–20 человек поблизости от места строительства в постройках, называемых ложами (от фр. loge, англ. lodge). Первые ложи были основаны около 1212 году в Англии и в 1221 году во Франции.

Позднейшие организации франкмасонов (в переводе — «свободные каменщики»), которые приобрели религиозно-политический характер, позаимствовали некоторые черты от этих средневековых корпораций, прежде всего таинственность, которой окружали себя последние, и сложную систему причудливых обрядов.

Что касается мостов, то в Европе они долгое время сооружались преимущественно из дерева. Каменные мосты сначала появились в странах Востока и в Византии, а в Западной Европе их строительство началось в XII веке. Первые были построены в Регенсбурге (1146) и Лондоне (Старый мост, 1176). По образцу других корпораций во Франции было создано Мостовое братство монахов ордена бенедиктинцев, с уставом как у монашеского ордена, построившее, в частности, мост через Рону у Авиньона (1178) с 21 эллиптической аркой. Во Франкфурте-на-Майне и в Дрездене первые каменные мосты были построены в XIII веке. Мосты строились также во Фландрии и других странах Западной Европы.

Вслед за улучшением архитектурного облика городов началась их очистка. Ведь в Средние века почти все города Центральной и Западной Европы буквально утопали в грязи. Так, средневековый Париж был настолько погружен в грязь, что жители, вынужденные покидать свои дома, совершали это только верхом на лошади или в высоких сапогах.

К XIV веку содержание улиц в порядке и чистоте становится постоянной заботой городских властей. Служба мусорных повозок была организована в Париже в XIV, а в Амьене в XV веке. В некоторых городах жители нанимали мусорщиков за собственный счет. Мусор и нечистоты сбрасывали в реки или рвы. Каждому горожанину вменялось в обязанность заботиться о том, чтобы улица перед его домом была замощена. Такое требование привело к тому, что к XIV веку улицы важнейших французских городов имели мостовые; в это же время появляются мостовые в Праге (в 1331 году).

И водосточные канавы появились в Европе в XIV–XV веках, но только в крупных городах.

Вообще снабжение водой было примитивным. Во дворах выкапывали колодцы, а также собирали дождевую влагу в специальные цистерны, расположенные на чердаках, или брали воду в городских фонтанах. Канализация отсутствовала. Грязную воду и нечистоты сливали в специальные ямы, которые время от времени очищали.

В общем-то, здесь нам все понятно. Именно так мы и представляем себе средневековый город и его эволюцию. Странно лишь то, какой нам рисуют гигиеническую обстановку в древних городах.

Оказывается, для снабжения жителей Вавилона водой был сооружен акведук, имевший длину, равную расстоянию от Парижа до Лондона. Он был для своего времени техническим чудом, говорят историки, да ведь и в Средние века такой акведук был бы чудом.

Далее, для греко-римского мира баня — обычное дело. А в Средние века бань и в частных жилищах не было, и общественными не пользовались: только в XIII столетии баня «вновь начинает пользоваться популярностью». Очередное «возрождение», как видим; в Париже в 1292 году было уже до 30 общественных бань.

А вот санитарное состояние античных городских площадей, улиц, дворов задолго до средневекового варварства обеспечивалось хорошо организованной системой водостоков, обложенных камнем и перекрытых плитами; существовала и канализация. Благоустройство и санитарное состояние города были предметом заботы со стороны должностных лиц — астиномов, наблюдавших, чтобы уборщики нечистот сваливали их не ближе 10 стадиев от городской стены. Городские дома имели ванные комнаты, а также канализацию и водопровод, трубы которого делали из обожженной глины. Специального отопления в домах не было: в холодную погоду комнаты согревались переносными глиняными сосудами с двумя ручками, в которых находился раскаленный древесный уголь. В комнатах для мытья было духовое отопление, горячий воздух из топки проходил под полом по трубам.

Появившееся в VI веке до н. э. центральное отопление стало устанавливаться в храмах, банях, частных домах древних греков, его применяли и в гимназиях для нагревания воды в бассейнах. Отопительный прибор состоял из жаровни и гипокаустона, над которым располагалась емкость с водой для нагревания, и из труб, по которым горячая вода подавалась в бассейн.

А потом все это было забыто, чтобы много столетий спустя, с развитием медицины, санитарии и общественной нравственности, появиться снова. И прежде всего должны были снова появиться теория и практика таких отраслей знания, как пневматика и гидравлика.

Вы верите такой эволюции общества? Мы — нет.

Пневматика и гидравлика

Наполненный воздухом пузырь, сделанный чаще всего из кожи животного, был первым из всех ныне известных пневматических устройств. С помощью таких пузырей люди переправлялись через реки. Но это было уж в совсем дикую эпоху, а во времена более культурные надувные пузыри понадобились в качестве мехов в железоделательном производстве. Здесь, можно сказать, начало пневматики. В гидравлике же первым шагом стала копка простейших канав, превратившаяся со временем в ирригационные сети. Люди на практике использовали закон сообщающихся сосудов, даже не подозревая о существовании столь сложного закона.

А вторым шагом в гидравлике каким-то чудом оказались научные работы Архимеда, как уверяет традиционная история. Считается, что он занимался судостроением, конструированием машин для потопления судов, гидростатическим взвешиванием, создал технические устройства, использующие свойства жидкостей. И что же? Казалось бы, его исследования вызваны запросами практики, но они получили лишь ограниченное применение в технике, преимущественно в сфере его личной конструкторской работы, а затем были на столетия забыты.


Другая история науки. От Аристотеля до Ньютона Пневматика и гидравлика.

Архимедов винт (реконструкция по описанию Витрувия)


Все знают закон Архимеда. Считается, что он вывел его из допущения, что вода состоит из действующих одна на другую частиц жидкости. Те из них, которые сильнее сдавливаются, выталкиваются на поверхность. Такому же воздействию подвергаются погруженные в жидкость тела, обладающие меньшей плотностью, чем окружающие частицы. В изложении М. В. Ломоносова закон Архимеда выглядит так:

Тело, упертое в воду,
Не теряет в весе сроду.
Оно прется оттуды.
Весом выпертой воды.

Мы начинали эту часть книги — «История техники» — с античных механиков. Теперь, переходя к технике эпохи Возрождения, мы вынуждены опять говорить об античных механиках!

Ведь и пневматику, сразу же вслед за изобретением первобытных мехов, и сразу на уровне XVI века, развивал античный грек Герон. Он даже написал серьезный труд «Пневматика» — о механизмах, приводимых в действие нагретым или сжатым паром. Но его «Пневматика», как и работы Архимеда в области гидравлики, имела ограниченное хождение, была известна лишь узкому кругу александрийских инженеров. Зато в эпоху Возрождения этот труд был издан типографским способом и получил широкую известность!

По нашей версии, словесные описания античной гидравлической техники если и относятся к эпохе античности, то только такой античности, которая непосредственно предшествовала своему собственному «возрождению». Но, впрочем, тексты — они и есть тексты. Современные фантасты как нечего делать могут описать космический корабль, летящий, например, к Сириусу. Но вот нам говорят, что город Мохенджо-Даро на берегу Инда за 2–3 тысячелетия до нашей эры имел водопровод и канализационную систему, вот это да! Это уже не теория, это практика!

А в Древней Греции за четыре столетия до н. э. строили публичные бани с водопроводом и канализацией. В Афинах был водопровод в VI веке, а в Сиракузах в V, а в Антиохии и Пергаме во II веке. Все, заметьте, до нашей эры, и все на территории Византийской империи. Уже к концу VI века до н. э. древние греки затеяли строительство судоходного канала на Коринфском перешейке, а во II веке до н. э. вырыли канал между Нилом и Красным морем. Проводились и крупные мелиоративные работы, не говоря уже об управлении разливом рек, орошении полей при помощи каналов, учете распределяемой воды, создании водоподъемных приспособлений и прочем.

В Древнем Риме в I веке н. э. водоснабжением и строительством водопровода занимались особенно интенсивно. Тогда-то, полагают историки, и появилось слово «гидравлика», а Сикст Юлиус Фронтиус написал трактат о сооружении трубопроводной техники. Но опять изобретения имели ограниченное применение, и не нашли своего продолжения, и даже более того — довольно скоро земляне загадили свои города и полторы тысячи лет не могли сообразить, что вообще может существовать канализация и водопровод.

Мы тут на выбор можем предложить два коренных изменения в представлениях о цивилизации. Надо или пересмотреть теорию эволюции, признав, что на Земле меняются две расы людей: сначала живут такие умные, что без подготовки и без всякой нужды делают гениальные изобретения, а потом вместо них появляются полные дураки, не способные заметить очевидного, или хотя бы продлить уже сделанное. Или другой выход: пересмотреть хронологию, признав, что вся техника Древней Греции спроектирована и использована в Византии после VI века н. э.

Если же вернуться к более или менее достоверной истории, то мы обнаружим, что в VII–IX веках прямо продолжили античные исследования (а во многом их и выполнили) ученые стран ближнего Востока и Испании. Арабам (аль-Гацини и аль-Бируни) принадлежит заслуга уточнения таких понятий физики, как удельный вес, плотность, установление влияния на эти характеристики температуры. Рассматривались не только твердые тела, но и жидкие. Кроме того, аль-Гацини дал объяснение функционированию артезианских колодцев, связанное с принципом действия сообщающихся сосудов. В Европе такие колодцы появились лишь в XII веке.

На арабском Востоке уделялось большое внимание вопросам мелиорации, орошения, водоподъема и сооружения каналов. Эти задачи, говорят, «решались без использования научных знаний и не повлекли за собой разработку теории». Итак, в эмпирическом плане в гидравлику в это время было внесено мало нового — поскольку, как известно всем историкам, подобные гидротехнические сооружения были известны и египтянам, и ассирийцам за тысячелетия до н. э., — и теория тоже осталась в «античности». Вот и получается, что в Средние века жили одни дураки.

В Западной Европе арабские достижения получили развитие, начиная с XII века. В XV и XVI веках появились инженеры, пришедшие «на смену античным механикам». Они были знакомы с архитектурой, фортификацией, артиллерией, а иногда и с сооружением каналов. Первые технические учебные заведения — артиллерийские школы, создаются в начале XVI века в Италии (Сицилия, Венеция) и в Испании (Бургос). Печатается значительное число руководств по артиллерии, принадлежащих, например, Коладо, Капо-Бианки, Диего Уфано, Тартальи и др.

В это время происходит интенсивное развитие мореплавания, идут большие работы по расширению судоходства по рекам и специально сооружаемым каналам, возводятся плотины, строятся шлюзы, устраивается большое число водяных мельниц, ведутся большие ирригационные работы. Естественно, все это не могло не пробудить интереса к вопросам гидростатики.

И наконец в середине XVI века Тарталья публикует трактат Архимеда по гидростатике, а также приводит таблицу удельных весов различных минералов, главное же — предлагает способ подъема затонувших судов, обращаясь в сущности к положениям гидростатики древнего грека. Тут может быть три варианта. Первое: Тарталья перевел Архимеда и на основе его работ сделал свои предложения. Второе: Тарталья работал над этой темой, узнал о трудах Архимеда и привел его работу в доказательство своей правоты. Третье: Тарталья сам сделал всю работу, но для придания ей авторитета приписал основополагающие ее части известному ученому.

Продолжая его работу, наиболее важных практических результатов достиг Леонардо да Винчи. Он принимал участие в мелиорации в Ламелинне, в устройстве гидросооружений в Наварре. Занимался осушением Понтийских болот, проектировал отвод русла реки Арно у Пизанского моста, изучал гидроустройства на Адде и на Картезианском канале. Важнейшие судоходные каналы Италии также были сооружены им. Он составил проект улучшения судоходства на реке Луаре (Франция), в частности предусмотрел ее шлюзование. Правда, если следовать официальной истории, то не понятно, в чем его заслуга, ведь «в глубокой древности» эти проблемы решались с легкостью необыкновенной.

А Леонардо, прежде чем заняться своей работой, пришлось немало к ней готовиться! Изучать закономерности течения жидкости в каналах и определять причины появления волн и вихрей, исследовать водосливы, изучать закономерности возникновения наносов на дне рек… Эти проблемы и сейчас являются основными в русловой гидравлике.

Он предположил существование закона сообщающихся сосудов, и описал парадокс равенства давления на дно сосудов различной формы, — в дальнейшем эти результаты были обобщены Паскалем и Торричелли и получили известность под их именами. В трактате «О движении и измерении воды» Леонардо да Винчи определял скорость истечения воды из отверстия сосуда в зависимости от высоты его уровня над горизонтом, но сделал это не совсем точно, ведь это сложнейшая задача. А нам говорят, что еще в древнем Египте создали водяные часы с равномерным понижением уровня воды!

Леонардо да Винчи — художник, архитектор, инженер, механик-практик и экспериментатор… Это правда, что многие из его экспериментов были выполнены лишь на бумаге. Правда, что его рукописи долгие годы лежали под спудом, и лишь в конце XIX века началась их публикация, но все же они не остались в стороне от главного пути технического прогресса. У Леонардо было много учеников, знакомых с его идеями и сотрудничавших с ним. А если обратиться к публикациям XVI века по технике, то сразу станет видно, что многие авторы были знакомы с проектами и идеями Леонардо.

Изобретательский гений Леонардо был подкреплен обширными техническими знаниями. Он знал практически все разновидности зубчатых зацеплений, кулачковые, гидравлические и винтовые механизмы, передачи с гибкими звеньями. Неизвестно, можно ли было их сделать тогда. Относительно некоторых сразу можно сказать, что они были недоступны для техники той эпохи. Сюда можно отнести центробежный насос, гидравлический пресс, огнестрельное нарезное оружие.


Другая история науки. От Аристотеля до Ньютона Пневматика и гидравлика.

Система шлюзов времен эпохи Возрождения


Есть еще одно выдающееся изобретение Леонардо да Винчи, и в жизнь оно было претворено его трудами. Прежде шлюзовые ворота на каналах делались опускными. Приблизительно в 1495 году он набросал эскиз двух створных щитов, снабженных небольшими отверстиями (с задвижками) для воды, чтобы наполнять или опорожнять шлюз. Этот эскиз вполне можно было бы взять за образец чертежа современного шлюза. А в 1497 году подобные ворота были сооружены на Миланском канале.

Во многих других случаях зарисованные и описанные им машины или приспособления были воплощены на практике лишь спустя пятьдесят лет после его смерти. Например, он предложил пистолет с колесным затвором, по образцу которого в Германии приблизительно с 1500 года стали делать мушкеты. Его роликовые подшипники (о которых он писал как о «чуде механики») были впервые изготовлены в XVI, а получили широкое распространение лишь в XIX веке.

Им были сконструированы спиральные и конические зубчатые передачи. Он изучал шарнирную цепь и многие другие устройства подобного рода. Леонардо лучше своих предшественников понимал разницу между машиной, выполняющей работу, и двигателем, который приводит ее в движение. На эскизах многих его машин указан просто вал, к которому можно подсоединить любой двигатель…

Приведем также слова английского ученого Роджера Бэкона, предвосхитившего многие будущие изобретения:

«Прежде всего, я расскажу о чудесных творениях человека и природы, чтобы назвать дальше причины и пути их создания, в которых нет ничего чудодейственного. Отсюда можно будет убедиться в том, что вся сверхъестественная сила стоит ниже этих достижений и недостойна их… Ведь можно же создать первые крупные речные и океанские суда с двигателями и без гребцов, управляемые одним рулевым и передвигающиеся с большей скоростью, чем если бы они были набиты гребцами. Можно создать и колесницу, передвигающуюся с непостижимой быстротой, не впрягая в нее животных… Можно создать и летательные аппараты, внутри которых усядется человек, заставляющий поворотом того или иного прибора искусственные крылья бить по воздуху, как это делают птицы… Можно построить небольшую машину, поднимающую и опускающую чрезвычайно тяжелые грузы, машину огромной пользы… Наряду с этим можно создать и такие машины, с помощью которых человек станет опускаться на дно рек и морей без ущерба для своего здоровья… Можно построить еще и еще множество других вещей, например, навести мосты через реки без устоев или каких-либо иных опор…»

После Леонардо да Винчи развитие техники, и в том числе гидравлики получило такой размах, что ее достижения намного превзошли то, что наблюдалось в эпоху Возрождения. Это было связано с господствовавшим в XVII и начале XVIII века мануфактурным производством.

Еще одним стимулом для развития физики и механики было проектирование и изготовление водооткачивающих устройств, тепловых двигателей — предшественников паровых машин. Отправным техническим механизмом здесь был насос, изучение принципа действия которого во многом стимулировало разработку проблем пневматики и гидростатики. Естественно, что работы Череди, Делла Порта и других в этой области оказались в сфере пристального внимания ученых XVII века.

Стевин — инспектор плотин Голландии, сформулировал важнейшие законы гидростатики, теории гидростатического давления и положений, связанных с определением остойчивости судов. В 1632 году Галилей изложил теорию, доказывающую равновесие жидкости в сообщающихся сосудах и равновесие плавающего на воде тела. Кроме того, он изучал течение рек, сооружение и работу плотин и искусственных каналов. Это были начальные предпосылки для построения не только научной гидравлики, но и гидродинамики. Аналогичная проблематика нашла отражение в труде ученика Галилея, Кастелли, — «О движении воды в реках и каналах» (1628). В частности, в нем говорилось о влиянии поперечного сечения русла на скорость движения воды. Для первых шагов в развитии гидродинамики существенным явились высказывания Галилея о значении гидродинамического сопротивления.

Торричелли в 1644 году вывел формулу для скорости истечения водяной струи из отверстия сосуда, что было крайне важно для создания водяных часов. Для этого он воспользовался результатом Галилея по определению ускорения свободно падающего тела применительно к жидкости. Что касается Паскаля, то он в том же 1644 году показал принцип передачи давления в сообщающихся сосудах, продвинув вперед известную ранее теорию.

А нам говорят: Архимед, Герон…

Преобразование движения

В Средние века встала задача так соединить между собой механические элементы, чтобы суметь движение одного вида преобразовать в другое. Особенно важными были способы преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное, и возвратно-поступательного во вращательное. При преобразовании первого вида основным механизмом стал кулачок, который был известен раньше — например, он описан в тексте, приписываемом Герону, но использовался в античном мире лишь для «механических забав», а в Средние века стал приносить пользу в машинах.

Основным механизмом для превращения поступательного движения во вращательное служит кривошип, о котором нет сведений в древности. Даже кажущаяся нам столь простой мысль о том, чтобы вращать ручную мельницу, взявшись за укрепленную у края верхнего камня вертикальную рукоятку, видимо, не приходила никому на ум. Большие мельничные жернова вращали рабы или животные, ходившие по кругу. Менее же крупные жернова приводились в движение с помощью выступавших сбоку радиальных рукояток. Вертикальная рукоятка, позволяющая осуществлять непрерывное вращение благодаря кривошипному устройству, появилась очень поздно.

Пожалуй, это было одним из изобретений, принадлежавших варварам. Но даже и тогда людям было трудно уяснить себе принцип действия и распространить его на другие сферы, поскольку о дальнейшем использовании кривошипа ничего не было известно приблизительно до 850 года, когда им стали вращать точильные камни. Затем кривошипом начали оснащать шарманку, возможно в Х веке, но не позднее XII века. В XIV или в начале XV века кривошипом закручивали пружины самострелов. К этому времени его стали использовать и для других целей, например, в катушках для наматывания мотков пряжи и в таком крайне важном, хотя и простом инструменте, как столярный коловорот.

Во всех перечисленных случаях кривошип вращали вручную. Но приблизительно в 1430 году мы впервые встречаемся с кривошипно-шатунным механизмом, приводившим в движение мукомольную мельницу.


Другая история науки. От Аристотеля до Ньютона Преобразование движения.

Лучковый токарный станок


Меж тем педальный механизм претерпевал свою самостоятельную эволюцию — в ткацких станках, в приводах токарных станков и в кузнечном молоте с педальным управлением, который появился в XIV веке. Приблизительно к 1430 году человек соединил педаль, шатун и кривошип воедино в виде привода, знакомого нам по современным ножным швейным машинам. Мукомольные мельницы и на этот раз оказались первой областью его применения. Вот когда появился, наконец, один из практически важных для современных машин механизм! Но внедрение такого привода проходило медленно, вероятно из-за трудностей с изготовлением хороших подшипников. В 1480 году его применяли для вращения точильных камней, а с XVI века стали использовать в прядильных и токарных станках.

Росло и число механизмов, известных техникам. Привод ворота породил рукоятку, изогнутую дважды под прямым углом, отсюда недалеко и до коленчатого вала, который появился в XIII веке в качестве удобного привода для ручной мельницы. Постепенно распространяются шарнирные механизмы.

Набор столярных инструментов изменился по сравнению с древними временами не очень значительно, но и здесь не обошлось без важных сдвигов. Коловорот и сверло пришли на смену смычковой дрели, применявшейся в прошлом. А вот устройство токарного станка изменилось коренным образом.

Древний токарный станок (насколько можно судить по дошедшим до нас сведениям) был устроен ненадежно. Он состоял из нескольких соединенных между собой и вбитых в землю брусков. Обрабатываемое изделие вращалось попеременно в обоих направлениях подмастерьем, тянувшим за концы веревки, обмотанной вокруг заготовки. Столяр держал режущий инструмент просто руками, не пользуясь опорой или направляющим приспособлением.

В Средние века додумались до жесткого закрепления станины и бабки. Не позднее 1250 года ремень, поворачивающий заготовку, прикрепили внизу к педальному механизму, а наверху — к пружинящему передвижному шесту. Таким образом, у токаря появилась возможность вращать станок ногой через педаль, освободив руки для операций режущим инструментом. С середины XIV века для привода токарных станков начали использовать водяные двигатели. Ременным приводом через колесо с кривошипом стали пользоваться, видимо, уже с 1411 года, во всяком случае, с этого столетия. Первые попытки создать передвижной суппорт были предприняты приблизительно в 1480 году.

В XVI веке Жак Бессон в «Театре инструментов» впервые описал станок для нарезки винтов с суппортом. Только теперь была решена проблема унификации заменяемых частей механизмов; до этого любое изделие носило индивидуальный характер. Изобретение суппорта повторил в начале XVIII века русский механик Андрей Нартов, а в конце XVIII века — английский промышленник Генри Модели.

Итак, в металлообработке мы находим начало той технологии, которая через одно-два столетия привела к промышленной революции. Но путь был долгим! Например, волочильная доска для волочения железной проволоки (прежде ее ковали) была изобретена в Х веке, а с водяным двигателем ее соединили в 1351 году.

На пути к промышленной революции

Во второй половине XV века в Европе резко повысился интерес к науке. Причина понятна: массовый переезд сюда ученых из поверженной турками Византии. Возможно, та же причина привела к повороту от всеобщего языка науки, латинского, к национальным языкам. В самом деле: если вместо латыни языком науки стал греческий, то почему не французский, немецкий или любой другой?..

А греческий был более чем в ходу. Сообщается, что члены венецианской академии Альдо Мапуция беседовали между собой только по-гречески. Писатели подражали «древнегреческим» текстам. Появляется ряд «Всемирных историй» на греческом языке.

Полициано пишет во второй половине XV века:

«Во Флоренции дети лучших фамилий говорят на аттическом диалекте так чисто, так легко, так непринужденно, что можно подумать, будто Афины не были разрушены и взяты варварами, а по собственному желанию переселились во Флоренцию».

Еще одним фактором, ускорившим научные исследования и подготовку лиц, сведущих в инженерном деле, стало книгопечатание. Появляются сочинения по технике, среди них видное место занимают разного рода собрания или «Театры машин», составленные техниками-практиками. Кроме артиллерийских руководств, в эпоху Возрождения выходят книги по таким областям знания, как военное дело (Вальтурио), металлургия (Бирингуччо) и т. п.

Европейские ученые, заинтересованные в развитии науки и техники, начали создавать общества. Первым стала Академия тайн природы (Academia Secretorum Naturae) в Неаполе (1560). В круг интересов подобных обществ входили, конечно, многие вопросы и помимо техники, но они уделяли большое внимание накоплению и систематизации знаний о машинах, способствовали их внедрению и поощряли изобретательство.

С улучшением способов передвижения и ростом торговых связей постепенно исчезало стремление производить все предметы первой необходимости в своей местности. Всякий район мог специализироваться на производстве таких товаров, которые более всего подходили ему, и обменивать свою продукцию в других районах или за границей на необходимые вещи, не производившиеся в своем округе. Это способствовало развитию концентрированной и сравнительно крупной промышленности, допускавшей в свою очередь внедрение механизации во все большем масштабе.

Чугун появился в XIII веке, но поскольку технические затруднения преодолевались очень медленно, в общий обиход он вошел лишь в XV веке. Как и во многих других случаях, считается, что Китай опередил Европу с выплавкой чугуна, что его там получали еще с IV века до н. э., достигая результата переплавкой кричного железа в тиглях в смеси с углем. И как всегда, этот «приоритет» на пользу Китаю не пошел.

В Европе в XIV веке многие процессы обработки железа переводили на приводы от водяного колеса. Соединение кузнечных мехов с подобным источником двигательной силы для дутья позволило выплавлять к концу Средних веков чугун. Раньше вагранка не обеспечивала высокого нагрева, достаточного для расплавления металла; она позволяла выплавлять только кричное железо (иногда со стальной поверхностью). По мере укрупнения печей более мощное дутье способствовало полному расплавлению металла, — сначала чисто случайно, а позднее уже в специально регулируемых условиях.

Способ отливки в песчаных формах был разработан, по-видимому, тоже в XIV или XV веке. Чугун отличается от кричного железа по своему составу и, следовательно, по своим свойствам (в частности, он более хрупкий, чем железо), и не всегда может заменить крицу. Тем не менее, освоение выплавки более дешевого металла, чрезвычайно в некоторых случаях полезного, стало крупным вкладом в технический прогресс в последующие столетия. С приходом чугуна человек получил в свое распоряжение все основные материалы, которые обеспечили его нужды до середины XIX века.

Тяжелое машиностроение развивалось главным образом применительно к нуждам горного дела и металлургии. Развитие торговли и промышленности порождало все больший спрос на металлы, благодаря чему эти две отрасли развивались быстрее остальных. Чтобы удовлетворить растущий спрос, особенно спрос на руду, которую приходилось добывать гораздо глубже под землей, были нужны тяжелые машины с механическим приводом.

Подробное описание машины, применявшиеся в горном деле в XVI веке и ранее, оставил немецкий врач, минералог и металлург Георг Бауэр, известный под латинским именем Агрикола. Согласно его сведениям, в горнозаводских машинах применялось железо для изготовления рам, зубчатых колес, подшипников. Ему уже было известно, как от одного водяного колеса можно привести в действие шесть насосов, несколько толчей. Идея привода нескольких механизмов от одного источника энергии тогда еще не имела значительного распространения и была одной из технических новинок.

Самой трудной задачей в горнорудном деле была откачка воды, которая всегда создавала угрозу затопления выработок, причем, чем глубже залегал горизонт, тем больше становилась подобная опасность. Самые передовые тяжелые машины того времени предназначались для откачки воды из рудников.

Вот одна из схем. Круглые мешки из конского волоса, насаженные с интервалами на кольцевую цепь, плотно входят в вертикальную трубу, нижний конец которой опущен в водосборник. Когда цепь тянут кверху, мешки тянут за собой воду по трубе. В насосе с мешками на цепи значительная часть напора на трубу воспринимается, как нагрузка цепью, а не каждым отдельным мешком. При этом насос приводится в движение людьми или лошадьми через колесо-топчак.

Агрикола описывает установку в Хемнитце, состоявшую из трех насосов, последовательно соединенных с подобными мешками на цепи, самый нижний из которых находился под землей на глубине около 200 метров. Вся установка приводилась в движение 24 лошадьми в четыре смены, то есть была довольно мощной.

Современником Агриколы был выдающийся итальянский врач, математик и механик Джероламо Кардано, имя которого сохранилось в названии известного механизма. Кардано — один из основоположников кинематики механизмов. К вопросу о передаче и преобразовании движения он подходил как теоретик, стремясь глубоко разобрать теорию и практику зубчатых зацеплений. Тем не менее, при описании изготовления часов он с грустью заметил, что «часовые механизмы нашего века проводят больше времени у часовщиков, чем у владельцев».

Развитие торговли и промышленности сопровождалось быстрым ростом городов, что требовало решения новых задач по их водоснабжению, в частности путем сооружения крупных насосных установок. В этой области, равно как и в горно-инженерном деле, ведущая роль принадлежала Германии. Некоторые города Германии уже к 1500 году располагали крупными водонасосными станциями. В 1550 году сообщалось, что в Аугсбурге существует очень сложная система городского водоснабжения. Установка приводилась в движение водяными колесами, подававшими воду через совокупность архимедовых винтов на водонапорную башню, откуда вода распределялась по трубопроводам.

Начиная с 1526 года и в Толедо неоднократно предпринимались попытки создать небывалую по масштабам систему городского водоснабжения. В городское водохранилище Глочестера воду начала перекачивать с 1542 года ветряная мельница. Водоснабжение Лондона осуществлялось на первых порах приливной мельницей, сооруженной у Лондонского моста в 1582 году немецким инженером Питером Морисом, а затем были реализованы и другие проекты городского водоснабжения города. Первые сооружения по водоснабжению Парижа относятся к 1608 году.

А историки говорят, что проблемы водоснабжения городов решалось без всяких проблем в античных городах задолго до н. э.!

Спрос на силовые установки медленно, но верно обгонял их возможности. Люди начали поиск новых двигателей. Скрытые возможности пара смутно предугадывались отдельными лицами на протяжении уже нескольких столетий, но до середины XVI века так и не было предпринято ни одной серьезной попытки «запрячь» пар. Людям не хватало конкретных знаний о его природе и свойствах: его путали, например, с воздухом.

Лишь начиная с 1550 года приступили к настойчивому изучению свойств пара в поисках способов использования его энергии. Эти исследования особенно широко развернулись в XVII веке. Первоначальные попытки не принесли практических результатов, но на основе накапливавшегося опыта и была в конечном итоге построена действующая паровая машина. Баттиста делла Порта показал в 1606 году, как можно поднять воду под действием давления пара и как «засосать» ее путем конденсации пара в закрытом сосуде в целях создания разрежения. Соломон де Кос в 1615 году описал фонтан, приводимый в движение паром по принципу выталкивания воды из горлышка кипящего чайника с плотно закрытой крышкой.

Инженеры того времени умели сооружать весьма сложные установки, прообразы машин автоматического действия. Одну из таких установок построил в середине XVI века в Соловецком монастыре игумен Филипп (Федор Степанович Колычев), который впоследствии был митрополитом Московским и по приказу Ивана Грозного был задушен Малютой Скуратовым. Сохранилось описание его установки. В нее входили водяные мельницы, для приведения которых в действие копали специальные каналы. Они мололи зерно, просеивали помол и были еще и крупорушками. Мало того, установка имела устройство для приготовления кваса. Раньше этим занималась вся братия, которой помогали слуги из швальни, благодаря же механизации с работой справлялись один инок и пятеро служителей.

В монастыре были организованы соляной промысел, железоделательное и кирпичное производство. Изобретатель поставил несколько солеварен, соорудил сложную водную систему.

Интересно, что в «Механике гидравлико-пневматической» немецкого иезуита Каспара Шотта, опубликованной спустя столетие, описана машинная установка для пивоваренного завода, в целом напоминающая соловецкую.

Суммарная мощность гидравлических машин Англии к концу XVIII века составляла примерно столько же, сколько и суммарная мощность людей и животных, занятых в промышленности.

Дальнейший прогресс коснулся и текстильных машин. На ручной прялке, процессы прядения и наматывания пряжи на шпулю вели поочередно. Введение рогульки, вращавшейся вокруг веретена с другой скоростью, позволило совместить две эти операции. Первый эскиз рогульки, относящийся приблизительно к 1480 году, свидетельствует о таком совершенстве ее конструкции, которое дает основания полагать, что она была изобретена, видимо, на несколько лет раньше. Леонардо да Винчи принадлежит эскиз уже усовершенствованной рогульки, снабженной приспособлением для автоматической намотки, но она не получила практического воплощения, так что ее в XVIII веке пришлось изобретать заново. Применение рогульки позволяло пряхе сидеть за работой. А сидячий характер работы позволил снабдить прядильную машину педальным приводом.

Лентоткацкий станок — это особая разновидность ткацкого станка, приспособленная для одновременного ткания нескольких лент, на котором выполняемая ткачом операция над одной лентой воспроизводится на всех лентах. Это довольно сложная машина, ознаменовавшая большой шаг вперед в области текстильного машиностроения. По свидетельству одного венецианского писателя от 1629 года, станок был изобретен в Данциге в 1579 году, но муниципальный совет, опасаясь безработицы среди ткачей, скрыл это изобретение, а самого изобретателя тайно задушили. Вновь этот станок появился в 1621 году в Лейдене, проникнув к концу столетия в Голландию, Германию, Швейцарию, Англию и во Францию.

Вязальный станок изобрел в 1589 году Уильям Ли, приходский священник из деревни близ Ноттингема. Это весьма замечательное изобретение, если учесть большую сложность выполняемых им операций по сравнению, скажем, с ткацким станком. Даже в своем первоначальном виде операции этой машины были автоматизированы гораздо больше (хотя и не полностью), чем у любой другой машины такой же сложности.

Частные ремесленники и владельцы мелких мастерских видели, что внедрение машин ведет к расширению капиталистического способа производства за счет их промыслов, и поэтому пытались мешать использованию машин. Об одном таком случае репрессии в отношении данцигского изобретателя лентоткацкого станка в 1579 году мы уже упоминали. Подобным же образом кёльнским портным запретили в 1397 году пользоваться станком для насадки головок на английские булавки. Английский парламент под давлением ремесленных цехов был вынужден запретить в 1552 году пользование ворсильной машиной с приводом. А в 1623 году Чарльз I издал указ об уничтожении машины, производившей иглы.

Подобная оппозиция не была способна приостановить технический прогресс, но она настолько задерживала ход развития, что для преодоления сопротивления потребовались коренные политические перемены.

ИСТОРИЯ ХИМИИ

«Я хотел бы сообщать вам здесь не сухой набор фактов из истории химии прошлого, но и дать вам понятие о психологии тех пионеров этой науки, которые расчищали для нас наудачу первые извилистые тропинки в темном лесу неведомого. Мне хотелось бы сделать для вас ясным, почему наука о строении вещества, после своего возникновения неизбежно должна была пройти сначала через стадию магии, а затем стадию Алхимии».

Николай Морозов. «В поисках Философского камня».

У разных народов, как известно, разная кухня. Причем дело не в экзотических блюдах; достаточно посмотреть на самые обычные, повседневные. Даже они оказываются весьма специфическими в разных местах. Неужели же это разнообразие появилось из-за знания биохимических процессов? Нет, это результат огромного числа проб и ошибок. Так родилось, то, что называется кулинарией.

Скажем, в горах вода кипит при более низкой температуре, чем в низинах. И в горской кухне мы обнаруживаем в основном жареные блюда. А ведь горцы и не задумывались об этом законе природы. Просто, если в условиях пониженного давления варить продукты, еда будет жесткой. А если жарить, за счет образовывающейся внешней корочки внутри продукта повышается давление и процесс идет успешней. И они знают, что если делать так, то будет хорошо. И все.

История элементов

В 1880 году Фрэнк Уиглсуорт Кларк, главный химик Геологического комитета США, опубликовал результаты своих долголетних исследований состава земной коры. С тех пор подобные исследования, каждый раз все более точные, проводились неоднократно. Числа, выражающие процентное содержание элементов в коре, стали называть кларками. Вот кларки двадцати элементов, оказавшихся наиболее распространенными (% по массе):

1) кислород — 49,50.

2) кремний — 25,80.

3) алюминий — 7,57.

4) железо — 4,70.

5) кальций — 3,38.

6) натрий — 2,63.

7) калий — 2,41.

8) магний — 1,95.

9) водород — 0,88.

10) титан — 0,41.

11) хлор — 0,19.

12) фосфор — 0,09.

13) углерод — 0,087.

14) марганец — 0,085.

15) сера — 0,048.

16) азот — 0,030.

17) рубидий — 0,029.

18) фтор — 0,028.

19) барий — 0,026.

20) цирконий — 0,021.

Еще до знакомства с металлами человек научился распознавать некоторые минералы, особенно по внешним признакам и прежде всего по привлекающим цветам, — ярко-красным, зеленым, синеватым. Он использовал серпентин, бирюзу, малахит, азурит, гематит, реальгар, аурипигмент, галенит и т. д. Это можно утверждать уверенно, поскольку изделия из этих минералов обнаруживаются в древнейших человеческих захоронениях. Известно также, что некоторые минералы красных цветов, как, например, ярко-красный реальгар (As4S4), наделялись магическими свойствами.

Углерод = С

Несмотря на полное отсутствие конкретных сведений о том, кто, где и когда открыл простые вещества, относительно одного из них можно утверждать, что именно оно было обнаружено и использовано первым. Русское слово уголь и латинское карбо образованы от древнейшего корня кар, которым обозначалось горение. Только у славян этот кар превратился в жар, гол (уголь) и гор (горение).

Огонь первобытных людей оставил после себя вещественный след в виде слоев окаменевшей золы и окаменевшего пепла. В карстовой пещере в окрестностях Пекина толщина такого слоя достигала нескольких метров.

Сначала жгли дерево, затем обнаружили, что если из дерева выжечь все лишнее, кроме того, что мы нынче называем углем, получится топливо, дающее значительно больше тепла, и в обращении более удобного, чем дрова. Технология производства угля изложена в «Естественной истории» Плиния Старшего, и она ничем не отличается от той, какой углежоги пользуются и по сей день: дрова складывают неплотной кучей, как для костра, затем засыпают землей, оставляя отверстия, достаточные, чтобы шло обугливание, но недостаточные для полного сгорания углерода.

Почему именно углерод — в виде угля — оказался первым элементом, который удалось найти и использовать? Не мог ли в принципе опередить его какой-нибудь другой элемент? Дело в том, что углерод повсеместно имеется в виде угля. Было бы просто невероятно, чтобы люди уже на заре цивилизации не встречались с ним чуть ли не на каждом шагу, как встречаются, кстати, до сих пор.

Сера = S

Слово сера лингвисты производят от цира, санскритского слова, означающего светло-желтый цвет. Однако, судя по тому, что серой называют и другие горючие вещества, например смолу, главной особенностью серы очень давно стала для человека ее горючесть и способность образовывать при горении сильно пахнущий дым.

Не существует каких-либо сведений о том, когда именно люди начали использовать серу. Но можно предположить, что это произошло еще до ознакомления с металлами. Во всяком случае, ничто не мешало человеку сделать это еще тогда, когда он вел пещерный образ жизни. Случайно попав в очаг, светло-желтый камешек загорался и наполнял пещеру удушливым дымом, вынуждая ее обитателей бежать прочь. А когда через некоторое время дым рассеивался, они, вернувшись, бывали приятно поражены исчезновением всех насекомых. Вероятно, такое случалось не раз, пока люди не распознали, в чем тут дело, и не стали разыскивать и сжигать серу специально, развешивая над очагом одежду. При этих процедурах могли обнаружить и отбеливающее действие сернистого газа на ткани.

В древности люди использовали в основном самородную серу. Народы Средиземноморья получали ее из Сицилии; «рудником» служил кратер вулкана Этна.

Получали серу и из руд. У Агриколы так написано про этот процесс:

«Если руда очень богата серой, ее зажигают на широком железном листе с множеством отверстий, через которые сера вытекает в горшки, наполненные доверху водой».

Медь и ее сплавы = Cu

Открытие металла произошло во времена каменного века. Занимаясь поиском подходящих пород камней, а затем наблюдая за изменением формы самородков под ударами твердых камней, люди пришли к мысли использовать их для изготовления мелких украшений путем холодной ковки. Позже начали ковать самородки меди с предварительным отжигом. Поэтому общепринято мнение, что с древности и до начала широкого использования железа наибольшее значение в материальной культуре человечества играли медь и ее сплавы с другими цветными металлами.

Но холодной ковкой можно было придать форму лишь малым по величине предметам — шилам, булавкам, проволоке, крючкам, наконечникам стрел, ножам, требовавшим лишь небольшой ковки и шлифовки. Получение же листов из самородной меди таким способом невозможно, она просто растрескивается. Нам здесь важно, что в древнейших слоях, где были найдены первые медные предметы, не оказалось никаких гончарных черепков. Следовательно, хорошими печами тогда еще не располагали, плавить и тем более выплавлять медь из руды не могли. Легко сделать вывод, что медные орудия и украшения были изготовлены из найденных самородков.

Большинство имевшихся на поверхности земли медных самородков было превращено в изделия за тысячи лет до нас, однако и в новые времена попадались многотонные самородки меди.

Одним из ранних названий металла было эс — слово, родственное индийскому айас, что означало руду. Между прочим, и теперь по-немецки руда обозначается сходным словом эрц. Поскольку первые рудники нашли на Кипре, и оттуда развозили готовый продукт в разные страны, медь стали называть эс киприум, металл с Кипра. Потом слово киприум в произношении заменилось на купрум, потом отбросили эс, и стали всякую медь называть просто купрум. Очевидно, что эти наименования-переименования произошли тогда, когда было уже не просто мореплавание, а торговое мореплавание.

Следующим этапом освоения металлов стал отжиг меди, а позже — восстановление ее из руд. Первым металлургическим горном мог быть костер, но температура древесного огня около 700°С, а для восстановления меди из карбонатной руды — малахита, требуется температура не ниже 700–800°С. А при отжиге меди плавление происходит при температуре не ниже 1084°С.

Таким образом, гипотеза открытия металлургии меди в результате случайного попадания кусков руды в костер не верна. Для любой, пусть самой примитивной металлургии нужна печь с искусственным дутьем. А первые такие печи были созданы для гончарного производства. И вот, не найдено ни одного культурного слоя — ни в Африке, ни в Азии, ни в Европе, ни в Америке, — где были бы остатки металлургического производства в виде шлаков, но не было черепков. Напротив, есть множество находок керамики, датируемых более ранними веками, где нет и следов металлургии.

Мы уже говорили, что путь узнавания нового сложен и случаен. Ну, не было у людей знаний! Какие же случайности встречаются в гончарном производстве, использующем печь, настолько часто, что это могло привести к обнаружению плавки металла? Это — восстановление металла из веществ, нанесенных на стенки гончарного изделия для их раскраски. Мы знаем, что это за вещества. Прежде всего, основные карбонаты меди — малахит и лазурит, а также сульфид ртути, киноварь. Все это яркие минеральные краски: зеленая, синяя, красная. А нанесение цветных узоров на изделия из керамики — один из древнейших видов искусства.

Случайно обнаружив кусочки металла, получившиеся на стенках горшков после их обжига, люди начали плавить их специально.

Плавку производили в печах примитивного типа: глиняный тигель с рудой и углем помещался в неглубокую ямку с насыпанным поверх слоем древесного угля. В этих случаях могла быть достигнута температура, необходимая как для восстановительной плавки руды, так и для получения расплава меди, то есть не ниже 1084°С.

В опытных плавках, проведенных по восстановлению меди при более низкой температуре, не выше 700–800°С, она получалась лишь в губчатой форме, непригодной для непосредственного использования; полученный продукт необходимо было подвергать дополнительному нагреву в отдельном тигле для плавки. А малахит, основная руда для получения меди, при такой температуре лишь кальцинировался, превращаясь в окись меди.

В Египте первые предметы из меди датируют IV тысячелетием до н. э., хотя вблизи Каира найден кусок медной руды, который, по всем данным, был обработан даже в V тысячелетии до н. э. и относится к меднорудному месторождению на Синайском полуострове. В погребениях этого времени были найдены несколько бусин из свернутой узкой медной полоски и иглы для закрепления погребальных ковриков.

Египтолог А. Лукас считает, что самые древние образцы медных изделий в Египте изготовлены не из самородной меди, а из меди, полученной восстановительной плавкой малахита. О применении же минерала малахита в Египте еще до начала использования самородного металла свидетельствуют обнаруженные там древнейшие малахитовые изделия. Кроме того, древнее население Египта использовало косметическую малахитовую пасту как краску для век; малахитом же окрашивали стены жилищ.

Новейшими исследованиями установлено, что многие древние медные и бронзовые предметы, найденные в различных регионах Старого света — в Германии, Испании, Португалии, изготовлены не из чистой меди, а из медно-мышьяковых сплавов, причем в тех областях, где не было месторождений оловянных руд, мышьяковистую медь производили в большом количестве достаточно долго. Но среди древнейших предметов, найденных в Юго-Восточной Азии, пока нет ни одного предмета, который был бы изготовлен из медно-мышьяковых сплавов. Факты, подобранные и проанализированные И. Р. Селимхановым, свидетельствуют о преднамеренном введении мышьяка в медный сплав, а не о случайном его попадании туда.

Присутствие в меди 0,5–8 % мышьяка улучшает ее ковкость в холодном состоянии, дает возможность получить более плотные отливки в рельефных литейных формах. Кроме того, по сравнению с чистой медью, плавящейся при температуре 1084°С, медь, легированная мышьяком, плавится при более низкой температуре. К тому же изделия из мышьяковистой меди по твердости мало уступают оловянистой бронзе. Только при содержании мышьяка выше 8 % пластичность сплава ухудшается, и он становится хрупким.

Первоначально мышьяковые минералы — золотистый аурипигмент и ярко-красный реальгар, могли привлечь внимание человека как магические средства, в частности потому, что красные минералы с древнейших времен наделялись волшебными свойствами. Причем предположение о применении древними плавильщиками реальгара и аурипигмента было подтверждено многочисленными опытными лабораторными плавками.

Да и скажем прямо, плавильщик не мог не заметить, что присадка этих минералов дает сплав лучшего качества, и что при изменении доли добавляемых минералов получаются сплавы различных цветов. В дальнейшем такое резкое изменение окраски и свойств металла при введении малых добавок стало, несомненно, одним из источников, питавших алхимические представления о трансмутации металлов и о «философском камне», малое количество которого «совершенствует» большое количество металла.

Два слова о латуни. Латунь (желтая медь) — представляет один из самых полезных и наиболее употребляемых сплавов. Главные составные ее части — медь и цинк — обыкновенно находятся в отношении около 2 частей меди и 1 часть цинка.

Но цинк был открыт только в XVI столетии, а латунь изготавливали много раньше. Готовилась она с помощью восстановительной плавки меди с галмеем, который, как полагали, обладал свойством окрашивать медь в желтый цвет. Этот способ практиковался также и в Средние века и удержался вплоть начала ХХ века.

Латунь тверже, чем медь и, следовательно, труднее изнашивается; она очень ковка и вязка и потому легко прокатывается в тонкие листы, плющится под ударом молотка, вытягивается в проволоку или выштамповывается в самые разнообразные формы; она сравнительно легко плавится и отливается при температурах ниже точки плавления меди. Наконец, она имеет красивый желтый цвет и отлично полируется. Некоторые считают, что ее использовали для имитации золота. Одна беда: она со временем чернеет.

Впервые латунь могла быть получена случайно при выплавке меди из руд, содержащих цинк, или при намеренном добавлении окиси сульфида или других соединений цинка в медную шихту.

Бесспорные письменные свидетельства о латуни и латунных изделиях в Египте цитирует Лукас. Считается, что в Древнем Риме при Августе из латуни чеканили монету.

Золото = Au

По своей распространенности самородная медь далеко превосходит все другие металлы, встречающиеся в самородном виде: золото — в сто раз, серебро в пятьсот раз, об остальных и говорить не приходится. Вот и познакомились люди сначала с медью, потом с золотом, и лишь много позже с серебром.

И все же золото было одним из первых металлов, использованных человеком в быту наряду с медью.

В древности его добывали обычно из аллювиальных песков и гравия, представляющих собой продукты разрушения золотоносных пород, которые в течение длительного времени дробились речными потоками. Позже его добывали также из жил, пронизывающих кварцевые породы; такое золото называется «жильным».

Добыча жильного золота в Египте описана греком Агатархидом, которого традиционная история относит ко II веку до н. э., но оригинал его труда не дошел до наших дней.

Агатархид, посетивший золотые рудники в Египте, видел, как добывают золото. Сначала раскалывали скалу, в которой находились жилы, затем обломки породы нагревали огнем, резко охлаждали водой и дробили кирками и молотами непосредственно в шахтах. Раздробленную породу извлекали из шахты, толкли в больших каменных ступках «до величины гороха», а потом мололи в ручных мельницах до мелкого порошка. Для отделения золота полученный порошок промывали водой на наклонной плоскости, и, наконец, отмытое золото сплавляли в небольшие слитки.

Совсем недавно на местах древних рудников добычи золота обнаружены мельницы, дробилки и остатки каменных столов для обработки измельченной золотоносной породы, а вообще на территории Египта найдено около ста древних разработок золота в кварцевой породе. По-видимому, для извлечения золота использовались породы, содержащие не менее десятых долей процента золота. Во времена Агриколы, в XVI веке, низший предел содержания золота в породе для рентабельной его добычи составлял 0,188 %, а сейчас с успехом используются породы, содержащие даже 0,0001 % золота.

Золото, широко встречающееся в природе в самородном состоянии, редко бывает химически чистым. Основные примеси в больших концентрациях — серебро и медь, в небольших — другие металлы, в том числе и железо. Как показали современные анализы, основной примесью в природном египетском золоте было серебро, содержание которого в добываемом золоте составляло в среднем 15–18 %. Иногда на поверхности египетских золотых предметов можно заметить включения серебра в виде разбросанных светлых пятен.

Результаты химического анализа некоторых древних египетских золотых изделий свидетельствуют, что золото не подвергалось рафинированию, то есть специальной очистке. Но в более поздние времена очистка золота уже, безусловно, производилась. Согласно Агатархиду, в Древнем Египте процесс рафинирования проводили нагреванием золота со свинцом, оловом, солью и ячменными отрубями. Видимо, при этом процессе полностью удалялось серебро, о выделении которого не сообщается.

Процесс извлечения золота с помощью ртути сообщает Плиний Старший. Согласно его описанию, руду, содержащую золото, дробили и смешивали с ртутью, затем породу отделяли от ртутно-золотой смеси фильтрацией через кожаный (замшевый) фильтр, а золото получали из получившейся амальгамы, выпаривая ртуть. Правда, в нашей версии хронологии Плиний Старший — автор Средневековья, а впрочем, и описанный им метод получения золота широко применялся в Средние века. Даже более того: считается, что золочение с помощью ртутного амальгамирования было освоено достаточно поздно, а именно в раннем Средневековье.

Цвет золота зависел от содержания естественных (природных) или искусственно введенных примесей: меди, серебра, мышьяка, олова, железа. Древние ремесленники принимали все эти сплавы золота за разновидности самого золота.

В древности изделия из золота изготовляли путем ковки или литья, что было легче, чем литье меди, температура плавления которой на 20° выше, чем золота.

Широко применялось, особенно в Египте, листовое золото — фольга, которой покрывали самые различные предметы, как металлические, так и деревянные. Например, фольгу накладывали (и укрепляли с помощью пайки) на медь, бронзу, серебро; покрытие золотом изделий из меди спасало их от коррозии. Золотой фольгой покрывали деревянную мебель. Уже в античности (то есть раньше XIV века) листовое золото шло на изготовление зубных коронок.

В Египте широко применялись изделия из природного сплава золота с серебром, который египтяне называли азем, греки — электрон, а римляне — электрум. Полагали, что он назван так из-за своего светло-желтого цвета, напоминающего янтарь, который греки также называли электроном. Причем А. Лукас полагает, что сплав электрон был известен ранее янтаря, который получил свое название благодаря цветовому сходству с этим сплавом.

Светло-желтый цвет золото приобретает, если содержание в нем серебра достигает 20 % и более. А в Египте были месторождения золота с содержанием серебра даже более 30 %. Поэтому древнейший электрон был природным. Широкое его распространение в Древнем мире, особенно в Египте, объясняется его лучшими механическими свойствами по сравнению с чистым золотом: он тверже, прочнее и меньше подвергается износу, особенно при трении.

Серебро = Ag

О давнем знакомстве человека с серебром свидетельствует само его название, сходное во многих языках: русское серебро, немецкое зильбер, английское сильвер… То есть название металлу было дано еще до разделения диалектов единого праиндоевропейского языка.

Хотя кларк у серебра в 15 раз больше, чем у золота, в виде самородков оно встречается гораздо реже. Это, а также менее заметный цвет — самородки серебра обычно покрыты черным налетом сульфида, — обусловило более позднее открытие его человеком. По этой же причине серебро было более редким и поначалу более ценным, чем золото. А кстати, мы можем предположить относительную молодость латинского названия серебра — аргентум, что означает белое; это слово очевидно было приложено к уже хорошо известному белому металлу.

Итак, сначала в руки людей попадал только самородный металл, он был крайне редок и дорог. Но затем положение изменилось, и самым радикальным образом. Что произошло? Второе открытие серебра в прямой связи с добычей свинца из соединений, где свинец и серебро встречались вместе; археологические находки двух этих металлов синхронны. Вероятно, это второе открытие было двухступенчатым.

Первая ступень. Проводя очистку золота расплавленным свинцом (подробнее об этом расскажем в главе о свинце), в некоторых случаях вместо более яркого, чем природное, золота получали металл более тусклый. Но зато его было больше, чем исходного металла, который хотели очистить. Это и был электрон греков.

Вторая ступень. Обнаружив такое приятное «прибавление» золота, древние металлурги попытались выделить золото непосредственно из тех свинцовых руд, которые давали прибавку. Каким образом могли они это сделать? Да тем же самым, каким они выделяли очищаемое золото из сплава со свинцом. Сначала свинцовый блеск (природный сульфид свинца) обжигали; получался окисел, который в присутствии угля восстанавливался до металла. Расплавленный свинец продолжали нагревать, одновременно продувая над ним воздух. Свинец окислялся, на поверхности расплава образовывалась желтая пленка глета, ее удаляли и снова продолжали процесс. Постепенно весь свинец превращался в глет. (Потом свинец восстанавливали из полученного глета обычным путем, так же как из свинцовой руды, — прокаливанием с углем.) Кстати, и все прочие сопутствующие свинцу неблагородные металлы окислялись и уходили в ту же пленку. А когда пленка уже не образовывалась, мастера переставали раздувать мехи и жечь уголь.

Расплав постепенно остывал и оказывался не свинцом, не золотом, а еще более драгоценным в те времена металлом — чистым серебром. Вероятно, открытие было многократно повторено. И серебра сразу стало намного больше, чем золота. Ведь свинцовых руд сравнительно много, и нередко свинцовый блеск содержал значительные — до 5 и более процентов — примеси сульфида серебра. В более позднее время этот процесс мог служить одним из истоков алхимических представлений о «совершенствовании» металлов.

В течение длительного времени из серебра изготовлялись различные предметы украшения, ювелирные изделия — бусы, кольца, перстни, в том числе перстни-печати, вазы, сосуды, фурнитура для одежды и даже для дверей. Из серебра, как и из золота, изготовлялись тонкие листы и фольга, которыми покрывались некоторые деревянные предметы. Остатки тонкого листового серебра сохранились на одеяниях царя и царицы, изображенных на троне Тутанхамона, а также на полозьях ларца и ковчегов в гробнице.

Позднее серебро широко использовалось для чеканки монет.

Для коммерческих и торговых целей серебро применялось в различных видах: массивные кольца, бруски, слитки, крупные куски металла, плитки, проволока, небольшие обрубки различной формы. Серебром иногда спаивали медные изделия.

В быту серебро почти повсюду появилось позднее меди и золота, а в некоторых регионах — незадолго до появления железа. Лукас считает, что впервые серебро попало в руки человека в виде самородных золото-серебряных сплавов с содержанием золота менее 50 %. Он подтверждает это анализами древнеегипетских серебряных изделий, которые все содержат золото, иногда до 38 %.

Свинец = Pb

Научившись плавить медь и золото, древние металлурги стали предпринимать попытки расплавить и некоторые другие тяжелые минералы, обладавшие металлическим блеском. Делалось это в горне, топливом служил древесный уголь, а при его избытке окись углерода создавала восстановительную атмосферу. Последнее обстоятельство было исключительно важным.

Извлечение свинца из руд путем восстановительной плавки является простейшей из всех металлургических операций, требующей одного лишь восстановительного прокаливания. Выплавка свинца производилась на костре в неглубокой яме, на дно которой стекал расплавленный металл.

Самородки свинца в природе весьма редки и притом очень малы. Поэтому с самого начала металлический свинец мог получаться лишь восстановительной плавкой галенита, иначе называемого свинцовый блеск.

Надо полагать, что люди, «расплавившие» свинцовый блеск, неоднократно пытались затем плавить свинец вместе с золотом. Хотя бы потому, что могли путать вначале эти металлы. Иной цвет свинцового расплава не должен был чрезмерно смущать первых металлургов — в тех случаях, когда в золоте бывало много примесей, оно тоже было не таким уж золотым. А при совместной плавке свинец окислялся кислородом воздуха и превращался в глет. Так, вероятнее всего, был открыт первый процесс очистки золота от всех металлических примесей, кроме серебра, — купелирование.

Затем было обнаружено, что расплавленный свинец можно использовать не только для очистки золота, но и для извлечения драгоценного металла из такой золотоносной руды, в которой он находится в виде мельчайшей пыли. Этот способ извлечения золота из руд был открыт в Египте. Во всяком случае, он был одним из самых главных секретов египетских жрецов.

В силу своей пластичности свинец не мог найти самостоятельное широкое применение; это подтверждают и результаты археологических раскопок. Из свинца и его сплавов с оловом или же сурьмой отливали культовые фигурки, грузила для рыболовных сетей, кольца, бусы, различные предметы украшения, пробки, хозяйственные сосуды, модели тарелок, подносов, изготовляли водопроводные трубы, саркофаги. Для повышения прочности изделия к свинцу иногда приплавляли немного олова. Свинцом заполняли полости бронзовых статуэток и гирь для весов. Главное применение свинца в древности — для закупоривания сосудов.

Свинцовый блеск, растертый в пудру, широко применялся на Ближнем Востоке в качестве краски для подведения глаз, а в Египте соединения свинца применялись для окрашивания матовых стекол в желтый цвет различных оттенков.

В древней металлургии свинец использовался в основном для легирования меди вместо дорогого олова. Иногда его приплавляли к меди вместе с оловом. Анализ показал, что свинец присутствует также и в некоторых медных сплавах. Видимо, он прибавлялся для повышения жидкотекучести сплава в процессе отливки из него профилированных предметов, например статуэток и различных фигурок. Приплав мог осуществляться либо непосредственным внесением металлического свинца в расплавленную медь, либо совместной восстановительной плавкой медных и свинцовых руд. Выплавка медно-свинцовых сплавов требовала высокого мастерства плавильщиков из-за ликвации (расслоения) металлов в процессе плавки вследствие большой разницы в удельных весах.

В античном мире получали сплавы на основе меди и свинца, из которых изготовлялись различные предметы: орудия труда и быта, а также боевое оружие.

В Древнем Египте не различали свинец, олово или сурьму. Такая неясность объясняется прежде всего некоторым подобием физических свойств этих элементов. Их воспринимали как различные разновидности именно свинца, который стал известен человечеству раньше, чем олово и сурьма. А вот римлянин Плиний Старший различает свинец и олово, используя названия plumbum nigrum (черный свинец) и plumbum album (белый свинец), и здесь интересно, что даже в XVI веке Г. Агрикола применяет аналогичную терминологию: у него plumbum nigrum — свинец, plumbum candidum — олово, а plumbum cinereum — висмут.

Сурьма = Sb

Стиби — греки называли этот минерал стимми, арабы — исмид и атемид, — был известен древним народам очень хорошо; порошком из этого минерала тогдашние модницы чернили брови. Греческое стимми означало метку, что как раз свидетельствует об использовании вещества как краски. Химическое название стибиум происходит от первоначального названия минерала стиби. Известное обозначение некоторых соединений антимонид происходит от средневекового европейского слова антимоний, что есть испорченное арабское атемид; русское сурьма — от тюркского сюрьме (сурьмить, краситься). Так что названия, как и данные археологии, говорят, что сурьма, подобно цинку, пришла в Европу с Востока.

Возможно, металлическая сурьма как самостоятельный элемент не была известна в Египте.

Самородная сурьма встречается в природе очень редко, и следует считать, что металлическую сурьму стали использовать лишь после того, как научились получать металл в процессе плавки из сурьмяных руд. В Египте использовались сурьмяные бронзы. Но так как там отсутствуют месторождения сурьмяных руд, предполагается, что материал привозили с Кавказа. Хрупкость металлической сурьмы не позволяла широко использовать сам металл для изготовления из него предметов.

Получить металл из стиби было немногим сложнее, чем из свинцового блеска (галенита). В обоих случаях требовался лишь окислительный обжиг сульфида, а затем восстановительная плавка окиси, нагревание с углем. Правда, для получения сурьмы нужна несколько более высокая температура, чем для получения свинца, но она не выходит за пределы того, что можно дает гончарный горн.

Поскольку стиби использовали как краску, вполне вероятно, что металл из нее получили впервые при обжиге окрашенных сосудов. Однако вполне вероятна и другая возможность — сурьмяный блеск путали со свинцовым блеском и получили случайно, перепутав руду. А вот в средние века хорошо отличали сурьму от прочих металлов; этому способствовало главным образом развитие медицины.

Подробный анализ разнообразных сообщений о находках изделий или покрытий из металлической сурьмы в Древнем Египте показывает, что эти сообщения почти все ошибочны. Лукас считает, что во всем Древнем мире не умели выделять металлическую сурьму из руды, и что этот процесс стал доступным лишь в XV веке. А в литературе первое упоминание о сурьме как об особом металле содержится в одном из сочинений Агриколы, XVI век. Он писал:

«Стибиум, расплавленный в тигле и очищенный, есть много оснований считать подходящим металлом для сопровождения свинца, потребного писателям. Если к этому сплаву добавить некоторое количество олова, то получается типографский сплав, из которого делают шрифт, которым печатают на бумаге книги».

Алхимики называли сурьму «красный лев» и «волк», за ее свойство, будучи расплавленной, растворять другие металлы. Это свойство — жадно соединяться — могло выглядеть и как своего рода отвращение к одиночеству.

Ртуть = Hg

Документальные сведения о знакомстве древних с ртутью относятся ко времени возникновения Византии. В Лейденском и Стокгольмском папирусах описано применение ртути в различных целях, в частности, для изготовления амальгам, подцвечивания металлов, ртутного золочения.

Почему же ртуть была открыта позже свинца и олова? Дело в том, что в обычных условиях ртуть — жидкость, а человеку прежде всего нужны были твердые металлы, из которых можно сделать какую-нибудь полезную вещь. Кроме того, в отличие от свинца и олова, точки кипения которых соответственно 1740 и 2270°С, ртуть кипит уже при 357°С. Следовательно, при случайном восстановлении из природных соединений она чаще всего незаметно улетучивалась. А в самородном виде ртуть встречается чрезвычайно редко.

А как она могла быть открыта? Сульфид ртути — киноварь, всем хорошо известной красная краска. В Египте и Греции ее называли хюдор скифакон — скифская вода. По аналогии с ал купрумом, металлом с Кипра, скифская вода — это вода из Скифии. Конечно, скифы привозили не жидкую ртуть, а только киноварь. А брали они ее в одном из крупнейших в Европе месторождений, оно известно сейчас как Никитовское и находится около Артемовска в Донбассе. На глубине 20 метров от поверхности там найдены ходы, проделанные людьми, единственным орудием производства которых были молоты из камня, и такие молоты обнаружены в древних забоях. Так что добыча киновари была актуальной уже в каменном веке.

Получение ртути из киновари описано Теофрастом, как полагают, в IV веке до н. э.: оказывается, ртуть можно получить, растирая киноварь с уксусом медным пестом в медной ступе.

Превращению эпизодических встреч с ртутью в постоянное знакомство с ней способствовало широкое распространение купелирования. Зная, что расплавленным свинцом можно извлекать и концентрировать золото, как было не испробовать, не обладает ли таким же свойством жидкий металл из киновари? Оказалось — обладает. Впрочем, в силу редкости киновари, а значит и ртути, ртутное амальгамирование золота сначала использовали лишь для повторного извлечения металла.

Олово и оловянная бронза = Sn

Оловянная бронза, то есть медь, в которой основным легирующим элементом было олово, постепенно стала вытеснять медно-мышьяковые сплавы. Появление оловянной бронзы ознаменовало начало новой эпохи в истории человечества, которая определена как бронзовый век. Медно-оловянные предметы находят в памятниках бронзового века на огромном пространстве всего Старого света.

Присадка олова к меди, начиная с минимальных долей процента, улучшает ее литейные качества, но изменяет пластичность сплава. Бронзы, содержащие до 5 % олова, допускают ковку и волочение вхолодную, при большем же содержании олова такая обработка возможна только вгорячую. С повышением содержания олова хрупкость бронзы увеличивается; бронзы, содержащие до 30 % олова, дробятся под молотком.

Небольшая добавка олова к меди незначительно понижает ее точку плавления, например, медь с 5 % олова плавится при 1050°С, с 10 % — при 1005°С, с 15 % — при 960°С. В древности из-за дороговизны олова, которое в большинстве стран было привозным и доставлялось нерегулярно, плавильщики заменяли его полностью или частично другими легирующими металлами: мышьяком, сурьмой, свинцом, никелем, а позднее и цинком. Поэтому состав древних оловянных бронз разнороден. Повышенные примеси металлов, кроме олова, объясняются также химическим составом медных руд, использованных плавильщиками, и в некоторых случаях переплавкой с медью лома бронзовых изделий.

Однако распространение оловянной бронзы ставит немало проблем. Неизвестно происхождение олова — как входившего в состав древней бронзы, так и использовавшегося самостоятельно. Последовательность открытия оловянной бронзы и олова также остается пока невыясненной. Можно было бы предположить, что до получения оловянной бронзы человек научился выплавлять олово из его руды, касситерита (SnO2), тем более, что процесс выплавки не представлял трудностей, ведь температура плавления олова лишь 232°С. Однако повсюду оловянные предметы появились либо одновременно с бронзовыми, либо позднее их.

В Европе медного века фактически не было, — изделия из меди встречаются редко, — однако изделия из бронзы появляются здесь внезапно и распространяются повсеместно. Это необъяснимо, как и то, что даже первые бронзовые изделия показывают высокое мастерство их создателей, возникшее без предварительных этапов. И в Юго-Восточной Азии искусство отливки появляется внезапно, словно занесенное извне.

Не говорят ли эти сообщения о том, что люди не всегда учились искусству выплавки и обработки металлов, а получали его в готовом виде? Так, искусство бронзы могло быть отработано в Египте, и отсюда попасть к народам всего мира. Точно так же произошло и с железом, но в этом случае, наоборот, оно было «занесено» в Египет.

Это подтверждает и поразительное сходство различных предметов, оружия из бронзы, обнаруженных археологами на территории всей Европы. Изделия до такой степени похожи друг друга, что возможен вывод: все они изготовлены в одной мастерской.

Сама выплавка олова из его природной двуокиси (касситерита) с древесным углем довольно проста, и выплавленный металл может быть добавлен к меди для получения бронзы. Другой вариант возможного получения бронзы — совместная плавка медных руд, предварительно смешанных с касситеритом (чистый касситерит содержит почти 80 % Sn). Следует, однако, учитывать, что совместная выплавка меди и олова в больших масштабах требовала доставки оловянных руд к местам, где находились источники меди. То есть это стало возможным только после развития средств передвижения.

Многие соображения относительно возможных источников олова в древности зачастую исходят из ошибочных и путаных сведений об олове в трудах древних и средневековых авторов. Месторождения олова по сравнению с другими металлами очень редки. Хоть и предполагалось, что установление источников олова в регионах, где расцветала металлургия, не представит затруднений, на самом деле эта проблема остается нерешенной до сих пор.

Источники олова искали в тех районах, где обнаружено много древних медно-оловянных предметов, например в Иране и на Кавказе. Однако, судя по современным геологическим исследованиям, в Иране месторождения оловянных руд отсутствуют. Металлогеническими и геохимическими методами была также установлена невероятность залегания в пределах Кавказа промышленных оловянных руд, как по запасам, так и по содержанию олова. На письменные сообщения разных авторов рассчитывать нельзя, так как свинец и олово не различали до позднего Средневековья.

Большинство известных в мире месторождений касситерита находится в Малайзии, Индонезии, Китае, Боливии, на Британских островах (на Корнуэлле), Саксонии, Богемии, Нигерии. При этом довольно часто отмечается Богемия как один из центров снабжения оловом бронзовой металлургии. Но месторождения олова там слишком глубоко залегают в гранитах, вряд ли они были доступны древнему рудокопу.

Есть еще одна загадка. Во многих европейских языках нет различия между свинцом и оловом. По-польски олув — это свинец. И по-литовски, и на языке пруссов свинец тоже называли оловом — алвас, алвис. Вся средневековая Европа путала свинец и олово, вернее, и то и другое считали свинцом, только олово — белым свинцом (плюмбум альбум), а свинец — черным свинцом (плюмбум нигрум). Но для изготовления оловянной бронзы надо уметь их различать. Это еще одно указание на привнесенность бронзы в Европу.

Железо = Fe

Золото, серебро, медь удавалось расплавить уже в первых гончарных горнах, а железо — нет: температура его плавления 1539°С, а горн с мехами давал не более 1100°С. Возможность же расплавить металл означала замену тяжелой и трудоемкой ковки гораздо более производительным литьем, позволяла легко и быстро изготовлять инструменты и оружие любой формы.

Как и в отношении ряда других металлов, освоение человечеством железа могло идти (и шло) двумя путями: использование природного металлического железа и химическое превращение железной руды. Природное металлическое железо встречается на поверхности Земли как самородное и как метеоритное. Самородное можно найти в виде мелких листочков и чешуек, вкрапленных в горные породы, в частности в базальты. Нередко оно образует также кусочки, а иногда и сплошные массы довольно значительных размеров. В частности, описаны железо-базальтовые монолиты в сотни тонн.

Самородное железо всегда содержит заметные количества никеля. Различают два типа такого железа: аварит (содержание никеля до 2,8 %) и джозефинит (50 % и более никеля). Самородное железо ковко и тягуче, так что в принципе оно могло бы быть использовано человеком, если бы не исключительно редкие находки его масс, доступных механическому ручному переделу.

Значительно более доступно природное металлическое железо неземного происхождения — метеоритное, но оно очень сложно для обработки. Здесь интересно, что египтяне называли железо бенипет, что означало «небесный металл», а греки — сидерос, «звездный».

Другой путь получения железа — путь химического превращения железной руды, требовал освоения достаточно высоких температур. Вообще говоря, для восстановления железа из его окислов окисью углерода, что и происходит в обычном металлургическом процессе, достаточна температура лишь несколько выше 700°С. Однако железо, получающееся таким путем, представляет собой спеченную массу, состоящую из металла, его карбидов, окислов и силикатов; при ковке оно рассыпается.

Первоначальные опыты ранних гончаров с окислами железа были связаны, скорее всего, с ролью последних как красящего вещества, от примеси которого зависит цвет глины (в частности, бурый) и цвет керамики (красный при окислении железа, темно-серый или черный при восстановлении железа из окислов). Максимальный красящий эффект достигался при температуре около 900°С с добавление флюса, в том числе 7 % костной смеси (СаО, Р2О5), но в этом случае получаются также и железные крицы, пригодные для ковки. А без флюса получается губчатое железо, для ковки не пригодное.

При температурах 1075°С и выше уже даже без добавки костной смеси образовывались такие железные крицы, которые можно ковать. Как известно, медь плавится при 1083°С, и получается, что металлургия чистой меди к железа могли возникнуть одновременно.

Но для получения железа путем прямого восстановления его окислов сыродутным методом нужна температура выше 1400°С, а более определенно она зависит от сырья. Так, для восстановления FеО достаточно 1420°С, для Fe3О4 — 1538°С, а для Fe2О3 — 1565°С. Попутно отметим, что температура от 1400 до 1540°С требуется и для производства стекла. Так что производство железа сыродутным способом, как и производство стекла, стало следствием температурного потенциала, достигнутого цивилизацией.

Казалось бы, относительная простота технологии получения железа, сравнительно с технологией выплавки бронзы, и значительно большая доступность сырья должны были бы способствовать быстрому вытеснению бронзы железом. Но железные руды менее ярки, а потому менее заметны, чем медные, так что, несмотря на распространенность, их поиск на первых порах был более сложным. Кроме того, из бронзы без труда можно делать отливки, тогда как плавка железа сразу требовала весьма высоких температур и особой техники. Для первобытных металлургов был важен и результат их тяжелых усилий, они знали, что железо, полученное в их примитивных горнах, чересчур мягкое. Оно не сразу смогло соперничать с бронзой в качестве материала для изготовления орудий труда и оружия.

Производство железа сыродутным способом существовало у ряда африканских племен еще в конце XIX века. Сыродутный горн сооружался из глины или из камней, обмазанных глиной. В стенах оставлялись отверстия для дутья, обычно два на противоположных сторонах. В эти отверстия вставлялись глиняные трубки (сопла), на которые надевали кожаные мехи, приводившиеся в движение, как правило, рычагами. Горн засыпался древесным углем и железной рудой. Частицы железа при сыродутном способе свариваются в крицу, комок железа, представляющий собой, после проковки его молотом, предварительный материал для кузнечной работы.

В Западной Европе для плавки железа использовали простейшие ямы диаметром около 1,5–1,6 и глубиной 0,6–1 метров. Ямы были обмазаны двумя слоями глины толщиной 16 и 8 сантиметров. Сохранились следы глиняных сопел для принудительного дутья. В более ранних типах европейских железоделательных сооружений для дутья использовали естественный ветер (в частности, горный). При слабом ветре приходилось создавать движение воздуха, размахивая веером из ветвей деревьев.

Хорошо изучена славянская домница VIII–IX веков в Желеховицах (Чехия), включавшая целую систему сыродутных горнов. Процесс плавки в домнице шел на основе руды магнетита (Fе3О4) и гематита (Fе2О3) с использованием древесного угля, полученного из ясеня, клена и липы. К предварительно нагретым горнам доставляли раздробленную на мелкие части руду. В горнах зажигали древесный уголь, в разгоравшийся огонь бросали руду и производили принудительное дутье из меха, расположенного за горном, вместе с тем пользовались и природным ветром. Частицы железа сплавлялись при 1300–1400°С в железные крицы. Жидкий шлак предохранял образовавшееся железо от нового окисления.

Предполагается, что первым значимым использованием железа было изготовление оружия, что, кстати, привело к перевороту в военном деле. Но чтобы перейти от изготовления из железа ювелирных драгоценных изделий к использованию его в массовом изготовлении разных видов оружия, а затем и орудий труда, потребовались и технический прогресс, и скачок в ценностной ориентации. В этом по существу и состоял переход к так называемому железному веку.

Цинк = Zn

Выше мы говорили, что, зная латунь, металлурги той эпохи не имели никакого понятия о металлическом цинке. В отличие от бронзы, латунь получали, бросая после меди в огонь серый камень, именуемый кадмией. Согласно легенде, название свое кадмия получила по имени финикийца Кадма, открывшего свойство этого камня делать красную медь желтой, подобной по цвету золоту.

Известно, что элементы разных подгрупп во второй группе Периодической таблицы элементов гораздо ближе по своим свойствам, чем, скажем, в первой группе. Цинк, например, во многом похож на магний. А кадмия — карбонат цинка — весьма сходна с доломитом, двойным карбонатом магния и кальция. По-видимому, это и помогло открыть ее удивительное свойство облагораживать медь.

Дело в том, что доломит использовался в качестве флюса при выплавке меди из окисных и обожженных сульфидных руд. Достаточно было по ошибке взять вместо доломита кадмию, и вместо красной меди в горнах появилось «золото». И хотя это золото оказалось отнюдь не таким благородным, как настоящее, у него были по сравнению с медью значительные достоинства. И не только цвет: латунь тверже меди, а плавится при более низкой температуре.

Что же касается самого цинка, то древним металлургам получить его было очень трудно. Карбонат цинка уже при 300°С разлагается на окись цинка и углекислый газ. Для восстановления окиси цинка углем нужна температура уже около 1000–1100°С, но кипит цинк при 906°С, и поэтому он сразу получается в виде пара, который на воздухе воспламеняется, опять превращаясь в белые хлопья окиси. Медь способна удержать часть цинкового пара и образовать латунь.

А вот для того, чтобы превратить этот пар в металлический цинк, требуется немалое искусство. В Трансильвании, на территории нынешней Румынии, был найден дакский идол, отлитый из сплава, содержащего 87 % цинка; по тому времени это был практически чистый металл.

Португальские купцы, привозившие цинк в Европу в XV и XVI веках, называли его индийским оловом. А в Европе секрет его производства был раскрыт в середине XVI века силезскими металлургами, чему, конечно, способствовало их знакомство с индийским цинком: сделать уже известную вещь легче, чем неизвестную.

Как получали цинк индийцы, никто не знает. А вот как его получали в Европе, известно, об этом рассказал Георгий Агрикола. Цинк, заключенный в руде, отделяется во время плавки от всех других металлических веществ по той причине, что от жара он становится летучим и превращается в пар. Этот пар оседает в специальном приемнике, сделанном в стене над желобом, по которому стекает расплавленный свинец. Приемник изнутри закрыт большим плоским камнем с щелями для входа паров цинка, а снаружи — другим камнем на глиняной замазке, который в течение всей плавки поливают холодной водой, чтобы охладить и осадить пар. Каждую плавку начинают в десять часов утра и ведут двадцать часов, до шести часов следующего утра.

Когда плавка закончена, рабочий железным ломом открывает приемник, удаляет снизу немного замазки, и собравшийся в течение плавки цинк вытекает оттуда, подобно ртути. Затем цинк переплавляют в железном горшке и отливают в полусферические формы.

Из кадмии, переименованной арабами в каламин, а европейскими алхимиками в галмей, цинк был получен в 1721 году. Тайну галмея удалось раскрыть фрейбергскому профессору Иоганну Фридриху Генкелю (кстати говоря, учителю Михаила Васильевича Ломоносова во время его пребывания во Фрейберге). Генкель так обрадовался, что ему удалось «сжечь» галмей, а потом из его «золы» получить блестящий металл, что в своем сочинении он уподобил цинк древнеегипетскому символу бессмертия — птице Феникс, восстающей из пепла. Так состоялось окончательное открытие цинка.

Но и во второй половине XVIII века этот металл все еще оставался редкостью. Мало кто, даже из весьма образованных людей, мог похвастать тем, что имел счастье подержать его в руках. И даже в первой половине XIX века интерес к цинку был так велик, что известный русский скульптор Иван Петрович Витали отлил из этого металла восемнадцать витых, украшенных скульптурами колонн для Георгиевского зала Большого Кремлевского дворца в Москве.

Вот так необычна история открытия этого металла, первые статуи из которого делали, говорят, еще древние обитатели Румынии.

Мышьяк = As

Итак, сначала людьми были открыты уголь, сера, медь, золото, серебро, железо в самородках. Затем свинец, олово, те же серебро, медь и железо в рудах. Затем — жидкая ртуть. Затем — цинк, восстанавливающийся из своего окисла в виде пара.

Сначала твердые тела, после этого жидкость и пар. Такой ход исторических событий совершенно естествен: легче всего обращаться с твердыми телами, труднее уловить жидкие, еще труднее — газообразные.

После цинка вторым элементом, уловленным из пара, стал мышьяк, который в условиях нормального атмосферного давления при 663°С возгоняется, не плавясь. Если бы не эта технологическая трудность, то ничто не помешало бы мышьяку быть открытым еще в то время, когда изготавливали медные украшения и инструменты со значительным, в 2–3 %, содержанием мышьяка. Так же, как цинк и олово, мышьяк придает меди твердость. Не исключено, что именно по этой причине сульфиды мышьяка могли получить свое название: ведь наиболее давнее из дошедших до нас древнегреческое арсеникос означает «сильный». Аналогия с названием олова — станнум (стойкий) — напрашивается сама собой.

В отличие от цинка, каких-либо упоминаний о металлическом мышьяке в древних рукописях не найдено, хотя он не так уж редко встречается даже в самородном виде. Отсутствие упоминаний связано, вероятно, с отсутствием возможности хоть как-то использовать мышьяк. Случайно наткнувшись среди серебряных, свинцовых или медных минералов на сероватый хрупкий камень, или случайно получив мышьяк при выплавке серебра либо свинца, древние металлурги не знали, на что его употребить. Даже в наше время металлический мышьяк почти не используется, — разве что в производстве свинцовой дроби.

Что же касается его сульфидов, то они издавна находили широкое применение. Например, As4S4 — реальгар, природный красный пигмент, несколько похожий на киноварь, с которой его нередко путали. Один средневековый алхимический рецепт начинался словами: «Сгусти меркурий, полученный из арсеника…» Не исключено, что металлический мышьяк неоднократно получали именно вследствие этой ошибки, намереваясь получить ртуть из реальгара, принятого за киноварь.

Другой сульфид, As2S3, во времена Плиния называли аурипигментум, то есть «золотая краска». В наши дни эту яркую лимонно-желтую краску называют «королевская желтая». Однако основное применение сульфидов мышьяка уже в самые давние времена было весьма далеко от живописи. Русское слово мышьяк означает «мышиный яд», узбекское маргумуш — «мышиная смерть», сербскохорватское мишомор — то же самое.

И в наше время борьба с мышами — дело нужное, хоть и не первостепенной важности. Для древних же и средневековых земледельцев мыши были грозной опасностью. Важнейшей гарантией выживания были запасы зерна. Но мало создать запасы, надо их еще сохранить! В конкуренции с мышами в поедании запасов зерна победа оказалась на стороне людей только благодаря тому, что они сумели приручить кошку. Недаром в Древнем Египте кошку считали священным животным и мумифицировали, тысячи этих мумий сохранились до нашего времени. Священными считались и другие истребители мышей — змеи, мангусты. Это было оружие номер один. Оружием номер два стали сульфиды мышьяка и хорошо растворимый белый арсеник — трехокись мышьяка.

А первое описание металлического мышьяка и способа его получения нагреванием смеси белого арсеника As3О3 с мылом содержится в сочинениях Альберта Великого XIII века.

Висмут = Bi

Существует предположение, что немецкое слово висмут произошло от арабского би исмид, что означало «подобный сурьме». И действительно, этот металл по многим своим свойствам — легкоплавкости, хрупкости, химическим особенностям — напоминает сурьму, расположенную в Периодической таблице элементов как раз над висмутом.

Парацельс, — он же Филипп Ауреол Теофраст Бомбаст фон Гогенгейм (1493–1541), основатель ятрохимии (или иатрохимии, — медицинской, лечебной химии), в своих сочинениях описывал два вида сурьмы: черную (ту, что и мы считаем сурьмой) и белую, о которой он сообщал, что ее также называют магнезией и висмутом. Это очень похоже на то, как свинец называли черным свинцом, а олово — белым свинцом.

Когда впервые люди столкнулись с металлическим висмутом, сказать невозможно — иногда он встречается даже в самородном виде. Куски белого с красноватым отливом металла могли попадаться горнякам и в глубокой древности. Но, видимо, это были редкие и случайные находки.

Даже в «Алхимическом словаре» Руланда, выпущенном в 1612 году, бизематум (висмут) объясняется как «всякий легчайший, бледнейший и дешевейший свинец». И это несмотря на то, что уже в 1450 году был получен первый типографский сплав на основе висмута. В 1480 году немецкие краснодеревщики уже отделывали шкатулки, а также небольшие сундуки и комоды металлическим висмутом — они и сейчас хранятся в одном из Нюрнбергских музеев.

И хотя еще Георгий Агрикола, в середине XVI столетия описавший получение висмута из руд, указывал, что висмут — это не свинец и не олово, эти его слова воспринимались лишь как практический совет использовать висмут для иных целей.

Алхимики затвердили, что существует соответствие между числом планет, — Солнце, Луна, Венера, Юпитер, Сатурн, Марс, Меркурий, — и числом известных (в то время) металлов, — золото, серебро, медь, олово, свинец, железо, ртуть. Постепенно традиция называть металлы именем небесных тел превратилась в стройную систему. Для средневекового алхимика золото было в определенном смысле Солнцем, серебро — Луной, железо — Марсом (уже не по цвету планеты, а по воинской профессии бога Марса, что, впрочем, тоже вначале восходило к «кровавому» цвету планеты), медь — Венерой, ртуть — Меркурием, олово — Юпитером, свинец — Сатурном. Вплоть до конца XVIII столетия эти металлы обозначались соответствующими астрономическими символами.

Естественно, что появление в практике новых металлов означало нарушение традиционных воззрений, иначе говоря, парадигмы. Согласиться с этим было чрезвычайно трудно. Гораздо проще было считать новый, ранее не известный металл разновидностью старого. Вот и стал цинк индийским оловом, сурьма — свинцом, висмут — тоже оловом, только серым, или свинцом, только «бледнейшим».

Остроумный выход из создавшегося положения предложил испанский металлург падре Альваро Алонсо Барба. В сочинении «Искусство металлургии» (1610) он писал:

«Недавно в горах Богемии нашли висмут. Это металл, промежуточный между оловом и свинцом, отличающийся от них обоих и мало известный. И если бы даже хотели приписать какую-то тайную силу воображаемой связи между планетами и металлами, то сегодня совершенно не достоверно, что планет семь. Благодаря телескопу обнаружены и другие. В «Трактате о спутниках Юпитера» знаменитого Галилея можно найти удивительные наблюдения, касающиеся числа и движения этих новых планет».

В общем, для новых металлов можно было бы при желании подобрать новые планеты. Так новейшие открытия могут быть использованы для латания дыр в самых старых догмах.

Платина = Pt

Третий из металлов, считающихся в наше время драгоценными, был открыт на несколько тысяч лет позже золота и серебра. Платина, то есть серебришко, — так пренебрежительно назвали испанские конкистадоры белый, тяжелый, нержавеющий металл. Напоминая серебро своим видом и благородной способностью не ржаветь, платина никак не желала поддаваться ни огню, ни молоту.

Первое упоминание о платине в литературе принадлежит итальянскому ученому Юлию Цезарю Скалигеру. В 1557 году другой итальянец, Гиролами Кардано, определил всякий металл как «вещество, которое плавится и, остывая, твердеет». Полемизируя с ним, Скалигер указал, что под это определение не подходят два металла, а именно ртуть и еще один, который находят в Южной Америке и который «ни огнем, ни каким-либо иным испанским искусством никто не в состоянии сделать жидким». Температура плавления платины 1769°С, достичь ее не могли очень долго.

Фосфор = Р

В 1669 году гамбургский алхимик Геннинг Бранд, пытаясь получить философский камень, случайно открыл фосфор. А в Парижской библиотеке есть сборник алхимических манускриптов, из которого следует, что в XII веке арабский алхимик Алхид Бехиль, перегоняя мочу с глиной и известью, получил некое вещество, которое назвал карбункулом. Карбункулус по-латыни означает «уголек». Вполне вероятно, что «уголек» Алхида Бехиля тоже был фосфором.

Первая стадия процесса изготовления золота из других металлов алхимикам была (в принципе) известна: надо было найти Философский камень. Бранд разумно рассудил, что раз Философский камень и эликсир долголетия — одно и то же, то он должен постепенно покидать человеческий организм. Собрав бочку собственной мочи и дав ей постоять месяца два, Бранд принялся упаривать ее до густоты сиропа. Остаток смешал с песком и, поместив смесь в реторту, начал нагревать сосуд, постепенно усиливая огонь. Сперва отгонялась вода, но когда реторта раскалилась добела, Бранд заметил голубоватый свет, испускаемый веществом, собравшимся в приемнике.

Философский камень, Господи, помилуй!

Пока Бранд обогащался, торгуя Философским камнем, лучшие химики Европы пытались разгадать его секрет. Первыми добились успеха саксонский алхимик Иоганн Кункель и великий английский естествоиспытатель Роберт Бойль. Кункелю удалось, приехав в Гамбург, выведать, что фосфор получается из мочи, но он сохранил секрет. Что же касается Бойля, то Бранд, демонстрируя ему «холодный огонь», не удержался и тонко намекнул, что, мол, такое блестящее вещество получается из весьма низкого и пренебрегаемого. Искуснейшему Бойлю потребовалось совсем немного времени, и образец «холодного огня» вместе с секретным пакетом, содержавшим описание процесса получения фосфора из урины, был направлен в Королевское общество.

Ни Бойль, ни Кункель торговать холодным огнем не стали. Больше всего денег заработал на нем один из ассистентов Бойля, Амбруаз Ханкевиц. После смерти патрона он построил фабрику и на протяжении пятидесяти лет сбывал свой фосфор по цене 3 фунта стерлингов за унцию (31,1 грамма). Вот кто спокойно обошелся без Философского камня.

Кобальт = Co

В 1738 году был открыт кобальт. Если не считать фосфора, который вполне мог оставаться неоткрытым до середины XVIII века, кабы не погоня Бранда за Философским камнем, то предыдущий элемент висмут был открыт за триста лет до кобальта. А дальше начинается лавина, шквал открытий: никель, водород, азот, кислород, марганец, хлор, барий (последние четыре элемента были открыты в течение одного года!), молибден, теллур, вольфрам, уран, титан, хром, иттрий — и это все до наступления XIX столетия.

Лавина хлынула благодаря радикальному изменению, происшедшему в науке о веществе: из алхимии «ушла» химия. Филипп Ауреол Теофраст Бомбаст фон Гогенгейм объявил:

«Настоящая цель химии заключается не в изготовлении золота, а в приготовлении лекарств».

Его последователь Иоганн Баптист Ван Гельмонт, тоже называвший себя ятрохимиком (медико-химиком), продолжил освобождать химию от алхимии. Завершил этот процесс Роберт Бойль. Так алхимия пошла по двум дорогам. По одной — химия, освободившаяся от мистики и магии. По другой — алхимия со всей мистикой, но без рациональных методов, ушедших с химией.

Алюминий = Al

До последнего времени началом эпохи электричества было принято считать 1786 год, когда Луиджи Гальвани произвел свои знаменитые опыты. Некоторые археологические открытия заставляют, однако, усомниться в этом. Во время раскопок у берегов Тигра, в развалинах античного города Селевкия, археологи обнаружили небольшие глазурованные глиняные сосуды высотой около 10 см. В них находились железные стержни и запаянные медные цилиндры, судя по внешнему виду, разъеденные кислотой. И это не первая подобная находка! Было высказано предположение, что эти сосуды — своего рода гальванические элементы. Когда после тщательного исследования их восстановили в первоначальном виде, они дали электрический ток.

А в Китае есть гробница известного полководца Чжоу-Чжу (265–316). Когда был проведен спектральный анализ некоторых элементов орнамента этой гробницы, то выяснилось, что он состоит из сплава, 10 % которого составляет медь, 5 % — магний и 85 % — алюминий. Однако первый алюминий, как известно, был получен только в 1808 году, когда для этого был применен электролиз, который и до сих пор остается основным способом получения алюминия. Значит, — даже отвлекаясь от достоверности или недостоверности китайской хронологии, — мы должны предположить одно из двух. Или задолго до XIX века был известен другой способ получения алюминия, о котором ныне никто ничего не знает, и над которым безуспешно бьется современная наука, или в то время какая-то ограниченная группа ученых знала о явлении электролиза.

Общий обзор древней химии

Знакомясь с углем, серой, медью, золотом, серебром, железом, свинцом, оловом, ртутью, цинком, сурьмой, мышьяком, висмутом, платиной, люди не имели ни малейшего представления о том, что они открывают химические элементы. Понятие «химический элемент» возникло лишь в XVII веке, сформировалось окончательно в XVIII, а реальные объекты, отвечающие этому понятию, удалось познать только в XX столетии.


Другая история науки. От Аристотеля до Ньютона Общий обзор древней химии.

Химическое «производство» каменного века


Научившись обжигать глину в огне костров, первобытные исследователи не остановились на этом. Дальше одновременно с химическими экспериментами по выплавке металла шли керамические, а затем и ранние опыты стекольного производства. Этот естественно и последовательно протекавший процесс можно представить как историю борьбы за получение все более и более высоких температур. В ходе этой истории были получены существенные успехи и в подборе топлива, и в конструировании печей, — в частности печей для выплавки металлов с искусственным дутьем.

Однако остается открытым вопрос: каковыми в ходе научно-технической эволюции были познания об элементах, как о веществе? Существующие источники ничего прямо не говорят об этом.

От опыта к теории

В древних языках отсутствует термин «металл» в современном смысле слова. Слова, которые переводятся ныне как металл, означали, например, в древнеегипетском языке руда, камень. Для удобства все металлы различали по цветам, что отражено в языках, и это даже сейчас можно проследить.

Т. В. Гамкрелидзе и Вяч. Вс. Иванов пишут в своем капитальном труде «Индоевропейский язык и индоевропейцы»:

«Анализ названий металлов в индоевропейском позволяет сделать вывод о тесной связи их с названиями цветовых признаков. Каждый металл называется по его характерному цвету… Анализ названий металлов в индоевропейском дает возможность установить некоторую систему цветовых противопоставлений, соотнесенных с металлами: *rеиd[н]- 'красный', 'темно-красный' ~ 'медь'; *Наrк'- 'блестящий', 'белый' ~ 'серебро'; *g[н]el — 'желтый', 'желто-зеленый' ~ 'золото'».

В самом деле, сравните ряд слов: готское gulp, английское gold, немецкое Gold, латышское zelts, восточно-литовское ћeltas, старославянское zlato, все это на русском языке — золото. И тот же первичный слог в корне слова желтый.

То же самое можно сказать и о других металлах, известных древним. Например, олово и свинец во многих языках созвучны со словами темный, синеватый, синевато-серый.

Гамкрелидзе и Иванов пишут:

«Связь названия металла и соответствующего цветового признака особенно ясно видна в индоевропейской форме *r(е)ud[н] в значениях 'красный металл', 'медь' и 'красный (цвет) ».

И как вещество, металл выделялся из других классов веществ не по своим физическим свойствам, а по способу получения. Таким образом, понятие возникало не из теоретического осмысления вещества, а из его внешнего вида и практических действий над ним.

Овладение процессом выплавки металлов из руд и выработка методов получения из металлов различных сплавов привели в конце концов к постановке научных вопросов о природе горения, о сущности процессов восстановления и окисления. Значит, ремесло давало не только средства и методы удовлетворения жизненных потребностей человека. Оно порождало совершенно новый образ мысли. Первое завоевание на этом пути — желание понять скрытую природу вещей, обусловливающую их цвет, запах, горючесть, ядовитость и другие качества.

Проблема была в том, что соединение двух элементов давало новое вещество, которое не обладало рядом свойств исходных, но приобретало такие, которых не было у исходных. Это были качественные переходы, ведь при образовании химического соединения его свойства не есть сумма свойств составляющих его компонентов.

Так возникло глубокое противоречие: образование химического соединения требовало утраты индивидуальности исходных материалов, и это не могло не вызывать удивления и восхищения. Людям, которые впервые столкнулись с этим, было ясно, что такое не могло происходить без некоторого магического вмешательства. Тем более что нужный результат получался не всегда. Вот что тормозило развитие знания, приводило к разобщению теории и практики.

С нашими сегодняшними знаниями можно посмеяться над многими наивными теоретическими построениями. Но для своего времени они были более чем полезны. Анализ алхимических источников убедительно показывает историческую обязательность эпохи, которую называют ныне эпохой «заблуждений и обмана».

К тому же в истории науки с алхимией связана не только загадка ее исторического места и исторической роли, но и загадка происхождения. Но начнем по порядку.

Начало химических технологий можно отнести ко времени создания первых масляных светильников, обработки шкур, добычи первых красителей, готовки на костре пищи и т. д. Затем стали осваиваться и другие химические технологии, дающие начало развития ремесел. Освоение высокотемпературных процессов дало керамику, начатки металлургии и стеклоделия. Появляются фармация и парфюмерия. Получение красителей развивает технику крашения. Сюда же следует добавить использование биохимических процессов, в частности брожения, для переработки органических веществ. Эти важнейшие области практической и ремесленной химии получили свое начальное развитие еще в первобытную эпоху, но особенно бурно дело пошло с возникновением государств.

В отличие от первобытного общества, в котором отсутствовала какая-либо специализация производства, а все операции производственного цикла выполнялись одним человеком, в рабовладельческом обществе можно уже видеть специализацию ремесленников, а также разделение труда, придавшее производству коллективный характер. Это способствовало и быстрому совершенствованию производственных приемов, и возникновению новых производств.

Краски и техника крашения

С древнейших времен люди применяли некоторые минеральные, растительные, животные и неорганические краски. Для наскальной и стенной живописи в Египте применялись земляные краски, а также искусственно полученные окрашенные окислы и другие соединения металлов. Особенно часто применяли охру, сурик, белила, сажу, растертый медный блеск, окислы железа и меди, кобальт и свинцовую глазурь. Так, египетская лазурь, изготовление которой описано Витрувием, состояла из песка, прокаленного в смеси с содой и медными опилками в глиняном горшке.

Наряду с минеральными красками в Египте даже в глубокой древности население использовало растворимые природные красители. Имеются циновки, окрашенные в красный цвет. В это время были известны способы не только прямого, но и протравного крашения. В качестве источников красителей использовали растения: алканну, вайду, куркуму, марену, сафлор, а также и некоторые животные организмы.

Алканна — род многолетних растений семейства Asperifoliaceae, близких к известной у нас медунице. Наиболее интересна А. tinctoria, фиолетово-красный корень которой содержит смолистое красящее вещество, растворяющееся, например, в маслах, с образованием раствора яркого красно-малинового цвета. Краситель, растворенный в водном растворе соды, окрашивает его в голубой цвет, но при подкислении он выпадает в виде красного осадка. Дает окраску красивую, но весьма непрочную.

Вайда (синильник) — один из видов растений рода Isatis, к которому принадлежит также и знаменитая индигофера. Образует синюю краску. Как выяснилось уже в конце XIX века, в состав лучшего индийского «индиго», полученного из индигоферы, входит не только синий краситель — индиготин, но и красный — индигорубин. В видах рода Isatis количество индигорубина различно, и из растений, где его мало или вовсе нет, выделяется синий краситель унылого цвета, именно поэтому ярко окрашивающее индиго из Индии ценилось особенно дорого, но доставка его была нелегка. Согласно Геродоту, на территории Палестины имелись значительные плантации вайды. Ею окрашена туника Тутанхамона.

Куркума — многолетнее травянистое растение семейства имбирных. Для крашения использовали желтый корень С. longa. Краситель легко экстрагируется содой с образованием красно-бурого раствора; окрашивает в желтый цвет без протравы и растительные волокна, и шерсть. Легко изменяет цвет при малейшем изменении кислотности, бурея от щелочей, даже от мыла, но так же легко восстанавливает яркий желтый цвет в кислоте. Нестоек на свету.

Марена красильная — хорошо известное растение, толченый корень которой носил название крапп. Содержащийся в краппе ализарин давал с железной протравой фиолетовые и черные выкраски, с алюминиевой — ярко-красные и розовые, а с оловянной — огненно-красные. В Египте этот краситель был в большом ходу.

Сафлор — однолетнее травянистое растение с яркими оранжевыми цветками, из лепестков которых изготовляли краски — желтую и красную, легко отделяемые друг от друга с помощью уксуснокислого свинца. Несмотря на относительную нестойкость к свету и мылу, сафлор использовали для прямого, без протравы, окрашивания хлопка в желтый или оранжевый цвет.

Кермес — этот краситель получали из особого насекомого — дубового червеца, паразитирующего на разновидности дуба, произрастающей в Средиземноморье. Для приготовления красителя самок насекомых в определенное время собирали (в Испании, например, это делали в июне), умерщвляли уксусом, выдерживали на солнечном свету и высушивали. Красящее начало растворимо в воде, от кислоты желтеет, а от щелочи приобретает фиолетовый цвет. С алюминиевой протравой дает кроваво-красный цвет, с железной — фиолетово-серый, с медной и винным камнем — оливково-зеленый, с оловянной и винным камнем — канареечно-желтый. С железным купоросом дает черный цвет. Согласно Плинию, половина податей, выплачиваемых Испанией Риму, погашалась поставками кермеса.

Пурпур — самая знаменитая краска древности. Источником ее служил напоминающий мидию двустворчатый моллюск рода мурекс, обитавший на отмелях острова Кипр и у финикийского побережья. Образующее краску вещество находится в маленькой железе в виде мешочка, из которого выдавливали студенистую бесцветную массу с сильным чесночным запахом. При нанесении на ткань и высушивании на свету вещество начинало менять окраску, последовательно становясь зеленым, красным и, наконец, пурпурно-красным. После простирывания с мылом окраска становилась ярко-малиновой. Из 12 000 моллюсков получали 1,5 г сухого красителя.

Техника крашения достигла высокого уровня в Сирии. Египтяне для получения пурпурной окраски наносили красную краску на синюю ткань, а для зеленой окраски — синюю на желтую. В качестве протрав употребляли вначале алюминиевые квасцы и соли железа, главным образом сульфат, но затем и ацетат. Медные, свинцовые и оловянные протравы вошли в практику достаточно давно.

Алюминиевые квасцы добывали в Египте в пустыне, к западу от Нила. По утверждению Геродота, в VI веке до н. э. из Египта в Дельфы было направлено 1000 талантов (более 36 тонн) «вяжущей земли», то есть квасцов. Считается, что греки использовали квасцы для крашения мареной. А вещество, пригодное для протравы, можно выделять из лишайников. Теперь мы знаем, что это сульфат и тартрат алюминия. О пользе квасцов для дубления кож и в медицине было также достаточно давно известно. В качестве протравы другого типа употребляли танниды из галловых орешков, из плодов, древесины и корня гранатового дерева, из древесины и плодов акации (катехины), из сумаха и др.

Стекло

Стекло было получено достаточно рано. К сожалению, одно и то же слово, применяемое и для древнего, и для современного изделия — стекло, затемняет суть. То, что получали в древности, представляло собой плохо сплавленную смесь песка, поваренной соли и окиси свинца — фритту. Ни материал, ни техника античности не позволяли изготавливать из стекла крупные предметы.

Стекольное производство в Египте давало декоративный и поделочный материал, так что изготовители стремились получать окрашенное, а не прозрачное стекло. В качестве исходных материалов использовали природную соду, а не зольный щелок, что следует из весьма низкого содержания в стекле калия, и местный песок, содержащий некоторое количество карбоната кальция.

Низкое содержание кремнезема и кальция и высокое содержание натрия облегчало плавку стекла, поскольку снижалась температура плавления, но это же обстоятельство уменьшало прочность, увеличивало растворимость и снижало атмосферостойкость материала.

При производстве стекла различные компоненты смешивались в глиняных тиглях и сильно нагревались в специальной печи, сложенной из огнеупорного кирпича, до получения однородной и светлой массы. Готовность стекла опытный мастер определял на глаз. По окончании плавки стекло разливали в формы или отливали небольшими порциями. Часто стеклянной массе давали остыть в тигле, который затем обламывали. Полученное таким образом стекло переплавляли и по мере надобности пускали в производство.

Раньше всего стекло употреблялось для бисерных украшений. Бусы изготовлялись вручную, поштучно. Тонкую стеклянную нить обвивали вокруг медной проволоки, обламывая нить после каждой готовой бусины. Позднее для изготовления бисера вытягивали стеклянную трубку нужного диаметра и затем разрезали ее на бусины.

Вазы формовали на шишке из глины, обернутой тканью и насаженной на медный прут, как рукоятку. Для более равномерного распределения стеклянной массы ее несколько раз быстро поворачивали. С этой же целью вазу прокатывали по каменной плите. После этого прут и шишку вытаскивали из изделия, и давали ему остыть.

Окраска стекла зависела от введенных добавок. Аметистового цвета стекло окрашено добавкой соединений марганца. Черный цвет получали добавкой меди, марганца или большого количества железа. Значительная часть синих стекол окрашена медью, хотя образец синего стекла из гробницы Тутанхамона содержал кобальт. Более поздние исследования показали наличие кобальта еще в ряде стеклянных изделий. Это обстоятельство особенно интересно потому, что в Египте кобальт не встречается вовсе, а кроме того, кобальтовые руды в отличие от медных не имеют характерного цвета, и их применение требует определенного опыта. Так что они не могут быть раннего происхождения.

Зеленое египетское стекло окрашено не железом, а медью. Желтое стекло окрашено свинцом и сурьмой. Образцы красного стекла обусловлены содержанием окиси меди. В гробнице Тутанхамона обнаружено молочное (глушеное) стекло, содержащее олово, а также кусочек окиси олова, по-видимому, специально приготовленной. Там же обнаружены изделия из прозрачного стекла.

Керамика

Уже в глубокой древности появились глазурованные глиняные изделия. Наиболее древние глазури представляли собой ту же глину, которая шла на производство гончарных изделий, но тщательно растертую, видимо, с поваренной солью. В более позднее время состав глазурей был значительно усовершенствован, в них включили соду и окрашивающие добавки окислов металлов. Рано появились и раскрашенные, но не глазурованные керамические изделия.

Постройки месопотамских городов украшены орнаментированными плитками, которые делали следующим образом: на кирпич после легкого обжига наносился контур рисунка расплавленной стеклянной черной нитью. Затем окаймленные нитью площадки заполнялись сухой глазурью, и кирпичи подвергались вторичному обжигу. При этом глазурная масса остекловывалась и прочно связывалась с поверхностью кирпича. Такая разноцветная глазурь — в сущности, род эмали, — обладала большой долговечностью.

Образец такой глазурованной различными цветами керамики хранится в Берлинском музее «Пергамон» и содержит изображения львов, драконов, быков, воинов. Изображения, выполненные в ярких синих, желтых, зеленых и других тонах, превосходно сохранились. По-видимому, этот же способ лег в основу покрытия разноцветной эмалью металлических изделий (выемочная, или перегородочная, эмаль). Единственная с ним проблема — неизвестно, к какому времени относятся изделия.

Производство облицованных разноцветной глазурью керамических изделий было известно и среднеазиатской архитектуре.

В Китае относят к древним временам производство фарфора и фаянса; фаянсовые изделия известны и в Египте. Кстати, до настоящего времени не выяснено, каким связующим материалом пользовались древние мастера при изготовлении и формовке фаянсовых смесей. Возможно, применялось какое-то органическое вещество, выгоравшее при обжиге. Глазуровка фаянсовых изделий первоначально производилась смесью соды и окрашивающих добавок окислов металлов, преимущественно малахитовой или азуритовой муки, а позже стали готовить сначала сухую глазурь сплавлением соды, местного песка, всегда содержащего (в Египте) соли кальция, и окрашивающих добавок.

Другие отрасли ремесленной химической техники

Из других отраслей ремесленной химической техники заслуживают прежде всего упоминания прежде всего искусство фармации и парфюмерии. Одна из древнейших сохранившихся рукописей Египта, так называемый «Папирус Эберса», содержит ряд рецептов изготовления фармацевтических средств. Несмотря на то, что рецепты не могут быть названы чисто химическими, — они посвящены способам извлечения из растений различных соков и масел, — все же в них дано представление об операциях вываривания, настаивания, выжимания, сбраживания, процеживания и прочих.

Становится понятным, что к моменту появления письменности мастера уже были хорошо знакомы с многочисленными операциями, которые вошли впоследствии в арсенал химических методов, применяемых в лабораториях. Наряду с металлургией именно фармацию следует считать главным истоком экспериментальной химии.

Для приготовления ароматических веществ использовались лилии, смола мирра, горький миндаль, маслины, кардамон, мед, вино, и т. д. Лепестки цветов помещались между слоями твердого жира или замачивались в масле. Для изготовления благовонных курений использовались аравийский ладан, мирра и гальбан.

Для приготовления пива использовались ячмень, просо, пшеница и другие злаковые культуры. Зерно отбирали, в течение суток вымачивали в воде, затем рассыпали, проветривали и размалывали. Затем из этой смеси замешивали тесто, добавив в него дрожжи. После того как сусло перебраживало, полученное пиво процеживали и разливали по кувшинам.

В Древнем Египте получило широкое распространение ремесло мумификации трупов умерших. Долгое время не удавалось в точности восстановить некоторые операции этого процесса, доведенного до высокой степени совершенства. Сейчас он в значительной степени известен; мы не будем его описывать, отметим только, что в составе смолы, заливаемой в череп покойного, палеобиолог Мишель Ласко обнаружил наличие алкалоида из листьев табака. Это растение из семейства пасленовых росло только в Америке и на Дальнем Востоке; их появление в Египте загадочно.

Соль с древности употреблялась не только как приправа к пище, но и для засола рыбы. Добывали ее в искусственных солончаках (Египет), где она выпаривалась из морской воды. Но хватало и естественных источников соли.

Сода считалась важнейшим очистительным средством и использовалась для химического разложения жиров и сала. Ее употребляли для гигиенических целей, приготовления благовонных курений, изготовления стекла, глазурей, красок, использовали при приготовлении пищи, в медицине и для отбелки холста. Сода являлась основным средством бальзамирования.

Клей извлекали из костей, кожи, сухожилий и хрящей, для чего эти животные продукты кипятили в воде и получали желатин. Отвар выпаривался и затем разливался в формы, в которых он при охлаждении превращался в твердую массу.

Производили различные сорта растительного масла: касторового, льняного, оливкового, конопляного и др. Есть упоминания о производстве сливочного и топленого масла из молока и сливок.

Помимо перечисленных широко использовались квасцы, поташ, известь, гипс, селитра, слюда, смола и много других веществ.

В качестве строительного вяжущего материала в Древнем мире применяли обычно гипс; в Индии также был обнаружен гипсовый цемент в ряде построек. Кроме такого гипсового цемента, при кладке зданий в качестве вяжущих веществ применяли асфальт и битум, и те же строительные растворы применялись в Ассирии и Вавилонии, благо во многих районах Аравии битум и асфальт можно брать прямо с поверхности земли. А вот известковые строительные растворы долгое время не были известны, что и понятно, так как известняк требует для обжига около 1100°С.

Начало химии как науки

Практическая деятельность врача и повара, садовника и металлурга, горшечника и кузнеца — эти основные виды «химических» ремесел древности попадают в поле размышляющего древнего теоретика и в какой-то степени описываются.

В Китае — правда, мы не знаем когда, — выработалась концепция пяти элементов: вода, огонь, дерево, земля, металл, круговорот которых выражает космическую динамику инь и янь. Интересно отметить, что порядок взаимного порождения элементов отвечает эмпирической очевидности: дерево — огонь — земля — металл — вода, и опять: дерево — огонь — земля — металл — вода и т. д. В основе этой последовательности чувствуется влияние наблюдения за процессами горения, плавки металлов и органического роста, что характерно для земледельческой и ремесленной практики Китая.

С пятью элементами были связаны пять цветов, пять тонов музыкальной гаммы, пять вкусовых ощущений, времена года (земле соответствовал год в целом), страны света, планеты, органы тела и моральные качества человека. Идеи о взаимодействии и борьбе инь и янь, как и концепция пяти элементов, надолго остались связанными со всей сферой прикладного знания, включая медицину и алхимию.

В византийской химии учение указывало только четыре стихии: вода, огонь, земля и воздух. Теорию эту приписывают древнему греку Эмпедоклу из Агригента (якобы ок. 490–430 гг. до н. э.), но мы не раз уже показывали, что если есть что-либо реальное в жизни и учении древних греков, то эта реальность относится ко временам Византийской империи. Посмотрим же, какова история химии в Византии.

Византия

Византийцы всегда были склонны видеть в Египте, культурнейшей территории империи, страну древней и тайной мудрости. А египетская цивилизация основывалась на водах Нила, поэтому нет ничего удивительного, что одной из первооснов сущего считали воду. Второй сущностью считался огонь, он — энергетически деятельное начало всего. Огонь представлялся людьми стихией всеобщих связей, взаимопереходов и взаимопревращений. Еще две сущности — воздух и земля.

В своем основании теория стихий исходит из практики, но обратного движения пока нет: практическое искусство ремесленников не зависит от умозрительных теорий.

Считается, что создатель системы стихий Эмпедокл был философом, государственным деятелем, поэтом, врачом, ритором, инженером-физиком, жрецом и чудотворцем. Космос Эмпедокла образован, помимо четырех элементарных стихияй (огонь, воздух, вода, земля), двумя «силами» — это Любовь и Вражда.

Учение о количественной пропорции элементов, входящих в состав всех вещей, имело множество взаимосвязанных аспектов: научный, философский, медицинский, эстетический. Так, например, в медицинском аспекте, весьма близком к собственно химической стороне этого учения, дается представление о четырех элементарных качествах-силах: горячее и холодное, влажное и сухое. В дальнейшем оно трансформировалось в концепцию видов темперамента, а также и в «психологию», теорию ощущений и восприятия.

В учении Эмпедокла нет места качественному изменению в сущности вещей, нет абсолютного возникновения и уничтожения, а есть только смешение и разделение частей исходных элементарных стихий. Считается, что термин «качество» (латинское qualitas) впервые ввел Платон. Затем на идее первоэлементов Эмпедокла и «качествах» Платона была построена и теория химии, — ее приписывают Аристотелю, — и теория алхимии.

Качественное изменение веществ — на этой проблеме базируется все учение Аристотеля. Он по-новому группирует элементы:

«Огонь и земля являются крайними элементами и самыми чистыми, в то время как вода и воздух являются промежуточными и самыми смешанными».

Он полагает, что каждому элементу присуще одно качество как его «собственное», то есть доминирующее:

«Для земли — это сухость скорее, чем холод, для воды — холод скорее, чем влажность, а для воздуха — влажность скорее, чем тепло, и для огня — тепло скорее, чем сухость».

Согласно учению, элементы обязательно должны возникать и исчезать, переходя друг в друга. Аристотель различает три способа превращения элементов. Первый способ — последовательное превращение одного элемента в другой в естественном (космографическом) порядке элементов: огонь — воздух — вода — земля — огонь и так далее. Механизмом этого способа является переход одного из элементарных качеств в другое, противоположное ему. Огонь (теплое — сухое) переходит в воздух (теплое — влажное), который переходит в воду (влажное — холодное), а это переходит в землю (холодное — сухое), а она переходит в огонь (сухое — теплое), и т. д.

Подобные превращения, отмечал Аристотель, происходят легко и быстро, так как для их осуществления необходим переход лишь одного из качеств, составляющих элемент. Достаточно смены доминирующего качества в одной из двух пар элементарных качеств, чтобы было осуществлено превращение элемента в другой.

Второй способ превращения элементов состоит в одновременной конверсии сразу двух качеств в противоположные качества. Третий способ превращения — в переходе сразу двух взаимодействующих элементов, не являющихся последовательными в смысле естественного порядка их местоположения в космосе, в один или другой оставшийся элемент посредством элиминации (исключения) двух качеств, взятых по одному в каждом из взаимодействующих элементов. В этом случае любые возможные сочетания исходных качеств дают или те же самые исходные элементы, или просто пары качеств, не существующие как элементы. В общем, довольно стройная теория, достаточная для обоснования идеи трансмутации.

Вот как произошли металлы, по Аристотелю. Земля, нагреваясь теплом Солнца, производит два вида испарений: холодное и влажное (пар) и теплое и сухое (дым). Смешение пара с землей дает металлы. Плавкие или ковкие металлы, как железо, золото, медь, образуются при поглощении пара камнями, сухость которых сжимает его и приводит к затвердеванию. Потенциально металлы принадлежат к водному типу веществ, хотя и не являются водой. Можно сказать, что, согласно Аристотелю, металлы возникают из земли при действии влажных и холодных атмосферных паров. Металлы как бы растут из земли под действием влажных паров:

«… На Кипре медь нарезают на мелкие куски и засевают в почву. Когда проходит дождь, она вырастает, пускает побеги, и ее собирают».

Самый лучший сорт железа (халибианское и амизенианское железо) «растет из песка, приносимого реками».

Как и растения, металлы прежде всего известны Аристотелю своими лечебными функциями:

«Медь имеет большую врачевательную силу. Ветер, создаваемый медным (или бронзовым) оружием, лечит лучше, чем ветер от железного оружия».

Лечебные функции металлов и их соединений разнообразны; медь лечит ушибы, белый свинец хорош как противозачаточное средство, фригийская зола (по-видимому, окись цинка) полезна для лечения глаз.

Но это была умозрительная теория, а требовалось объяснить факты, с которыми приходится сталкиваться каждый день. Например, почему превращение веществ происходит далеко не всегда. Или почему, например, соль в воде растворяется, а серебро нет. Или: почему уголь горит, а золото нет. Тогда была выдвинута теория пятого элемента, пятой сущности — квинтэссенции. Если в составе вещества ее нет, то превращения не происходит.

Таким образом, в византийской химии как науке развитие шло будто бы параллельно. Практика имела большие достижения. Мастера научились получать металлы из руд, приготовлять и обрабатывать металлические сплавы, знали перегонку, способы очистки и сплавления металлов, амальгамирование, начала стеклоделия, крашение, изготовление и применение лекарств. Теоретики-мудрецы, досконально знавшие процессы ремесленного производства, создавали теорию. Но вследствие обилия метафор и странной лексики, их труды были мало понятны мастерам-ремесленникам. Это ограничивало круг «посвященных», и теория стала вариться в собственном соку. Она была внешне красива, но очень далека от реальности: из-за недостатка знаний возникала мистика.

Кто же они были, эти мудрецы? Мы знаем их под прозвищами Демокрита, Платона, Пифагора, Аристотеля и других.

Александрия

В Египте как византийской провинции продолжалась научная традиция того периода, который называют «древностью». Даже так: можно ли назвать Египет «провинцией»? Только в административном смысле слова. Местные ученые перешли на греческий язык; приехавшие ученые и ремесленники из числа греков осваивали накопленные в течение долгого времени секреты египетской ремесленной техники и рецептурную литературу. Но и сами греки пришли в Египет не с пустыми руками.

И вот они все вместе развивали науки.

Концентрация византийских ученых именно в Александрии не должна нас удивлять. Тут был роскошный двор, искусные врачи, астрологи. В качестве придворного учреждения была создана Александрийская Академия, называемая Мусейон (Дом муз), в котором были собраны различные редкости, а также богатейшая библиотека. Здесь потому и было сделано столь много открытий, особенно в области механики, военной техники и физики, а также медицины, что имелась преемственность развития науки с тех давних пор, которые ныне относят к мифическому «Древнему Египту».

До нас дошли некоторые литературные памятники Египта этого времени, в том число и рецептурно-химические сборники. Следует, однако, подчеркнуть их специфический характер. Они не представляли собой записок обычных мастеров-ремесленников, а были сборниками так называемого «священного тайного искусства» (то, что потом стало называться алхимией), получившего в Александрии весьма широкое развитие. Скажем прямо, если что и процветало в Александрийской Академии, так это искусство подделки металлов. Ведь все тайны «священного тайного искусства» сводились к трем способам превращения неблагородных металлов в золото:

— изменением поверхностной окраски подходящего сплава либо воздействием подходящих химикатов, либо нанесением на поверхность тонкой пленки золота;

— окраской металлов лаками подходящего цвета;

— изготовлением сплавов, внешне похожих на подлинное золото или серебро.

Так называемый «Лейденский папирус Х» описывает на греческом языке около 100 рецептов подделки благородных металлов. «Стокгольмский папирус» содержит 152 рецепта, из которых 9 относятся к металлам, 73 к изготовлению поддельных драгоценных камней и 70 — к крашению тканей, в особенности к окраске в пурпурный цвет. Сейчас установлено, что оба папируса, Лейденский Х и Стокгольмский, представляют собой единое целое и искусственно были разделены на две части при продаже. Эти папирусы датируются эпохой Диоклетиана, IV век н. э.[12]

Около четвертой части рецептов «Лейденского папируса Х» посвящены изготовлению дорого ценившегося в Древнем мире золото-серебряного сплава, известного в Египте под именем азем, а греческом языке — электрон. Однако в «Лейденском папирусе» под названием азем фигурирует несколько сплавов совершенно различного состава. В основе искусственного азема лежала медь. Прибавки других металлов, сплавов и окислов металлов придавали ей серебристо-белый цвет и окраску, близкую к подлинному азему. В числе добавок рецепты упоминают олово, ртуть, свинец (с целью увеличения удельного веса), кадмию, орихалькум (вероятно, сплав меди с цинком), отбеливающий сандарак (белый мышьяк). Путем смешения всех этих компонентов в определенном порядке получался белый медный сплав, а чтобы придать окончательному продукту особенно «благородный» внешний вид, к нему подмешивали и некоторое количество серебра, что, по утверждению рецептов, дает азем по качеству «лучше природного».

Полученный сплав путем добавок к нему дешевых примесей иногда удваивали или утраивали. Добавками в этом случае служили медь с примесями уксуса, квасцов, соли, олова, ртути, магнезии (это слово, употреблявшееся в различных значениях, в данном случае означает сплав светло-белой окраски), свинцовые белила, «золотистый свинцовый блеск» (ацетат свинца). При соблюдении предписания рецептов относительно порядка и количеств добавок, как утверждает рецепт, получался настоящий «истинно-египетский азем», или же «прима-азем».

Несколько рецептов посвящены способам окраски различных изделий яркими красками. В эллинистическом Египте особенно ценилась пурпуровая окраска, главным образом с применением растительных красителей с различными добавками. Но к настоящему пурпуру эти рецепты не имеют отношения; здесь рекомендуется в качестве добавок к растительным сокам применять чернильные орешки, кору и семена растений, содержащие дубильные вещества, мыльный корень, мочу, известь, винный камень, квасцы, мелантерию (купорос), различные сорта поваренной соли, нитрон (нечистую природную соду) и другие вещества и материалы.

Другой папирус, «Стокгольмский», дает рецепты приготовления «настоящего серебра» из меди. Тут же приводится описание операции удвоения и вообще умножения серебра добавками меди с различными примесями. Главная же часть этого папируса посвящена изготовлению жемчуга и других поддельных драгоценных камней. Жемчуг приготовляли из смеси растертой слюды, воска и ртути. Из этой смеси на коровьем молоке с примесью траганта и яичного белка замешивали тесто, а из него формовали шарики подходящей величины. Шарики в сыром виде просверливали, затем нагревали и полировали. При этом, по утверждению предписания, получался жемчуг, «еще более красивый, чем настоящий».

В «Стокгольмском папирусе» также есть рецепты крашения шерсти. Особое внимание уделялось знаменитой в древности краске — пурпуру. Один из рецептов описывает способ имитации настоящего пурпура: краситель изготовляли из смеси красителей вайды и алканны, с добавлением в смесь некоторого количества шерлаха. Рецепт сопровождается предостережением: «держи в тайне».

Тогда еще не понимали химической природы изготовляемых на основе опыта разных видов стекла, красок, протрав, лаков, связующих растворов, консервирующих средств, глазурей, эмалей и сплавов. Примитивные, часто совершенно фантастические представления о химических процессах были обычным делом. Впрочем, мастера и не ставили перед собой вопросов о сущности явлений. Они успешно развивали ряд отраслей ремесла, которые в дальнейшем превратились в то, что мы теперь именуем химической технологией.

Памятники материальной культуры, собранные в музеях, наглядно свидетельствуют, что уровень ремесленного производства на территории Византийской империи был весьма высоким. Однако при этом существовали такие понятия, как «желтое», «белое», «изящное» золото. Все эти сорта явно воспринимались как разновидности одного и того же металла, а не как различные металлы. Например, свинец, олово и сурьму считали одним и тем же металлом разной степени чистоты, а электрон, сплав золота и серебра, наоборот, принимался за самостоятельный металл, так как он по своим внешним данным отличался и от золота, и от серебра.

Такие взгляды на сходство и различие металлов открывали путь к мнению о том, что металлы могут превращаться друг в друга. Действительно, сплавляя два различных металла — золото и серебро, мастер получал третий — электрон. При добавках меди к золоту ремесленники получали сплав, внешним видом напоминавший золото, и для них он был золотом. Следовательно, медь, соединяясь с золотом, сама становится им. Наблюдения над тем, что металл может превращаться один в другой, открывали путь к мысли, что в основе всех металлов лежит что-то общее, не только способ их получения.

Индия и Китай

В индийской книге «Артхашастра», относимой к IV веку до н. э., говорится о рудниках, о добыче и разработке минеральных природных ресурсов, приводятся общие сведения о металлах и получении их из руд, об их обработке и некоторых проблемах ремесленно-химических производств. А также рассказывается о приготовлении алкогольных напитков.

Ремесленная химическая техника Индии использовала для различных производственных целей довольно широкий, но уже знакомый нам по Византии круг веществ и химических материалов, а также и приемы индийской ремесленно-химической техники имели много общего с соответствующими приемами, бытовавшими в странах Средиземноморского бассейна и Месопотамии.

Больших успехов достигло искусство крашения тканей. Знаменитая краска «индиго» вывозилась отсюда в разные страны.

О высоком уровне металлургической техники и техники обработки металлов свидетельствуют сохранившиеся памятники индийской материальной культуры. Например, в Дели стоит большая железная колонна из сплошного куска железа весом 6,5 тонн. Колонна имеет высоту 7,3 метра, диаметр у основания 41,6 и у вершины 29,5 сантиметра. Как показали анализы, колонна состоит из почти чистого железа (99,7 % Fe) с незначительными примесями углерода, серы и фосфора. Ничтожное содержание примесей и обусловило поразительную коррозионную устойчивость этого изделия. Железо для колонны могло быть получено в горнах с применением древесного угля, а сама колонна была изготовлена, по-видимому, путем сварки множества криц с последующей ковкой; когда она сделана — неизвестно, а в Дели ее привез царь Ананг Пола в 1050 году.

Мы не верим в глубокую древность и автохтонность культуры Индии. Конечна, она была заимствованной, тут имеется и византийское, и арабское влияние. А вот западноевропейского влияния нет.

Хотелось бы также напомнить, что даже сейчас нет единой индийской нации, в стране живет несколько десятков народов; энциклопедии обычно перечисляют десять из них, сообщая, что они — крупнейшие. А сколько некрупных и мелких! Кстати, Пакистан и Бангладеш тоже совсем недавно тоже были Индией. Поэтому выражения типа «еще древним индийцам было известно, что…» — совершенно пустые, оторванные от жизни.

Научно-технические достижения, вспоминаемые в связи со старинной историй Индии, относятся к одному, двум, максимум трем центрам на побережье Индийского океана, возникшим в эпоху мореплавания. Здесь селились византийцы разных наций, в том числе арабы. Они попадали сюда и пешим ходом. Именно пришельцы из Византии принесли сюда первичные знания и верования, образовав касту браминов. После этого и началось развитие собственно индийской науки.

Что касается Китая, то здесь, несомненно, были успехи в химии, но какие — трудно определить. Изобретение китайской туши или фарфора вполне реальны, бумаги возможно, но пороха — мифично.

Известно также, что наряду с производством различных материалов в Китае процветали и алхимические занятия. Характерными для китайских алхимиков были поиски, наряду со способами трансмутации металлов, так называемого «эликсира молодости». Но насколько они были самостоятельными, а не заимствованными из других мест, тоже неизвестно.

Алхимия и технохимия

Происхождение слова химия не имеет однозначного толкования. Греческий словесный ряд даст нам хюмос, сок; хюма, литье, поток, река; и хймевсис — смешивание. Если исходить из греческого chymeia — наливание, настаивание, то это будет и фармацевтика, и извлечение и настаивание соков, и литье металлов и стекла. То есть в этой трактовке химия — наука о ремеслах.

Согласно другому толкованию, корень в слове химия — khem или khame, chemi или chuma, что означает и чернозем, и черную страну: так называли Египет. То есть химия — египетская наука, искусство черных магов. И такое толкование мы считаем наиболее вероятным.

Некоторые полагают, что слово химия — от древнекитайского ким, «золото», наука о золотоделании. Но это маловероятно.

Слово же алхимия появилось лишь в XII веке, оно — просто взятое европейцами от арабов слово химия с арабским же артиклем ал. Но вместе с арабским словом пришел и другой смысл! Сегодня всё обособленное герметическое искусство, начавшееся с Александрийской эпохи и пришедшее в Европу от арабов, называют алхимией; она составляет существенную часть «герметических» знаний Средневековья наряду с астрологией и каббалой. Есть и ее основатель — Гермес Трисмегист, что значит Трижды Величайший. (Отсюда и название «герметическое искусство», и слово «герметичный»).

Как мы уже говорили, основным источником алхимической теории было имитационное злато- и среброделие как особая отрасль ремесла. Далее к этому присоединились некоторые натурфилософские идеи по поводу мира веществ и гностицизм египетских магов.

Потом появилась «Изумрудная скрижаль» или «плита» («Tabula smaragdina») Гермеса Трисмегиста, как пример документа якобы александрийской алхимии. Хотя в нем действительно определенным образом ассимилируется александрийский алхимический опыт, сегодня время его создания предположительно относят к XII веку, но некоторые исследователи предполагают еще более позднее время появления документа. Д-р Людвиг Соучек в книге «Энциклопедия всеобщих заблуждений» пишет:

«Первым действительно алхимическим автором был Зосимос из Панополя, живший на переломе IV и V в.в. н. э. Его стихи, однако, как видно из сохранившихся отрывков, представляли собой смесь религиозного фанатизма и галлюцинаций с крохами химических знаний… Патрон всех алхимиков Гермес Трисмегистос, якобы автор тысячи книг и житель Древнего Египта, был в действительности анонимным европейским алхимиком, жившим в XV веке, и единственное его произведение, — так называемая «Смарагдовая плита»… Древний Китай алхимии не знал вообще, первое китайское алхимическое произведение «Чанг-Чунг» написано в XV веке и было результатом алхимического «заражения» Китая арабскими мореплавателями, заплывающими в Кантон».

Но во времена расцвета алхимии живет и вполне настоящая технохимическая практика. Цветовая лжетрансмутация недрагоценных металлов в золото и серебро; окрашивание и амальгамирование; лакирование; изготовление фальсифицированных под золото и серебро сплавов; техника крашения и изготовление пигментов. Используются различные химикалии: натрон (сода), поташ, квасцы, купорос, бура, уксус, ярь-медянка, свинцовые белила, сурик, киноварь, сажа, соединения железа и мышьяка. Химикам-ремесленникам известны свойства семи металлов: меди, золота, олова, свинца, серебра, железа, ртути, и они со знанием дела их применяют.

Получение «искусственного» золота — главное достижение имитационного технохимического ремесла. Казалось бы, это и есть алхимия. Но это не так. Если для алхимика получение золота — лишь повод для космических построений, то для технохимика — это практическая цель, связанная, однако, не с метафизической трансмутацией, а с реальными химическими превращениями. Поэтому тексты технохимиков не содержат никаких заклинаний, а алхимические (герметические) тексты полны заклинаний.

Иначе говоря, технохимия, сдобренная определенной философией как теоретической основой, и есть алхимия. Вот пример того, что привлечение теории иногда ведет не к прогрессу, а к деградации исходного знания. Недостаток практики и умозрительная теория, возводимая в абсолют, а также забвение потребностей практики теорией ведут не к прогрессу, а к деградации. И так не только в естественных науках, но и в социальных.

Адепты алхимического направления почтительно приписывали высокие заслуги в алхимических делах персонажам Ветхого завета и богам: Озирису, Тоту, Изиде, Гору (иногда Гору-Аполлону), Клеопатре, якобы сочинившей трактат «Хризопея», Марии-еврейке (Коптской), якобы изобретшей водяную баню. В своих трактатах они перемешивали различные герметические темные рассуждения и крупицы реального химического знания, найденного упорным трудом, ставя, в общем-то, нереальные цели перед наукой. Рассуждали об алхимическом медиаторе и Философском камне, — гипотетическом веществе, способном превращать неблагородные металлы в металлы совершенные, золото и серебро. Не умея ответить на важные вопросы практики, отсылали читателя к библейскому Хаму из книги Бытия, якобы впервые произнесшему слово химия.

История этой науки очень интересна и показательна. К сожалению, сегодняшнее мнение о ней вполне определенное: это, говорят, наука средневековая, а потому сплошное мракобесия. Почему такой вывод? А дело в том, что больше всего известно об алхимии последнего периода, когда она потеряла много важного и положительного, наработанного в предыдущее время.

Вот краткая схема ее эволюции. Развитие ремесел и технологий показала, что для успешного развития надо преодолевать дефицит в ресурсах. Редкие компоненты стали привозиться издалека. Поэтому нет ничего удивительного, что под эгидой государства стало развиваться производство заменителей. Не следует подходить к этому вопросу с высоты наших сегодняшних знаний: первые исследователи искренне верили, что смогут создать эти заменители. Тогда же потребовалась и теория, чтобы не блуждать впотьмах. А чтобы об этом не узнали другие, знание стали шифровать.

Как всегда бывает в таких случаях, интересы общества и исполнителей разошлись. На первые успехи в поставленной цели наложилась некоторая теория, которая стала главной и самодостаточной. Итог: создание тайного знания под названием «египетская наука», химия от kemi, туземного (коптского) названия Египта.

Между тем технохимия эволюционировала, как и всё в человеческих сообществах. Мы не знаем подробно ее дальнейшей судьбы в Византии; возможно, там она была просто засекречена (или, стараниями хронологов более поздних времен, «пропала» в Древней Греции). О химическом ремесле в Византии можно судить лишь по следующим трактатам: «Книга огней Марка Грека», «Ключ красильного искусства», «Книга композиции алхимии». Но химия продолжала здесь развиваться, так как мы не видим отставания Византии в технологиях от других стран, а в чем-то она имела и преимущества.

Зато мы знаем о ее развитии в арабо-язычном варианте. Здесь она и получила свое название алхимия, от арабского Al-kimia. Но это не было простым копированием, как обычно стараются представить европоцентристы. Арабы подошли критически к доставшемуся наследству, опять вернули теорию к практике, — и сразу же выявили недостатки теории.

И в таком виде арабская Al-kimia была в XII веке перенята Европой. Тут уже было все: и эксперимент, и мистика. Такое положение дел не могло продолжаться долго, так как одна часть постоянно входила в конфликт со второй. В результате наступил момент, когда эти два направления размежевались, и стали жить каждое своей жизнью. Химия, как и вся наука Нового времени, стала развиваться на основе опыта, а алхимия — на основе мистики. Вот по последней мы и судим обо всем, достаточно успешном, пути развития феномена, который называется алхимия.

Теперь более подробно рассмотрим этот путь.

Арабский период

VII век — пора становления арабоязычной культуры. Центрами химических знаний стали Эдем в Месопотамии, Эмез в Сирии. Какое-то время ученые осваивали византийские, в том числе александрийские достижения. Халид ибн Азид (VII век) занимается имитацией золота; в его трактатах впервые записано слово алхимия. Появляются алхимические тексты под именем монаха Мариана; переписка Халида и Мариана считается первым арабским алхимическим текстом, переведенным на латинский язык.

Внимательно изучая византийских авторов, особенно теорию Аристотеля, и сопоставляя их указания со своим опытом, арабские алхимики натолкнулись на разительные несоответствия между теорией и практикой. К IX веку появляются собственно арабские теоретические сочинения.

Что показывала практика превращения металлов — скажем, свинца? Из руды с помощью огня выплавляли свинец, который затем, если расплав продолжали подвергать действию огня, превращался в глет. А что говорила об этом теория? К земле, состоящей, по Аристотелю, из сухости и холода, добавляли огонь, состоящий из той же сухости и теплоты, и получали воду, состоящую из холода и влажности. Откуда взялась влажность? Потом к этой воде добавляли еще огня, и вместо того, чтобы превратиться в воздух (влажность плюс теплота), вода снова превращалась в землю!

Надо было искать объяснение. Его нашли, сопоставляя свойства веществ с их составом. Каковы главные свойства металлов, теряемые ими при обжиге? Блеск и плавкость. Какие первоэлементы могут сообщить металлам эти свойства? Конечно, не земля, не вода, не воздух, не огонь, которые входят в состав множества неблестящих и неплавких тел. Стали искать вещество, обладающее этими свойствами наиболее полно, и нашли — ртуть! Действительно, ртуть обладает прекрасным металлическим блеском и даже без подогрева находится в расплавленном виде. К тому же она растворяет любой металл, который затем вновь «рождает». Так было найдено первое «начало» всех металлов.

Второе «начало», придающее металлам свойство обжигаемости, было найдено тем же методом. Веществом, в котором это свойство выражено наиболее полно, признали серу — ведь сгорая, она не дает ни золы, ни копоти.

Теперь оставалось объяснить, что представляет собой та часть металла, которая после потери серы превращается в «землю». Обнаружив свойство металлических земель растворяться в воде и в кислотах, арабские алхимики нашли вещество, наиболее полно обладающее этим свойством, и объявили третьим началом, третьей составной частью всех металлов соль.

Итак, в новый список первоэлементов попали два настоящих химических элемента — ртуть и сера. Ученые выбрали два истинных элемента, а ведь в их распоряжении были многие сотни природных веществ и искусственных соединений. Это удивительно!

Крупнейшим арабским алхимиком был Джабир ибн Гайан (VIII–IX века). Считается, что он получил образование в Египте и Багдаде, а первое упоминание о нем в документах встречается, когда он стал алхимиком при дворе Гарун-аль-Рашида. Этому халифу Джабир посвятил свою первую книгу, — «Книгу Венеры», рассказывающую об искусстве алхимии; он также признан автором книг «Сумма совершенств» и «Книга о печах». В трактате Джабира «Сумма совершенств» даны такие рассуждения:

«Мы настолько же не в состоянии превратить одни металлы в другие, насколько не в состоянии превратить быка в козу». «Если природа должна употребить тысячу лет, чтобы образовались металлы, то можем ли мы рассчитывать на то же самое, — мы, редко живущие свыше ста лет?».

«Высокая температура, которой мы воздействуем на тела, может возыметь и в короткое время то же действие, на которое природа затрачивает столько лет. Но только одного огня мало… Разве кто-нибудь знает в точности, как влияют на металлы звезды? Но эти влияния едва ли всецело в наших руках».

Джабир пишет, что свинец совершенно не похож на серебро, но с помощью тайного средства он легко обращается в серебро. То есть можно вести трансмутацию, только это не дело рук человеческих, а высших сил. Дальше он дает почти химическое описание ртути и серы как вещественных (в первом приближении) начал алхимии. Сера, согласно автору, однородное вещество очень крепкого состава. Она летуча, как дух. Если металл прокалить с серой, он сильно увеличится в весе. Все металлы могут вступать в соитие с серой, но только не золото; ртуть образует с серой киноварь.

Сера — черное тело и не в силах обратить ртуть ни в золото, ни в серебро. Ртуть встречается в недрах земли, она не прилипает к поверхности, по которой быстро течет. И все-таки свинцу, олову и золоту ртуть в большей мере сродни, нежели другим. Все металлы (только не золото) плавают в ртути. Ртуть употребляется для «золочения» поверхностей разных металлов.

Эти рассуждения — смесь рационализма с алхимическим спиритуализмом. У Джабир есть философская ртуть: твердость, блеск, плавкость, тягучесть; и есть философская сера: изменчивость, горючесть, радужность. У него газ как физическая реальность отождествляется с духом, реальностью метафизической.

Джабир был первым, кто ввел в науку понятие количества, дозы. Ему приписывают предположение, что все металлы образуются в земле в виде союза серы и ртути. Так как эти вещества не встречаются в совершенно чистом виде, то в зависимости от степени их чистоты и происходит то свинец, то олово, то золото. Он доказывает, что простое соединение веществ еще не приведет к нужным результатам: в материальном мире царствуют строгие законы, и все качественные различия зависят от количественных.

Как и другие крупные алхимики, Джабир не чурался медицины и считался лучшим врачом в Багдаде. По его просьбе халиф посылал гонцов в другие страны разыскивать книги греков, и Джабир редактировал переводы.

Труды араба Абу-Музы Джафара-аль-Софи, называемого обыкновенно Гебером, тоже составляют целую эпоху. Он жил в Севилье в конце VIII — начале IХ столетия, и был, возможно, грек, обращенный в ислам. Наиболее замечательная из его работ «Summa perfections magisterii in sua natura» была переведена на латынь между 1490 и 1520 годами. Из этого сочинения видно, что во времена Гебера в основе химии лежала гипотеза о сложности, или, другими словами, металлы считались телами меняющейся природы. Гебер придерживался идеи, что металлы состоят из меркурия (ртути) и серы, а потому им можно придать то, что у них недостает и отнять то, что находится в избытке.

Традиция отождествляет Джабира с Гебером; они жили одновременно, высказывали сходные взгляды, их имена тождественны. Но есть и такое мнение, что Гебер жил в XIV веке, — между ним и Джабиром пять столетий, — и был европейцем. Правда, «арабская» волна синусоиды А. М. Жабинского сводит их и в этом случае, но это может быть простой случайностью. Европейские алхимики с удовольствием брали себе арабские псевдонимы, об этом будет рассказано в следующей главе.

В книгах Гебера содержится описание свойств семи металлов и минералов и изготовление стекла. Там же находим описание трансмутации металлов. Свинец — материал, ближайший к серебру и золоту. Признаются пять духов трансмутации, представленных в вещественных обличиях: аурипигмент (сернистый мышьяк), мышьяк, нашатырь, ртуть («корень всех веществ», тождественный в некотором смысле первоматерии). Дан набор реальных веществ с описанием их свойств: алнушадир (нашатырь), бораки (щелочи), купорос, квасцы, алкоголь (или алкохоль), «металлическая» сурьма, сернистая сурьма. Описаны химические операции: получение и очистка металлов, получение и перегонка растительных масел, кристаллизация, возгонка, перегонка ртути, применение щелочей и мыла, возгонка в «пергамской алудели», нагревание в специальных печах (атанорах — «самоподдувателях»). Таково эмпирическое основание для прямого химического опыта.

Еще один крупный арабский алхимик — Ар-Рази (IX–Х век), автор «Книги тайн» и «Книги тайны тайн». В них впервые сообщается об обращении кварца и стекла в драгоценные камни. Упоминается соль — третье начало природы, наряду с ртутью и серой.

В «Книге тайн» три крупных раздела: вещества, приборы, операции. Классификация веществ у Ар-Рази — свидетельство точных наблюдений. Прежде всего, все вещи подлунного мира разделены на три группы: землистые (минеральные), растительные, животные. Минеральные, в свою очередь, подразделены на подгруппы: духи, или летучие спирты (ртуть, нашатырь, аурипигмент, реальгар и сера); тела (это металлы: золото, серебро, медь, железо, олово, свинец и харасин — возможно, цинк); камни (марказит, марганцевая руда, бурый железняк, галмей, ляпис-лазурь, малахит, бирюза, красный железняк, белый мышьяк, сернистый свинец, сернистая сурьма, слюда, гипс, стекло); купоросы (черный, желтый и красный — сульфаты железа, зеленый и белый — цинковые квасцы); бораки (поташ, натрон — сода, бура ювелирная, паяльный тинкар, зареванская бура, арабская бура); соли (хорошая соль — обычная, горькая — мирабилит, каменная, белая, нефтяная, индийская, китайская, соль мочи, известь, соль золы).

Предметы растительного царства на группы не разделены. Животные вещества — это волосы, кости черепа, мозги, желчь, кровь, молоко, моча, яйца, раковины, рог. К этим длинным спискам «простых» тел Ар-Рази добавляет некоторые производные металлов и неметаллов, «тел» и «не тел». Это сплавы: латунь, бронза, сплав семи металлов, светлая бронза (сплав меди и свинца), муфраг — сплав свинца и олова, ярь-медянка, крокус, свинцовый глет, сурик, белый свинец, окись меди. Таков арсенал веществ Ар-Рази.

Естественно, столь впечатляющий ассортимент веществ требовал не менее разнообразного лабораторного оснащения — химической посуды и приборов. Вот что было под рукой у Ар-Рази: кубки, колбы, тазы, стеклянные блюда для кристаллизации, кувшины, кастрюли, горелки, нефтяные лампы, жаровни, печи (атаноры), напильники, шпатели, ковши, ножницы, молотки, щипцы, песчаные и водяные бани, тканевые, шерстяные, волосяные и шелковые фильтры, алембики, алудели, воронки, кокурбиты, ступки с пестиками, металлические сита. Все это применялось для плавления, декантации, фильтрации, вываривания, дистилляции, сублимации, амальгамирования, растворения, коагуляции.

В алхимики записывают и Авиценну (980–1037), хотя он относился к алхимии скептически. В одном из своих трудов он пишет об алхимических процессах, но кончает абзац словами, что не намерен более заниматься алхимией, ибо это пустая трата времени. И вот что интересно. В ранних европейских переводах Авиценны эта фраза была опущена переводчиком. То ли ее там и не было, то ли это была редактура переводчика, которому было стыдно за столь прискорбные заблуждения великого ученого. Этот случай показывает нам, что переписывание не было механическим, тексты обязательно редактировали в соответствие с текущими представлениями о науке.

Таков мир веществ у арабов до XI–XII веков, — насквозь рациональный и лишь терминологически спиритуализированный.

Европейский период

Европейцы познакомиться с алхимией в середине XII века, и пионерами в этом были два молодых человека, англичанин и немец, бродячие студенты, которые добрались до Испании и там зарабатывали на жизнь переводами, ибо у них хватило терпения выучить арабский язык. В 1141 году они по заказу одного епископа перевели на латынь Коран, а в 1144 году один из студентов, Роберт Честерский, перевел «Книгу учений об алхимии». В конце перевода стоит дата окончания работы: 11 февраля, так что мы можем с точностью до одного дня сказать, когда алхимия пришла в христианскую Европу и начала свое триумфальное шествие по ее государствам.

В течение следующих ста лет были переведены все основные научные и философские труды арабов. В Европе появляются собственные алхимики. Даже терминологию они сохранили арабскую, а если писали собственные труды, выдавали их за недавно найденные арабские рукописи. И сегодня мы произносим арабские алхимические термины, не подозревая, что они имеют к алхимии хоть какое-нибудь отношение, Например, алкоголь, азот, эликсир, нафталин.

Но серьезные алхимические тексты арабов попали в среду с низкими знаниями и умениями, а поэтому оккультная часть алхимии стала ведущей, в ущерб научной части. Химия арабов и тексты ранних византийских алхимиков, пришедшие в Европу, были восприняты как побудительный импульс к достижению заманчивой цели — получению золота из неблагородных металлов. Европейская алхимия XII–XV веков может быть охарактеризована как «физико-мистическая» пора в ее истории.

И Платона, и Аристотеля средневековый алхимик читал в окостеневшем виде, ибо получил из вторых рук. «Огонь, вода, земля и воздух — это видимые тела». Качества четырех элементов формулируются как пределы ощущений каждого, когда смерть одного есть жизнь другого, ибо «огонь живет смертью земли, воздух живет смертью огня, вода живет смертью воздуха, земля — смертью воды». Таков круговорот первоэлементов, читали они.

В самой способности металлов превращаться друг в друга у алхимиков Средневековья не было никаких сомнений, ибо теоретические представления подтверждались «фактами». Железный гвоздь, погруженный в раствор медного купороса, становился красным — «превращался в медь». Намазанная ртутной мазью медная монета становилась белой — «превращалась в серебро». И так далее.

Оставалось найти Философский камень, — эту задачу и поставили перед собой европейские маги. Вот их имена.

Альберт Великий (1193–1280), Германия. Его считают автором «Пяти книг о металлах и минералах», «Книжицы об алхимии», также приписывают ему около десяти других алхимических трактатов.

Роджер Бэкон (1214–1292), Англия. Автор трактата «Умозрительная алхимия» (или «Зеркало алхимии»), «Могущество алхимии», «О тайнах природы и искусства и о ничтожестве магии»; один из первых средневековых мыслителей, провозгласивший в качестве единственного критерия истинного знания прямой опыт.

Фра Бонавентура (1214–1274), установивший факт растворения серебра в азотной кислоте и золота в царской водке,

Арнольд из Виллановы (1250–1314). Выдающийся врач, издал более 20 алхимических трудов, в том числе «Розарий философов», «О ядах», «О противоядиях» и другие, алхимического или химико-фармацевтического содержания. Это «боговдохновенная» алхимия, не чурающаяся практического дела. Арнольд описывает, например, способ получения и перегонки виноградного вина (aqua vita).

Раймонд Луллий (1235–1315). Автор «Завещания, излагающего в двух книгах всеобщее химическое искусство», «Свода правил, или путеводителя по алхимии», «Опытов» и других. Он получил винный камень (tartar), поташ из растительной золы, осуществил перегонку мочи, очистку винного спирта, выделил некоторые эфирные масла, приготовил мастику из белка и извести, «белую ртуть» (сулему).

Псевдо-Джабир, он же Гебер (XIV век), возможно, Испания. Исследовал минеральные кислоты, описал азотную кислоту и, по-видимому, впервые «царскую водку». Это тот случай, о котором мы упоминали в предыдущей главе.

Джордж Риили, XV век. Его «Книга двенадцати врат» — энциклопедия алхимического оперирования.

С именем полулегендарного Василия Валентина (XV или XVI век) связывают следующие тексты: «Триумфальная колесница антимония», «О великом камне древних мудрецов», «Последнее завещание», «Раскрытие тайных приемов», «Книга двенадцати ключей» и другие, мистический характер которых очевиден. Впервые упоминает соляную кислоту (spiritus salis), действие кислот на спирт (получение эфиров). Указывал три начала металлов: ртуть, серу и соль.

Несовершенные металлы больны, охвачены порчей. Алхимическое искусство способно их возродить. Разные вещества порождает природа: металл образуется в земле от смешения серы и живого серебра (ртути). Но начала эти могут быть испорченными (больное семя). Альберт приводит нисходящую классификацию металлов: золото, серебро, медь, олово, железо, свинец, и поясняет, что различие их обусловлено степенью порчи исходных начал и, в меньшей степени, особенностями среды (в чистой или нечистой земле рождается металл). Это обстоятельство и приводит к рождению металлов несовершенных, то есть своим многообразием металлы обязаны только различию случайных форм, но не сущностям. Сущность, или эссенция, для них едина. Можно лишить металлы случайности, а значит, осуществить другое вещество.

Технохимические приемы описаны им точно и как будто достоверно. Он почти достигает результата, но в решающий момент результат оказывается иллюзорным.

Недостижимость — важный момент алхимической практики. Алхимик, пользуясь уже готовыми приемами и оборудованием прикладной технохимии, никогда не достигает конечного результата, и начинает улучшать условия опыта. Именно такими вот улучшениями полна практика алхимиков: кладка печей, литье «правильной» посуды, очистка веществ, отработка правил химических операций. Именно из алхимии все это потом вошло в новую химию в виде практических приемов, ибо именно алхимия вдохнула творчество в жесткие нормативные акты химического ремесла.

Роджер Бэкон потратил свою жизнь, стремясь добраться до сути вещей. Он неоднократно заявлял, что лишь опыт может быть критерием науки. Однажды распространялись слухи, что он умеет добывать золото. Папа Климент IV, который покровительствовал ученому, полагал, видимо, что слухи эти не лишены оснований. Боясь «утечки информации», церковные власти заточить Бэкона в тюрьму. Официально было объявлено, что он обвиняется в магии и ереси.

Каждый шаг его контролировался монахами, и каждое слово, написанное им, немедленно направлялось самому папе. Монахи послушно приносили ему книги, но книги особого рода — сочинения мудрецов алхимии, прежде всего арабов.

Обычно об алхимии арабов говорится, что они мало что в ней сделали. Но именно они заложили основы второй в истории алхимии, после александрийских ученых, системы элементов. Одно из лучших изложений этой системы и дал Роджер Бэкон:

«…начала металлов суть меркурий и сульфур. Эти два начала породили все металлы. Природа всегда имеет целью достичь совершенства — то есть золота. Но вследствие разных мешающих ей случайностей получаются и другие металлы… Золото есть тело совершенное, составленное из чистого, блестящего, постоянного, окрашенного в красный цвет меркурия и из чистого, постоянного, окрашенного в красный цвет сульфура. Серебро — тело почти совершенное, ему недостает только немного веса, постоянства и цвета. А вот олово — тело несовершенное, оно немного недопечено и недожарено. Свинец же недостаточно проварен…»

Бэкон размышлял, но не смог проверить своих мыслей. Зато он написал «Зеркало алхимии», «Большой опус», «Малый опус», где свел в стройную систему все теории алхимиков.

Убедившись в том, что золота он делать не умеет, монахи выпустили Бэкона из тюрьмы. Он уехал в Англию, и вскоре умер. Но последующим поколениям алхимиков работы великого затворника сильно усложнили жизнь. Там, где нужно было понимать его слова в переносном смысле, где он пользовался аллегориями, алхимики все воспринимали всерьез. Он писал, что ртуть, серу и золото можно извлечь отовсюду, желая сказать, что любое вещество содержит в себе элементы другого. Алхимики воспринимали это буквально. Образно он сказал, что даже в грязи есть Философский камень. В отчаянии поздние алхимики копались в грязи, отыскивая золото, — уж очень был велик авторитет мастера.

Алхимик Ле Мартинье сообщал совершенно всерьез:

«Я собрал жидкости, вытекающей из носа во время насморка и плевков, каждой по фунту. Я смешал все вместе и положил в реторту, чтобы извлечь из них квинтэссенцию. По ее полном извлечении я сделал из нее твердое вещество, которое применил к превращению металлов. Но напрасно!»

Геометрически прогрессирующий рост алхимического золота под воздействием философского камня — «катализатора», был описан Раймондом Луллием:

«Возьми кусочек этого драгоценного медикамента величиною с боб. Брось его на тысячу унций ртути. Вся эта ртуть превратится в красный порошок. Прибавь унцию этого порошка к тысяче унций ртути, и эта ртуть тоже превратится в красный порошок. Если из этого порошка взять одну унцию и бросить еще на тысячу унций ртути, все превратится в медикамент. Брось унцию этого медикамента на новую тысячу унций ртути — и она тоже превратится в медикамент. Брось унцию этого нового медикамента еще на тысячу унций ртути — и она вся превратится в золото, которое лучше рудничного».

Философский камень — одно из основных понятий алхимии. Безграничность его возможностей предусмотрена его же определением. Он проявляет вселенскую мощь. Всеобщая и частная силы Камня воплощены в конкретном чудодейственном (богоподобном) веществе. Алхимик, его создатель, по меньшей мере богоравен, ведь алхимический бог — Философский камень — конструируется по подобию бога. Мощь его столь же безгранична и даже еще больше. Его звали Философский камень, красный лев, великий эликсир или магистериум, медикамент, красная тинктура, панацея жизни и жизненный эликсир. Он должен был не только облагораживать металлы, но и служить универсальным лекарством.

Было и другое таинственное средство, уже второстепенное по своим свойствам, носившее название белого льва, белой тинктуры, или малого магистериума; оно ограничивалось способностью превращать все неблагородные металлы в серебро.

И во всем — тайна. Вырабатывался тайный язык. Темнота речи — стилевая особенность алхимических сочинений. Ясность же, напротив, была караема. Альберт Великий, почтеннейший и авторитетнейший из обладателей оккультных тайн, пишет:

«…Прошу тебя и заклинаю тебя именем творца всего сущего утаить эту книгу от невежд. Тебе открою тайну, но от прочих я утаю эту тайну тайн, ибо наше благородное искусство может стать предметом и источником зависти. Глупцы глядят заискивающе и вместе с тем надменно на наше Великое деяние, потому что им самим оно недоступно. Они поэтому полагают наше Великое деяние отвратительным, но верят, что оно возможно. Снедаемы завистью к делателям сего, они считают тружеников нашего искусства фальшивомонетчиками. Никому не открывай секретов своей работы! Остерегайся посторонних. Дважды говорю тебе: будь осмотрительным…»

Со стороны алхимия выглядела, как совершено непроницаемое монолитное элитарное сообщество. Люди, живущие в башне из слоновой кости, не желающие знать ничего, кроме своей тайны. Но пока искали Философский камень, было сделано множество открытий! Был получен спирт, фарфор, порох, многочисленные кислоты, щелочи, соли, лекарства, краски. Были сконструированы десятки химических аппаратов для получения и улавливания твердых, жидких, а затем и газообразных веществ. Поиски Камня привели к открытию пятнадцатого по счету элементарного вещества: одно это должно было заставить их пересмотреть свое отношение к алхимии.

И внутри алхимии стала формироваться оппозиция. Уже Парацельса нельзя причислить к обычному алхимику, так как он ясно говорит, что истинная цель науки не отыскивание способов делать золото, а приготовление лекарств. И на этот путь он звал всех! Вот слова Парацельса:

«Следуйте за мной, ты, Авиценна, ты, Гален, ты, Разес… следуйте за мной, а я не пойду за вами. Вы из Парижа, вы из Монпелье, вы из Швабии, вы из Мейсена, вы из Кельна, вы из Вены, вы из тех мест, которые лежат по берегам Дуная и по течению Рейна; вы с островов на море; ты из Италии, ты из Далмации. Ты, афинянин, ты, грек, ты, араб, и ты, израильтянин, следуйте за мной, а я не пойду за вами. Не я за вами, а вы следуйте моим путем, и пусть ни один не укрывается за угол, чтобы не осрамиться, как собака. Я буду монархом, и будет моя монархия. Поэтому я управляю и опоясываю чресла».

«Разрушение» тайны привело к тому, что с XVI века от ученых, еще не вполне расставшихся с несбыточными алхимическими мечтаниями, отделяется многочисленный отряд авантюристов, злоупотребляющих всеобщей верой в возможность делать золото. Они готовы представить доказательства своего искусства! Знать и владетельные князья стали жертвою их обмана, а иногда и участвовали в нем.

В XV, XVI и XVII столетиях многие коронованные особы ревностно занимались алхимией. В правление Генриха VI стараниям целой шайки делателей золота Англия была наводнена фальшивым золотом и фальшивой монетой. Подобным же образом около этого времени действовал и Карл VII во Франции, в сообществе с известным Жаком ле-Кёр. Император Рудольф II (1576–1612) был меценатом странствующих алхимиков; его резиденция представляла центральный пункт алхимической науки того времени. Курфюрст Август Саксонский и его супруга Анна Датская сами делали опыты.

Берлинский двор при курфюрсте Иоанне Георге служил ареной для шарлатана Леонарда Турнгейсера, который, однако, должен был бежать из Берлина. Более чем 100 лет спустя явился в Дрезден Иоанн Фридрих Беттхер, который хотя и не добыл золота, но зато получил впервые в 1704 году, во время своего ареста, коричневый яшмовый фарфор, а в 1709 году и белый фарфор.

Реальные достижения алхимии

Алхимия, вместе с технохимией, к концу XVI — началу XIX веков привела к становлению химии как науки.

Если александрийская алхимия была принципиально нерезультативной, то алхимия даже одного из самых мистических и мистифицированных ее адептов — Василия Валентина, этого «могущественного царя», была направлена на результат, воплощенный в конкретные химические достижения. Им впервые получена соляная кислота (spiritus salis) нагреванием поваренной соли с кристаллическим железным купоросом; изучено ее действие на металлы и окислы. Азотная кислота, царская водка и «купоросное масло» (серная кислота) для Василия Валентина — вещи обычные. Им найден способ получения сурьмы из сурьмяного блеска (сернистой сурьмы), изучены соединения сурьмы (например, «сурьмяное масло», или хлористая сурьма, обладающая целительной силой). Василий Валентин описывает также нашатырь (sal ammoniacum, или sal armeniacum — армянская соль), сулему, другие соли ртути, соединения цинка, олова, свинца, кобальта.

Это было время расцвета алхимии. Обратим внимание лишь на практические, нашедшие спрос достижения в области средневековой техники, в том числе и на те из них, которые не имеют прямого касательства к собственно химическому ремеслу.

В XI веке уже умеют изготовлять листовое стекло, совершенствуют технику литья металлов; В 1150 году начинается производство кирпича. 1250–1260 годы ознаменованы открытием и описанием купоросов; описан мышьяк и его соединения (Альберт Великий); изучается горение в закрытых сосудах (Роджер Бэкон). Описание углекислого аммония и сернистых соединений ртути (Раймонд Луллий) относят к 1270 году. В 1280 году Арнольд в трактате «De vinis» дает способ получения «эфирного масла». В 1290 году в Ля-Шапелье открылась первая фабрика стекла.

В 1313 году предлагают первую в Европе рецептуру пороха (приписывается монаху Бертольду Шварцу). К 1330 году уже умеют резать стекло, придавая ему различную форму. К 1354 освоена техника производства металлических обшивок судов. В 1378 появляются железные ядра для пушек. Штромер (1360) из Нюрнберга совершенствует производство бумаги. В 1380 году Исаак Голланд описывает хлористый кальций. 1405 год памятен изготовлением первого снаряда и первой гранаты (Конрад Кайзер). В 1450 году начата добыча меди и медное литье в Германии.

Прибавим к этому познание реакции нейтрализации минеральных кислот, киновари, окислов железа («мертвая голова»), «царской водки», сурьмы и ее солей, осаждение серебра из азотнокислых серебряных растворов медью и ртутью, появление представления о твердой природе солей, начатки стехиометрии. Все это приходится главным образом на XII–XV века, если не считать арабских «предвосхищений». Но и этот список тоже не полный.

Существенная часть перечисленных достижений обязана своим рождением и развитием химикам-ремесленникам. Однако появление осмысленного технохимического умения, становление технологии произошло из соединения химической практики с алхимическим умозрением. То есть химия из собрания рецептов, хотя и полезных, переходит на уровень некоторого осмысления происходящего. К позднему Средневековью теории алхимиков сложились в достаточно стройную технологическую систему.

Пришло время, когда любой рецепт давал «химическую» вариацию алхимического видения мира, и состоял из двух взаимосвязанных частей: а) оперирование с веществом в конкретной препаративной ситуации; б) размышление по поводу вещества. Понятно, что и оперирование с веществом, и размышление о нем — это как бы оперирование и как бы размышление, потому что алхимическое рукотворение — это космотворение, ушедшее в подтекст. Но ведь чтобы понять подтекст, нужно изучить текст, то есть конкретно то, что делал алхимик: какие вещества брал, каким образом их приготовлял, с чем смешивал, как и где обрабатывал эти смеси. Словом, все то, что можно было бы назвать рукотворным опытом. Нужно также воспроизвести ход мысли теоретика, понять, что повелевает его руками.

Химия Возрождения, взяв все самое лучшее, что было выработано мистически настроенными алхимиками, совершила колоссальный рывок. Зато алхимия Возрождения окончательно утратила былую, пусть мишурную, вещественность. Это время в жизни алхимии характерно неуправляемым расцветом демонологических и оккультно-герметических увлечений неоплатоников (как бы возвращение к истокам). Теперь алхимия являет нескончаемое богатство эмоций, довольствуясь, как не вполне верно считают некоторые исследователи, «бедностью осознанных идей».

А это и понятно. После поражения 1453 года христиан в Константинополе византийские ученые начали массовый переезд в Европу. Сюда они принесли и свои собственные, и ранние византийские тексты, в том числе свято сохранявшиеся работы александрийского периода. Вот они и дали оккультизму новый толчок.

Игнорируя естественный историко-культурный, историко-химический смысл алхимии эпохи Возрождения, иные исследователи описывают ее как оккультно-символическую фантасмагорию, лишенную какого бы то ни было содержания, как тупиковую пору в жизни алхимии. Они говорят, что алхимические фантазии достигли крайней степени сумасбродства уже к концу средневекового периода и началу нового времени. Дальше было идти уже некуда.

Печальная картина состояния алхимии еще более омрачается тем обстоятельством, что для объяснения чудодейственной силы Философского камня не стеснялись прибегать к имени Божию, сыпали молитвы м библейские изречения. На новую химию алхимики перестали оказывать влияние.

Вот пример того, что в развитии науки (да и любого другого социального института) могут быть периоды упадка и периоды возрождения, а вовсе не один только непременный «прогресс». В науке это происходит постоянно. Возникают новые идеи, они овладевают умами, выстраивается новая картина мироздания, которая стимулирует прогресс, но потом возникают новые идеи, прежние представления о мире становятся тормозом и приводят к регрессу. Сменяется картина мира — опять прогресс. А потом застой и т. д.

Алхимия и здоровье

Алхимики были уверены: несовершенные металлы можно лечить. Со временем лечение металлов алхимическими эликсирами привело к лечению человека ятрохимическими эликсирами.

Глаубер пишет:

«Если налить воды в этот раствор, положить туда олова, свинца, железа и висмута, а потом бросить туда золота, то золото, вернее всего, пристанет к металлу. Помешайте воду. Золото, подобно грязи, сначала смешается со всем остальным, а потом осядет в воде».

Примерно так готовили «золотую тинктуру» (aurum potabile — питьевое золото), раствор треххлористого золота, обладавшего, как считали, целительными свойствами для человека. Прибавим к этому tartarus vini — винный камень, или «адский спирт» — тайное средство Парацельса (XVI век), архей, который воплощает жизненные ферменты по видимости неживых тел, или его же «верховный дух».

Алхимия, перешедшая на службу здоровья человека, называлась ятрохимией. Парацельс утверждал:

«Действительно, я ятрохимик, потому что я знаю медицину и химию».

Алхимию христианских докторов XIII–XV веков можно рассматривать лишь в контексте арабского влияния, хотя и со специфическим креном в сторону христианского спиритуализма. Арнольд из Виллановы в «Салернском кодексе здоровья» говорит, что состояние человека — это функция соотношения четырех соков («гуморов»): светлая желчь, флегма, кровь, черная желчь. Но каждой из гуморов — еще и панпсихический принцип, материализованный не столько в конкретном человеке, сколько в спиритуалистических универсальных образах, четырех типовых темпераментах (как скажут позже: холерик, флегматик, сангвиник, меланхолик).

Изменение соотношения соков-начал приводит к патологическим сдвигам. Между тем человек сам в состоянии воздействовать на духовную жизнедеятельность гуморов, от коей зависит физическое состояние тела. Он — демиург, создающий себя.

Филипп Ауреол Теофраст Бомбаст фон Гогенгейм — Парацельс, в XVI веке исповедовал «химическую» теорию функций организма, которую он разработал в противовес Галену (медику якобы II века), предпочившему лечить растительными соками. Он с этим автором, будто бы умершим за полтора тысячелетия до него, яро спорит, и даже сообщает, что получал от него письма.

Парацельс уповал на aurum potabile (питьевое золото), коллоидный красного цвета раствор золота. Нематериальная квинтэссенция александрийцев и отчасти алхимиков-христиан у него вполне материальна: ее можно извлечь из растений и из минеральных сурьмяных, мышьяковых и ртутных препаратов. Земная жизнь, согласно Парацельсу, — лишь эманация астральной жизни:

«Слава тому, кто мог найти такое сокровище и получить из него вытяжку! Это истинный природный бальзам небесных планет. Он препятствует гниению тел и не позволяет ни язве, ни подагре, ни водянке внедриться в тело человека…. Ах, немецкий Карл! Что он сделал со своими сокровищами?! Где твои врачи? Где твои мудрецы? Где эти бандиты, безнаказанно прочищающие желудки и потчующие микстурами? Твое небо содрогается… Твои светила, сойдя с орбит, гуляют далеко от болотистого пути, который для них предназначен!… Если бы твои адепты знали, что их глава Гален (а он теперь в аду) прислал мне удостоверительные письма о том, что я прав, они осенили бы себя крестными знамениями — своими лисьими хвостами! А ваш Авиценна! (Он сидит теперь на пороге ада.) Я говорил с ним о его жидком золоте… Уходите же прочь, шарлатаны, берущие верх исключительно протекциями высокопоставленных лиц! Но… терпение! После моей смерти мои последователи подымутся против вас…»

Парацельсом были замечены эмпирические факты: tartarus vini — винный камень на дне винных бочек; одно из первых описание цинка как еще одного металла; установление нетождественности квасцов как «земли» купоросу как «металлу»; качественное различение ковкости веществ, — и в связи с этим деление их на металлы и «полуметаллы». Трансмутация металлов у Парацельса отодвинута на второй план. Исцеляющийся организм — достойный заменитель угасающей злато-сереброискательской идеи.

Новые идеи Парацельса противостоят традиционной алхимии. Противостоят, но и генетически связаны.

«Во всем, что касается знания и опыта, философы, предшествовавшие мне, имели в качестве своей цели скалу истины, но ни один из них не попадал в цель. Они думали, что ртуть и сера суть начала металлов, но не упоминали и во сне третьего начала… И вот я утверждаю, что в любой вещи содержатся три начала: ртуть, сера и металлическая вода (раствор соли), питающая первые два. Если небесные светила и природа позволяют, дерево вытягивает сначала ветви в марте месяце, потом распускаются почки, появляются цветы, и так до осени, когда, наконец, вызревает груша. Точно так же и с металлами. Они рождаются таким же образом из недр земли. Пусть же алхимики, ищущие сокровище сокровищ, заботливо отметят это!».

Итак, по Парацельсу, каждое тело образуется из трех субстанций, имена которых: сера, меркурий и соль. Взять в руки тело — значит, держать в руках три невидимые субстанции. Чтобы испытать это, надо, например, взять дерево. Это и есть тело. То, что сгорит, и есть сера, то, что будет дымить, — ртуть, а что превратится в золу, — то соль. В человеке ртуть есть дух (spiritns), сера — душа (anima), а соль — тело (corpus).

Затем алхимическая триада под воздействием медико-лекарственной практики видоизменяется в «пятерицу». Парацельс говорит уже не о трех, а о пяти субстанциях, или «ближайших и естественных принципах»: сера, ртуть, соль, флегма, caput mortum — «мертвая голова» — сухой кубовый остаток. Флегма и мертвая голова — наиболее грубые субстанции пониженной духовности, содержащиеся в грубых землях и простых водах. Отсюда иное определение алхимии, данное Парацельсом: это — искусство, которое путем растворения смесей отделяет чистое от нечистого.

В обыкновенном золоте, согласно Парацельсу, квинтэссенции мало, зато много прокаженного тела. Спиритуалистический план Парацельсовой химии таков: планетно-зодиакальные флюиды, одухотворяющие вещественный мир «арканумов», лекарственных сил вещества, соотнесенных с частями тела. Но часть тела не тождественна телу в целом. Она относительно самостоятельна.

Приведем Парацельсов рецепт лечения чахотки:

«Чахотку можно вылечить так: возьми белого хлеба в любом количестве и размачивай его 24 часа в хорошем вине. На следующие сутки, помолившись, выпей этого вина. И так все 9 дней. Не пей при этом ничего иного. Все это время собирай мочу в сосуд, подвешенный над дымящимся очагом. По мере испарения мочи чахотка твоя тоже пойдет на убыль».

Целение, как видим, мистическое, но и диетическое.

От алхимии к химии

Ванноччо Бирингуччо (XV–XVI века) — автор известного труда «Pirolechnia». Десять книг этого сочинения содержат сведения о многих веществах: азотной кислоте, амальгамах для извлечения золота из руд, купоросах, видоизменениях серы, квасцах, окисленном и сернистом мышьяке, соли. Говорится о стеклоделии, металлических зеркалах, пробирном искусстве. Приведены составы пороха. Увеличение веса металлов под воздействием огня Бирингуччо объясняет улетучиванием огня. Субстанция легкая улетает, оттого и «тяжелеет» металл. Ход рассуждений — алхимический, хотя трансмутационная алхимия (в девятой книге) осуждается.

Известный под латинизированным именем Георгий Агрикола, а по-немецки Георг Бауэр (XVI век) написал знаменитую работу «De re metallica, libri XII» («О горном деле и металлургии, 12 книг»). Это фундаментальный свод о добыче и обработке металлических руд с обстоятельными ссылками на Бирингуччо и «Естественную историю» Плиния Старшего (жившего якобы в I веке). Много места отведено аналитическим методам идентификации металлов и минералов и определения сопутствующих примесей. В «Послании светлейшим и могущественным герцогам» самозабвенно ругает алхимию и ее адептов, однако в последние годы жизни упрямо ищет пути трансмутации.

Бернар Палисси (XVI век) прославился стеклоделием, в частности изготовлением окрашенных стекол, усовершенствованием добычи поваренной соли в Бискайском заливе, был великим мастером по фаянсовой посуде, эмали, цветным глазурям. Эмпирический поиск у Палисси был принципиально не теоретичен. Возможно, поэтому рецепт его чудесных глазурей ушел вместе с ним. Он же, вероятно, впервые применил известковый мергель как минеральную добавку к навозу для удобрения. Главная его книга называется «О гончарном искусстве, о его пользе, об эмалях и огне» (1580 год). И он резко критикует алхимиков.

Алхимические начала в представлении Иоганна Баптиста Ван-Гельмонта (XVI–XVII века) приобрели реальность, проверяемую опытом. По его мнению, «огонь» (горящий пар) не есть самостоятельное вещество. Он — раскаленные пары. Сжигание дубовых углей подтвердило ему это. Spiritus Silvester — лесной дух, или газ, — результат этого сжигания. Ван-Гельмонт формулирует понятие о газе, тождественном духу:

«По особенностям дела и за отсутствием имени я назвал это испарение газом, что близко к хаосу древних».

Газ как принцип отождествлен с воздухом и овеществлен в «газ», который можно собрать.

Главный теоретический интерес Ван-Гельмонта состоял в изучении составных частей сложных тел, причем эти составные части понимались как простые тела. Вода (реальная вода) — составная часть сложных тел. Он был сторонником и одним из первых осуществителей количественного опыта.

Он отрицает ртуть, серу и соль как составные части сложных тел, утверждая, что их присутствие недоказуемо опытом и применение их в качестве идеальных принципов для практики бессмысленно, но ставит опыт по превращению 2000 весовых частей ртути в золото с помощью одной весовой части философского камня, объявляя о своей удаче. В то же время им поставлен замечательный опыт количественного сжигания 62 фунтов сухого дуба, давшего 1 фунт золы и 61 фунт углекислоты, что служит доказательством двухэлементного состава тел: все тела состоят из воды и газа.

Ван-Гельмонт установил горючесть водорода (не идентифицируя, разумеется, его как водород). Он явился одним из основателей пневматической химии. Вместе с тем он незыблемо верил в трансмутацию металлов и в их самозарождение.

Анджело Сала (XVI–XVII века) впервые объяснил образование азотной кислоты из селитры тем, что эта кислота вытесняется из селитры серной кислотой. Повторил опыт Ван-Гельмонта с омеднением железного гвоздя, считая, что медь уже содержится в растворе медного купороса.

Франсуа Делебоэ Сильвий (XVII век) изучал животные соки, желчь, ферменты. Продвинулся в медицинской химии. И тоже верил в трансмутацию металлов, занимаясь ею практически.

Сильвия Отто Тахений (XVII век) известен как врач. Изучал химические свойства минеральных веществ, разработал ряд химических реактивов для качественного и количественного определения многих веществ. Был одним из первых химиков-аналитиков. Самый знаменитый его опыт — окисление свинца до двуокиси с последующим восстановлением ее вновь до свинца. Тахений установил 10 %-ное увеличение веса при окислении и такое же уменьшение при восстановлении. Тахений представлял минеральную соль как результат взаимодействия минеральных щелочей и кислоты, именно их считая материальными началами, отвергая алхимическую триаду. Проявил новое химическое мышление в рамках алхимии.

Главным сочинением Андрея Либавия (XVI–XVII века) была «Алхимия». Первый раздел книги содержит описание химической посуды, химических аппаратов, нагревательных приборов. Дан проект идеальной химической лаборатории. Алхимия, как ее понимает Либавий, — наука практическая, складывающаяся из двух взаимосвязанных частей. Первая из них — различные методы оперирования с веществами и способы определения их свойств. Вторая — собственно химия как наука получения веществ.

Либавий — экспериментатор. Назвав главное свое сочинение «Алхимией», он, в сущности, уже не алхимик, а химик-технолог XVI–XVII века, кануна первой научной революции. Если в более ранние времена химик-практик, изготовитель полезных вещей, неукоснительно следовал традиционному, застывшему в веках рецепту, лишь иногда незначительно видоизменяя канон, технолог Либавий делает практическое предписание объектом химической технологии как науки. Вместо рецепта — почти типовой регламент, включающий почти типовые операции над оборудованием, инструментом, сырьем, промежуточным продуктом, веществом-изделием, практически примененным веществом.

Отныне практика приобретает теоретический статус. Именно это обстоятельство (в числе иных социально-экономических обстоятельств) сыграло свою роль в переходе от цехового умения к мануфактурному производству.

Иоганн Рудольф Глаубер (XVII век) — химик-технолог, врач, но и алхимик. В сочинении «Новые философские печи» (1648–1650 года) описывает нагревательную аппаратуру и препаративные приемы. В книге «Opera chimica» (1658 год) приводит основоположения анализа и синтеза лекарственных препаратов. Дает обширные сведения из химии минеральных веществ, красильного дела, ятрохимии. Обосновывает влияние технических производств на химическую технологию. Именно от Глаубера начинается переход от технохимических ремесел к химическим технологиям, которые стали естественным результатом взаимодействия технохимического ремесла с теоретизирующей алхимией, в том числе и ятрохимией — алхимией лекарственной.

Основатель научной школы химии, иностранный член Петербургской Академии наук Юстус Либих (1803–1873) говорил:

«…Я занялся историей алхимии и ятрохимии и открыл, что они являются не заблуждением времени, а естественной ступенью развития, такой именно ступенью, когда все силы были направлены на определение свойств тел; когда следовало открыть, наблюсти и определить их особенности»… «На какой точке развития находились бы сейчас химики без серной кислоты, открытой алхимиками более чем тысячу лет назад? Без соляной и азотной кислот, без аммиака, щелочей и многочисленных соединений металлов, без винного спирта, эфира, фосфора, берлинской лазури?!»

Вот что было найдено на этом этапе, именуемом алхимическим. К этим достижениям можно прибавить основательную «экипировку» алхимической лаборатории. Добавим к этому и описание реакции нейтрализации, открытие новых элементов, например фосфора и сурьмы, изобретение пороха, фарфора и прочее.

По мнению Д. И. Менделеева (1834–1907):

«важная заслуга алхимиков состояла в том, что они делали много опытов, открыли многие новые превращения».

В лекциях по общей химии, читанных в 1880–1881 годах слушательницам Высших женских курсов, Менделеев говорит еще определенней: алхимикам.

«…наука обязана первым точным собранием химических данных. Поверхностное знакомство с алхимиками часто влечет за собой невыгодное о них мнение, в сущности, весьма несостоятельное… Только благодаря запасу сведений, собранных алхимиками, можно было начать действительное научное изучение химических явлений».

Итак, алхимия — отнюдь не одно сплошное заблуждение. Кроме того, алхимия достаточно неоднородна. Золотоискательское направление отягощено оккультным привеском, заслонившим зачатки собственно химических знаний, и оно переродилось, в конце концов, в чисто мистическую литературу. Однако опытное направление, непосредственно связанное с практикой, дало рецептуры, лабораторное оборудование, препаративные приемы, лекарства, положив начало новой химии, подлинной науки.

ИСТОРИЯ ГЕОГРАФИИ

«Я — Иоанн, царь и поп, над царями царь. Под моей властью 3300 царей. Царство же мое таково: в одну сторону нужно идти 10 месяцев, а до другой дойти невозможно, потому что там небо с землею встречается. И живут у меня в одной области немые люди, а в другой люди рогатые, а в иной земле трехногие люди, а другие люди — девяти сажен, это великаны, а иные люди с четырьмя руками, а иные с шестью. И есть у меня земля, где у людей половина тела песья, а половина человечья. А у других моих людей очи и рот в груди. В иной же моей земле у людей сверху большие рты, а другие мои люди имеют скотьи ноги. Есть у меня люди — половина птицы, половина человека, а у других людей головы собачьи. Родятся в моем царстве звери: слоны, дромадеры, крокодилы и двугорбые верблюды. Крокодил лютый зверь: если он, разгневавшись на что-нибудь, помочится на дерево или на что-либо иное, — тотчас же оно сгорает огнем… А еще у меня лежат мощи апостола Фомы».

Из «Сказания об Индийском царстве» XV века.

Представления о пространстве

Первобытная география

Первобытные условия жизни, базирующиеся на собирательстве, охоте и рыболовстве, заставляли человека постоянно перемещаться. Практически являясь частью природы, человек научился определять свое положение на знакомой ему территории и даже зарисовывать внешний вид географических объектов. Это привело к появлению элементарных картографических рисунков, дававших плановое или полуперспективное изображение местности с объектами, представлявшими наибольший интерес: путями сообщения (главным образом реками), местами охоты, рыбной ловли и прочим.

Причем чем более подвижный образ жизни вели такие племена и народности, тем совершеннее были их пространственные представления и картографические изображения. Так, индейцы Северной Америки проделывали громадные (до 2000 км и более) путешествия в погоне за бизонами и другими животными; в свои походы они брали целые свитки карт, выполненных на бересте и коже оленей.

Карты, вычерченные на коре и дереве, обычны у народностей Сибири и Дальнего Востока, в частности у нанайцев Нижнего Амура, чукчей и одулов Северо-Восточной Азии, эвенков и т. д. Русские путешественники и географы А. Ф. Миддендорф, А. Л. Чекановский, Р. К. Маак и многие другие в своих путешествиях пользовались рисунками эвенков (тунгусов). П. А. Кропоткин во время пути из Забайкалья на Витим и Олёкму ориентировался по карте, вырезанной тунгусом на бересте. Эта карта поражала его своей точностью.

Если лесные жители определяли свое местоположение по рекам и хребтам, то степные, не имея таких природных контуров, выработали систему ориентирования по странам света. В соответствии с этим у лесных племен основой картографии стали реки, хребты, тропы и другие контуры; у степных — расстояние по маршрутам в днях пути. В степи появилось и представление о направлениях относительно стран света или иных постоянных направлениях (господствующих ветров, волн и т. п.).

Маньковская группа нерчинских эвенков, вышедшая на Нерчу из Якутии, называла север — амаски (назад), а юг — дюлэски (вперед). Аналогично страны света получали иногда названия относительно течения реки, по которой мигрировали народности (верх, низ и т. д.).

Для прибрежных племен, основным занятием которых было морское рыболовство, очертания побережий и направления между отдельными их пунктами был одинаково важны. Так, длительные плавания в поисках рыбы и морского зверя среди островов и вдоль причудливо изрезанных побережий выработали у эскимосов Аляски и Гренландии великолепные способности к ориентированию. Они отображали рельеф с помощью резьбы по дереву или моделировали его из подручного материал, песка или камня.

Уникальными в истории мировой картографии являются карты, создававшиеся жителями Маршалловых островов. Низкие Маршалловы острова, видные лишь с небольшого расстояния, не могли служить надежной основой для ориентирования. За основу навигации и соответствующих карт туземцы архипелага приняли выявленные на основании многовекового опыта закономерности взаимодействия морской зыби, поднимаемой господствующими северо-восточными ветрами, с побережьями островов. Раковины, обозначающие острова, закреплялись на каркасе из черенков пальмовых листьев, а положение черенков указывало фронт морской зыби, поднимаемой господствующими ветрами, и его изменения при прохождения через цепь островов; другая система черенков обозначала расстояния, на которых острова появлялись в пределах видимости.


Другая история науки. От Аристотеля до Ньютона Первобытная география.

Карта, изготовленная туземцами Маршалловых островов


Для того чтобы пройти от одного острова к другому, туземцы расстилали карту на палубе лодки и управляли судном таким образом, чтобы удерживать постоянными угол между курсом и видимым фронтом волн; требуемый угол, в зависимости от цели путешествия, определялся по карте. В плавание выходили группы около 15 каноэ под руководством «штурмана», опытного в использовании карт.

Метод изготовления этих карт держался в строгом секрете и передавался от отца к сыну.

Из этих примеров видно, что карты на ранних этапах развития были чисто практическими пособиями в коллективном труде, для указания путей кочевок, мест охоты, способов ориентирования и т. д. Эти картографические изображения ограничивались весьма небольшими территориями и были предельно конкретны.

Легко представить, что при составлении карты древний «картограф» помещал в центре место своего пребывания. Отсюда, очевидно, берет начало представление о круглом мире с центром в родном поселении. Круговой горизонт — круглый мир, непрерывно расширяющийся пропорционально мобильности человека и накапливающимся знаниям.

С переходом к оседлой жизни и земледелию потребовалось умение изображать главное средство производства — землю. В это время «карты» в основном посвящены земельным ресурсам и их эксплуатации. Здесь мы опять видим приоритет Египта. Среди древнеегипетских картографических изображений имеются кадастровые планы угодий и планы различных строений и рудников, схемы ирригационных систем.

Вместе с тем большинство историков полагает, что основы современной научной картографии были заложены в Греции. Но даже по официальной истории все зарождение науки было вовсе не в Греции, а в ее колониях: Малой Азии, Сицилии, а в более поздние времена в египетской Александрии. Практической картографией занимались египетские землемеры — геометры, занимавшиеся съемками небольших участков земли и планированием сооружений. В то же время другие люди (условно говоря, «философы») изучали природу и форму Земли в целом, решали задачи, связанные с изображением земной поверхности на плоскости. Свои труды они писали на греческом языке, но это уже другой вопрос.

Модели мироустройства

Обычно полагают, что в далеком прошлом, раз уж накопленные знания фиксировались письменно, с ними все были знакомы. Но на самом деле грамотных и имеющих доступ к письменным источникам людей было очень мало. В числе прочего и «географическая» литература была достоянием лишь интеллектуальной элиты и выражала взгляды, имевшие хождение преимущественно в ее кругах.

Но для развития географии важно общее миропонимание — комплекс основных представлений о природном и социальном устройстве окружающего пространства. Эти представления объективно существуют в общественном сознании данной эпохи и, следовательно, в сознании каждого члена общества. Они наследуются от предков, неприметно изменяются и фиксируются в языке, во всех вообще знаковых системах, они воплощаются в верованиях и привычках.

Даже сейчас представления о мироустройстве не осознаются как таковые. Но эта неосознанность не отменяет того, что общие представления о мире влияют на мысли, мнения и решения людей. Свойственное эпохе миропонимание действует автоматически, что лишь усиливает его обязательность для мысли и ту эффективность, с какой оно воздействует на воззрения и поведение человека.

Компоненты миропонимания — это пространство и время, история, справедливость, право, отношение мира земного к миру сверхъестественному, восприятие смерти, трактовка личности, оценка богатства, бедности и другие подобные же категории.

Пространство не мыслилось как абстракция — таковой оно стало в науке Нового времени, не ранее XVII–XVIII веков. До этого пространство всегда воспринималось конкретно. Оно не измерялось отвлеченными отрезками; его мерою был человек и его перемещение в этом пространстве. В те времена, говоря о расстоянии между двумя географическими точками, имели в виду не пустую некую протяженность, а движение человека: идущего, едущего или плывущего из одного пункта в другой. И для измерения пути использовали не какие-то равновеликие меры длины, а время, которое приходится затратить для преодоления этого расстояния. Так, мерой расстояния у эвенков была кочевка, нулги.

Магия, миф, сказка, легенда, фрагменты древних знаний, переданных авторитетами, религиозные верования и народные поверья и приметы сплетались воедино. Так воспринимали мир не только люди необразованные, живущие в условиях устной, фольклорной культуры, но и тогдашние ученые. Вот почему приложение современных критериев научности к представлениям о географии и природе, бытовавшим до появления науки Нового времени бьет мимо цели. Надо учитывать глубокую специфику тогдашней культуры.

Греки, давшие в своих трудах более или менее научную трактовку географических проблем, были сплошь жителями Малой Азии, Сицилии и Египта, а потому могут быть отождествлены с учеными Византии. Их география состояла из страноведения и космографии. Возникновение первого направления, — включая картографию, — было связано с развитием торговли и мореплавания, то есть диктовалось практическими запросами, и мы поговорим о нем в следующих главах. А второе направление выразилось в выдвижении естественнонаучных теорий о происхождении и строении мира.

О них и речь.

Считается, что одной из первых «научных» моделей формы Земли был круглый диск, возможно слегка выпуклый посередине, который со всех сторон омывает бурно текущий поток, река-Океан. Среднюю часть диска занимают территории, населенные эллинами (слово эллины значит божий народ). В центре — гора Олимп, место пребывания богов. Над дискообразной Землей с рекой-Океаном опрокинулся подобно огромной чаше неподвижный небесный свод; его радиус равен радиусу Земли. В некоторых вариациях свод опирается на колонны, в некоторых его поддерживает титан Атлант.

Очень, скажем прямо, странная модель мира для народа, колонизовавшего все Средиземноморье. Предположим, что создатель модели проплыл все Средиземное море вдоль берегов и вернулся назад, все время имея сушу с левой стороны. В таком случае действительно можно сделать вывод, что живешь на громадном острове.

Но когда появилась эта модель, уже делили круг Земли на две половины: на «сторону дня» и «сторону ночи». Разные части горизонта обозначали названиями ветров: Борей — северный, Нот — южный, Зефир — западный, Эвр — восточный. Зная все это, должны были бы сообразить, что плавают по внутреннему морю, а не вокруг «острова». Легко сделать вывод, что эти модели были просто умозрительными и не имели никакого отношения к практике.

Другую модель предложил некий Анаксимандр. Он учил, что Земля имеет форму отрезка круглой колонны высотой в три раза меньше, чем диаметр. На верхней плоскости живут люди. Сама «колонна» находится в центре мироздания и поэтому ни на что не опирается. Ему же приписывают попытку естественнонаучного объяснения происхождения суши и моря: море — это остаток первичной влаги, некогда покрывавшей всю Землю. Под действием тепла солнечных лучей часть влаги испарилась; оставшаяся заполнила углубления поверхности Земли, и возвышенности стали сушей. А люди произошли от животных, обитавших в воде.

Умиляют историки науки. Они как плохой ученик, знающий ответ задачи и берущийся оценить ответы других по степени похожести на правильный. Так вот, идеи о находящейся в центре и ни на что не опирающейся Земле — это прогресс. А попытки представить, что она все-таки на что-то опирается — шаг назад. Вопрос лишь в том, когда и из каких практических соображений мог быть сделан шаг вперед. Ведь с точки зрения людей того времени было естественным искать опору для Земли. Самое простое решение — считать, что Земля плавает в воде. Затем, что дискообразная Земля, подобно крышке, закрывает нижнюю половину сферического космоса: она поддерживается заключенным там воздухом. Ввиду отсутствия достаточно широких щелей между диском Земли и небесной сферой воздух, находящийся в нижней полусфере, не может оттуда выйти.

Христианский писатель Ипполит пересказывает мнение философа Архелая (ученика Анаксагора), что Земля имеет форму вогнутого диска. Доказательством для Архелая служил тот факт, что «восход и заход солнца бывает не одновременно во всех частях Земли, что должно было бы быть, если бы Земля была ровной». Только не ясно, как об этом узнал Архелай, имея одни лишь солнечные часы?

Демокрит во время своих многолетних путешествий обнаружил, что земля продолговата, ее длина в полтора раза больше ширины.

Открытие шарообразности Земли приписывают философу Пифагору. Но справедливости ради надо сказать, что до сих пор остается спорным вопрос и о времени возникновения этой идеи, и о мыслителе, впервые выдвинувшем ее. Разногласия между исследователями объясняются тем, что до нашего времени дошли весьма противоречивые и неопределенные сведения.

Историки опять же полагают, что появление такой идеи свидетельствует о большом прогрессе людей в познании природы (они ведь знают правильный ответ). Но у пифагорейцев шар — просто самая совершенная фигура, не имеющая ни начала, ни конца, и шарообразная Земля вошла в их мистическое учение о «гармонии поющих сфер». Ничего общего с познанием природы эта идея не могла тогда иметь. Гораздо более разумными были представления, основанные на повседневном опыте — о плоской Земле.

Платон считал Землю то шаром («Республика»), то двенадцатигранником («Федон»). Полагал вполне правомерным существование «антиподов», то есть людей, живущих «под ногами» («Тимей»).

Аристарх Самосский якобы понял, что не Земля находится в центре Вселенной, а Солнце. Земля же, как и другие планеты, совершает движение вокруг Солнца и вращение вокруг оси. Однако это учение не было поддержано современниками.

Евдокс представлял себе обитаемую Землю в виде овального острова, расположенного в пределах «умеренного обитаемого пояса» северного полушария. Это явилось как бы соединением двух представлений — о Земле как о шаре, и о суше в виде острова, больше вытянутого с запада на восток, чем с севера на юг.

Мы не ставим здесь традиционных датировок, присвоенных «древнегреческим ученым» хронологами эпохи Возрождения. Мы только отметим, что, как и в случае с механикой и химией, им иногда вместе с датами жизни присвоены знания как раз эпохи Возрождения. А их подлинные открытия, не такие «громкие», но более полезные, вполне могли быть сделаны в Византии VI–IX веков, когда их востребовала практика.

Согласно традиционной исторической точке зрения, во времена Евдокса шарообразность Земли соседствовала с мнением о ее дискообразности, и дебатировался вопрос о форме суши. Но в церковных спорах раннего и среднего периода Византийской империи мы видим те же споры о форме Земли, и с теми же аргументами!

К сожалению, в головах историков соседствуют «единственно верное» учение о шарообразной Земли, и «ретроградское учение» о плоской Земле. Но в старинные времена шарообразность порождала одни только проблемы; утверждение этой идеи могло произойти только на основе эксперимента — дальних путешествий и торговых экспедиций. А до этого шарообразная Земля оставалась только умозрительным заключением, противоречащим опыту жизни, а потому идея «плоской Земли» не могла восприниматься как «мракобесие».

Эпикур считал Вселенную безграничной во времени и пространстве. Признавал наличие бесчисленного количества миров, подобных нашему, имеющих растения, животных и людей. Но не признавал шарообразности Земли и высмеивал возможность существования антиподов, которые якобы «ходят вверх ногами»! Он считал невыясненным, совершает ли Солнце суточное движение вокруг Земли, или каждое утро зажигается новое светило. А жил чуть ли не на сто лет позже Евдокса.

Кстати, Евдокс, быть может, был первым, кто сделал попытку доказать шаровидную фигуру Земли научным путем: круглая тень на Луне во время ее затмения, расширение горизонта при поднятии на гору, изменение расположения созвездий по отношению к горизонту при перемещении наблюдателя к северу или югу. Предполагается, что именно он ввел в науку понятие «горизонт» и определил значение угла наклона эклиптики в 1/15 (24°) части окружности.

Никто не знает, мерил ли Евдокс размер Земли, но у историков науки сложилось мнение, что те цифровые данные о размерах земного шара (400 000 стадиев), которые приводит Аристотель в трактате «О Небе» и в сочинении «Метеорология», восходят к Евдоксу, хотя Аристотель и не называет имени ученого. Результат явно завышен. Даже если исходить из обычного стадия в 157,5 м, то окружность в 400 000 стадиев будет равна 63 000 км (вместо 40 009 км по меридиану); если же принять стадий в 176 м, то мы получим окружность вообще в 70 400 км.

Считается, что именно Евдокс первым использовал гномон для определения широтного положения места. Он понял, что при шарообразной форме Земли широтное положение пунктов, или их расстояние от экватора, можно получить, пользуясь соотношениями продолжительности летнего и зимнего дней (или дня и ночи летом, что то же самое) в дни солнцестояния. Видимо, он первым стал использовать термин «климат» для определения широтного положения места. (Слово «климат» от греческого «клима», производное от «клино» — klino наклон).

Следующим ученым, внесшим большой вклад в географию, считается Пифей. Он определял широту места с помощью гномона в день летнего солнцестояния, вычисляя отношения между высотой гномона и длиной его тени, и очень точно определил широту Массалии (Марселя). Считается, что он установил наличие беззвездной точки северного полюса, которая с соседними тремя звездами образует почти правильный четырехугольник.

Пифей совершил плавание вдоль западных берегов Европы в поисках олова и янтаря, составлявших важную статью торговли Массалии. Во время этого путешествия он вел астрономические наблюдения за положением созвездий по отношению к горизонту, за высотой Солнца, а также вычислял продолжительность летнего дня. Как он это делал, не имея механических часов, непонятно. А без них можно было это сделать в день летнего солнцестояния, но он бывает один раз в год. Сколько же лет путешествовал Пифей?

Считается, что его результаты позволили Эратосфену и Гиппарху вычислить географическую широту некоторых параллелей. Так ли это, мы не знаем. Все изложенное здесь — мнение историков науки. Вообще-то, будучи связанным с купцами, Пифей должен был помалкивать о своих открытиях, как это делалось в более поздние времена, — чтобы не выдать коммерческой тайны.


Другая история науки. От Аристотеля до Ньютона Модели мироустройства.

Средневековая карта мира по Эратосфену


А о Гиппархе сообщим, что его учение о климатических поясах прочно вошло в науку, а термин «климат» в понимании Гиппарха просуществовал в географической литературе до конца XVIII века.

В связи с ограниченностью книжной «площади» мы пропускаем немалое количество имен и открытий. Но нельзя не поговорить подробнее об александрийском ученом Эратосфене из Кирены, который обобщил и теоретически переосмыслил накопленный географический материал о поверхности земного шара и внес крупнейший вклад в географию, став по существу ее основоположником. Даже введение термина «география» (буквально землеописание) приписывается Эратосфену.

Считается, что Эратосфен работал вместе с Архимедом, Кононом, Аполлонием Пергским, Аристархом Самосским и другими. Но его труд «Географические записки» не дошел до нас, и мы знаем о нем главным образом по выдержкам, содержащимся в «Географии» Страбона и в сочинениях других античных авторов, чьи труды тоже не сохранились и известны лишь в средневековых копиях.

Эратосфен знаменит тем, что дал размер Земли с точностью, не превзойденной до конца XVIII века, и это более чем странно, так как ошибка метода была очень большой. И кстати, результат, полученный Эратосфеном, «не пользовался особой популярностью достаточно долгое время», — так сообщают историки, но это может значить, что результата попросту еще долго не было. Птолемей через 400 лет придерживался менее точных данных о размере Земли!

И вот что еще интересно. Весь обитаемый мир был разделен Эратосфеном семью параллелями, отличающимися друг от друга на 1/2 часа самого длинного летнего дня. А часы были солнечные, в разных широтах разные. Историки науки это никак не комментируют. Наряду с параллелями Эратосфен провел девять меридианов, то есть линий, перпендикулярных экватору. Сетка параллелей и меридианов позволила Эратосфену вычертить карту обитаемой земли. Гиппарх позже уточнил географическое положение основных семи параллелей Эратосфена и добавил к ним несколько новых, отличающихся от соседних на 1/4 часа самого длинного дня. Но вопрос остается: длительность дня в разных местах разная.

Семь параллелей или семь климатов Эратосфена благодаря трудам Гиппарха дошли до Марина Тирского, рукописью которого «Исправление географической карты» в Х веке пользовался арабский географ Масуди. Вся эта последовательность людей и событий выстроена хронологами позднего Средневековья. Из нее точен лишь один факт: деление на семь климатов было известно средневековым арабским ученым. А может, ими и придумано. Ведь имеющиеся в распоряжении историков рукописи Эратосфена, Гиппарха, Марина Тирского и других антиков написаны позже Х века. Можно, конечно, назвать их средневековыми копиями, но сути дела это не меняет.

Эратосфен отрицал учение Архимеда об одинаковых уровнях воды в сообщающихся бассейнах. Он предполагал, что отдельные участки Средиземного моря могут иметь поверхности, расположенные на различной высоте по отношению друг к другу, что и является причиной морских течений.

Обо всем этом известно только со слов Страбона. Он же сообщил о гипотезе, появление которой обусловлено логикой описываемого им самим развития географических представлений. Суть в следующем. После того как Эратосфен предположил, что ойкумена — это небольшой остров среди обширного океана, логичным стал вывод: кроме «нашей» ойкумены должны существовать и другие материки. Склонность к симметрии привела к возникновению гипотезы о четырех массивах суши, отделенных друг от друга океанами и симметрично расположенных по обе стороны «жаркого необитаемого пояса» (вытянутого вдоль экватора).

Согласно Страбону, автором этой гипотезы был глава библиотеки в Пергаме, известный комментатор Гомера — Кратес Малосский. Он изготовил большой глобус для показа плаваний героев Гомера, на котором и изобразил четыре массива суши.

К сожалению, нам неизвестно, насколько можно верить Страбону. Очень похоже, что это средневековый автор, писавший о средневековых же авторах, и подтверждением этому — то, что теория Кратеса Маллосского не была востребованной современниками, но оказала сильнейшее влияние на умы… — картографов и писателей Средних веков! Она вызвала негодование отцов христианской церкви, усмотревших в ней семена ереси, поскольку теория подразумевала существование антиподов, о которых ничего не говорится в Библии. А ведь идеи, впервые высказанные не христианами задолго до появления христианства, заведомо не могут быть ересью.

Сфера Кратеса стала образцом при изображении державы: шара, разделенного на четыре части и с крестом. Эта сфера с утвержденным на ней крестом была моделью земного шара, и христианнейший василевс ромеев мог не подозревать, что держит в руках языческий «кратесов» глобус с изображением земли антиподов.

Интересно, что римские авторы, которых относят к I веку до н. э. и I веку н. э., хоть и жили, по традиционной хронологии, позже греческих, нигде не приводят цифровых величин размеров Земли, широт тропиков и полярных кругов, протяженности ойкумены и не показывают ее деления на «климаты». Они понимают под широтной природной зональностью преимущественно учение о пяти тепловых поясах, или, точнее, о пяти поясах освещения. Все это показывает более ранее происхождение их воззрений, чем теорий греков.

Тайна византийской картографии

Византийская картография в том виде, как она выглядит в рамках традиционной хронологии, порождает массу вопросов. Это замечено отнюдь не нами, а специалистами. На Конгрессе византинистов в Москве в 1991 году А. В. Подосинов сделал доклад «Картография в Византии», который представляется нам очень важным.

Вот выдержки из этого доклада.

«Вынесенное в заголовок статьи название звучит несколько парадоксально: оно предполагает систематическое рассмотрение всей картографической продукции на протяжении более чем тысячелетней истории Византийского государства, периодизацию истории картографии, выделение школ, периодов, описание мастерских по изготовлению карт, исследование иностранного влияния на картографическую теорию и практику, изучение творчества отдельных выдающихся картографов и т. д.

Парадокс заключается в том, что мы ничего этого сделать не можем, так как не располагаем почти никакими памятниками картографии византийского происхождения. Встает логичный вопрос — а была ли в Византии вообще картография?»

В 1987 году в США вышел в свет 1-й том фундаментальной «Истории картографии», посвященный доисторической, древневосточной, античной и средневековой картографии Европы и Средиземноморья. Здесь имеется специальная глава под названием «Картография в Византийской империи», которую написал известный английский исследователь Освальд Дилке.

Но эта византийская глава производит несколько странное впечатление. Во-первых, она помещена в античном, а не в следующем, средневековом разделе. Во-вторых, она непропорционально мала — всего 17 страниц, по сравнению с древнегреческим (70 страниц), римским (60 страниц) или средневековым западноевропейским (более 200 страниц) разделами. Более того, почти половина византийского раздела посвящена картам Птолемея в византийских рукописях «Географии», обнаруженной в XIII веке Максимом Планудом. За вычетом Птолемея (пусть его учение и было важным для Византии) на собственно византийскую проблематику остается только 7–8 страниц (напомним: для западного средневековья — 200 страниц).

Итак, что же входит в понятие византийской картографии? Освальд Дилке рассматривает собственно четыре памятника: «Космографию» Равеннского Анонима (ок. 700 года),[13] «Христианскую топографию» Косьмы Индикоплова с картами и две мозаичные карты из Мадабы и Никополя (все VI века). Первый памятник не содержит карт и написан на латинском языке, а мозаика из Никополя только с натяжкой может считаться картой. Так что получается, речь идет практически лишь о двух памятниках картографии: о космографических рисунках Косьмы и о карте Святой земли на мозаичном полу христианской церкви в Мадабе, обнаруженной в 1884 году при закладке нового храма.

Мадабская карта изображает Палестину и сопредельные страны. Она несколько вытянута с запада на восток, поэтому Нил изображен текущим в этом направлении, а Палестина и ее северные соседи растянуты по горизонтали. Карта достаточно велика (24х6 м). Ее составитель попытался представить на ней все географические объекты, упоминаемые в Новом завете и значительную часть мест, о которых говорится в Ветхом завете. Наименования, не фигурирующие в Писании, даются лишь тогда, когда на карте имеется свободное место. Часто рядом с названием города, селения или реки приводится цитата из Библии, где о них идет речь. Почти все указанные на карте из Мадабы объекты соединены дорогами.

Картограф не соблюдает масштабов, показывая более крупно одни области, мельче — остальные. Особенно крупно даны города. Здесь есть изображения общественных зданий и сооружений, церквей. Автор рисует подробный и точный план Иерусалима, причем, если масштаб всей карты в среднем около 1:15 000, то Иерусалим дан в масштабе 1:1600. Представлены в изображениях некоторые отдельные загородные здания, особенно церкви.

Карта очень красочна: из разноцветных смальт сложены долины и горы, синими, коричневыми и черными волнистыми линиями изображены морские волны, разноцветны города.

Почему же на протяжении почти тысячи лет византийской истории — от IV до XV века, мы кроме этих образцов ничего не имеем от картографии, будь то практической (сухопутной или морской) или научно-теоретической? В затруднении находится и Освальд Дилке, называя этот факт «парадоксальным».

А. В. Подосинов предлагает несколько объяснений такого парадокса. Или наше знакомство с византийской культурой и ее источниками пока слишком ограничено, и со временем мы сможем обнаружить больше следов картографической активности византийцев. Или византийцы, несмотря на всю преемственность своей науки и культуры от античной, действительно утратили навыки картографирования. А кстати, от Греции и Рима тоже дошло не больше десятка артефактов, половина из которых (если не все) к тому же сохранилась в средневековых копиях.

Дальше А. В. Подосинов пишет:

«На наш взгляд, возможно и третье объяснение, которое заключается в отрицании самого существования картографии в современном ее понимании не только в Византии, но и в античном греко-римском мире, для которого традиционно постулируется значительное развитие картографии. Если первые два объяснения лежат, что называется, на поверхности, то последнее нуждается в дополнительном методическом и фактическом рассмотрении».

Вот с этим мы абсолютно согласны. Необходимо дополнительное рассмотрение проблемы. Отказываясь от рамок, налагаемых традиционной хронологией, мы можем обнаружить, что именно с Византии начинается развитие географии и картографии.

География Византии

Обычно человек не проявляет интереса к тому, с чем он сталкивается повседневно. Он просто этого не замечает, воспринимая обыденное, как само собой разумеющееся. Удивление и интерес вызывает нечто необычное и впечатляющее. И только научившись работать с такими явлениями, некоторые из людей «научились» удивляться и обыденному. Потому что по сравнению с «необычным» «обычное» стало особенным.

Для того, чтобы начать изучать свой ландшафт, надо было увидеть или услышать о другом. Чтобы понять, хорошая или плохая у тебя земля, климат и прочее, надо было познакомиться с другим.

Поэтому нет ничего странного, что первыми из людей занялись географией жители новой империи из числа тех, кто, занимаясь торговлей или государственными делами, увидели за достаточно короткое время много чудес в новых для них землях. Так возникло то, что называется географией Древней Греции, а мы будем называть ее эллинской или языческой, как ее называли византийские отцы церкви в период формирования новой церковной идеологии.

География эллинская и ветхозаветная

В отличие от Западной Европы, для которой эллинская география была как бы принесенная извне, для византийской это была своя, которую следовало заменить или улучшить, если удастся согласовать ее с новой христианской идеологией. Поэтому решающую роль в формировании раннесредневековой (VI–VII веков) географической теории сыграли представители византийской или, как их иначе называют, греческой патристики. И в этой сфере тоже, как и во всех иных научных вопросах, их главным исследовательским методом стала экзегеза — толкование Священного писания. Естественно поэтому, что содержавшиеся в Библии географические положения и выводы предопределили как особый интерес экзегетов к определенным аспектам географической проблематики, так и их основные теоретические заключения.

Следует отметить, что Библия не содержит сколько-нибудь определенной географической концепции и позволяет составить лишь самое общее представление об устройстве мироздания. Скажем прямо: ветхозаветные мировоззренческие сообщения часто попросту повторяют воззрения «эллинов» со всеми их противоречиями.

Так, в Ветхом завете Земля предстает плоским кругом, ограниченным куполообразным небесным сводом, но из некоторых высказываний следует, что земная плоскость имеет концы (то есть она — не круг), а небо зиждется на опорах и столпах, но не лежит непосредственно на земле. По форме небо напоминает шатер (скинию), но иногда о нем говорится как о тонкой ткани, распростертой над землей. При этом, говоря о небесах, Библия имеет в виду два разных неба. Нижнее — Твердь небесная. На ней снизу крепятся светила, ее противоположная плоскость служит дном небесного моря. Верхнее небо — крыша своеобразного двухэтажного здания, которое образует Вселенная. Причем во втором Послании к коринфянам у апостола Павла есть упоминание и о третьем небе.

Воды, сосредоточенные над «твердью небесной», проливаются на землю в виде дождя через особые окна. Однако в другом месте говорится об облаках, как о хранилище воды. Земные же воды окружают всю сушу, но не способны ее затопить.

Протяженность земли и высота небес недоступны человеческому уразумению. В Ветхом завете декларируется принципиальная невозможность для человека установить их размеры, что заставляло в дальнейшем христианских богословов скептически воспринимать попытки эллинских ученых вычислить длину и ширину ойкумены.

Писание содержит несколько конкретно-географических постулатов, оказавшихся в центре внимания раннесредневековой географии. Это утверждение о том, что в середине земли находится Иерусалим, указание о земном местоположении Рая и о четырех райских реках: Тигре, Евфрате, Геоне и Фисоне, а также краткие и смутные упоминания о народах Гоге и Магоге. Перед христианскими географами вставали проблемы идентификации Геона и Фисона, разрешения противоречия между определением Тигра и Евфрата как райских рек и тем фактом, что все их течение от истоков до устья было хорошо известно ученым, и, наконец, проблемы локализации Рая и места обитания Гога и Магога.

Сказанным в основном исчерпывается содержащийся в Библии географический и космологический материал. Его крайняя противоречивость и фрагментарность предоставляли экзегетам широкие возможности для дискуссий; не случайно раннехристианские географы с одинаковым успехом подкрепляли библейскими цитатами взаимоисключающие суждения. В то же время именно Библия заставила большинство деятелей патристики принять некоторые космогонические догмы (например, о двух небесах), не связанные с эллинской традицией и не вытекающие из непосредственного опыта, а также отвлекла интеллектуальные силы теоретиков на решение надуманных псевдогеографических проблем.

Большая часть памятников, в которых христианские богословы разрабатывают проблемы космогонии — это «Гексамероны», комментарии к 1-й Книге Бытия («Шестодневу»). Надо сказать, что подобные работы пишутся и сегодня. В них пытаются согласовать сегодняшние знания с приведенным в Библии описанием творения мира. «Шестоднев» был единственной частью Библии, дававшей христианскому мыслителю повод поразмышлять об этих важнейших научных и философских проблемах. Неудивительно, что «Гексамероны» составили целый жанр богословской литературы в большинстве христианских стран. И на Запад, вероятно, попадали именно эти произведения, а не эллинские, которые стали известны уже по ссылкам в «Гексамеронах».

Европейцам эти тексты были известны только по названиям и именам, поэтому, когда их стали переводить с арабского и греческого, то сразу же записали в древние — правда, без дат.

В восточнохристианском богословии сложились две основные космогонические школы, которые ориентировочно можно обозначить как антиохийскую и каппадокийско-александрийскую.[14] Их отличия определялись степенью зависимости от античного наследия (очень сильной в Александрии, где все это и создавалось, и незначительной в Сирии) и привязанностью богословов этих школ к разным методикам экзегезы: буквалистикой у антиохийцев, аллегорической у египтян, и промежуточной у каппадокийцев. Можно предположить, что тогда здесь и создавалась античная география.

Антиохийская космография

Все без исключения представители антиохийской школы отвергали теорию шарообразности земли и считали ее плоской. Так, о Феодоре Мопсуэстийском Иоанн Филопон сообщает, что он представлял себе мир в виде рассеченного по оси цилиндра, так что в основании его находился плоский четырехугольник, длина которого больше ширины. Края неба, по мнению Феодора, лежали на земле. Противником учения о Земле-шаре был и патриарх Фотий Диодор Тарсский, эту идею отвергал в своих гомилиях Иоанн Златоуст. А Ефрем Сирин, вопреки мнению большинства антиохийцев, считал землю не прямоугольником, а плоским кругом, и с ним солидаризировался и Равеннский Аноним.

Признание земли плоской исключало идею ее вращения.

Неизвестный малоазийский богослов, обычно именуемый Псевдо-Кесарием, напоминал читателям библейскую цитату о том, что небо распростерто над землей, как шатер. Но поскольку шатер не может быть распростерт над вращающейся основой, земля должна быть неподвижной.

Идея шарообразности земли была близко связана с важнейшей для античной географии концепцией существования антиподов. Тот же Лактанций прямо заявлял, что если земля — шар, то на противоположной ее стороне должны существовать горы, реки, поля, моря, звери, люди. Принять эту точку зрения — значит, согласиться с тем, что существуют люди, которые ходят вверх ногами, кусты и деревья, растущие наоборот, моря и горы, висящие в воздухе, снег и дождь, падающие вверх. Кроме того, плоская форма земли согласуется с Писанием. Аргументацию Лактанция, направленную против антиподов, повторил в дальнейшем Косьма Индикоплов.

Представление о плоской земле и распростертом над нею в виде шатра небе ставило перед антиохийскими и сирийскими экзегетами важную проблему: куда исчезает Солнце на ночь, пройдя свой путь с востока на запад, и как утром оно вновь оказывается на востоке? Мысль о том, что Солнце освещает противоположную сторону земли, исключалась. Так впервые появляется в богословской географической литературе идея о высоких горах на севере земной плоскости. Заслоненное ими Солнце возвращается ночью с запада на восток невидимо для людей. Эти идеи антиохийцев явно перекликаются с эллинскими, с идеей Анаксимена, что земной диск приподнят к северу и опущен к югу. Мысль о Солнце, прячущемся за горами, привлекала в дальнейшем многих средневековых географов.

Экзегетам-антиохийцам принадлежит инициатива в разработке проблемы местонахождения Рая. Они настаивали на исключительно земном существовании Рая, исходя из библейской фразы: «И насадил господь Рай в Эдеме на востоке». Севериан из Габалы впервые теоретически обосновал это положение тем, что жизнь человека подобна движению светил от восхода до заката, и если светила всходят на востоке и садятся на западе, то и человек должен был выйти с востока. Ефрем Сирин полагал, что Рай находится на острове в океане. Здесь чувствуется связь с эллинской теорией «Островов блаженных».

Идея нахождения Рая в дальней Индии была воспринята конкретной географией Средневековья и нашла отражение в картах. От остальной суши Рай отделялся непроходимыми горами или пустыней, перейти которую человек не в силах.

Из четырех райских рек — Геона, Фисона, Тигра и Евфрата — две последние были хорошо известны. Геон большинство экзегетов идентифицировало с Нилом, причем, как и в эпоху античности, считалось, что Нил берет начало в Индии. Так полагали и многие светские авторы, например Прокопий Кесарийский. Фисон обычно соотносили с Гангом. Лишь некоторые богословы (в основном сирийцы) связывали Фисон с Дунаем.

Нужно напомнить, что среди древнеегипетских картографических изображений обнаружена теологическая карта «путь в Рай», помещенная на дне деревянного саркофага Сопи (хранится в Лувре).

Антиохийские теологи и их последователи считали единую райскую реку источником всей воды на земле, а Океан воспринимался как ее устье. Все реки, впадающие в Океан, должны по подземным каналам возвращаться к собственным истокам, чтобы снова начать там свой путь. Иоанн Дамаскин называл эти каналы «кровеносными сосудами» земли. Что же касается четырех рукавов райской реки, то эти потоки невидимо струятся под землей.

Именно по пути, развитому сирийско-антиохийской космогонической школы, пошло развитие географии и на Западе и на Руси.

Каппадокийско-александрийская космография

Основные принципы противоположной школы были сформулированы в первом же крупном произведении данного направления — «Беседах на Шестоднев» Василия Великого.

Земля — это шар, заключенный внутри другого шара, небесной сферы. Она вместе со светилами вращается вокруг своей оси и вокруг земли, так как земля находится в самом ее центре. Василий считает бессмысленным вопрос о том, на чем стоит земля. Он отмечает, что, сколько бы теоретики ни рассуждали о воде или воздухе, на которые опирается земля во Вселенной, они не смогут ответить на вопрос, на чем покоятся этот воздух и эта вода, и будут вынуждены придумывать до бесконечности новые и новые подпорки, не позволяющие земле устремиться вниз. Их ошибка в том, что они ищут «низ» не там, где он находится в действительности.

Низ для тел, находящихся в шаре, полагает Василий, — в его центре.

«Куда стремятся части, туда стремится и целое. Если же камни, деревья и все земляные частицы стремятся книзу, то это самое положение будет свойственно и целой земле».

По мнению Василия, Земля держится в центре небесного шара благодаря действию центростремительной силы, ибо «окружающее ее отовсюду равенство делает совершенно невозможным движение ее к чему-нибудь». Причем значительная часть земли покрыта водой.

Василий принимает положение Библии о водах, которые покоятся на небесном своде. Он оригинально решает вопрос, почему вода не скатывается вниз со сферической поверхности небес.

«Если небо сферическое, то есть вогнутое изнутри, то это еще не значит, что его внешняя сторона также имеет форму сферы … его верхняя поверхность может быть плоской и гладкой».

Иными словами, у Василия Великого небеса образуют сферу лишь внутри, но он не знает, как выглядит их внешняя сторона. Верхние воды играют роль своеобразного буфера между землей и «высшим огнем, который иначе мог бы спалить всю землю».

Эллинский мыслитель, в отличие от христианского, работает своей головой, а не занимается комментарием религиозных текстов. Вот и вся разница между ним и Василием Великим, который просто отмахнулся от не христианской греческой премудрости, дабы привлечь внимание к своему учению:

«Эллинские мудрецы много рассуждали о природе, — и ни одно их учение не осталось твердым и непоколебимым: потому что последующим учением всегда ниспровергалось предшествовавшее. Посему нам нет и нужды обличать их учение: их самих достаточно друг для друга к собственному низложению».

Продолжателем этого направления был Иоанн Филопон. Он поставил перед собой своеобразную задачу: показать, что все ценное в космогонических концепциях древних авторов, в конечном счете, почерпнуто ими из Писания. А мы добавим: Шестоднев — первый текст Ветхого завета, являясь отголоском какой-то старой традиции, идущей со времен более древних, чем эллины, мог быть оформлен незадолго до Василия Великого; отсюда и обилие комментариев, появившихся при нем.

Вслед за Василием Филопон признает землю шаром, а небо — вращающейся сферой. Ему кажется «смехотворной» попытка антиохийцев представить землю плоской. Ошибка прежних толкователей Писания, по его мнению, в том, что они принимали за все небо видимую его часть. Именно к видимой небесной полусфере относится библейское сравнение небес с шатром и скинией. Филопон считает, что внутри земли бушуют подземные ветры, которые колеблют почву, стремясь вырваться наружу. Ветры же надземные возникают вследствие земных испарений, а в дальнейшем — вновь превращаются в воду. А Земля внутри горячая, об этом свидетельствуют вулканы и гейзеры.

Благодаря «Шестодневам» Василия Великого и Иоанна Филопона ряд важнейших положений эллинской географии попал в христианскую культуру. Лишь в этой части нехристианские географы Византии избегли обвинения в язычестве.

В средневизантийский период географы использовали в работе глобусы (sphaerae — сферы, шары). До нас дошел уникальный трактат о принципах изготовления глобуса, изображающего небесную сферу. Подчеркнем особо: делали глобус не Земли, а звездного неба. Интересно, что тут опять связались Византия и «Древняя Греция»: толчком к написанию трактата послужил заказ некоего Ельпидия Схоластика сделать для него глобус, поясняющий положения поэмы «Небесные явления» древнегреческого поэта-астронома Арата.

Сфера глобуса, сделанного по этому заказу, изображает все созвездия Зодиака. Она способна свободно вращаться вокруг оси; обозначены небесный горизонт и меридиан. А трактат содержал множество конкретных практических советов по производству глобусов: о необходимых материалах, инструментарии, технологии и т. д. Книга Арата представляла для европейских астрономов не антикварный, но и чисто практический интерес вплоть до конца XVI века.

Ученые палеологовского времени продолжили идею сферичности Земли и небес как единственно приемлемую для объяснения устройства Вселенной. Из этой идеи исходят авторы всех значительных астрономических произведений, созданных в поздней Византии, — Георгий Пахимер (в «Квадривиуме»), Феодор Метохит (во «Введении в астрономию»); Димитрий Триклиний (в трактате «О луне»), Феодор Мелитиниот (в «Троекнижии») и другие.

Периплы

В Большом энциклопедическом словаре читаем:

«ПЕРИПЛЫ (греч. periploi), вид древнегреческой литературы — описание морских плаваний вдоль берегов. Почти не сохранились».

Опять мы сталкиваемся со случаем «возрождения» древних знаний. Византийская империя до XII века оставалась крупнейшей морской державой, и как пишут историки, потребности мореплавания диктовали создание специальных пособий для моряков, периплов и лоций. В периплах, как правило, приводились расстояния между портами на пути. Нет причин полагать, что наличие византийских копий «древних» периплов, как, например, «Перипл Эвксинского Понта», говорит о том, что византийцы просто тупо переписывали их с неизвестно где хранившихся «древних» образцов.

Описания морских путей ветшали; изменения политической ситуации вели к изменению морских маршрутов; старые периплы обесценивались — вот поэтому составляли новые.

Применялись также сухопутные итинерарии, хотя сокращение территории империи, упадок торговли и, наконец, перманентные военные действия в Европе и Азии сильно ограничивали возможность путешествий. Сохранился лишь один светский итинерарий, относящийся к рубежу ранневизантийской и средневизантийской эпох. Хотя, возможно, этому же времени принадлежит найденный в Египте, на территории древнего Панополиса папирус, содержащий 62 топонима. Топонимы с 1-го по 55-й образуют итинерарий от Гелиополя в Египте до Константинополя. Шесть оставшихся очерчивают (хотя и с небольшим нарушением порядка) другой возможный путь из Египта в столицу по южному побережью Малой Азии.

Были в Средневековье и такие путешествия, которые осуществлялись, несмотря на все неблагоприятные обстоятельства, а их описания сохранялись с особой тщательностью. Это паломничества. Именно в средневизантийскую эпоху появляются первые итинерарии паломников, написанные на греческом языке. Самый ранний — «Повесть Епифания Агиополита о Сирии и Св. Граде».

Византийцы пользовались специальными военными картами и планами. Известно, что император Алексей I Комнин лично готовил для себя такие планы перед боем. Мог он также по памяти изобразить карту побережий Иллирики и Лонгивардии; подобную карту он направил в письме талассократору Иоанну Контостефану, обозначив на ней места, где следовало устраивать стоянки кораблей.

Показателем уровня развития византийского картографического искусства является его бесспорное влияние на картографию арабского Востока. Выдающийся арабский географ VIII — начала IX века Мухаммад ибн Муса аль-Хорезми составил книгу-землеописание «Китаб Сурат аль-Ард» («Книга образа Земли), основанную на географии Птолемея; он использовал при работе карту Птолемея, известную ему по византийской рукописи сирийского происхождения. В 947 году аль-Масуди отмечал, что лучшими из известных ему карт он считает карты Птолемея, Марина Тирского и Мамуна.

К числу периплов может быть отнесено и описание самого дальнего путешествия в страны Западной Европы, когда-либо предпринятого византийцами. Некто Ласкарис Канан совершил плавание по странам Скандинавии, а вернувшись, составил его краткий очерк. Рукопись сочинения была обнаружена в 1876 года в Вене; ее датируют периодом между 1418 и 1448 гг.

Особую научную проблему составляет вопрос о происхождении грекоязычных портоланов, относящихся к XVI веку и близких по форме к некоторым византийским периплам. (Портоланы — это описания побережий с указанием расстояний и магнитных румбов между их пунктами.) Они составлены под явным итальянским влиянием, причем в эпоху, когда итальянские и каталонские мореплаватели действительно систематически использовали портоланы. Ввиду этого задача историков состоит в том, чтобы выяснить, следует ли объяснять возникновение греческих портоланов чистым заимствованием, или их авторы могли опираться и на какую-то собственную, византийскую традицию.

В XIII–XV веках дальнейшее развитие получает популярный в Византии жанр «итинерарий паломника». От XV века мы располагаем тремя текстами, содержащими описание Святой Земли. В них отводится большое место пейзажу, описанию местоположения Иерусалима, отмечается, где и какие выращиваются фрукты, каковы берега у реки Иордан и много ли в нем рыбы. В Иерусалиме отмечены мастерские и крытый рынок, в Египте пирамиды, причем сообщаются две равноценные (для авторов) версии их происхождения: пирамиды либо амбары Иосифа, либо гробницы древних царей.

Поздняя Византия и Европа

В период поздней Византии географические идеи древности продолжали жить, ученые изучали и копировали труды античных географов, сообщают историки. Это могло быть, если понимать под «антиками» основоположников византийской учености.

Были популярны труды Клавдия Птолемея. Император Андроник II заказал для себя рукопись его «Географии» с картами, и копия была выполнена для него александрийским патриархом Афанасием. «Альмагест» Птолемея цитировал в «Квадривиуме» Георгий Пахимер. В XV веке рукопись «Географии» Птолемея находилась в библиотеке Иосифа Вриенния. Птолемея копировал Иоанн Хортасмен. Византийцы, говорят, часто переписывали его «Географию», целиком или частями. И что же? Все сохранившиеся византийские манускрипты Птолемеевой «Географии» относятся к XIII–XV векам!

Некоторые из этих работ снабжены картами. В ряде рукописей карты образуют своеобразный атлас, состоящий из карты мира и 26 региональных карт. Ученые соглашаются, что эти карты частей света выполнены не ранее XIII века. Они имеют сетку параллелей и разделены на климатические зоны. Своеобразие их состоит в том, что ширина географических поясов, заключенных между двумя параллелями, постепенно увеличивается (от 42 до 100 мм). Иными словами, Земля представлена в оригинальной проекции, напоминающей проекцию Герарда Меркатора (1512–1594), появившуюся на Западе на 200 лет позднее.

Различные теории, конечно, развиваются, часто сохраняя имя основателя. Но ведь птолемеевскими называют карты, предвосхитившие навигационные карты конца XVI века, составленные в проекции, максимально приспособленной к использованию компаса!

На Западе «География» Птолемея впервые появилась в 1406 году в переводе Якопо д'Анжело, а некоторые карты были переведены на латынь Франческо ди Лапакчино и Доменико Бонинсеньи не позже 1409 года. Впервые она была издана типографским способом в 1475 году в Винченце (без карт), но уже в 1477 году в Болонье ее опубликовали вместе с географическим атласом. С появления латинской версии «Географии» Птолемея с атласом мира начинается, в сущности, история европейской картографии Нового времени.

Не менее востребованным в Европе оказался и Страбон. Здесь к пропаганде его идей приложил руку выдающийся византийский мыслитель Георгий Гемист Плифон. Об этом ученом читаем в БЭС:

«ПЛИФОН (Плетон) Георгий Гемист (ок. 1355–1452), византийский философ-платоник, ученый и государственный деятель. Разработал проект политических реформ, призванных вывести Византию из кризиса, и универсальную религиозную систему, противостоящую христианству и в основном совпадающую с греко-римским язычеством… Под влиянием Плифона во Флоренции возникла Академия платоновская».

Этот средневековый греко-римский язычник составил несколько книг выдержек из «Географии» Страбона под общим заглавием «Из географических книг о Земле и форме ойкумены». К работе Плифон подошел рационалистически: он игнорировал популярные в византийской литературе географические мифы (о чудовищных людях, счастливых индийских брахманах и прочем подобном), и приводил только те сведения, которые считал совершенно достоверными.

Главным источником для проверки страбоновой географии для Плифона были труды Птолемея, пространственный кругозор которого был неизмеримо шире, чем у Страбона: он знал некоторые районы поверхности Земли к югу от экватора, которые Страбону представлялись или необитаемыми, или занятыми океаном. Поэтому уже в 1-м параграфе трактата Плифон, ссылаясь на Птолемея, указывает, что Каспийское море представляет собой озеро, а не залив океана. Сведения Птолемея он использует также при описании Южного океана, при характеристике Восточной Европы, Индии и Китая.

В последнем случае византийский энциклопедист повторяет ошибочные сообщения Птолемея о Стране серов и Стране синов. На деле же первая страна — это Китай, открытый сухопутным путем, а вторая — Китай, открытый с моря.

Трактат Плифона передал византийскую географическую традицию Западной Европе. Понятно, что использованные им «Географии» Страбона и Птолемея подытожили некоторые знания и лишь для авторитетности приписаны известным авторам. Время их окончательного создания достаточно позднее.

Как бы то ни было, именно они принесли идеи шарообразности Земли, тепловых поясов и «климатов», а также гипотезу населенных материков Северного и Южного полушарий в литературу западноевропейского Средневековья. Содержание «Географии» Птолемея повлияло на формирование представлений об облике земной поверхности у арабов, но на христианском Западе до XV века ее почти не читали, а труды Гиппарха и Геродота вообще оставались неизвестными. «Географию» Страбона до конца Крестовых походов тоже не знали в Европе.

Из всех античных авторов, занимавшихся физической географией, только о трех можно сказать, что они оказали сколько-нибудь заметное влияние на географическую мысль XII — начала XIII века. Помимо упомянутых Страбона и Птолемея, чьи произведения, как мы показали, были созданы достаточно поздно, это Аристотель. Содержание его трактатов «О небе» и «Метеорологика» стало известно в общих чертах на Западе еще до 1187 года через извлечения и заимствования в сочинениях византийских авторов; а с этого года обе работы появились тут в переводах с греческого и арабского.

Европейская география

В течение многих веков единственным центром христианского мира, в котором не прекращалось развитие порожденных цивилизацией наук, был Константинополь, вообще Византийская империя. Мусульманские страны, отделившись от нее в VII веке, продолжали развивать науку, в том числе географию. От Византии и мусульман получила первоначальные географические знания Западная Европа.

Но историки сообщают, что сами византийские ученые научную географию свели в лучшем случае к вялой компиляции и комментированию антиков!

Могло ли быть такое? Государству требуется знание своей земли и стран, с которыми оно вынуждено торговать или воевать. Затем, можно было бы ожидать, что западная география испытает на себе византийское влияние в столь же ощутимой мере, в какой испытали его западное искусство и архитектура. Но и здесь мы видим, что европейцам достаточно было античных географов, а из Византии они взяли только географические толкования христианских текстов.

Так вот: то, что приписывается древним грекам, и есть география Византии.

Византийские и мусульманские источники и Европе

С географической точки зрения важнейшей частью Библии была книга Бытия. Именно здесь, в изложении истории Творения, мы находим тексты, ставшие отправной точкой для многих рассуждений о строении мира. Попытки истолкования библейских географических текстов составляют содержание многочисленных пространных комментариев.

Кроме того, в книге Бытия мы находим и описание Рая с его четырьмя реками, которые изображались на большинстве средневековых карт, и рассказ о разделении земли между потомками Ноя, который лег в основу примитивной средневековой этнографии. Некоторые авторы рассматривали описание скинии и ее устройства как аллегорическое изображение вселенной. Народы Гог и Магог, упомянутые в книге Бытие, Книге Иезекииля и в Апокалипсисе, занимали видное место среди племен, якобы обитавших в Азии.

Согласно отцам церкви, способов интерпретации Священного писания было несколько, а главных — два: буквальный и аллегорический. Первый подгонял реальность под точное значение слов текста. Второй вел к неоправданному расширению значения самых простых положений. Кроме того, сам текст Писания труден и порой противоречив при буквальном понимании. А если к нему относится как к серьезному источнику, то он не допускает рационального толкования.

Тертуллиан говорит:

«Когда мы веруем, мы не желаем ничего, помимо веры. Ибо прежде всего мы веруем, что нет ничего, помимо того, во что нам следовало бы верить».

Но любое толкование Писания, будь оно буквальным или аллегорическим, исходит из Писания. Проблемы возникали при попытках согласовать библейские и эллинские тексты. А весьма ожесточенные споры между сторонниками того и другого шли на протяжении всего Средневековья. Это, наверное, главная загадка традиционной истории. Ведь и в самом деле: если среди спорящих имеются носители неких идей, то на каком основании их относят к древним?..

Пожалуй, наиболее убийственный довод в этих спорах заключался в резко выраженном противоречии между ветхозаветным описанием акта Творения и эллинским представлением о неизменно возрождающейся Вселенной. В Писании вполне определенно и ясно говорилось: «В начале сотворил Бог небо и землю». А если следовать Августину, то Вселенная и время сотворены одновременно.

В Книге Пророка Исаии (XL, 22) сказано:

«Он есть Тот, Который восседает над кругом земли, и живущие на ней — как саранча пред Ним; Он распростер небеса, как тонкую ткань, и раскинул их, как шатер для жилья».

Именно на этом и других, еще менее обстоятельных, отрывочных высказываниях строилась христианская аргументация Средневековья в пользу теории о плоской форме Земли. А эллинские доказательства сферичности Земли расценивались как еретические. И все же — вот парадокс — наиболее замечательные теории строения Вселенной были выдвинуты именно греческими отцами церкви: Патрикием, Косьмой Индикопловом и Северианом из Габалы.

Сами наблюдаемые факты давали доказательства в пользу сферичности Земли. Так, Беда Достопочтенный аргументировал ее тем, что звезды, видимые на одной широте, нельзя увидеть на другой. Считается, что Беда Достопочтенный был знаком теорию Кратеса о делении всей поверхность на четыре обитаемых района с умеренным климатом, и соглашался с нею.

Так что в христианские времена было две мировоззренческие теории: и о шарообразной, и о плоской Земле. Причем сторонников плоской Земли было больше. Изменение же мировоззрения большинства могло произойти только в том случае, когда неправильный взгляд стал мешать практике, прежде всего развитию навигации для торговли. И такое изменение очевидно произошло, поскольку теперь мы даже среди самых ярых церковников не найдем сторонников теории плоской Земли.

Признание сферичности Земли ставило перед отцами церкви вопросы о том, расположены ли какие-либо области Земли по другую сторону экваториальной зоны и являются ли они обитаемыми. Здесь обычным возражением было то, что трудно представить, будто есть люди, у которых ноги выше головы, или что деревья могут расти сверху вниз, а дождь — проливаться вверх. В Европе, вслед за Византией, споры шли именно об этом.

Более весомые возражения носили религиозный характер. Теория антиподов, связанная с теорией разделяющей полушария огненной экваториальной зоны, предполагала существование других человеческих рас, полностью изолированных от нашей. Как же тогда, вопрошал Августин, могли эти расы произойти от Адама, который, как свидетельствует Библия, был прародителем всего человечества? Как мог Христос принять смерть для спасения антиподов? Как можно было проповедовать Евангелие в «четырех концах земли», если половина земли отрезана от нашей части света пламенем тропиков? Как в таком случае может быть истинным текст Послания к римлянам (Х, 18), гласящий: «По всей земле прошел голос их, и до пределов вселенной слова их»?

Очевидно, что, зная теоретические воззрения «древних греков», в это, средневековое время не были известны их знаменитые плавания, их практика, подтвердившая сферичность, и не обнаружившая никакого «огненного экватора»! Вот и получается, что греки, с которыми спорили средневековые христиане, древними не были. Это в трудах наших современных историков греки еще до н. э. устроили «оживленное плавание» вокруг мыса Доброй надежды.

Разногласия между сторонниками двух точек зрения на форму Земли еще оставались, но ученым, которым сферичность Земли стала ясной окончательно, уже стало важным узнать ее размеры. Все сходятся, что понимание проблемы и методы измерений пришли в Европу либо из Византии, либо от арабов. В IX или Х веке неизвестный автор труда по геометрии (его часто приписывают Герберту) привел толкование Эратосфенова метода для измерения градуса (не был ли он сам этим Эратосфеном?), а математик XI века Герман из Райхенау дал способ установления величины градуса на местности, наблюдая за Полярной звездой. Приводимый им результат (700 стадиев) тождествен результату Эратосфена.

Эпоха Крестовых походов, начавшаяся в самом конце XI века, «возродила» создание энциклопедических сочинений, авторы которых задались целью собрать воедино и изложить в удобной, интересной, а нередко и популярной форме как можно больше знаний. Какими бы малозначительными и наивными ни казались нам теперь содержащиеся в них знания, они составляли важную часть интеллектуального багажа средневекового человека. Только на страницах энциклопедий можно было найти некоторое подобие систематического описания Земли и ее различных областей.

Благодаря походам крестоносцев и коммерческой деятельности пришедших им на смену купцов, на Западе возник интерес к Леванту и районам Причерноморья. В результате историки Крестовых походов оставили сочинения географического характера, значительно отличающиеся от стереотипных, полученных из вторых рук сведений, содержащихся в энциклопедиях. Однако крестоносцы не были географами, и подлинный интерес к географии у них отсутствовал. Только в редких случаях их интересовало что-то помимо непосредственных событий, которые они стремились описать.

В эпоху Крестовых походов широко бытовало мнение, что в Азии имеется многочисленное христианское население. О христианах в Индии рассказывается в анонимном сообщении о визите в 1122 году в Рим некоего патриарха Иоанна Индийского. Намного более важной оказалась сказочная история о пресвитере Иоанне. Представление о могущественном христианском властелине, правителе огромного царства, можно в значительной степени возвести к широко известному «Письму пресвитера Иоанна», самая ранняя версия которого написана до 1177 года.

Рассказ о посещении Рима патриархом Иоанном и «Письмо пресвитера Иоанна» послужили основными источниками для анонимного фантастического описания Индии и страны пресвитера Иоанна, которое имеется в рукописи XII века, хранящейся в монастыре св. Креста (вблизи Вены) и обычно именуемой «Рассказ Элисея». «Письмо пресвитера Иоанна» не только было широко известно по его латинским рукописям, но и было переведено на французский, итальянский, немецкий и английский языки. На русском языке оно появилось в XV веке.

Вместе с тем сообщается, что к концу XII века с арабского на латынь было переведено много сочинений Аристотеля по астрономии, физике, метеорологии и другим вопросам. И при этом известно, что обширные комментарии к сочинениям Аристотеля написал Авиценна (Ибн Сина), а в Испании — Аверроэс (Ибн Рушд) и Альпетрагий (Ал-Битруджи) из Кордовы. И в XIII веке теории Аристотеля в области физики и физической географии получили довольно широкое распространение на Западе в том виде, в каком их принесли арабы. Например, Арнольд Саксонский в своем энциклопедическом трактате, написанном, вероятно, около 1225 года, приводил цитаты из трактатов «О небе и мире», «Метеорологика» и «Физика», а также из сочинений Аверроэса и других арабских поклонников Аристотеля. Однако аристотелевская космология, астрономия и метафизика были приняты западными учеными только после упорной интеллектуальной битвы. В то же время их противники предприняли серьезные попытки навсегда наложить на эти науки церковный запрет.

В 1210 и 1215 годах власти Парижского университета издали указы, строго запрещающие изучать «Физику» и «Метафизику» в изложении Аверроэса. То есть к этому времени комментарии Аверроэса были не только переведены, но и пользовались популярностью. И действительно, несмотря на все запреты, популярности Аристотеля и Аверроэса было суждено расти, а после того как в середине XIII века церковные власти безоговорочно признали их произведения, они были включены в обязательную программу Парижского университета.

Однако особенно глубокий интерес вызывали на Западе не те арабские исследования, целью которых было вычисление размеров земного шара, а те, которые были связаны с определением географических координат местности. О работах по измерению длины земного градуса и, следовательно, определению окружности Земли, Запад узнал из перевода «Астрономии» ал-Фаргани.

В арабских странах необходимость точного определения широты и долготы местности диктовалась строительством мечетей, которые по законам ислама должны быть обращены в сторону Мекки. Этого требовала и астрология. Для составления гороскопа необходимо знать, какие звезды находятся над головой в каждый конкретный момент, а для этого нужно было определить широту и долготу места. В арабских астрономических трудах встречаются правила, по которым можно вычислить координаты местности, и таблицы широт и долгот различных пунктов по всему миру.

Одним из самых важных практических результатов арабских исследований в этой области явилось доказательство того, что приведенная Птолемеем длина Средиземного моря преувеличена. Греческий географ определил ее в 62°, почти в полтора раза больше действительной величины. Ал-Хорезми сократил эту цифру приблизительно до 52°, а аз-Заркали свел ее до 42°, что почти верно.

В средние века еврейские путешественники часто преодолевали гораздо большие расстояния, чем их христианские современники. Существование почти во всех городах Европы и Западной Азии еврейских общин облегчало их путешествия, преследовавшие преимущественно торговые цели, хотя иногда они совершали паломничества в Иерусалим, город одинаково священный и для евреев, и для христиан. Сохранились книги, написанные такими еврейскими путешественниками, как Вениамин Тудельский и Петахия Регенсбургский. Но их сочинения были написаны на языке, неизвестном христианам Запада, а потому географические знания, которые могли быть широко распространены среди наиболее образованных евреев, так и не стали органической частью христианской географии.

Геоцентрическая и другие теории

В Средние века география не представляла собой конкретной и обособленной отрасли знаний. Учащийся получал географические сведения случайно; даже само слово география почти никогда не употреблялось. В понятие космография, которое иногда использовалось, чтобы отделить некоторые темы от геометрии, включались практически все отрасли естественной истории, наук о животных, скалах, чудовищах и метеорологических явлениях. В то же время в космографию не входили многие темы, лежащие на границе между географией, астрономией и геологией. Вопрос о происхождении Земли находился в ведении богословов.

Зато геометрию обычно понимали более широко, в нее входила и география, что вполне естественно, учитывая широко распространенное мнение о происхождении геометрии. Аделяр Батский в трактате «О том же и о разном» повторяет старинную историю, как в древние времена люди начали устанавливать камни для обозначения межевых границ. Неизбежно должны были возникать споры: в Ливии — из-за песка, а в Египте — из-за того, что Нил часто смывал или разрушал эти камни. Это и обусловило необходимость изобретения геометрии, при помощи которой можно было бы восстанавливать границы полей, «дабы на вечные века было возможно иметь незыблемое правило для измерения земли».

Благодаря изобретению геометрии, добавляет Аделяр, впоследствии возник обычай делить территорию на площади различной величины. Таким образом, в умах людей средневековья геометрия оказалась тесно связанной с вопросами географического и топографического характера.

География входила и в раздел астрологии. Последняя делится на три части: в первой рассматриваются численность и формы небесных тел; во второй — их движение; а в третьей — Земля, ее обитаемые и необитаемые области, климаты и различные воздействия небесных тел на события, происходящие на поверхности Земли.

По-видимому, в эпоху Крестовых походов все авторы разделяли убеждение, что Вселенная сферична, а Земля расположена в ее центре (независимо от того, сферична ли сама Земля).

Впрочем, большинство авторов этой эпохи и Землю тоже представляли себе как сферу, хотя по этому вопросу они были менее единодушны. Однако какую бы форму ни приписывали Земле, считалось непреложной истиной, что она покоится твердо и неподвижно. Тем не менее, даже невежественных людей часто озадачивал вопрос, на чем же покоится Земля. Некоторым было достаточным представление о точке опоры в виде «божественной силы».

Хотя в Средние века преобладала геоцентрическая теория, существует немало свидетельств того, что незначительность размеров Земли по сравнению с небесными телами осознавалась. Гильом Коншский считал, что Солнце в восемь раз больше Земли. Иоанн из Холивуда приводил слова Альфрагана (ал-Фаргани), что самая маленькая неподвижная звезда больше Земли.

По поводу же реальных размеров Земли, то в Европе собственных измерений проводилось.

Размышления на тему о том, что лежит за экваториальной зоной и в тех таинственных областях Земли, о которых человек ничего не знал, были обычным явлением. Слухи и домыслы о существовании Южного континента и областей, населенных антиподами, нашли широкое отражение в географической литературе эпохи Крестовых походов. И хотя безоговорочная вера в антиподов считалась еретической, имеется немало свидетельств того, что возможность их существования была притягательной темой для размышлений.

Если во времена греческой античности (на деле, в Византии) преобладали две теории распределения суши и воды: океаническая, согласно которой ойкумена окружена водой, и континентальная, по которой океаны представляют собой сравнительно маленькие и замкнутые водоемы, то авторы эпохи Крестовых походов, в том числе европейцы, придерживались океанической гипотезы. Но им были присущи различные и противоречивые представления по вопросу о размере океана или океанов, окружающих известный мир.

По одной из версий «Романа об Александре», Александр Великий опускался на дно моря. После того как он пересек пустыню, населенную свирепыми животными, Александр собрал своих спутников и заявил, что поскольку он покорил большую часть мира, то об обитателях суши знает достаточно, и теперь ему хотелось бы кое-что узнать о жителях моря. Тогда он и решил опуститься в морские глубины в огромной стеклянной бочке. Среди прочего Александр отметил, что большие рыбы пожирают маленьких. Вот и все знания о морской жизни.

Самым удивительным и самым желанным был во все времена Источник молодости. В первом письме пресвитера Иоанна встречается описание рощи, расположенной у подножия горы Олимп, недалеко от Рая, в Центральной Азии. В этой роще имеется родник, который источает всевозможные ароматы, меняющиеся каждый час, днем и ночью. Его воды даруют вечную молодость всякому, кто в нем искупается, возвращая человеку ту телесную силу и бодрость, которой он обладал в возрасте тридцати двух лет.

Очень похожим на этот рассказ, хотя, вероятно, и независимого происхождения, является описание в «Романе об Александре» источника, берущего начало в Евфрате, одной из четырех рек Рая; этот источник четыре раза в день обладал способностью возвращать молодость. Два погрузившихся в него старца вышли из воды похожими на тридцатилетних. Схожим, но несколько менее действенным был описанный Гервазием родник в Стаффордшире в Англии, которому он приписывал способность восстанавливать силы уставших людей. Правда, это можно сказать и о любом горном водоеме.

Также Мертвое море, его жуткие природные особенности и связанная с ними ужасная история волновали умы людей. Гервазий Тильберийский приводит по этому поводу некоторые подробности. Пять городов, пишет он, за грехи их жителей были затоплены соленым и безжизненным озером, называемым Мертвым морем, где не могут жить ни птицы, ни рыбы. По этому морю не могут плавать корабли, мало того, оно даже выталкивает любой предмет, если он не пропитан битумом, вероятно, потому, что в нем погребены живые люди. Если каким-то образом в него погрузить живое существо, оно его немедленно выталкивает. Горящий факел будет плавать по поверхности озера, потухший утонет. Конечно, Мертвому морю приписывали особенности, типичные для ада, и даже считалось, что под его водами находится вход в ад.

Вулканы тоже часто считали входом в преисподнюю или же мелкими, не связанными с адом местами наказания, а также обиталищем демонов. Михаил Скотт никак не мог решить, находятся ли «врата, ведущие в преисподнюю», на вулканах Липарских островов и Сицилии, или же «на северном острове». Но — «какой бы путь туда ни вел, ад расположен в недрах земли, и нет дороги оттуда».

Согласно исландской мифологии, гигантский ад расположен внутри и под горой Геклой. В «Королевском зерцале» местом наказания грешных душ считаются вулканические горы Исландии. Кроме того, там говорится о холодном аде, вера в существование которого представляется естественной для северных народов, что нашло отражение в описании Саксоном Грамматиком стонов и жалоб, которые слышны, когда ледяные поля разбиваются об утесы и скалы исландского побережья.

Бытовала еще одна очень интересная теория о том, что цивилизация передвигается с востока на запад и что, когда она достигнет крайних пределов запада, человечество окажется на грани гибели и исчезновения. Считается, что она возникла из того обстоятельства, что солнце (божественный свет) движется к западу, так и род человеческий стремится в своем развитии в том же направлении. Эта идея сказалась при осмыслении прошлого, и закончилась в XVI веке конструированием той традиционной истории, которую имеет ныне человечество.

А начиналось все безобидно. В трактате «О моральном Ноевом ковчеге» Гуго Сен-Викторский утверждал, что расположение мест и порядок времен перемещаются. Все, что происходило на заре истории, происходило на Востоке, а впоследствии ход событий постепенно переместился на Запад, и вот теперь он достиг края земли, и мы вынуждены признать, что приближаемся к концу веков.

Действительно, по традиционной истории сразу после Потопа большинство крупнейших царств и столиц мира находились на Востоке, в землях ассирийцев, халдеев и мидийцев, затем могущество перешло к грекам и, наконец, к римлянам, живущим на краю света. И это единственная причина, из-за которой месопотамскую культуру считают более древней, чем египетская. Просто Месопотамия находится восточнее. А Китай еще дальше на восток.

Хоть и невозможно доказать, что Оттон Фрейзингенский знал эти теории, в основе его философии в значительной степени лежит эта же мысль. В «Хронике» он пишет:

«…Если мы отметим, что все могущество и мудрость начинаются на Востоке, а заканчиваются на Западе, то получим тем самым подтверждение изменчивости и непрочности всего сущего. Именно это, с божьей помощью, я и намереваюсь разъяснить в своем сочинении».

К этой же теме Оттон возвращается в прологе к пятой книге, и наконец почти в самом конце той же книги он замечает:

«И смотрите, как я объяснял выше, подобно тому, как небеса вращаются с востока на запад, так и мы наблюдаем за сменой событий и мирской власти».

Если человеческая власть настолько переменчива, вопрошает он, кто может ожидать, что королевство франков просуществует очень долго?

Так представление, что «империи передвигаются к западу», в Средние века было поднято до уровня богословской доктрины и философского принципа. А теперь она превратилась в свою противоположность: все двигается с Запада.

Чудеса за горизонтом

Пожалуй, смело можно заявить, что карты и географические трактаты на протяжении полутора веков до 1250 года чертили и надписывали без учета каких-либо астрономических расчетов.

Сегодня мы можем взять книгу и узнать почти все, что известно другим. А до эпохи книгопечатания получить такие знания было очень сложно. В этих условиях какой-нибудь купец из Генуи или Венеции знал намного больше об отдаленных районах Азии и Северной Африки, чем монах, писавший трактат по географии.

Хорошо были известные регионы, знания о которых складывались и пополнялись благодаря торговой, дипломатической, церковной, военной и научной деятельности. Можно сказать, что в этот регион входила большая часть Европы к западу от Эльбы и Венгрии.

В астрологических сочинениях имелись данные, с помощью которых европейские ученые могли делать вычисления и для других городов, и даже составить вполне приемлемую карту. И они добавили и свои определения местоположений такие города, как Лондон, Херефорд, Париж, Тулуза, Барселона, Марсель, Наварра, Кремона, Флоренция и Неаполь. Несомненно, это было сделано в результате наблюдений и расчетов.

В те времена рекомендовались два основных метода определения географической широты. Можно либо измерять при помощи астролябии высоту Солнца над горизонтом в полдень во время весеннего или осеннего равноденствия и вычислять широту, вычитая этот угол из 90°, либо измерять высоту небесной оси над горизонтом, что соответствует самой широте.

Что же касается долготы, то некоторые авторы эпохи Крестовых походов сознавали и верно объясняли, что существует разница в местном времени между точками, расположенными к востоку и западу относительно друг друга. В «Марсельских таблицах» приводится правило определения долготы путем наблюдения за затмениями.

Роджер Херефордский сообщает, что он сам, наблюдая в 1178 году за затмением, установил местоположение Херефорда, Марселя и Толедо относительно Арина, мирового центра мусульман. Герард Кремонский описывает метод определения долготы, при котором обходятся без затмений, отмечая расстояние Луны от данной точки на небе, хотя сомнительно, чтобы этот метод применялся до XVI века. В любом случае отсутствие точных приборов для измерения времени чрезвычайно затрудняло вычисление долготы. Учитывая это, поражает, насколько точны некоторые дошедшие до нас координаты, если, конечно, мы правильно их интерпретируем.

К местам, определенным географически, относились также сухопутные пути в Константинополь, почти все Средиземноморское побережье и Святая земля.

За границами хорошо известных регионов находилась вторая группа земель, о которых имелось довольно много вполне достоверной информации, полученной из сообщений случайных путешественников, из более или менее достоверных слухов и, наконец, из письменных описаний. В эту категорию попадает большая часть Западной Азии и Северной Африки, а для скандинавов — Гренландия.

За ними находилась третья группа земель, известных лишь понаслышке — места обитания сказочных чудовищ и странных народов. Для одних авторов такой страной была Индия, для других — Россия и Северная Скандинавия, для третьих — сказочные острова, затерявшиеся в Западном океане.

Для Запада Индия была страной чудес. Там жили пигмеи, которые сражались с аистами, и великаны, воевавшие с грифонами. Там были «гимнософисты», которые целый день созерцали солнце, стоя под его палящими лучами сначала на одной, а потом на другой ноге. Там имелись люди со ступнями, повернутыми назад, и с восемью пальцами на каждой ноге; кинокефалы — люди с собачьими головами и когтями, лающие и рычащие; народ, женщины которого рожают только одного ребенка, при этом всегда беловолосого; племена, у представителей которых в юности волосы белые, но с годами темнеют; скиаподы — люди, которые ложатся на спину и поднимают вверх свою огромную единственную ногу, тем самым спасаясь от солнца; люди, которые насыщаются от одного запаха пищи; безголовые люди, у которых глаза находятся в желудке; лесные люди с волосатыми телами, собачьими клыками и устрашающими голосами; а также множество ужасных зооморфных чудовищ, сочетающих в себе признаки нескольких животных.

«Чудеса Индии» были характерной особенностью средневековой географии. Они встречаются на картах, миниатюрах и даже как архитектурные украшения: фасад собора в Сансе украшает скиапод.

В Средние века на Западе считали, что в Индии располагается большая и процветающая колония христиан. Согласно легенде Христос продал Фому купцу Хаббану, чтобы он мог попасть в Индию и обратить ее жителей в христианство. На карте Беата из Осмы изображены головы двенадцати апостолов в разных частях мира; голова св. Фомы помещена в Индии. Неизвестный автор «Письма пресвитера Иоанна», несомненно, знал легенду о св. Фоме, поскольку он пишет, что дворец пресвитера Иоанна был точно такой, как построенный этим святым. Сюжет этой легенды в XII и XIII веках был излюбленной темой при оформлении скульптурных украшений соборов и витражей. Истоком легенды о христианах в Индии могла служить колония несториан, действительно существовавшая там.

Путешественники на Восток в XIII веке усиленно стремились обнаружить царство пресвитера Иоанна, а когда наконец стало очевидно, что в Азии такого царства не существует, пресвитера Иоанна переместили в Африку, где его искали уже португальские мореплаватели XIV–XV веков.

Предполагалось, что в северной части Азии обитают ужасные племена Гог и Магог, чье появление в Судный день должно будет привести к уничтожению всего человечества. Библейские пророчества сочетались с рассказом об Александре Великом, окружившем эти племена огромными стенами. На большинстве карт Гог и Магог обычно изображаются окруженными стеной; на некоторых добавлены презрительные эпитеты, например «грязный народ».

На карте Палестины Матфея Парижского на севере обозначены стены, которыми царь Александр Великий окружил Гог и Магог, а в пояснительной легенде говорится, что оттуда же прибыли татары.

В сочинении «Об образе мира» просто заявляется, что между Каспийскими горами и одноименным морем живут племена, которых когда-то обнес стеной Александр Великий; Гог и Магог — самые жестокие на свете, питающиеся сырым мясом диких зверей и людей. Мусульмане помещали Гог и Магог на самой северо-восточной окраине Азии, и в переводе Иоанна Севильского «Астрономии» ал-Фаргани страна Гог находится на крайнем востоке шестого и седьмого «климатов» (самых северных).

Вера в Гога и Магога была широко распространена на Востоке; о них имеются упоминания в Коране (под именами Йаджудж и Маджудж), а в IX веке один восточный халиф даже направил специальную экспедицию на поиски этих нехороших людей. Сообщение об экспедиции с полным доверием повторил ал-Идриси.

Но не только мистикой знаменита средневековая география. Были, например, практические руководства по мореплаванию в Средиземном море. Мореплавателя тщательно информировали, какую дорогу ему лучше и выгоднее выбрать. Например, упоминается существование двух путей из Марселя в Акру: один — открытым морем, а другой — вдоль побережья.

При благоприятном ветре можно избрать первый маршрут, тогда Сардиния и Сицилия остаются слева, но при этом нужно постоянно следить, чтобы не отклоняться слишком вправо и не оказаться у берегов, населенных варварами.

При попутном ветре такое путешествие можно совершить за пятнадцать дней, и во время такого плавания возможность нападения пиратов меньше, чем при плавании вдоль побережья. С другой стороны, навигация на этом маршруте сложнее, и ни в коем случае не следует плыть этим путем на галерах, поскольку во время бури они легко могут затонуть.

Картография

Географические карты — один из главных языков географии. Язык этот как средство выражения представлений людей об окружающей их географической среде и передачи пространственной информации является более древним, нежели любая форма письменности. Известны наскальные картографические изображения, относящиеся к каменному веку.

Картография и карты в разных странах и у разных народов имели свои неповторимые черты, отражавшие специфику их цивилизации и культуры на разных этапах исторического развития. Карты, рассматриваемые в их развитии, показывают изменения знаний человека об окружающем мире и способах ее освоения. И служат великолепным зеркалом культуры цивилизации, — главное, чтобы зеркало это не оказалось кривым.

Античная картография

Страбон был совершенно прав, когда писал, что наиболее точным изображением земной поверхности является глобус больших размеров. Но поскольку официальная история неправильно датирует время его жизни, то и получается, что эта идея была реализована в глубокой древности. Хранящийся в Неаполитанском музее двухметровый глобус, покоящийся на плечах Атласа, датируют IV веком до н. э., приписав его изготовление астроному и философу Евдоксу. Архимед же, говорят, имел стеклянный Звездный глобус, внутри которого был подвешен маленький земной. Правда, это никак не согласуется со временем появления прозрачного стекла.

Особый этап в картографии наступил с образованием центра эллинской науки в Александрии с ее знаменитыми академией, музеем и библиотекой. Ученые Александрии заложили научные основы картографии и географии. Здесь было придумано то, что мы называем параллели и меридианы. На карте Эратосфена из его труда «География» (известного в средневековых отрывках) были нанесены экватор и параллели, проходившие через семь пунктов, широты которых были ему известны. Страбон предложил принцип цилиндрической проекции.

Когда это было, доподлинно неизвестно, ведь мы не имеем никаких карт от этого периода, а те, что имеем, относятся не ранее как к XI веку. Говорят, что древним астрономам был известен целый ряд проекций для построения карт: стереографическая, ортографическая и другие, но нам тоже надо помнить, что их не применяли для построения карт даже по прошествии многих веков после периода, когда они были, якобы, введены. Зато они применялись для построения звездных карт, так как представление о звездной сфере было обычным даже для древнего человека. А это значит, что у картографов при составлении карт Земли не могло быть осознания, что воспроизводят на плоскости шарообразное тело.

Ни одна из тех классических карт, которые, как считается, оказали непосредственное влияние на картографию средневековья, до нас не дошла. Да и хорошими копиями мы располагаем, по сути дела, только двух из них. Это — карты Птолемея и так называемая Пейтингерова таблица (Tabula Peutingeriana).

«Поздняя копия дорожной карты Римской империи», найденная в 1950 году в городе Аугсбурге и названная по имени одного из первых ее владельцев — историка Пейтингера «Пейтингеровой таблицей», является памятником практической картографии.[15] Это свиток длиной 6,74 м и шириной 34 см, так как пользоваться свернутой в рулон картой удобно в дороге. Карта показывает известные в то время страны от Британских островов до устья Ганга включительно. Изображение на ней намеренно сжато с севера на юг. Средиземное, Черное и другие моря вытянуты вдоль карты в виде узких лент.

Необычный вид «Пейтингеровой таблицы» затрудняет ее использование как исторического источника и вызывает недоверие к содержащимся в ней сведениям. Без привлечения дополнительных материалов невозможно говорить о точной локализации этих данных на современной карте, но некоторые первоначальные сведения для подобной привязки имеются в самой таблице в виде сети дорог, изломы на которых обозначают положение станций. Расстояние между станциями подписаны вдоль дорог.

Постоянная потребность в определении на местности земельных наделов фиксированных размеров привела к созданию особой профессии — землемеров. Считается, что такие военные съемщики, размечающие позиции под лагерь с помощью измерительных шнуров, изображены на колонне Марка Аврелия Антонина в Риме. Опять же достоверной даты нет.

В Помпее, в результате раскопок, обнаружена мастерская землемера, где найдены простейшие геодезические инструменты, которыми он пользовался, в том числе «грома» (Groma, комбинация визирных линеек, использовавшаяся для построения прямых углов на местности), солнечные компасы, различные линейки, костяные солнечные часы и т. п. Все они характерны для Средних веков.

Известно, что император Константин содержал так называемый «штаб» (или «корпус») гражданских землемеров. Из их работ больше всего следов на местности оставила «центуризация земель» — деление их на квадраты со стороной 2400 римских футов (1 римский фут = 294,9 мм). Впервые следы центуризации были обнаружены на поверхности земли в 1833 году в районе Карфагена, а в настоящее время таких мест насчитывается уже весьма много. Сетка ориентирована в среднем под углом 37° к север-северо-востоку к меридиану, на котором располагался центр съемки соответствующей местности; средняя величина стороны квадрата, прослеживаемого на местности, — 6000 римских футов (1,770 км).

После построения сетки центурий землемер должен был составлять карты — формы (formae) — соответствующих районов. Карты гравировались на меди в двух экземплярах: один для архива империи, другой — для местных властей. Помимо этого, план центурий иногда наносились на специальные камни, располагавшиеся на их границах. Подобных камней довольно много обнаружено в Оранже (хранятся в местном музее). Каждая центурия выгравирована на камне в виде квадрата или прямоугольника, внутри даны центурии, ее юридический статус, имена владельцев и сумма налога.

Бронзовых карт римских землемеров не сохранилось, а определить возраст камней невозможно!

Большую ценность для истории картографии имеют иллюстрации в инструкциях землемеров. Главная цель этих рисунков и чертежей — наглядно показать различные геометрические действия, связанные с разделением территории на центурии, гередии (1 гередия = 1/100 центурии) и другие, более мелкие единицы, со съемкой внутренней ситуации этих территорий и изображение ее на плане. И вот оказывается, что все эти рисунки более позднего происхождения, так как практически все представляют собой сочетание планового и полуперспективного изображения.

Прямоугольная система координат была основной и в китайской картографии, и многие авторы относят ее внедрение в практику топографического картографирования за счет знакомства европейцев с этой китайской традицией в XVII–XVIII веках. Но все как раз наоборот: это в Китай она была привнесена из Европы.

Первым научным трудом по картографии считается восьмитомное «Руководство по географии» Птолемея. Это «Руководство…» дошло до нас в копиях средних веков, начиная с XII века. Оно включает общее определение географии, инструкции для составления конической и псевдоконической проекций для карт мира, предложения о разделении карты мира на региональные карты более крупного масштаба. В некоторых копиях имеется 12 карт для Азии, 10 — для Европы, 4 — для Африки.

Известны варианты «Руководства…», содержащие 64 частные карты со списком географических объектов числом до 8000. Для определения координат этих объектов использовались две системы: долгота и широта в градусах и в единицах времени, широта — по продолжительности наиболее длинного дня, долгота — в часах от начального меридиана (1 час = 15°). Начальный меридиан Птолемея проходил через «Счастливые» (Канарские) острова, а его карта мира простиралась на 180° на восток до Китая. Но мы знаем, что часы тогда были неравномерные, и до изобретения механических часов в XIII–XIV веках выполнить такую работу было просто невозможно. Вопрос же о том, какие книги и карты принадлежат самому Птолемею, а какие являются более поздними переработками и дополнениями, до сих пор исследуется. О мировой карте Птолемея коллекционер и знаток старых карт Л. С. Багров на основании названий племен в Европейской Сарматии (западной России) высказывал мнение, что она составлена не ранее ХШ века.

Индийская и китайская картография

Имеются указания на то, что в Индии карты выполнялись на пальмовых листьях и коре. Из инструментов, использовавшихся для съемок, в источниках упоминаются гномон, различные линейки, шнуры и жезлы для измерения расстояний, вехи, бычьи шкуры для измерения площадей и т. п. Когда это было, невозможно сказать.

Историки науки сообщают, что, судя по описаниям, индийцы очень давно умели делать глобусы. В частности хроника «Суриасиддханта» повествует о создании в 379 или 500 годах н. э. глобуса из дерева с небесной сферой и главными кругами, изображенными бамбуковыми палочками. Причем в тексте, конечно, никаких дат нет, они приданы им позже XVI века.

В «Брахмасиддханте» рассказывается об изготовлении глобуса, на котором были показаны континенты, океаны, горы, реки, города и другие объекты. В XII веке глобусы уже использовались для обучения. Вполне возможно, что глобусы были, но изображали не Землю, а звездное небо, и датировка текстов сделана неправильно. В упомянутой уже «Суриасиддханте» говорится:

«Искусство картографии — секрет богов. Его знание не может быть дано каждому. Его следует давать лишь проверенному ученику, который провел год или два, изучая астрономию. Вот почему я не раскрываю знания картографии читателям».

Дошедшие до нас индийские карты чаще всего изготовлялись на металле (в том числе золоте и серебре), хранились в храмах и использовались для ритуальных целей. Подробное описание подобной карты имеется в хронике «Брахманда Пурана». Выполнялись они с ритуальными целями, картографическое изображение включало традиционные семь материков и океанов; на суше были показаны реки, а также флора и фауна.

Китайская картография, как и многие другие элементы науки и культуры, сформировалась, говорят, в невообразимой дали времен и отличалась значительным консерватизмом. Сохраняла она свои отличительные черты вплоть до XVII века, а когда было ее начало — невозможно сказать.

Вот как видят историю картографии Китая историки науки:[16]

«Судя по сведениям официальных китайских исторических хроник, уже в XI–VIII вв. до н. э. при выборе мест для постройки городов и крепостей китайцы составляли карты (планы) соответствующих участков и представляли их правительству. В период «воюющих государств» (403–221 гг. до н. э.) карты часто упоминаются в источниках как необходимые средства обеспечения военных действий. В хронике Чу Ли («Правила [ритуалы] Чу») записано, что к этому времени уже давно функционировало два специальных правительственных учреждения, ведавших картами: Ta-Ccy-Ty — «все земельные карты» и Ссу-Хсиен — «центр для сбора стратегических карт»…

В 1973 г. при раскопках захоронения Ма-ванг-туй в столице провинции Юньнаш г. Чанша среди оружия и другого снаряжения, сопровождавшего молодого военачальника в последний путь, была обнаружена лаковая шкатулка с тремя картами, выполненными на шелке. Карты датировали периодом до 168 г. до н. э.

Точность контуров и достаточно постоянный масштаб китайских карт II в. до н. э. делают вполне обоснованными предположения о том, что при их составлении использованы результаты непосредственных съемок на местности. Главным инструментом при таких съемках, очевидно, был компас, о применении которого китайскими путешественниками упоминается уже в III в. до н. э.

Достижения китайской практической картографии получили теоретическое обобщение в трудах Пей Сю (223/4? — 271 гг. н. э.)… Конечным результатом этих трудов явился замечательный «Региональный атлас Сю Кунга», состоящий из 18 листов и, возможно, являющийся древнейшим из известных региональных атласов мира. В предисловии к этому труду Пей Сю, обобщая достижения своих предшественников и опираясь на собственный опыт, сформулировал шесть основных принципов «существенностей» составления карт. (Из приведенных А. В. Постниковым принципов следует, что китайцы в III веке блестяще знали геометрию, а из инструментов имели не только компас, но и механические часы и другую технику, необходимую для выполнения геодезических работ. Однако этого заведомо не могло быть. Авт.)

Картографические принципы и приемы, обобщенные в творчестве Пей Сю, господствовали в китайской картографии до проникновения европейской картографической традиции в XVII–XVIII вв…

В XII–XIV вв. были созданы наиболее значительные произведения китайской картографии, часть из которых сохранилась до наших дней. Широко известны, в частности, замечательные по географической достоверности карты, награвированные на лицевой и боковой сторонах одной из стел в так называемом «лесу плит» в древней столице Китая г. Сиани. Карты датированы маем и ноябрем 1137 г. и созданы по оригиналам, составленным в 1061 г. — конце XI в. с использованием… карты Цзя Тана (IX в.). Карты на стеле имеют сетку квадратов со стороной в 100 ли (57,6 км), и изображение береговой линии и гидрографической сети на них, несомненно, совершеннее, чем на любых европейских или арабских картах того же периода. Другим замечательным достижением китайской картографии XII в. является первая известная науке печатная карта. Предполагается, что она была изготовлена около 1155 г. и, таким образом, опередила первую печатную европейскую карту более чем на три столетия. Эта карта, служившая иллюстрацией в энциклопедии, показывает западную часть Китая. Помимо поселений, рек и гор, на севере обозначена часть Великой китайской стены. Описанные карты имеют северную ориентировку…

Если на китайских картах суши основой для нанесения элементов содержания и определения масштаба служит сетка квадратов, то для морских картографических пособий главными параметрами, определяющими масштаб и рисовку контура побережий, был расстояния в днях пути и компасные курсы между отдельными их пунктами. Морских акватории покрывались рисунком волн, а сетка квадратов на них не проводилась… (Очень напоминает европейские карты-портоланы. Авт.)

В период с 1405 по 1433 г. под руководством Чжэн Хэ китайские мореплаватели совершили семь дальних плаваний, во время которых они доходили до берегов Персидского залива и Африки. Обеспечение безопасного плавания … требовало не только значительных географических познаний и навигационных навыков, но и наличия совершенных картографических пособий. Косвенным свидетельством существования таких пособий на борту кораблей китайской эскадры может служить так называемая «Морская карта» экспедиции Чжэн Хэ, составленная в 1621 г., на которой показано восточное побережье Африки. В то же время… эта карта имеет хорошо выраженные особенности, доказывающие наличие арабского влияния… В частности, это влияние можно усмотреть в указании широт отдельных пунктов побережий Африки … через высоту Полярной звезды, выраженную в «пальцах» и «ногтях» (у арабов того времени 1 «палец» («Исаби») = 1°36 , а 1 «ноготь» («Зам») =12,3 )…

В XVII–XVIII вв. картография Китая попадает под сильное влияние французских миссионеров-иезуитов, которые, широко используя китайские материалы и основываясь на астрономических определениях, стали составлять географические карты Китая в привычной для европейцев системе географических координат широты и долготы. С этого периода самобытное развитие китайской картографии практически прекращается и лишь детальные, многокрасочные топографические рисунки художников XVIII–XIX вв. продолжают напоминать о богатых картографических традициях Древнего Китая».

Европейская картография раннего Средневековья

Средневековые европейские карты в высшей степени своеобразны: на них нарушены все реальные пропорции, очертания земель и морей вполне могут быть деформированы для удобства изображения. Но эти карты не имели того практического назначения, которое, естественно, придается им в современной картографии. Они не знакомы ни с масштабом, ни с сеткой координат, но зато им присущи такие признаки, которых современная карта лишена.

Средневековая карта мира совмещала в одной пространственной плоскости всю священную и земную историю. На ней можно обнаружить изображения Рая с библейскими персонажами, начиная с Адама и Евы, тут же встречаются Троя и владения Александра Македонского, провинции Римской империи — все это наряду с современными христианскими царствами; полнота картины, объединяющей время с пространством и целостный историко-мифологический хронотоп, довершается сценами предсказанного в Писании конца света. История оказывается запечатленной на карте, точно так же, как она отражена в иконе, на которой соседствуют герои Ветхого и Нового заветов, и мудрецы, и правители более поздних эпох. География Средних веков неотрывна от истории. Причем разные части света, а равно и разные страны и пункты обладали в глазах средневековых людей неодинаковым моральным и религиозным статусом. Были места сакральные, и были места профанные. Были и проклятые места, прежде всего жерла вулканов, которые считались входами в геенну огненную.

За некоторыми исключениями, все уцелевшие образцы западноевропейских карт, изготовленных ранее 1100 года, могут быть на основании их формы разделены на четыре более или менее четко выделяемые группы.

Первую группу составляют чертежи, иллюстрирующие предложенное Макробием деление земной поверхности на зоны. Подобные чертежи встречаются в рукописях уже с IX века. Чертежи этой группы еще нельзя назвать картами в полном смысле этого слова.

Ко второй группе относятся простейшие схематические изображения трех континентов, часто называемые картами типа Т–О, или О–Т. Известный тогда мир изображен на них в виде круга, в который вписана буква Т, разделяющая его на три части. Восток оказывается в верхней части карты. Часть, расположенная вверху, над перекладиной буквы Т, представляет Азию; две нижние части — Европу и Африку. Обычно поверхность карты лишена украшений в виде виньеток или каких-либо условных символов, а пояснительные надписи сведены до минимума.


Другая история науки. От Аристотеля до Ньютона Европейская картография раннего Средневековья.

Пример «ТО» карты


На многих картах типа «Т–О» основные материки имеют названия по именам трех сыновей библейского патриарха Ноя — Сима, Хама и Яфета, которым по разделу Земли после всемирного потопа достались Азия, Африка и Европа. На других картах вместо этих имен даны названия материков; на некоторых картах обе номенклатуры присутствуют совместно.

Чертежи третьего типа довольно близки картам типа Т-О, но отличаются большей сложностью. Они сопровождают рукописи сочинений Саллюстия. Чертежи следуют форме карт типа Т-О, но общий вид их значительно оживляется пояснительными надписями и рисунками. На древнейшем их образце Х века нет даже обозначения Иерусалима, который неизменно присутствует в центре большинства более поздних карт.

Самой интересной является четвертая группа. Считается, что в конце VIII века некий Беат, священник из бенедиктинского аббатства Валькавадо в Северной Испании, написал комментарий к Апокалипсису. Чтобы представить графически разделение мира между двенадцатью апостолами, сам Беат или кто-то из его современников начертил карту. Хотя ее оригинал и не дошел до нас, в рукописях Х и последующих столетий сохранилось не менее десяти карт, сделанных по ее образцу. Лучший образец — карта из Сен-Севрского собора, датируемая приблизительно 1050 годом.[17]

Помимо сугубо библейских сюжетов, на картах находили себе место порождения «ереси»: различные мифические земли, биологические монстры и т. п. Эти фантастические элементы оказались весьма живучими, и некоторые из них бытовали на картах вплоть до XVII века. «Изобретателем» этой галереи диковинок считается Солин, автор книги «Собрание вещей, достойных упоминания» («Полихистор»). Солина копировали еще долгое время после того, как его мифы и чудеса были развенчаны, а его биологические монстры «украшали» не только средневековые, но и более поздние карты.

Важное место в картографии средних веков занимали библейские Гог и Магог. Стойкость этой мифической традиции была настолько велика, что даже такой просвещенный человек, как Роджер Бэкон (ок. 1214–1294) рекомендовал изучение географии, в частности, для того, чтобы определить время и направление нашествия Гога и Магога. Эта история была не менее знаменита, чем сейчас — история нашествия татаров и монголов того же XIII века.

Кроме Рима и Иерусалима, на «Картах мира» можно найти Трою и Карфаген, Критский лабиринт и Колосса Родосского, маяк на острове Фарос у Александрии и Вавилонскую башню.

Географические представления средневековых картографов стали постепенно расширяться лишь в период Крестовых походов 1096–1270 годов, что в известной степени сказалось в наиболее значительном и интересном произведении — Герефордской карте мира (ок. 1275), вычерченной на пергаменте из кожи целого быка монахом Ричардом из Голдингема. Карта помещалась в алтаре Герефордского кафедрального собора и была, по сути дела, иконой.

Другая группа карт трактует распределение земных и водных масс обитаемого мира по схеме распределения природных зон (тропической, умеренных и полярных). Эти карты получили в современной литературе названия «зональных» или «макробиевых». Некоторые из них показывают пять, другие семь зон или климатов Земли.

На зональных картах четко прослеживается идея шарообразности Земли. Земной шар опоясан двумя перекрещивающимися океанами (Экваториальным и Меридиональным), образующими четыре равные четверти шара с континентами. Карты допускают обитаемость не только нашей Ойкумены, но и трех других континентов.

На двух зональных картах изображен экватор, — это карта аббатисы Геррады из Лансберга в ее сочинении «Сад наслаждений» (ок. 1180) и карта Джона Галифакса из Холивуда (ок. 1220).

В общей сложности науке известно около 80 «макробиевых» карт, наиболее ранняя из которых относится к IX веку.[18]

Арабские карты

Исходные позиции мусульманской географической науки, продиктованные священной книгой ислама — Кораном, базировались на примитивных представлениях о плоской Земле, на которой, подобно кольям, установлены горы и находятся два моря, отделяющиеся друг от друга, чтобы не слились, специальной преградой. География у арабов называлась наукой «о почтовых сообщениях» или «о путях и областях». Интенсивное развитие астрономии и математики неизбежно выводило арабскую географию за рамки космографических догм Корана, так что некоторые авторы стали трактовать ее, как математическую «науку о широтах и долготах».

Знаменитый математик и астроном Мухаммед ибн Муса ал-Хорезми создал «Книгу картин земли», представляющую собой сильно переработанный и дополненный вариант птолемеевой географии; книга широко использовалась и высоко ценилась в арабском мире. В рукописи «Книги картин земли», хранящейся в Страсбурге, имеются четыре карты, из которых наиболее интересны карты течения Нила и Меотиды (Азовского моря). На карте Нила из этой рукописи отмечены границы климатов, природно-климатических поясов.

Своеобразная картографическая и географическая традиции сформировались при дворе Саманидов в Хорасане. Основателем этого направления был Абу-Зейд Ахмед ибн Сахл ал-Балхи (ум. в 934). Им была написана «Книга земных поясов», которая, видимо, представляла собой географический атлас с пояснительным текстом. Карты из труда ал-Балхи перешли в сочинения Абу Исхак ал-Истахри и Абу-л-Касим Мухаммед ибн Хаукаля, оказав влияние на все картографические произведения обоих авторов, что дало возможность одному из первых исследователей арабских карт — Миллеру — объединить их все в его «Арабских картах» под общим названием «Атласа Ислама», прочно вошедшим в историко-картографическую литературу.

В картах «Атласа Ислама» идеи геометризма и симметрии господствовали над реальными знаниями. Все географические карты чертились при помощи циркуля и линейки. Геометрическая правильность очертаний морей неизбежно влекла за собой грубое искажение очертаний и несоразмерность (по сравнению с действительными) площадей морей, заливов и суши. Реки и дороги вне зависимости от их натуральных очертаний вычерчивались прямыми линиями. Сеть меридианов и параллелей отсутствовала, хотя географические тексты, сопровождавшие карты, нередко содержали указания широт и долгот.

Условно-геометрическая традиция продолжала господствовать в арабской картографии и в последующий период (XII–XIV века).

Совершенно особняком, без видимой связи с традициями «классической» арабской картографии, стоят труды знаменитого арабского ученого Абу-Абдаллах аш-Шориф ал-Идриси (1099–1162), уроженца Марокко, получившего образование в Кордове и приглашенного в Сицилию королем Рожером II. В 1154 году ал-Идриси по поручению Рожера II составил 70 отдельных карт «населенных областей» и одну общую карту мира. В условиях Сицилийского королевства, в культуре которого значительную роль играли арабы, в картографическом творчестве ал-Идриси, освобожденном от мусульманских пут условности и схематизма, проявилось не только глубокое и давнее знание античной географической науки, но и умение подходить критически к картам Птолемея. Этим умением европейские картографы овладели лишь тремя-четырьмя столетиями позже, в рамках традиционной хронологии.

Каждая «областная карта» ал-Идриси показывала 1/10 часть одного из семи «климатов», а соединение всех карт в определенном порядке давало полную карту мира. Помимо этой прямоугольной карты, на 70 листах ал-Идриси составил круглую карту мира на серебре, наиболее полно отразившую птолемеевские представления.

Нельзя обойти молчанием своеобразное чисто теистическое картографирование — так называемые «карты киблы», указывавшие правоверным мусульманам направления, в которых следовало преклоняться так, чтобы быть лицом к Мекке в часы ежедневных молитв в разных странах. В центре карты находится квадратное изображение священного храма Кааба в Мекке с указанием расположения его ворот, углов, черного камня и священного источника Земзем. Вокруг Каабы помещено 12 овалов в форме замкнутых парабол, которые изображают 12 михрабов для разных частей мусульманского мира. Михрабы расположены соответственно географическому порядку этих частей, а каждая из последних представлена в надписи несколькими наиболее известными городами.

Источники свидетельствуют о наличии детальных описаний побережий с указанием расстояний и магнитных румбов между их пунктами у арабов уже в XII веке. Позже подобные описания получили итальянское название портоланов, но уже в трудах ал-Идриси имеется деталь истинного портолана побережий между Ораном и Барка. Первый, действительно известный науке итальянский портолан появился позже.

В дальнейшем наибольший вклад в развитие этого оригинального вида морских карт в XV–XVII веках был внесен итальянскими и каталонскими картографами, а вслед за ними испанскими и португальскими. В этот более поздний период мусульманские картографы сделали, судя по источникам, значительно меньше для развития морской картографии. Известно всего несколько арабских и турецких карт-портоланов, из которых наиболее замечательны и хорошо изучены морская карта Ибрагима ал-Мурши (1461). Нам надо помнить, что карты-портоланы составляли секрет государства, поэтому их небольшое количество вполне объяснимо.

Картография эпохи Возрождения

Практические нужды развития сельскохозяйственного производства и торговли порождали необходимость описаний земельных угодий, сухопутных торговых путей, маршрутов морских каботажных и дальних плаваний, мест, удобных для якорных стоянок кораблей и укрытия их от непогоды. И вот, в XIII веке произошло осознание, что географические реалии и их соотношения в пространстве качественно лучше передаются в графической, нежели в текстовой форме, что карта может быть незаменимым пособием в организации хозяйства. Уже около 1250 года появились составленные монахом Мэттью Пэрисом (Матвеем Парижским) дорожные карты Англии и Уэльса. Они представляли собой итенерарии, или списки дорожных станций с расстояниями между ними, но уже иллюстрированные. (Карты Мэттью Пэриса имеют некоторые черты сходства с «Пейтингеровой таблицей», благодаря чему можно предположить наличие некоторой генетической связи этих оригинальных картографических произведений.)

Наиболее быстро пошло дело в морском картографировании. Периплы, описания маршрутов, можно было использовать почти исключительно для плавания в видимости берегов, чтобы навигатор мог следить за указаниями документа об очередности портов и гаваней и расстояний между ними в днях пути. Но для плаваний в открытом море, вне видимости берегов, нужно было знать направление между портами. Решение этой задачи дало изобретение карт-портоланов.

Первое упоминание об использовании карт-портоланов на практике относится к 1270 году, когда мореходы короля Людовика IX, совершавшего по Средиземноморью крестовый поход в Северную Африку, смогли определить после бури положение королевского корабля, используя морскую карту; она не сохранилась.

Из-за секретности этих карт полностью отсутствуют их ранние образцы. Они фактически являлись ключом к заморским рынкам сбыта и колониям, средством обеспечения обогащения для их владельцев. На государственном уровне карты-портоланы рассматривались как секретные материалы, и их свободная циркуляция и внедрение в научную сферу были почти полностью исключены. На испанских кораблях предписывалось хранить карты-портоланы и навигационные журналы скрепленными со свинцовыми грузами, чтобы в случае взятия судна неприятелем немедленно утопить их.

Итак, в начале XIV века карты-портоланы появляются как уже вполне сформировавшийся тип карт. Наиболее ранняя известная карта этого типа, так называемая Пизанская карта, предположительно была вычерчена немногим ранее 1300 года. От этого века до нас дошло не более 100 карт-портоланов. Производство их развивалось первоначально в итальянских городах-республиках и в Каталонии, их языком была латынь. Вычерчивали их обычно на пергаменте, изготовленном из целой овчины с сохранением ее естественной формы. Размеры их колебались от 90хЧ5 до 140х75 см.

Функциональной и графической основой карт-портоланов служила центральная Роза ветров. Современный магнитный компас обеспечил совмещение древней Розы ветров и магнитной иглы. Следует заметить, что изобретение компаса хронологически совпадает со временем появления карт-портоланов.

Но роза ветров имеет более древнее происхождение, чем магнитная стрелка. Первоначально она развивалась независимо и была не более чем удобным способом деления кругового горизонта, а названия ветров использовались для указания направлений. Из Розы ветров прочерчивались лучи по числу основных компасных румбов. Вначале использовалось восемь основных «ветров»; долго удерживалась латинская 12-ветровая роза, затем число ветров дошло до 32. На периферии карты, на лучах основной «розы» по кругу располагались вспомогательные «розы». Розы ветров — основная и вспомогательные — использовались для нанесения на карту контуров береговой линии, портов и т. п., а также для определения в плавании курсового магнитного румба. Средневековый компас позволял прокладывать курс судна с угловой точностью, не превышающей 5°.

На вопрос, откуда пришел компас — из Китая или Европы, ответ очень прост. Из Европы. Арабы использовали для обозначения компаса итальянские, а не китайские термины. В случае же, если бы путь был обратным, а арабы в том и другом случае должны быть посредниками, у арабов были бы китайские термины.

В 1269 году Петрус Перигринус снабдил магнитную стрелку круглой градуированной шкалой и с помощью этого устройства определял магнитные направления на предметы. 1302 год — традиционная дата изобретения неизвестным итальянским навигатором из Амальфи морского компаса, заключавшегося в соединении розы ветров с магнитной иглой. Для обозначения главных точек компаса использовались различные (латинские, франкские, фламандские) названия ветров, а также Северная Полярная Звезда.

Изготавливая карты-портоланы, европейские картографы впервые по-настоящему осознали роль направлений и угловых измерений в составлении карт. В этом смысле карты-портоланы открывали новый этап в развитии практической картографии.

Карты-портоланы первоначально использовались для обслуживания морской торговли Италии и каталонских портов и охватывали акватории, по которым проходили их торговые пути от Черного моря до Фландрии. Со временем производство карт распространилось в Испании и Португалии, где их изготовление приобрело характер государственной монополии, а карты считались секретными.

Указом короля Испании от 20 января 1503 года в Севилье была учреждена «Палата торговли с Индиями», представлявшая собой государственное ведомство, объединявшее функции министерства торговли и гидрографического департамента для регулирования заокеанских торговых отношений и изучения вновь открытых территорий с обращением особого внимания к Новому Свету. Был создан отдельный географический или космографический департамент этой Палаты, явившийся, возможно, первым в истории гидрографическим департаментом. Пилот майором (главным лоцманом) этого департамента, ответственным за составление карт и лоций, стал знаменитый путешественник Америго Веспуччи (1451–1512).

С конца XV века гидрографическое управление, подобное испанскому, существовало под названием Палата Гвинеи (позднее — Палата Индии) в Португалии.

В это время карты-портоланы стали объектом незаконной торговли. Официальные карты испанской Палаты хранились в сейфе с двумя замками, ключи от которых были только у Пилот-майора и Главного космографа. После того, как Себастьян Кабот (1477–1557) пытался продать англичанам «секрет» мифического Анианского пролива, был издан указ, запрещавший иностранцам занимать руководящие посты в Палате. Но, несмотря на такие тщательные предосторожности со стороны испанского и португальского правительств, сведения о географических открытиях и практика составления карт-портоланов неизбежно распространялись в другие страны.

Затем морская картография начала развиваться в Голландии. Голландцы, досконально изучив берега Северной Европы, создали знаменитый морской атлас «Зеркало моряка», первый том которого вышел в свет в 1584 году. Значительный вклад в картографирование внесла голландская Ост-Индская компания, в частности, составив так называемый «Секретный атлас», включавший 180 детальных карт.[19] С 1600 года активные картографические работы стала проводить и английская Ост-Индская компания.

Около 1406 года «Руководство по географии» Птолемея было переведено во Флоренции на латынь. Несколько позже появились карты, заменившие собой схоластическую картину мира, которую проповедовали монастырские «Карты мира». Уже при самом своем новом «рождении» в Европе «География» Птолемея, восторженно принятая учеными и в какой-то степени канонизированная, потребовала уточнения в части хорошо знакомого средневековым европейцам Скандинавского Севера и Гренландии.

В 1492 году уроженец Нюрберга Мартин Бехайм в содружестве с художником-миниатюристом Георгом Хольцшуером создали глобус, получивший известность как первый современный глобус Земли. Небесные глобусы более ранних периодов использовались и раньше византийскими, арабскими и персидскими астрономами, но за период между античностью и XV веком не сохранилось ни одного географического глобуса. Глобус Бехайма, по-видимому, основан на карте мира Генриха Мартеллуса конца XV века и имеет немногим более 50 см в диаметре (20 дюймов).

На глобус нанесены разделенный на 360 неоцифрованных частей экватор, два тропика, арктический и антарктический полярные круги. Показан один меридиан (80 к западу от Лиссабона), который также поделен на градусы; деления не подписаны, но в высоких широтах дана продолжительность наиболее длинных дней. Протяженность Старого Мира на глобусе равна 234° (при истинном значении 131°), и соответственно расстояние между Западной Европой и Азией на нем уменьшено до 126° (на самом деле 229°), что является итоговым выражением доколумбовых представлений о мире.

Применение печати для размножения карт сделало возможным широко использовать сравнительный метод в картографии и таким образом стимулировало ее дальнейшее развитие. В то же время массовое производство карт способствовало в ряде случаев достаточно стойкому закреплению устаревших и ошибочных представлений.

Даже если картограф-составитель имел в своем распоряжении первичные материалы съемок — навигационные описи, карты-портоланы, судовые журналы, он не всегда мог связать эти материалы с имеющимися картами. Лишь с дальнейшим развитием методов астрономических определений координат местности, а также с изобретением тригонометрической съемки (триангуляции), картографы получили возможность определять практически неограниченное количество точек на местности путем измерения углов треугольников, образуемых этими точками, и длины исходного базиса.

Принципы метода триангуляции впервые были сформулированы в 1529 году известным математиком, профессором университета в Лувене Геммой Фризом Регниером (1508–1555). В 1533 году он сброшюровал с фламандским изданием «Космографии» Петр Апиана свою работу «Книжка» («Libellus»). В этом труде он детально описал метод съемки обширного региона или целого государства с помощью триангуляции. Метод триангуляции, во всех аспектах подобный методу Геммы Фриза Регниера, был, по-видимому, независимо изобретен до 1547 года Августом Хиршфогелем (1488–1553).

В 60-х годах XV века Иоганнес Региомонтан (1436–1473) посетил Феррару, где его захватило всеобщее увлечение «Географией» Птолемея, а также мечта создать новую карту мира и европейских государств. Он составил «Календарь», знаменитые «Эфемериды», или астрономические таблицы, и список координат различных мест, в основном почерпнутый у Птолемея. Также Региомонтан вычислил таблицы синусов и тангенсов и издал первое в Европе систематическое руководство по тригонометрии «О треугольниках», в котором рассматривались плоские и сферические треугольники.

Другой известный ученый XVI века, профессор астрономии и математики в Ингольштадте (Бавария) Петр Апиан (1495–1552) занимался составлением различных географических карт, среди которых известны карта мира в сердцевидной проекции, карта Европы и ряд региональных карт. В своем наиболее известном сочинении «Космография или полное описание всего мира» (1524), выдержавшем многочисленные переиздания, Апиан, в частности, дает указания по определению географических долгот посредством измерения расстояний Луны от звезд. Много внимания он уделял также совершенствованию астрономических инструментов.

Характерно, что все эти ученые были специалистами в области геометрии и тригонометрии, имели опыт в астрономических инструментальных наблюдениях и в известной степени были инструментальными мастерами, что неизбежно приводило к пониманию ими применимости геометрии и инструментальных методов к практическим съемкам.

Триангуляция для картографических целей впервые была применена великим фламандским картографом Герардом Меркатором (1512–1594), который в 1540 году издал на четырех листах карту Фландрии. Триангуляционная съемка осталась единичной для своего времени, но она знаменовала начало нового этапа развития картографии, получившей теперь возможность оперативного внесения новых сведений в обзорные карты с безошибочной локализацией этих данных. Большую роль сыграла также разработка новых проекций, из которых отметим лишь используемую до настоящего времени для целей навигации проекцию Меркатора (1541), дающую возможность прокладывать курсы судов по прямой линии.

Мы уже писали, что практика съемок земель в Древнем Риме вызвала необходимость создания специальные инструкций землемерам. Следующие подобные инструкции относятся к XVI веку. (Не случайно мы сомневались в датировке предыдущих инструкций.) Эти инструкции и наставления давали в известной степени нормированную методику полевых работ и составления планов и карт.

Первое руководство, дававшее конкретные указания землемеру, было издано около 1537 году Ричардом Бенизом (ум. в 1546), который был съемщиком у короля Генриха VIII. Текст Бениза не дает никаких указаний по поводу измерения направлений линий, а также не содержит упоминаний какого-либо инструмента для определения меридиана или направления любой другой точки съемки. Следует отметить, что традиция проводить съемку земель линейными методами, с ограниченным привлечением угловых измерений так и не была изжита в европейской картографии вплоть до XVIII века.

В начале XVII века в войнах Нидерландов, и особенно в Тридцатилетней войне (1618–1648) получили развитие массированные перемещения войск воющих государств на местности. И для обеспечения маневра потребовалось значительно более детальное значение ландшафта в оперативной картографической форме, с особым вниманием к условиям проходимости для крупных контингентов пехоты, кавалерии и артиллерии. Все это сильно расширило функции военных инженеров, которые наряду со своими прежними занятиями фортификацией начали заниматься съемками и рекогносцировками местности в топографических масштабах. Первоначально во Франции, а затем и в других странах Европы военные инженеры стали объединяться в специальные подразделения и получать профессиональную подготовку, частью которой было обучение элементам топографической съемки и составлению планов и карт.

Будучи оперативно-тактическими документами, военные карты должны были обладать хорошими измерительными свойствами, поэтому неудивительно, что наиболее ранние их образцы, составленные военными инженерами, имеют указания масштабов уже в 1540–1570 годах, в то время как указание масштабов на гражданских картах начинается лишь с 70-х годов XVI века. Первой картой, которая была составлена со строгим соблюдением масштаба, считается план города Имолы,[20] созданный Леонардо да Винчи (1452–1519) во время его службы у Чезаре Боджия в 1502–1504 годах.

Важность угловых измерений для составления военных карт особо отмечена в 1546 году в книге итальянца Никколо Тарталья, служившего у английского короля Генриха VIII. Тарталья описывает компас с визирами, приспособленный для проведения угловых измерений. В конце XVI века в Ирландии военным топографом Ричардом Бартлетом была выполнена замечательная топографическая съемка, которая сильно опередила по точности и достоверности все современные ей работы. Следует подчеркнуть, что съемка Бартлета была редким исключением для того периода; расцвет военной топографии приходится на середину XVIII–XIX веков.

Проиллюстрируем важность картографии следующим примером.

Стремясь к захвату и закреплению за собой вновь открытых земель, испанцы и португальцы после долгих споров совершили условный колониальный раздел мира, установив границы своих сфер влияния по так называемой линии Тордесильяса, за которую в западном полушарии принимался меридиан 46°37 з.д., а в восточном — 133°23 в.д. Молуккские острова, находящиеся приблизительно под 127°30 в.д., то есть в непосредственной близости от демаркационной линии, были главным источником восточной торговли специями. Потому-то они и стали основной ареной так называемой «войны карт» между Испанией и Португалией: в этой «войне» стороны всеми силами старались помещать на картах «острова специй» в пределах своих условных зон.

Породив массу картографических фальсификаций, «война карт» оказала, тем не менее, определенное стимулирующее влияние на изучение космологии и картографии.

Секретное открытие Бразилии

«Кто первым ступил на берег Южно-Американского континента?» — этим вопросом занялся доктор исторических наук, профессор, академик РАЕН А. М. Хазанов. Он пишет:[21]

«Считается, что крупнейшую страну Южной Америки — Бразилию — открыл в 1500 г. Педру Алвариш Кабрал. Однако я хотел бы предложить свою гипотезу, суть которой состоит в том, что Васко да Гама, возможно, еще до Кабрала, побывал в этой стране. В пользу этой гипотезы можно привести целый ряд «железных» аргументов».

Нам эта версия дает возможность на примере показать важность географии и картографии для государственных дел XV–XVI веков.

Ниже следует изложение статьи А. М. Хазанова.

Географический детерминизм

Физические условия Атлантического океана делали трансатлантические путешествия даже в начале XV века не только вполне возможным, но и не слишком сложным предприятием. Америка ближе к Европе, чем, например Южная Африка, и если южная оконечность Африки была достигнута европейцами в 1488 году, то логично предположить, что Америка могла быть достигнута ими еще раньше. К тому же в середине Атлантического океана находятся острова, которые могли служить отличной опорной базой для такого путешествия. Эти острова были обитаемыми, и их жители к моменту смерти Энрике Навигатора в 1460 году были из всех обитателей Старого Света самыми близкими соседями жителей Америки.

По авторитетному свидетельству адмирала Ла Гравьера:

«…начиная от Азорских островов бурное море сменяется зоной бризов, таких тихих и постоянных по направлению, что первые навигаторы считали этот путь дорогой земного рая. Корабли входят здесь в зону пассатных ветров».

Уместно привести также мнение Ж. Кортезана:

«Если мы сравним препятствия, опасности и бури, с которыми сталкивались первые корабли, путешествовавшие к Азорам, или вдоль побережья Марокко, или на юг, с той крайней легкостью навигации, которую они встречали в зоне пассатных северо-западных ветров, то нельзя не удивиться тому, что навигаторы XV века потратили так много времени, чтобы достичь края этого легкого и соблазнительного пути и открыть Америку».

Известно, что Бенгальское течение делало крайне затруднительным путешествие к мысу Доброй Надежды вдоль западного побережья Африки. Чтобы достичь Индийского океана, кораблям легче было описать большую дугу к западу в Атлантике, подойдя близко к берегу Бразилии, и оттуда с помощью попутных ветров и меридионального течения идти к мысу Доброй Надежды. Также и в обратном направлении: чтобы быстрее пройти от берега Мина к Португалии, парусные суда предпочитали не идти вдоль Африки, а описывать большой полукруг, который приводил их в Саргассово море, а оттуда к Азорским островам. Иначе они рисковали столкнуться с встречными ветрами, постоянно дующими в этом районе.

С самых первых попыток португальских мореходов следовать курсом на юг Африки, океанические течения и ветры заставляли их проходить так близко к берегам Бразилии, что они никак не могли не заметить признаков, свидетельствующих о близости земли (птиц, веток, кусков деревьев и т. п.).

Во время первого путешествия Васко да Гамы его флотилия в августе 1497 года отошла от африканского берега и отважно углубилась в Атлантику, описав большую дугу к западу. На метеорологической карте Атлантического океана, соответствующей августу, мы можем видеть, какие ветры должен был встретить знаменитый мореплаватель. Знакомство с этой картой, а также с направлением и скоростью течений в Атлантике не оставляет сомнений в том, что флот Васко да Гамы должен был очень близко подойти к Пернамбуку (северо-восточный угол Бразилии). А учитывая реальное расстояние, которое требовалось пройти, и скорость ветров и течений, легко подсчитать, что такое путешествие занимало 40–45 дней.

История этого пути такова. На первом этапе исследователи изучали север Африки. На втором произошло открытие Мадейры и Азорских островов (1419 и 1427 года). Эти острова, будучи освоены и заселены, послужили базой для новых экспедиций. Есть основания утверждать, что открытие островов Флорес и Корву мореплавателем Диогу де Тейви в 1452 году было связано с попыткой достичь острова Семи городов, в результате чего было открыто Саргассово море. Так в ходе все более дальних плаваний португальцы шаг за шагом продвигались все ближе к берегам Бразилии.

Если мы сравним расстояния от Лиссабона до Азорских островов и от них до восточной точки Бразилии, то трудно будет допустить, что после преодоления первого участка понадобилось целых 73 года для преодоления второго, гораздо более легкого сектора Атлантики. Многое тут объясняет максимальная секретность, которой окружил португальский королевский двор плавания своих судов в Атлантике.

Картографический ресурс

Существуют относящиеся ко времени Энрике Навигатора португальские карты 1438, 1447, 1448 годов и самая важная — карта Диогу де Тейви 1452 года. И эта последняя неопровержимо свидетельствует, что в 1452 году или немного раньше Диогу де Тейви осуществил путешествие и провел основательные исследования в Западной Атлантике и подходил к берегам Нового Света. Известны и более поздние португальские карты доколумбова времени, на которых зафиксированы участки атлантического побережья Америки.

Сегодня доказано, что король Жуан II и его космографы имели информацию о местоположении острова Пряностей (Молуккских островов) и знали его географические координаты. Таким образом, когда начались переговоры о Тордесильясском договоре (1494), Жуан II обладал ценными географическими знаниями и ресурсами, которых не было у кастильских суверенов.

Географические карты сыграли огромную роль в истории человечества. В условиях острой испано-португальской конкуренции португальская корона требовала сохранения в глубокой тайне не только географических карт, но и любой информации, касающейся португальских морских путешествий. Особенно неукоснительно это требование соблюдалось в отношении сведений о путешествиях в Западную и Южную Атлантику, имевших своей целью поиски морского пути в Индию. В результате до нас не дошли географические карты или какие-либо другие источники, в которых была бы зафиксирована обширная и надежная информация, подтверждающая плавания португальских навигаторов к берегам Америки в доколумбов период. Тем не менее и сохранившиеся свидетельства дают достаточные основания для того, чтобы утверждать, что такие «секретные» путешествия все же имели место.

Земля в Западной Атлантике

Здесь мы должны обратиться к следующей группе источников — упоминаниям в документах того времени. По соображениям секретности в хрониках не написано прямо о португальских путешествиях к западу от Азор вплоть до упоминания об этом в книге Дарти Пашеку Перейры и до прибытия Педру Алвариша Кабрала в Бразилию в 1500 году. Тем не менее, такие путешествия были.

Некоторые прямые или косвенные упоминания в документах 1452, 1457, 1462, 1472–1475, 1484 и 1486 годов о путешествиях на запад и о существовании земли в западной Атлантике дают право утверждать, что португальцы знали о существовании Антильских островов и побережье Американского континента еще в первой четверти XV века. Судя по всему, открытие Нового Света было начато в 1452 году экспедицией Диогу де Тейви и продолжено путешествием к берегам Америки Жуана Ваз Корти-Реаля в 1472 году.

Особо следует сказать о королевских дарственных грамотах, в которых содержится интересующая нас информация. Самая поразительная из них — грамота от 3 марта 1468 года, предоставляющая в дар Фернау Дулмо капитанию на «великий остров, острова или континент, который был найден и предположительно был островом Семи городов». Мы не знаем, плавал ли сам Фернау Дулмо к этому «великому острову». Вероятно, он сделал это, но результаты его предприятия, как обычно, были засекречены.

Сохранились также документы, упоминающие о путешествии Антониу Леме, который видел острова или континент на западе около 1484 года, и документы анонимных лоцманов, которые после 1460 года тоже видели острова на западе. На их сведения позже опирался Колумб, как он сам признавался.

К этому следует добавить большое число существующих королевских грамот, которые (начиная с 1460–1462 годов) дают капитанам и лоцманам пожалования на какие-то неопределенные «острова» с целью их открытия и заселения. Наиболее любопытные и важные из них — грамоты мадейрцу Руи Гонсалвишу да Камара (1473) и Фернау Телишу (1474).

Один из документов, относящихся к 1486 году, упоминает даже о намерении «снова найти какие-либо земли на западе».

Дуга Васко да Гамы

Частота португальских экспедиций в зону пассатных ветров постепенно возрастала с открытием и колонизацией островов Мадейра, Азоров, островов Зеленого мыса (Кабо-Верде), с открытиями на берегах Африки, с основанием фактории Арген, с освоением Гвинейского побережья, берега Мина, островов Сан-Томе и Принсипи. Не случайно именно португальцы накопили так рано столь большой и ценный опыт навигаций.

По словам Ж. Кортезана:

«…только из Португалии можно было осуществить такие путешествия, ибо только здесь существовали в комбинированном виде географические, научные и финансовые возможности, необходимые для реализации этих открытий».

Свидетельства о путешествиях и о возможных открытиях земель или островов на западе множатся, начиная с 1470–1475 годов, и особенно после 1480–1482 годов, то есть после открытия, исследования и колонизации берега Гвинейского залива и островов Сан-Томе и Принсипи. Возвращение кораблей из Гвинейского залива, с островов Кабо-Верде и островов Сан-Томе в Португалию систематически осуществлялось, так сказать, «по воле волн», то есть с помощью штилей Гвинейского залива и бризов Атлантики с обязательным заходом на Азоры, откуда затем уже шли в Лиссабон и другие порты Португалии.

Начиная с 1482 года каравеллы плавали уже на расстояния, вдвое превышавшие обычные для них: от Лиссабона до Сан Жоржи да Мина. При этом обычным делом стало плавание по большой дуге, выгнутой в сторону западной Атлантики, причем с каждым разом португальские флотилии описывали все большую по размерам дугу. Такую дугу описывал и Васко да Гама во время своих путешествий в Индию. Не исключено, что он повторял известный ему маршрут.

Самым, пожалуй, убедительным аргументом в пользу выдвигаемой нами гипотезы может служить весьма любопытный документ — инструкции, которые составил Васко да Гама в феврале 1500 года для Педру Алвариша Кабрала, отправлявшегося в торговую экспедицию в Индию, в ходе которой он, как принято считать, случайно открыл Бразилию. Тот маршрут, которого он советовал придерживаться Кабралу, на самом деле и был лучшим, кратчайшим путем к Бразилии.

Флотилия под командованием Педру Алвариша Кабрала вышла из Лиссабона 8 марта 1500 года и через 45 дней без труда достигла бразильского побережья в Порту Сегуру, где вскоре «случайно» обнаружила место, в котором смогла запастись водой. И все это соответствовало инструкциям Васко да Гамы, который рекомендовал Кабралу в случае, если у него будет запас воды на четыре месяца, не заходить на острова Кабо-Верде, а как можно быстрее удаляться от штилей гвинейского побережья. Такая рекомендация однозначно предполагает предварительное знакомство с бразильским побережьем, так как не было другого места, кроме Бразилии, где можно было бы запастись водой вплоть до прибытия к мысу Доброй Надежды, если не сделать этого на островах Кабо-Верде.

Это еще один аргумент в пользу нашей гипотезы о том, что Васко да Гама побывал в Бразилии раньше Педру Алвариша Кабрала.

Кабрал так легко достиг Бразилии именно потому, что отлично знал о ее существовании и местонахождении. Он вез с собой секретную инструкцию, предписывавшую ему круто отклониться на запад от первоначального курса и «открыть» Бразилию.

Любопытно, что в пояснениях к карте Кантину 1502 года содержатся подробные сведения о «бразильском дереве» и его красящих свойствах. Эти сведения не могли быть получены от аборигенов, так как пау бразил можно срубить только железным мачадо, а у местных жителей были лишь каменные орудия. Кроме того, пау бразил росли только в глубинных районах. По мнению историка, профессора Р. Магальяинша, необходимо было не менее пяти лет, чтобы провести исследования, которые бы позволили дать столь подробные пояснения к карте 1502 года. Следовательно, португальцы побывали в Бразилии примерно в 1497 году, а это как раз предполагаемая дата прибытия туда Васко да Гама.

Игра с Колумбом

Разумеется, об этой гипотезе можно говорить в осторожных терминах догадок и предположений, которые могут послужить стимулом и отправной точкой для дальнейших научных поисков. Во всяком случае, она хоть как-то объясняет загадочное упоминание Каштаньеды о том, что Васко да Гама был «опытным в морских делах, в чем он оказал большие услуги Жуану II».

Находит свое объяснение и не менее загадочное упоминание в письме Мануэла I (1498) о золотом руднике, найденном Васко да Гамой в стране, которая не названа.

Кортезан пишет:

«Трудно поверить, что какое-либо судно, плывшее с целью открыть какие-либо земли в Западной Атлантике, о существовании которых было известно, не было бы отнесено к Антильским островам или к американскому берегу, учитывая режим ветров и течений в Северной Атлантике. Кроме того, имеются различные надежные свидетельства, хотя и нет бесспорных документальных доказательств, что многие другие португальские суда исследовали западную и южную Атлантику задолго до 1492 года. Если и нельзя доказать с неоспоримыми документами в руках, что американская земля была достигнута неизвестными или известными навигаторами до того, как Колумб приплыл в первый раз на Антилы в 1492 году, еще труднее этот тезис опровергнуть логическими аргументами».

А профессор Кимбле пишет:

«Существование земель за Азорами было известно или подозревалось в Португалии… Подозрения Жуана II о существовании такой страны, как Бразилия, переросло в убеждение».

Кимбле напоминает, что, по свидетельству Лас Касаса, Колумб направил свое третье путешествие к Южному континенту, о существовании которого ему рассказал Жуан II.

Как известно, Жуан II ответил Колумбу отказом на предложение достичь Индии западным путем. Он сделал это после консультации с советом экспертов (Жозе Визинью, Моизиш, Родригу, Диогу Ортиш) — несомненно, лучших и самых информированных космографов тогдашней Европы. Судя по всему, эти эксперты знали о том, что на западе есть острова или целый континент, но они точно знали, что это не Индия. После путешествия Бартоломеу Диаша в 1488 году Жуан II имел в своих руках непосредственный доступ к Индии курсом на восток и владел достаточно надежными знаниями о реалиях Западной Атлантики. Поэтому его не слишком заботило путешествие Колумба.

Скорее всего, Жуан II знал с самого начала, что план Колумба неосуществим. Но он знал также и то, что генуэзец найдет на западе некие земли, а это отвлечет его и его хозяев на некоторое время от поисков подлинной Индии. Так объясняются некоторые таинственные события, вроде дружеского письма, отправленного Жуаном II Колумбу в 1488 году, или его поведение во время переговоров в Тордесильясе, и дружеский прием Колумба в Лиссабоне после его возвращения из Нового Света. Как правильно отмечает Кортезан, фактически Колумб был пешкой в руках Жуана II, который умело использовал его, как ценную фигуру на шахматной доске.

Любопытна запись Колумба в дневнике своего первого путешествия насчет того, что широта, которую он наблюдал в Пуэрто Гибара (на Кубе, но он думал, что находится на побережье Китая), была 42° с.ш., в то время как в действительности это 21°06’. Ошибка в 21°. Невероятно, чтобы такой искусный навигатор, как Колумб, учившийся у португальцев, мог допустить такую ошибку. Скорее всего, он сообразил, что все открытые им земли в соответствии с договором Алкасова-Толедо 1480 года находятся в португальской зоне. Поэтому он изобрел параллель, которая помещала их в испанскую зону. Так Колумб пытался обмануть своих хозяев.

Жуан II наверняка имел точную информацию о широте земель, открытых Колумбом. Он пригласил его вернуться в Мадрид через Лиссабон. Приняв это предложение, Колумб заехал в Лиссабон в 1493 году с новостью и твердым убеждением, что достиг Индии. Люди из окружения Жуана II подумывали физически ликвидировать его, но король не разрешил. Он принял Колумба с подчеркнутой любезностью и в то же время объявил земли, открытые Колумбом, принадлежащими Португалии на основании португало-кастильского договора Алкасова-Толедо 1480 года.

Загадки Тордесильясского договора

Все это очень напугало суверенов Кастилии. Они предложили переговоры, чтобы выяснить, в чьей зоне находятся открытые Колумбом земли в свете договора Алкасово-Толедо. Жуан II принял это предложение. В ходе начавшихся переговоров в Тордесильясе он проявил невероятную настойчивость и упорство, добиваясь, чтобы демаркационная линия португальских и испанских владений прошла по меридиану в 370 лигах к западу от островов Кабо-Верде, и настоял на своем. Согласно Тордесильясскому договору 1494 года линия раздела была установлена именно так.

Чем объяснить упорное, почти маниакальное настаивание на этом Жуана II? Возможно единственное объяснение: к этому времени он имел точные знания реалий Западной Атлантики, и 370 лиг (как выяснилось после 1500 года) были достаточны для включения в португальскую зону побережья Бразилии. Причем демаркационная линия обеспечила Португалии не только восточную часть Бразилии на западе, но и Молуккские острова на востоке. И его отказ Колумбу, и его поведение на переговорах могли свидетельствовать только о том, что он имел оценку более точную, чем оценка Тосканелли (чья карта послужила побудительным стимулом для Колумба) размеров земного шара.

Он точно знал, что самый короткий путь на Восток — это путь вокруг Африки. Для него было абсолютно ясно, что найденные Колумбом острова не были Индией. Поэтому его не очень-то занимало это «открытие», так как он лучше, чем Колумб, знал размеры пространства, которое надо пересечь, чтобы достичь Востока западным путем. Все это заставляет думать, что Жуан II был достаточно хорошо информирован о землях, которые позже назвали Америкой.

Кто его так хорошо информировал? Васко да Гама.

Конечно, по вопросу об авторстве плана, который привел португальских навигаторов к установлению морской связи между Европой и Индией, мнения историков расходятся. Некоторые считают, что автором идеи был еще принц Энрике Навигатор (Генрих Мореплаватель). Но в любом случае, постепенное накопление знаний о южных странах и морях, об океанических течениях, ветрах и об общих условиях навигации, которые собирали португальские навигаторы начиная от Жил Эаниша (1434), независимо от того, ставили или не ставили они перед собой цель достичь Индию, содействовали тому, что открытие Васко да Гамы стало возможным.

ИСТОРИЯ МАТЕМАТИКИ

…Арифметика и геометрия пребывают гораздо более достоверными, чем другие дисциплины, …поскольку лишь они одни занимаются предметом столь чистым и простым, что опыт привнес бы недостоверного, но целиком состоят в разумно выводимых заключениях. Итак, они являются наиболее легкими и очевидными из всех наук и имеют предмет, который нам нужен, поскольку человек, если он внимателен, кажется, вряд ли может в них ошибиться.

И совершенно бесполезно подсчитывать голоса, чтобы следовать тому мнению, которого придерживается большинство авторов, так как, если дело касается трудного вопроса, более вероятно, что истина в нем могла быть обнаружена скорее немногими, чем многими.

Рене Декарт.

От буквы к цифре

Процесс формирования математических понятий и приемов решения элементарных задач охватывает огромный промежуток времени. Его начало теряется в глубине веков, а закончился он лишь тогда, когда совокупность этих понятий и методов стали достаточно богатыми, чтобы образовать логически связанные системы — начальные формы математических теорий.

Материальные свидетельства, по которым можно изучать этот самый ранний период в истории математики, немногочисленны и неполны. Поэтому приходится привлекать данные общей истории культуры человечества и лингвистики.

Общие начала математики

При всем своеобразии развития математических приемов у разных народов общее для них всех в том, что основные понятия: числа, фигуры, площади, бесконечно продолжающегося натурального ряда и так далее, возникли из практики. Например, понятие числа понадобилось для пересчета предметов. Вначале счет производился с помощью подручных средств: пальцев, камней и т. д. Так, латинское calculus означает счет камешками.

Запас чисел на ранних ступенях был весьма ограничен, он удлинялся лишь постепенно. А с употреблением все больших и больших чисел возникали и развивались их символы, а сами числа образовывали системы.

В каждой из иероглифических непозиционных систем счисления строится система так называемых узловых чисел (чаще всего 1, 10, 100, 1000…). Каждое такое число имеет индивидуальный символ — иероглиф. Остальные числа (их называют алгоритмическими) образуются приписыванием с той или другой стороны узлового числа других узловых чисел и повторением их. Так, система чисел, ныне известная как римская, имеет систему узловых чисел: I, V, Х, L, С, D, М. Ее происхождение неизвестно. Построена по десятичному признаку с заметным влиянием пятеричной системы, а между тем в латинском языке никаких следов пятеричной системы нет, а значит, цифры заимствованы римлянами у другого народа.

Выполнять арифметические действия над многозначными числами в этой записи очень трудно. Тем не менее, римская нумерация преобладала в Италии до XIII века, а в других странах Западной Европы — до XVI века.

К иероглифической системе относятся и алфавитные системы счисления. В них буквы алфавита, взятые группами по 9, используются соответственно для обозначения единиц, десятков и сотен. Каждой букве при этом дается отличительный знак (титл, черточки над цифрами), указывающий, что буква используется как число. Если букв алфавита было недостаточно, привлекали дополнительные знаки. Типичный пример алфавитной системы — византийская, арабская, славянская. А это и понятно: они вышли из одного источника.

Историки науки считают, что в древнейшее время в Греции применялась так называемая аттическая нумерация, при которой числа 1, 2, 3, 4 обозначались черточками | || ||| ||||. Число 5 записывалось знаком П (древнее начертание буквы «пи», с которой начинается слово «пенте» — пять); числа 6, 7, 8, 9 обозначались П|, П||, П|||, П||||. Число 10 обозначалось Д (начальной буквой слова «дека» — десять). Числа 100, 1000 и 10 000 обозначались Н, Х, М — начальными буквами соответствующих слов. Числа 50, 500, 5000 обозначались комбинациями знаков 5 и 10, 5 и 100, 5 и 1000.

Это система очень напоминает римскую, ведь и числа римского счета I, V, Х, L, С, D, М одновременно были буквами, и к ним тоже добавляются «палочки». Причем римская система применялась в Европе до перехода на так называемые арабские, а на самом деле индийские цифры, имевшие почти современный вид; Византия перешла на них в XII веке, на 200 лет раньше Западной Европы. Можно предположить, что аттическая была навязана грекам Византии латинянами, после захвата ими Царьграда и Греции в ходе 4-го Крестового похода 1204 года.

После аттической нумерации греки якобы выбрали другую, ионийскую систему, — полагают историки. В ней числа от 1 до 9 обозначаются первыми девятью буквами алфавита. Числа 10, 20, 30…., 90 — следующими девятью буквами. Числа 100, 200…., 900 — последними девятью буквами. А мы напомним, что эту систему в IX веке позаимствовали из Византии славяне, так что в Византии она могла быть не позже, а раньше аттической.


Другая история науки. От Аристотеля до Ньютона Общие начала математики.

Славянские цифры


Преимущество алфавитных систем в краткости записи, однако они мало пригодны для оперирования с большими числами и требуют больших усилий для запоминания.

Со временем сформировались позиционные недесятичные, а затем десятичная система. К позиционным недесятичным системам относится вавилонская, к позиционной десятичной — индийская. О них мы поговорим чуть позже.

Люди в разных местах и в разное время постепенно накапливали эмпирические знания, развивая ремесло, земледелие, обмен и торговлю. Эти знания подвергались систематизации; так выделился особый вид понятий и методов решения задач. Пересчет элементов конечных множеств, а также упорядочивание этих элементов привели к понятию натурального числа, как количественного, так и порядкового. Сравнение масс предметов, объемов сосудов, расстояний дали понятие величины. Изучение формы изделий, зданий, земельных участков вывело к понятию геометрической фигуры, как части геометрического пространства (само слово «геометрия» в переводе с греческого означает «землемерие»).

Так же из повседневной практической деятельности сформировались и другие математические понятия: площади, объема и прочих абстракций пространственных свойств предметов.

Ведь создание математической науки есть прежде всего переход к абстракциям. Вместо счета стрел, голов скота и т. д. родилось абстрактное понятие числа. Стало возможным предварять непосредственное оперирование с вещами оперированием с их упрощенными, схематическими изображениями и наименованиями (символами).

Наконец, наступил период, когда это знание стало востребованным в заметных масштабах, в обществе образовалась прослойка людей, умеющих пользоваться совокупностью математических приемов. С этого момента, можно сказать, начала существовать математика как наука.

Прежде всего началась арифметика. Предмет ее составляют не числа, а система чисел с ее связями и законами, да и сама арифметика может быть определена как наука об отношениях между числами. Само же слово арифметика происходит от греческого «искусство счета» (арифмос — число, и техне — искусство). Что касается слова математика, то от греческого mathema — значение, наука, знание. С толкованием определения математики и сегодня не все достаточно ясно. Довольно сильной является традиция ее трактовки не столько как науки, сколько как языка науки.

О математике древнего Египта

Все наши познания о древнеегипетской математике основаны главным образом на двух больших папирусах математического характера и на нескольких небольших отрывках.

Один из больших папирусов носит название математического папируса Ринда (по имени обнаружившего его ученого) и находится в Лондоне. Он имеет приблизительно 5,5 метра в длину и 32 сантиметра в ширину. Другой большой папирус, почти такой же длины и 8 сантиметров в ширину, находится в Москве. Содержащиеся в них математические сведения относят примерно к 2000 году до н. э.

Папирус Ринда содержит 84 задачи прикладного характера. При решении этих задач производятся действия с дробями, вычисляются площади прямоугольника, треугольника, трапеции и круга, объемы параллелепипеда, цилиндра, размеры пирамид. Имеются также задачи на пропорциональное деление, а при решении одной задачи находится сумма геометрической прогрессии.

В Московском папирусе собраны решения 25 задач. Большинство их такого же типа, как и в папирусе Ринда. Кроме того, в одной из задач правильно вычисляется объем усеченной пирамиды с квадратным основанием, а в другой содержится самый ранний в математике пример определения площади кривой поверхности: вычисляется боковая поверхность корзины, то есть полуцилиндра, высота которого равна диаметру основания.

При изучении этих папирусов обнаруживается, что у древних египтян сложилась определенная система счисления: десятичная иероглифическая. Для узловых чисел вида 10^к (к = 0, 1, 2…, 7) установлены индивидуальные иероглифы. Алгоритмические числа записывались комбинациями узловых чисел. С помощью этой системы египтяне справлялись со всеми вычислениями, в которых употребляются целые числа. Что касается дробей, то египтяне понимали дроби только как доли единицы: употреблялись лишь дроби аликвотные (вида 1/n) и некоторые индивидуальные, как, например, 2/3, 3/4. Все результаты, которые должны были выражаться дробями вида т/n, выражались суммой дробей. Для облегчения этих операций были составлены специальные таблицы, например таблица чисел вида 2/n (n = 3…., 101).

Сложились также определенные приемы производства математических операций с целыми числами и дробями. При умножении, например, преимущественно используется способ постепенного удвоения одного из сомножителей и складывания подходящих частных произведений (отмечены звездочкой) (12х12)

1 12.

2 24.

*4 48.

*8 96.

вместе 144.

При делении также используется процедура удвоения и последовательного деления пополам. Деление, по-видимому, было самой трудной математической операцией для египтян; в нем наблюдается самое большое разнообразие приемов.

Приведем пример одной из задач.

«Сало. Годовой сбор 10 беша. Какой ежедневный сбор? Обрати 10 беша в ро. Это будет 3200. Обрати год в дни. Это будет 365. Раздели 3200 на 365. Это 8 2/3 1/10 1/2190. Обрати».

Производится постепенный подбор частного. 8 дает разницу между истинным и частичным делимым: 3200–2920 = 280. Сомножитель 2/3 дает: З65х 2/3 = 243 1/3. Еще до 280 не хватает 36 2/3. Очередной подбор 1/10 дает уже разницу в 1/6 (так как 36 2/3 — 36 1/2 = 1/6). Остается только подобрать число, которое, будучи умножено на 365, дало бы 1/6. Это 1/2190. Таким образом, частное отыскивается постепенным подбором, для которого еще нет единого метода.

Часто встречается операция, называемая «хау» («куча»), соответствующая решению линейного уравнения вида.

ах + ьх +… сх = d.

Материалы, содержащиеся в папирусах, позволяют утверждать, что в Египте начали складываться элементы математики как науки. Техника вычислений еще примитивна, методы решения задач не единообразны.

Византийская математика

Основным достижением математической мысли, характеризующим начало византийской математики, было возникновение и развитие понятия о доказательстве. Первым из философов, применившим в математике метод доказательства, считается греческий ученый Фалес из Милета. Фалес доказал, например, равенство вертикальных углов, равенство углов при основании равнобедренного треугольника, один из признаков равенства треугольников и т. д.

Новым было то, что Фалес впервые попытался логически свои выводы обосновать. Тем самым он положил начало дедуктивной математики — той, которая впоследствии была превращена в стройную и строгую систему знаний.

Затем метод доказательства был усовершенствован и развит учеными пифагорейской школы, которые доказали, в частности, утверждение, называемое теперь теоремой Пифагора. Пифагорейцы предприняли первую попытку свести геометрию и алгебру того времени к арифметике. Они считали, что «все есть число», понимая под словом «число» лишь натуральные числа.

Однако натуральных чисел и дробей оказалось недостаточно для того, чтобы выразить длину диагонали квадрата со стороной 1. Анализ полученного доказательства привел к исследованию начальных вопросов теории чисел (четности и нечетности натуральных чисел, разложения чисел на простые множители, свойств взаимно простых чисел и т. д.). Византийские математики эллинского периода предприняли попытку обосновать всю математику на основе геометрических понятий. Они истолковывали, например, сложение величин, как сложение отрезков, а умножение — как построение прямоугольника с заданными сторонами.

Недостатком геометрического подхода к математике было то, что он препятствовал развитию алгебры. Византийцы умели в геометрической форме решать квадратные уравнения, но невозможно было представить геометрически четвертую и высшие степени длины, а, кроме того, нельзя было складывать выражения разных степеней: эта сумма геометрического смысла не имела. По той же причине в византийской математике не было отрицательных чисел и нуля, иррациональных чисел и буквенного исчисления.

Пифагор первый заметил, что сила и единство науки основаны на работе с идеальными объектами. Например, прямая линия — это не тетива натянутого лука и не луч света: ведь они имеют небольшую толщину, а линия толщины не имеет. То же относится к геометрической плоскости и поверхности воды в спокойном озере, или к числу 5 и пяти пальцам на руке. Идеальные объекты (будь то числа или фигуры) встречаются только в математическом рассуждении.

Все природные тела и процессы суть искаженные подобия идеальных тел и движений, а закономерности идеальных объектов выражаются с помощью чисел. Короче говоря: числа правят миром через свойства геометрических фигур! Но если так, то любые свойства чисел приобретают особое (даже мистическое) значение. Есть числа четные, а есть нечетные; есть простые, и есть составные. И еще есть дроби, то есть отношения натуральных чисел; их Пифагор из осторожности называл не числами, а «величинами».

Так в школе Пифагора из арифметики была выделена в отдельную область теория чисел, то есть совокупность математических знаний, относящихся к общим свойствам операций с натуральными числами. В это время уже стали известными способы суммирования простейших арифметических прогрессий. Были рассмотрены вопросы делимости чисел, введены арифметическая, геометрическая и гармоническая пропорции.

Наряду с геометрическим доказательством теоремы Пифагора был найден способ отыскания неограниченного ряда троек «пифагоровых» чисел, то есть троек чисел, удовлетворяющих соотношению а^2 + в^2 = с^2 и имеющих вид: п, (n^2 — 1)/2, (n^2 + 1)/2, где п — нечетное. Было открыто много математических закономерностей теории музыки.

Едва ли не первой открытой иррациональностью явился 2^1/2. Можно предполагать, что исходным пунктом этого открытия были попытки найти общую меру с помощью алгоритма последовательного вычитания, известного под именем алгоритма Евклида. Возможно, что некоторую побудительную роль сыграла задача математической теории музыки: деление октавы, приводящей к решению пропорции 1: п = п: 2. Не последнюю роль, по-видимому, играл и характерный для пифагорейской школы общий интерес к проблемам теории чисел.

Вслед за иррациональностью 2^1/2 были открыты многие другие иррациональности. Так, Архит доказал иррациональность чисел вида [n(n+1)]^1/2. Теодор из Кирены установил иррациональность квадратного корня из чисел 3, 5, 6…, 17.

Появление иррациональностей означало для неокрепшей греческой математики одновременное появление серьезных трудностей как в теоретико-числовом, так и в геометрическом плане. Была фактически поставлена под удар вся теория метрической геометрии и теория подобия. Но коль скоро открытие иррациональности показало, что совокупность геометрических величин (например, отрезков) более полна, чем множество рациональных чисел, то представилось целесообразным это более общее исчисление строить в геометрической форме. Это исчисление было создано; в литературе оно получило название геометрической алгебры.

Первичными элементами геометрической алгебры являлись отрезки прямой: работой с ними были определены все операции исчисления. Сложение интерпретировалось приставлением отрезков, вычитание — отбрасыванием от отрезка части, равной вычитаемому отрезку. Умножение отрезков приводило к построению двумерного образа; произведением отрезков а и в считался прямоугольник со сторонами а и в. Произведение трех отрезков давало параллелепипед, а произведение большего числа сомножителей в геометрической алгебре не могло быть рассматриваемо. Деление оказывалось возможным лишь при условии, что размерность делимого больше размерности делителя. Оно интерпретировалось эквивалентной задачей приложения площадей. Метод приложения площадей был распространен и на случаи решения задач, сводящихся к квадратным уравнениям.

Однако довольно быстро выявилась ограниченность области применения методов геометрической алгебры. Средствами построения являлись только циркуль и линейка, и хотя можно представить себе операции с трехмерными образами, но даже такая простая, казалось бы, задача, как построение куба с объемом вдвое больше данного, не поддавалась решению с помощью циркуля и линейки. Задачи же, приводящиеся к уравнениям степени выше третьей, оказывались в геометрической алгебре просто невозможными.

Среди других задач, не имевших решения этими методами, наиболее известны проблемы трисекции угла и квадратуры круга.

История задачи об удвоении куба — пример того, как происходит обогащение математических методов. Из-за этой задачи конические сечения вошли в математику, став средством решения задач, не поддающихся циркулю и линейке. Впрочем, для решения задачи удвоения куба применялись и другие способы. Эратосфен, например, построил прибор (мезолабий), удобный для приближенного удвоения куба. Однако ни один из методов не имел столь большого влияния на развитие античной математики, как конические сечения.

Позже, с развитием алгебры, постановка задачи приобрела алгебраическую форму: может ли операция извлечения кубического корня из рационального числа быть сведена к конечному числу извлечений квадратного корня? Сомнение в возможности такого решения задачи высказал впервые в 1637 году Декарт. Но только еще через 200 лет задача удвоения куба получила окончательное разрешение. В 1837 году Ванцель доказал, что кубические иррациональности не принадлежат ни полю рациональных чисел, ни его расширению посредством присоединения квадратичных иррациональностей.

Второй знаменитой задачей античной древности была задача о трисекции угла, то есть о разделении произвольного угла на три равные части. Эта задача, как и предыдущая, сводится к решению кубического уравнения. Поэтому для нас полностью понятно, что многочисленные попытки произвести трисекцию угла с помощью только циркуля и линейки не могли быть успешными.

Трисекция угла имела столь же длинную историю, как и удвоение куба. Сведение ее к кубическому уравнению было осознано только в IX–Х веках н. э.

Третьей из знаменитых задач древности является квадратура круга, задача об отыскании квадрата, равновеликого данному кругу. Эту задачу в византийской античности рассматривали в обоих аспектах: точном и приближенном. Последний подход привел к введению приближения площади круга вписанными или описанными многоугольниками и к приближенным вычислениям числа «пи», но огромное количество попыток точно квадрировать круг к успеху привести не могли, вследствие трансцендентной природы задачи.

Решение проблемы растянулось на много веков. Только в конце XVIII века И. Ламберт и А. Лежандр сумели доказать, что чисто «пи» не является рациональным числом. Трансцендентность же этого числа, то есть тот факт, что оно не может быть корнем никакого алгебраического уравнения с целыми коэффициентами, была доказана в 1882 году Линдеманом.

Византийские математики эллинского периода, стремившиеся теоретически точно решить задачу о квадратуре круга, этого, разумеется, не знали. Но их усилия принесли развитию математики большую пользу, обогатив ее новыми фактами и методами. Так, был разработан метод исчерпывания, являвшийся предшественником метода пределов. Были введены различные трансцендентные кривые. Наконец, впервые в истории математики были найдены квадрируемые фигуры, ограниченные кривыми линиями.

Появление иррациональностей обусловило необходимость создания общей теории отношений, способной дать определения и ввести операции, применимые как для рациональных, так и для иррациональных величин. Первоначальной основой этой теории стал алгоритм попеременного вычитания, известный как алгоритм Евклида.

В случае, если члены отношения соизмеримы, то алгоритм обрывается. Несоизмеримость не дает конечного алгоритма.

Однако попытка ввести операции над отношениями, определенными таким образом, сразу встретила серьезные математические трудности. Например, чтобы ввести умножение отношений, надо было найти способ определения неполных частных непрерывной дроби — произведения через неполные частные непрерывных дробей — сомножителей. Для этого и в наше время не существует никакой сколько-нибудь элементарной формулы. Наконец, в то время не существовало еще общего понятия величины. В силу этих обстоятельств алгоритм Евклида не сделался основой теории отношений.

На этом примере видно, что математические теории прошлого имеют зачастую много общего с современными математическими теориями. Однако надо учиться выделять специфику их исторического развития, чтобы не впадать в одну из двух ошибок: отождествления прошлого с настоящим, или нигилистического отрыва настоящего от прошлого, того отрыва, который делает исследователя слепым перед контурами будущего.

Попытки систематизировать полученные при решении различных конкретных задач результаты предпринимались в византийской математики неоднократно. И успех, в отличие от других областей естествознания, был достигнут в математике потому, что она уже достаточно далеко ушла от реальности и научилась вычленять идеальные объекты и работать с ними. Что интересно, логика работала только в математике; когда хотели ее применить к обычной жизни, тут же сталкивались с различными противоречиями.

Абстрактность предмета математики и установившиеся приемы математического доказательства были основными причинами того, что математика стала излагаться как дедуктивная наука, представляющая логическую последовательность теорем и задач на построение и использующая минимум исходных положений. Сочинения, в которых в то время излагались первые системы математики, назывались «Началами».

Первые «Начала», о которых дошли до нас сведения, приписываются Гиппократу Хиосскому. Встречаются упоминания и о «Началах», принадлежащих другим авторам. Однако все эти сочинения оказались забытыми и утерянными практически с тех пор, как появились «Начала» Евклида, которые получили всеобщее признание как система математических знаний, логическая строгость которой оставалась непревзойденной в течение очень большого времени. Его «Начала» до сих пор лежат в основе всех систематических школьных курсов геометрии. Научные исследования по математике, в особенности элементарной, в очень большой степени опираются на систему Евклида, иногда подражая даже форме его изложения.

«Начала» состоят из тринадцати книг, каждая из которых состоит из последовательности теорем. Иногда к этим книгам добавляют книги №№ 14 и 15, принадлежащие другим авторам и близкие по содержанию к последним книгам Евклида. Первой книге предпосланы определения, аксиомы и постулаты. Определения имеются и в некоторых других книгах (2–7, 10, 11). Аксиом и постулатов в других книгах «Начал» нет.

Определения — это предложения, с помощью которых автор вводит математические понятия путем их пояснения. Например, «точка есть то, что не имеет частей», «куб есть телесная фигура, заключающаяся между шестью равными квадратами» и т. п. Эти предложения Евклида много раз подвергались критике с точки зрения их полноты и логической определенности, однако равноценной или более совершенной системы определений предложено не было.

Дело свелось к тому, что в наше время при аксиоматическом построении математической теории единственным способом описания объектов этой теории и их свойств является сама система аксиом, а объекты вводятся как первичные неразъясняемые сущности. Что же касается определений Евклида, то их следует рассматривать как исторически сложившиеся к его времени абстракции реальных вещей, введение которых в математику освящено традицией. Это — не такой уж редкий, если не сказать наиболее часто встречающийся в истории способ введения математических определений.

В различных изданиях «Начал», а ранее того переписчиками и комментаторами, система аксиом и постулатов Евклида видоизменялась и дополнялась. То, что мы имеем ныне, если угодно, результат большого количеств проб и ошибок многих исследователей. Так что, как и многие книги того времени, Евклид — это не имя человека, а некое название труда.

«Начала» Евклида в течение многих веков служили классическим образцом математической строгости и последовательности. Однако были здесь и неблагоприятные для дальнейшего развития математики факторы. Изложение — чисто геометрическое, даже числа представлены как отрезки. Средства геометрического построения по существу ограничены только циркулем и линейкой. В «Началах» нет теории конических сечений, алгебраических и трансцендентных кривых, отсутствуют вычислительные методы.

Тем временем, при построении математических теорий в Византии выделился специфический класс проблем, для решения которых оказалось необходимым исследовать предельные переходы, бесконечные процессы, непрерывность и т. п. Появилась математика атомистических философских воззрений. Согласно этим взглядам, все тела состоят из бесконечно малых атомов — первовеличин. Эти идеи стали источником представлений о бесконечно малых и о применении их к определению геометрических величин.

Однако о математической стороне подобных высказываний и исследований почти ничего не известно. Гораздо больше известно о возражениях противников этих идей. Мы имеем в виду апории Зенона, те логические парадоксы, к которым приводят попытки получать непрерывные величины из бесконечного множества бесконечно малых частиц.

Среди апорий наиболее известны:

а) дихотомия, то есть невозможность осуществить движение, так как путь может быть делим до бесконечности (пополам, еще раз пополам и т. д.) и поэтому надо последовательно преодолевать бесконечное множество участков пути;

б) Ахиллес, который не может догнать черепаху, так как ему надо последовательно достигать тех мест, где только что находилась черепаха, тем самым исчерпывать бесконечную последовательность отрезков пути;

в) полет стрелы делается невозможным, если время считать суммой дискретных мгновений, а пространство — суммой дискретных точек.

Апории Зенона показывали, что, если искать точные доказательства и логически исчерпывающие решения задач, нельзя пользоваться бесконечностью, опираясь на наивные атомистические соображения. Для подобных целей необходимо разрабатывать и привлекать методы, содержащие наряду с разновидностями суждений о бесконечно малых элементы предельного перехода.

Одним из самых ранних методов такого рода является метод исчерпывания. Изобретение его обычно приписывают Евдоксу, а примеры употребления находятся в двенадцатой книге «Начал» Евклида и в ряде сочинений Архимеда. Метод исчерпывания применялся при вычислении площадей фигур, объемов тел, длин кривых линий, нахождении подкасательных к кривым и т. п.

Однако метод был еще весьма несовершенным; и он развивался только в связи с конкретными задачами. Он не приобрел вида абстрактного метода, имеющего развитую систему исходных понятий и единообразные алгоритмы. Единственность предела доказывалась для всякой задачи заново. Этот недостаток не был частным, случайным. Дело в том, что всякая попытка ввести доказательство раз и навсегда для определенного, достаточно широкого класса задач, неизбежно влекла за собой необходимость дать рациональное объяснение понятию бесконечно близкого приближения, бесконечно малой величины и т. п. Трудностей, связанных с этим, математики того времени не могли преодолеть.

Тем не менее, метод исчерпывания лежал в основе многих конкретных достижений античных математиков, в первую очередь приписываемых Архимеду. До нас дошли десять сравнительно крупных и несколько мелких его сочинений математического характера, написанных преимущественно в виде писем. Основной их особенностью является применение строгих математических методов к разработке экспериментально-теоретического материала из области механики и физики. И вот, в соответствии с научной традицией своего времени Архимед переводил доказательства, полученные методом механической аналогии, на общепринятый язык метода исчерпывания с обязательным завершением последнего, в каждом отдельном случае, доказательством от противного.

Следующей разновидностью методов бесконечно малых является метод, который можно охарактеризованным как метод интегральных сумм. Наиболее яркие примеры применения этого метода находятся в сочинениях Архимеда: «О шаре и цилиндре», «О спиралях», «О коноидах и сфероидах». Сущность этого метода в применении, например, к вычислению объемов тел вращения, состоит в следующем: тело вращения разбивается на части и каждая часть аппроксимируется описанным и вписанным телами, объемы которых можно вычислить. Сумма объемов описанных тел будет больше, а сумма вписанных тел — меньше объема тела вращения. Теперь остается выбрать аппроксимирующие сверху и снизу тела таким образом, чтобы разность их объемов могла быть сделана сколь угодно малой. Это достигается выбором в качестве указанных тел соответствующих цилиндриков. Единственность предела доказывается, как и во всех других случаях, приведением к противоречию.

Может показаться, что методы интегральных сумм древних и определенного интегрирования имеет много общего. Это происходит оттого, что мы излагаем его современным языком. Но это не так.

Метод интегральных сумм древних опирается на интуитивное, строго не определенное понятие площади и не использует арифметико-алгебраического аппарата. В нем не введены и не определены необходимые общие понятия: предела, интеграла, бесконечной суммы, и не изучены условия применимости высказываемых теорем. Словом, метод применяется индивидуально для каждой конкретной задачи без выделения и оформления его общетеоретических основ.

Наряду с методом интегральных сумм в математике были разработаны и другие, которые ретроспективно могут быть оценены как дифференциальные методы. Примером может служить метод нахождения касательной к спирали в сочинении Архимеда «О спиралях».

Но широкое использование этот метод получил значительно позже, когда в XVI–XVII веках Паскаль, Барроу и Лейбниц создавали свое исчисление дифференциалов. Поэтому не исключено, что работы Архимеда имеют даже существенно более позднее происхождение, чем мы можем предположить. Ведь они послужили исходным пунктом многих исследований ученых-математиков XVI и XVII веков. Лейбниц, один из основателей математического анализа, по этому поводу писал: «Изучая труды Архимеда, перестаешь удивляться успехам современных математиков».

Вернемся к коническим сечениям. Интерес к ним возрастал по мере увеличения количества решаемых с их помощью задач. Свойства конических сечений стали предметом специального теоретического исследования; им был посвящен ряд сочинений. Однако, подобно тому, как это имело место и с «Началами» Евклида, все эти сочинения были забыты, когда появился труд александрийцы Аполлония «Конические сечения».

Первые четыре книги этого труда сохранились на греческом языке, следующие три в арабском переводе, а последняя книга утеряна. Апполоний первым ввел эллипс, параболу и гиперболу как произвольные плоские сечения произвольных конусов с круговым основанием и детально исследовал их свойства. Метод Апполония состоял в отнесении кривой к какому-либо ее диаметру и сопряженным с ним хордам, и предвосхищал созданный в XVII веке метод координат. «Конические сечения» Апполония оказали огромное влияние на развитие наук Нового времени — астрономии, механики, оптики. Из положений Апполония исходили при создании аналитической геометрии Декарт (1596–1650) и Ферма (1601–1655).

Мы видим, что большинство математических теорий до какого-то времени имело своим предметом геометрические объекты. Дело в том, что геометрические величины представлялись имеющими преимущество наибольшей общности в классе математических величин. Хотя, разумеется, нет оснований утверждать, что геометрические формы исчерпывали всю совокупность форм математической деятельности. Греки Византии в практической области применяли большой комплекс арифметико-вычислительных методов. Этот комплекс проникал и в теоретические работы, дополняя теорию арифметико-алгебраическими и теоретико-числовыми элементами.

Но неудобства алфавитной системы счисления и неразработанность символов мешали развитию вычислительных операций. Да и требования практики не были достаточными, чтобы стимулировать операции с весьма большими числами. Вслед за сравнительно ограниченным набором чисел, имеющих названия, довольно быстро наступал порог, после которого число элементов практически представлялось неисчислимым.

Чтобы устранить подобное несовершенство и показать неограниченную продолжаемость натурального ряда чисел, Архимед написал специальное сочинение под названием «Псаммит» (исчисление песка), в котором показывается, что система чисел может быть продолжена сколь угодно далеко и может служить для пересчета любого конечного множества предметов.

Система чисел Архимеда построена по десятичному принципу: единицы (монады), десятки (декады), сотни (гекады), тысячи (хилиады), десятки тысяч (мириады) и т. д. Мириада затем рассматривается как основа счета до числа мириады мириад (10^8). Числа от 1 до 10^8 образуют первую октаду (от слова восемь), а числа, в нее входящие, называются первыми. Далее следуют вторая октада, третья и т. д., до октады чисел октадных, замыкающей первый период. Она является исходной единицей второго периода, далее следуют единицы чисел третьего периода, четвертого и так до октады чисел октадных октадного периода.

Получающиеся огромные числа воспринимались как своеобразные бесконечности, шкала роста которых могла быть неограниченно продолжаема. Их с избытком хватало даже для такой задачи, как определение порядка числа песчинок, могущих полностью заполнить всю Вселенную.

Чтобы сделать задачу возможно более определенной, Архимед, исходя из гелиоцентрических воззрений Аристарха Самосского, представляет Вселенную как шар, в центре которого находится Солнце. Радиус шара считается от Солнца до неподвижных звезд. Для дальнейшего уточнения задачи принимается, что диаметр Вселенной во столько же раз больше диаметра солнечной системы, во сколько раз этот последний больше диаметра Земли. Архимед использует экспериментальные данные астрономов, округляя их в сторону увеличения.

Единица измерения Вселенной — песчинка, принята за 0,0001 зернышка мака, которых требуется 40 штук, чтобы сравняться с шириной человеческого пальца. Подсчеты, произведенные Архимедом, показали, что искомое число песчинок будет не больше чем 10^63, или тысячи (10^3) мириад (10^4) чисел восьмых (10^78) первого периода.

Однако уровень вычислительно-практических приложений многих развитых математических теорий оставался все же сравнительно низким. Это объясняется оторванностью от практики, принудительностью геометрической формы, ограничением совокупности применяемых методов, отсутствием тригонометрии. Требования астрономии к математике с достаточной силой сказались несколько позже.

Официальная история удивляется, что после Евклида, Архимеда и Аполлония наступило время как бы деградации византийской математики. Такой взгляд происходит от неправильного понимания авторства и времени написания этих трудов.

Считается, что после разгрома Александрийского научного центра в VI веке остался последний центр античной науки — Афины, который так же был со временем разгромлен. На самом деле «переезд науки» в Афины — это история Афин под властью крестоносцев, XIII–XV века. Здесь произошла встреча западноевропейской, арабской и остатков византийской культуры.

В более позднее время постепенно интерес смещается в сторону практических вычислительных методов и задач. Образцом работ подобного направления являются математические работы Герона из Александрии, в особенности его «Метрика». Стиль последней — рецептурный: для определенных классов задач формулируются правила, справедливость которых подкрепляется примерами.

В «Метрике» содержатся правила для точного и приближенного определения площадей геометрических фигур и объемов тел, правила численного решения квадратных уравнений и извлечения (преимущественно приближенного) квадратных и кубических корней. В частности, в ней приводится известная формула Герона для вычисления площади треугольника по трем его сторонам.

S = [р(р-а)(р-в)(р-с)]^1/2,

где а, в, с — стороны, р= (а + в + с)/2.

Наконец, значительную часть содержания «Метрики» составляет описание приемов землемерия и геодезических инструментов.

Значение прикладной вычислительной стороны математики еще более подчеркивается той большой и все возрастающей работой, которую математики вынуждены были вести для составления астрономических таблиц. Среди последних особо значительное место занимают таблицы хорд Птолемея, где данные приведены через каждые 30 от 0 до 180°.

На основе преимущественного роста вычислительной стороны математики, а возможно и под другими дополнительными влияниями в математике зародились элементы алгебры и начальные формы алгебраической символики. На это обстоятельство указывают методы и результаты Диофанта. Из математических сочинений этого александрийского ученого сохранились шесть книг «Арифметики» и отрывки книги о многоугольных числах. Диофант во всех задачах производит только операции с числами, нигде не высказывая общих теорем. Тем не менее, для обозначения неизвестного количества в уравнении и для записи функций от него он был вынужден разработать систему символов.

Символика Диофанта основана на сокращении слов, и в истории развития алгебраической символики она знаменует переход от словесных выражений алгебраических зависимостей (риторическая алгебра) к сокращениям этих выражений (синкопическая алгебра). Следующей ступенью развития стала чисто символическая алгебра.

Неизвестная величина х в уравнениях Диофанта представлена специальным символом. Переписчики, впрочем, пользовались разными символами, что не изменяет принципиально существа дела, ибо символика не строго единообразная, имеет модификации.

Общая теория диофантовых уравнений первой степени ах+в=1, где а и в — взаимно простые целые числа, была построена в XVII веке французским математиком Баше де Мезириаком (1587–1638). Он также издал в 1621 году сочинения Диофанта на греческом и латинском языках со своими комментариями. Над созданием общей теории диофантовых уравнений 2-й степени трудились многие выдающиеся ученые: П. Ферма, Дж. Валлис, Л. Эйлер, Ж. Лагранж и К. Гаусс. В результате их усилий к началу XIX века было в основном исследовано общее неоднородное уравнение 2-й степени с двумя неизвестными и с целыми коэффициентами.

Имя Диофанта прочно закрепилось и в той части теории чисел, которая изучает приближения действительных чисел рациональными числами; эти приближения так и называются диофантовыми.

Историки науки отмечают, что после закрытия афинской школы в бассейне Средиземноморья в развитии математики как науки наступил длительный перерыв, завершают они. Но мы помним, что это за афинская школа. Это как раз время заката Византийской империи, и подтверждением этому тот неоспоримый факт, что в рамках математических теорий «античной древности» возникли и развивались элементы более поздних математических наук: алгебры, анализа бесконечно малых, аналитической геометрии, теоретической механики, аксиоматического метода в математике.

Если сравнивать разные «части» традиционной истории, сразу видно, что умением плавать по морю и строить города ромеи (византийцы) не уступали своим предкам-эллинам; в государственных делах они так же были впереди многих государств. И при этом историки науки нам говорят, что ромеи не унаследовали от эллинов любовь к натурфилософии и к точным наукам. Оказывается, для них главным видом интеллектуальной деятельности стало богословие. Монахи и императоры косо смотрели на «языческую премудрость» эллинов. И в завершение, ликвидировали последний оплот знания — Академию в Афинах.

В результате возникает необъяснимый феномен: тысячелетняя Византийская империя, не знающая математики. Но загадки нет, если правильно понять, где и когда развивалось то, что мы называем математикой Древней Греции.

О математике Китая

Сведения о математических познаниях китайцев в древности крайне скудны и разрознены. Самым ранним математическим сочинением, если не считать трактата о чжоу-би (солнечных часах), называют трактат «Математика в девяти книгах». Считается, что это сочинение появилось как своеобразный итог математических достижений Китая к началу нашей эры. Известно даже имя автора, государственного деятеля и ученого Чжан Цаня (152 год до н. э.), собравшего и систематизировавшего все известные к его времени математические знания. Вместе с тем признается, что «Математика в девяти книгах» неоднократно подвергалась переработкам и дополнениям: в I веке до н. э. этим занимался Гэн Чоу-чан, в III веке н. э. — Лю Хуэй, в VI Чжень Луань, и в VII Ли Чун-фэн. Были и другие.

В результате трактат приобрел вид своеобразной математической энциклопедии с неоднородным содержанием. В VII–Х веках он сделался основным учебником для поступающих на государственную службу и классическим сочинением, на который опирались ученые-математики в своих исследованиях. И эта дата тоже сомнительна, но согласимся с тем, что это памятник Х века.

Книги, составляющие трактат, имели вид отдельных свитков. Они посвящены различным темам, преимущественно практического характера. Различие объясняют тем, что разные книги предназначались для чиновников разных ведомств: землемеров, инженеров, астрономов, сборщиков налогов и т. п. Позднейшие дополнения вносились в книги не по признаку математической общности, а по единству темы. То есть это некоторая солянка сборная из сведений, неизвестно откуда взявшихся.

Изложение — догматическое: формулируются условия задач (всего 246 задач) и даются ответы к ним. После группы однотипных задач приводится алгоритм их решения, состоящий или из общей формулировки правила, или из указаний последовательных операций над конкретными числами. Объяснений, определений, доказательств нет. То есть это справочник, не показывающий, на основании каких работ он составлен.

Книга первая называется «Измерение полей». Единицей измерения служит прямоугольник со сторонами 15 и 16 бу (то есть шагов, приблизительно равных 133 сантиметрам). Площади прямолинейных фигур вычисляются верно. При вычислении площадей круга, сектора и кольца принимается, что число «пи» = 3. Площадь сегмента вычисляется как площадь трапеции, большее основание которой совпадает с основанием сегмента, а меньшее основание и высота — каждое равно высоте сегмента.

Используемая при этом система счисления — десятичная иероглифическая. Числа делятся на классы по 4 разряда в каждом. Особого знака нуля при такой системе записи, очевидно, не требуется. (Нуль действительно появился значительно позднее, только в XII веке.) Чтобы придать большую общность постановке основной задачи об измерении площадей, в первой книге введены простые дроби и арифметические действия над ними. Правила действий — обычные; особенностью является только то, что при делении дробей требуется предварительное приведение их к общему знаменателю.

Но вот что настораживает. Употребляемое в первой книге значение «пи» = 3 не соответствует китайской традиции не только Х, но и VI века. Считается, что китайские математики того времени умели и более точно вычислять значения «пи». Например, в I веке до н. э. у Лю Синя дается значение «пи» = 3,1547, во II веке н. э. у Чжан Хэна «пи» определено, как 10^1/2 (3,162). Чжан Хэн считал, что квадрат длины окружности относится к квадрату периметра описанного квадрата, как 5 к 8. В III веке при вычислении сторон вписанных многоугольников Лю Хуэй нашел, что «пи» = 3,14. Он исходил из предложения, что площадь круга аппроксимируется снизу площадями вписанных многоугольников. Для аппроксимации сверху площади этих многоугольников увеличиваются на сумму прямоугольников, описанных вокруг остаточных сегментов.

Дойдя до 192-угольника, Лю Хуэй получил, что «пи» = 3,14. Некоторые авторы утверждают, что Лю Хуэй продолжил вычисления далее до 3072-угольника и получил значение 3,14159. В V веке Цзу Чун-чжи, по свидетельству Вей Ши (643 год), дал для «пи» значение 3,1415927. Ну, и как все это согласовать с тем, что китайцы даже в Х веке не знали, как вычислять значение «пи»?

Книга вторая — «Соотношение между различными видами зерновых культур», отражает старинную практику взимания налогов зерном, измеряемым в объемных мерах, и расчетов при переработке этого зерна. Математические задачи, возникающие при этом, — это задачи на тройное правило и пропорциональное деление. Ко второй книге была позднее добавлена группа задач на определение стоимости предметов, число которых берется как целое, так и дробное.

Задачи на пропорциональное деление, деление пропорционально обратным значениям чисел, а также простое и сложное тройное правило составляют содержание и следующей, третьей книги — «Деление по ступеням». Правил суммирования арифметических прогрессий здесь еще нет, хотя, по утверждениям тех же историков науки, они известны китайцам с VI века (трактат Чжан Цзю-цзяна).

В четвертой книге вначале речь идет об определении стороны прямоугольника по данным площади и другой стороне. Затем излагаются правила извлечения квадратных и кубических корней, нахождения радиуса круга по его площади. Правила сформулированы специально для счетной доски. Подкоренное число делится на разряды соответственно по 2 или по 3 знака, затем последовательно подбирается очередное число корня и дается правило перестройки палочек на счетной доске.

В книге пятой, «Оценка работ», собраны задачи, связанные с расчетами при строительстве крепостных стен, валов, плотин, башен, ям, рвов и других сооружений. При этом вычисляются как объемы различных тел, так и потребности в рабочей силе, материале, транспортных средствах при различных условиях.

Книга шестая — «Пропорциональное распределение», начинается группой задач о справедливом (пропорциональном) распределении налогов. Математические методы здесь те же, что в книге 3, где речь шла о распределении доходов между чиновниками различных классов, — пропорциональное деление, простое и сложное тройное правило. Кроме того, в шестую книгу входит серия задач на суммирование отдельных арифметических прогрессий и задач на совместную работу лиц с разной производительностью.

«Избыток-недостаток» — так называется седьмая книга. В ней подобраны задачи, приводящиеся к линейным уравнениям и их системам, и разработан способ их решения, совпадающий с методом двух ложных положений. Задачи и в этом случае накапливались в возрастающей степени трудности. Метод тоже еще не сформулирован четко и имеет много разновидностей частного характера.

Усовершенствование складывающихся в седьмой книге правил решения систем линейных уравнений и распространение их на системы с большим числом неизвестных изложены в правиле фан-чэн, которому посвящена вся восьмая книга. Задачи этой книги приводят к системам до пяти совместных уравнений линейных с положительными корнями. Для всех систем установлен единый алгоритм вычисления корней — упомянутый фан-чэн.

Дело в том, что в процессе преобразований матрицы системы китайские ученые ввели отрицательные числа. Для их сложения и вычитания и было введено специальное правило, которое можно перевести как правило «плюс-минус». Так как все вычисления, в том числе и преобразования матрицы, производились на счетной доске, то для обозначения отрицательных чисел применялись счетные палочки другого цвета или формы, а в случае записи применялись иероглифы разных цветов.

Расширение понятия числа в связи с нуждами обобщения созданного алгоритма является характерной особенностью развития математики. Те же стремления обеспечить общность решения в радикалах уравнений 2–4 степени привели в Италии к введению в XVI веке мнимых чисел. Что же касается приоритета китайских математиков относительно правила фан-чэн, то он был бы бесспорен, если бы мы не знали, что отрицательные числа в явном виде появились в Европе в конце XV века в сочинениях Н. Шюке, и что очень много европейских новинок было привезено в Китай иезуитами в XVI веке.

Практическую основу последней книги «Математики в девяти книгах» составляют задачи определения недоступных расстояний и высот с помощью теоремы Пифагора и свойств подобных треугольников. Математически эта книга особенно интересна общей, алгебраической формулировкой правил. Помимо элементарных способов применения теоремы Пифагора, в ней имеется способ нахождения пифагорейских троек, то есть целочисленных решений уравнения х^2+у^2=z^2. Некоторые задачи приводят к полным квадратным уравнениям, а правила их решения эквивалентны общеупотребительным и ныне формулам.

Например, задача № 11 о размерах двери, относительно которой известны диагональ и разность между длиной и шириной, сводится к двум уравнениям. Выводов и доказательств, как уже было упомянуто, в рассматриваемом трактате нет.

Мы остановились так подробно на обзоре содержания «Математики в девяти книгах» потому, что это сочинение является самым значительным и даже, пожалуй, единственным крупным памятником древней китайской математики. И зная любовь китайцев к своим приоритетам, и стремление всё свое объявлять древним, полагаем, что он был создан позже прихода европейцев в Китай.

Сами же историки объявляют, что с XIV века в Китае начинается длительный период застоя в развитии наук. Добытые ранее знания не развиваются и даже забываются. Математика существует преимущественно за счет усвоения иностранных знаний. И лишь потом науками вновь занялись, и сразу вспомнили свои древние открытия. Как же это произошло?

В 1583 году в Китай пришел иезуит-миссионер М. Риччи, а затем сюда потянулись и другие. Видимо, не без их содействия в 1606 году в Китае впервые появились издания «Начал» Евклида, в 1650 году — таблицы логарифмов Влакка. Оригинальное же развитие китайской науки все еще было «прекратившимся». Спрашивается, а было ли оно раньше? Математики-специалисты китайского происхождения всегда готовились к научной деятельности за границей, да в большинстве случаев оттуда в Китай и не возвращались.

О математике Индии

В средневековой математике Индии преобладали вычислительно-алгоритмические методы и отсутствовали попытки построения дедуктивных систем. Геометрия индийцев — также практическая. И это не удивительно, так как в основном всё сюда приносилось из других мест, в том числе и наука — сначала вместе с религиозными эмигрантами из Византии, а потом с деятелями мусульманской экспансии. Соединение здесь различных потоков знания дало свои результаты, и весьма неплохие результаты.

Индийские математики ввели понятие нуля и широко использовали отрицательные числа, проводили исследования по комбинаторике (Ариабхатта, якобы V век). Они создали десятичную систему записи натуральных чисел и разработали правила операций над записанными так числами. Эту запись чисел стали применять математики многих восточных стран, откуда она попала в Европу. Индусы начали оперировать с иррациональными количествами так же, как с рациональными, без геометрического их представления, в отличие от византийских греков. У них были специальные обозначения для алгебраических действий, включая извлечение корня. Именно благодаря тому, что индусские и среднеазиатские ученые не смутились различием иррациональных и рациональных количеств, они смогли преодолеть «засилие» геометрии, и открыли путь развитию алгебры.

Но и в Индии есть мифический период в развитии математики. Согласно традиции, самыми ранними памятниками математической культуры индийцев являются религиозные книги: сутры и веды. Их происхождение относят к VIII–VII векам до н. э. В них приводились геометрические построения, составляющие важную часть ритуальных условий при постройке культовых сооружений: храмов, алтарей и прочего, а потому в них можно найти первые способы квадрирования кругов и применение теоремы Пифагора. Видимо, как следствие архитектурных требований решалась и арифметическая задача о нахождении пифагоровых троек натуральных чисел.

Числовая система с древних времен определилась как десятичная. Столь же рано определилась склонность к оперированию большими числами, нашедшая отражение в легендах. Будда, например, отличался феноменальным умением считать; он строил числовые десятичные системы до 10^54, давая наименования каждому разряду. Женихи прекрасной богини Земли, добиваясь ее руки, обязаны были соревноваться в письме, арифметике, борьбе и стрельбе из лука. Победитель соревнования Сарватасидда придумал, в частности, шкалу чисел, идущих в геометрической прогрессии со знаменателем 100, до числа с 421 нулем. Пристрастие к операциям с большими числами сохранялось в течение всей истории математики в Индии. Но мы не знаем, к какому реально периоду времени эти труды относятся.

Появление позиционного принципа в индийской математике относят к V веку.[22] Отныне числовое значение каждой цифры определялось ее местом влево от конца цифрового ряда. Передвижение цифры на одно место увеличивало ее числовое значение в 10 раз. В соответствии с десятичным принципом индийцы разработали знаки для 9 цифр и десятый знак, нуль. Знак нуля (шунья — пустой) сначала обозначался точкой, потом кружком. И кстати, по некоторым другим сведениям, первые записи с нулем датируются 876 годом.

Арабы (раньше всего в Багдадском халифате) узнали о математических открытиях индийцев в VIII веке благодаря торговым и дипломатическим сношениям. Сразу же подхваченная арабами цифровая система стала известна в Западной Европе под названием арабской к XII веку, по-видимому, через арабские владения в Испании. Слово сифр, впоследствии принятое в европейских странах для обозначения цифр вообще, исходно значило по-арабски нуль. В английском языке до сих пор слово cipher означает нуль, цифру, шифр.

Наиболее яркий период развития, оставивший самые значительные образцы математической литературы, это V–XII века. В это время трудились выдающиеся индийские ученые, математики и астрономы: Ариабхатта (считается, что он жил в конце V века), Брахмагупта (считается, что он родился в 598 году), Магавира (IX век), Бхаскара Акарья (родился в 1114 году) и другие.

Ариабхатта дал наиболее точное в то время определение числа «пи» — 3,1416, вычислил значение корней второй и третьей степени. Для понятия корень он использовал перевод греческого слова basis, обозначавшего одновременно основание и корень. В XII веке это понятие было переведено на латынь словом radix (корень), из которого во многие языки вошли понятия корень и радикал.

Брахмагупта в стихотворной форме написал огромное сочинение в 20 книгах «Усовершенствованная наука Брамы». Он излагал основы арифметики и геометрии, алгебры и метрология; занимался действиями над целыми числами и дробями и извлечением корней. Он решал задачи на бассейны и смеси; посвятил место суммированию рядов, планиметрии, вычислению различных объемов, задачам неопределенного анализа и задачам комбинаторики.

Главной особенностью индийской математики является преобладание вычислительных приемов, преподносимых учащимся или читателям в догматической форме.

Представление о бесконечно больших числах ввел в математику Бхаскара. Он пояснял, что бесконечно большое — это тоже число, но не претерпевающее изменений, приращения или ущерба, какое бы большое число мы к нему ни прибавляли или от него ни отнимали; его, по выражению Бхаскары, можно уподобить вечному времени бесконечной цепи существовании.

Индийские математики ввели в расчеты и правильно трактовали понятие отрицательного числа. Это пример, как иной подход к проблеме позволяет получать другие результаты. Ведь византийцы работали с отрезками прямых, представить себе отрезок отрицательной длины невозможно. Да и нулевой отрезок имеет мало смысла.

Другое дело — индийская математика. Брахмагупта разъясняет, что числа могут трактоваться либо как имущество, либо как долг. Правила операций с числами тогда таковы: сумма двух имуществ есть имущество, двух долгов — долг, имущества и долга — их разность, которая либо долг, если он больше, либо имущество, если оно больше, либо нуль, если они равны. Сумма нуля и долга есть долг, имущества и нуля — имущество. Произведение двух имуществ или двух неимуществ есть имущество; результат произведения имущества на долг представляет убыток. То же правило справедливо и при делении. Квадрат имущества, или долга, есть имущество; имущество имеет два корня: один составляет прибыль, другой — долг. Корня убытка не существует, ибо таковой не может быть квадратом. Однако, вводя отрицательные числа, индийские математики не использовали их как равноправные элементы математики, считая их только чем-то вроде логических возможностей, потому что, по выражению Бхаскары, люди с ними не согласны.

Развитие методов решения задач неопределенного или диофантова анализа представляет одно из высших достижений индийской математики. Причина заинтересованности математиков Индии в решении подобных задач лежит, по-видимому, в необходимости изучения периодически повторяющихся явлений, обильные примеры чего дает астрономия. В самом деле, вопрос о периоде времени, состоящем одновременно из целого числа дней (х) и целого числа лет (у), приводит к неопределенному уравнению: 10 960 у = 30 х. Другие вопросы, например, о периоде совпадения некоторых явлений, приводят к полным неопределенным уравнениям. Индийские ученые умели находить целочисленные решения различных видов неопределенных уравнений 1-й и 2-й степени.

Но характерная форма изложения, при которой не воспроизводится ни хода рассуждений, ни доказательства, не дает возможности судить о теоретико-числовых методах индийских математиков. Однако то немногое, что известно, показывает на наличие ряда теоретико-числовых методов.

Индийская геометрия тоже носит все черты практического подхода к делу. Есть чертежи, есть правила, но иногда правил нет, а под чертежом написано только: «смотри!». Некоторый интерес представляют тригонометрические таблицы, в которых хорды заменены полухордами. При этом вводятся в рассмотрение по существу тригонометрические функции: синусы, косинусы и синусы-верзусы (sinvers а = 1 — cos а).

Индийский математик Варахамихира заменил хорду (дживу) в тригонометрии половинной хордой. В его «Пангасиддханте» использовались понятия котиджива и уткра-маджива. Все эти понятия в VIII веке заимствовали арабские математики; термин джива они изменили на джиба, а затем и на джайб — впадина, изгиб, излучина. Этот термин был переведен с арабского языка на латинский в его буквальном значении словом sinus. Cosinus — сокращение от complementisinus (дополнение синуса).

В истории Индии имеется много фактов, свидетельствующих об экономических и политических связях с византийским и арабским миром и с Китаем. В математике считается бесспорным индийское происхождение десятичной системы счисления с нулем и правил счета. Можно проследить заимствование индусами от византийцев некоторых геометрических фактов и т. д.

В заключение еще раз отметим, что как о китайской, так и об индийской математике мы располагаем вообще очень ограниченным запасом сведений.

О математике древнего Вавилона

Во-первых, мы будем называть Вавилоном комплекс государств, которые, по мнению традиционной истории, сменяли друг друга на территории междуречья Тигра и Евфрата. От этих государств дошло до нас около ста тысяч глиняных табличек с записями, сделанными клинописью. Однако табличек с текстами математического содержания известно только около 50, а математических таблиц без текста — около 200.

Клинописный текст ВМ 85 194 содержит 16 задач с решениями. Задачи относятся к плотинам, валам, колодцам, водяным часам и земельным работам. Четвертая задача, снабженная чертежом, относится к круговому валу. 14-я задача рассматривает усеченный конус. Объем его определяется умножением высоты на полусумму площадей верхнего и нижнего оснований.

Вавилонская система имеет два основных элемента: «клин» V с числовым значением 1 и «крючок» < с числовым значением 10. Повторением этих знаков можно записать числа от 1 до 59. Любое число записывается слева направо по принципу N = а(0)60^0 + а(1)60^1 +…

Таким образом, система счисления оказывается позиционной 60-ричной. Однако эта система не знает нуля. При отсутствии промежуточного разряда употреблялся специальный знак, игравший роль нуля. Но отсутствие низшего разряда не обозначалось. Таким образом, число, обозначающееся тремя единицами, можно было считать и как 3, и как 180, и как 10 800, и т. д. Различить их можно было только по смыслу текста.

Запись 3 могла также означать 3/60, 3/3600 и т. д., подобно тому, как числа 0,3, 0,03, 0,003 и т. д. в десятичной системы. Вот что значит наличие позиционной системы и отсутствие нуля!

Наряду с 60-ричной системой нумерации вавилоняне пользовались и десятичной системой, но она не была позиционной. В ней, кроме знаков для 1 и 10, существовали знаки для 100, 1000 и 10 000.

Вообще возникновение такой системы не очень понятно. Возможно, шестидесятеричная система существовала здесь и раньше, но люди, умевшие писать, были людьми другой культуры и поэтому, сохранив шестидесятеричную систему, стали использовать не 12-ричную, а десятичную. Это могло произошло и под влиянием Византии, где шестидесятеричная система выводится из геометрии. Самое простое — делить окружность на шесть частей, которые потом делятся на 10 частей. Как бы то ни было, мы сегодня не знаем, когда и как возникла здесь шестидесятеричная система. На этот счет строились много гипотез, но ни одна пока не доказана.

Интересно, что хотя шестидесятеричная запись целых чисел не получила распространения за пределами ассиро-вавилонского царства, шестидесятеричные дроби проникли далеко за эти пределы: в страны Ближнего Востока, Средней Азии, в Северную Африку и Западную Европу. Они широко применялись, особенно в астрономии, вплоть до изобретения десятичных дробей, то есть до начала XVII века. Следы шестидесятеричных дробей сохраняются и поныне в делении углового и дугового градуса, а также часа на 60 минут и минуты на 60 секунд.

Содержание табличек показывает, что на основе этой системы были созданы многие единообразные правила арифметических действий как с целыми числами, так и с дробями. Для облегчения действий существовали таблицы умножения (от 1х1 до 60х6О). При перемножении больших чисел с помощью таблицы находились частичные произведения, которые затем складывались. Деление производилось с помощью таблиц обратных значений. А кроме них, использовали таблицу квадратов целых чисел, их кубов, обращенные таблицы (квадратных корней), таблицы чисел вида n^2 + n^3 и т. д.

В ряде вавилонских текстов содержится исчисление процентов (на самом деле это не проценты как одна сотая часть числа, а одна шестидесятая часть числа) за долги, пропорциональное деление. Ряд текстов посвящены решению задач, которые с современной точки зрения сводятся к уравнениям 1-й, 2-й и даже 3-й степени.

Б.Л. ван дёр Варден классифицировал все приемы решения задач в вавилонских табличках. Он пришел к выводу, что эти приемы эквивалентны приемам решения всего десяти видов уравнений и их систем. Наконец, в 1945 году Нейгебауер и Сакс опубликовали расшифровку чрезвычайно интересной таблички, хранящейся в библиотеке Колумбийского университета (США). В ней оказался перечень прямоугольных треугольников с рациональными сторонами, то есть троек пифагоровых чисел х^2 + у^2 = z^2.

Геометрические знания вавилонян содержали помимо общих типов задач также начатки измерения углов и тригонометрических соотношений. В основном, впрочем, они тоже состояли из вычислений площадей и объемов прямолинейных фигур, обычных для элементарной геометрии. Площадь круга вычислялась по формуле S = с^2/12 (где с — длина окружности), откуда получается плохое еще приближение «пи» = 3.

Внимание ряда исследователей привлекала и пленяла высокая алгоритмичность, проявленная в математических текстах Вавилона. Это давало повод к высказыванию предположений, что в те времена культивировались общие методы, отвлеченные от конкретных задач и представлявшие своеобразную алгебру. Однако существуют и более осторожные оценки математических достижений вавилонян. Мы же можем сказать, что вавилонские математические традиции лежат в русле развития математики сопредельных государств Ближнего Востока. Они являются ранним этапом этого развития, вместе с математикой ранней Византии, из которой многое позаимствовали.

Математика арабоязычного мира

На обширных территориях, от северо-запада Индийского полуострова до северного побережья Африки и юга Испании, существовали многочисленные восточные государства. Созданные нередко путем завоеваний, огромные, но не связанные в единый хозяйственный организм, они не обладали политической устойчивостью и имели сложную, полную превратностей судьбу. Научные и культурные традиции населяющих их народов развивались в таких условиях сравнительно медленно.

Начиная с VII века эти страны выделились из Византийской (Ромейской) империи под знаком борьбы за господство новой религии — ислама (или, иначе, магометанства, мусульманства). В течение ряда веков образовалась колоссальная область торгового обмена и экономических связей. Возникли большие города как центры торговли, ремесел и административного управления. Новая религия заняла господствующее положение, и арабский язык стал практически единым языком официальных документов, религиозных книг, научных трактатов и художественно-поэтических сочинений.

Условия хозяйственной и политической жизни благоприятствовали развитию математики, которая требовалось для государственного управления, ирригации, строительства, торговли и ремесел. Международные связи, осуществляемые с помощью длительных путешествий по морям, горам и неизведанным местностям, вынуждали развивать математику для нужд географии и астрономии.

Поэтому многие восточные правители и целые династии проводили политику государственного покровительства наукам. В аппарате государственного управления появились специально оплачиваемые ученые. Для них строились обсерватории, собирались библиотеки из древних сочинений, которые разыскивались всюду и переводились на арабский язык, привлекали на службу византийцев.

В результате сложилась своеобразная система математических знаний. В нее влились и данные ранней византийской науки, то есть классические трактаты Евклида, Архимеда, Аполлония и других, но также получили свое развитие сведения из математики Индии, а также коренного населения стран Ближнего и Среднего Востока.

Освоение и переработка многочисленных источников, как и подготовка квалифицированных математиков потребовали, разумеется, немалого времени. Поэтому для арабской математики (как мы ее иногда называем, несмотря на необоснованность этого термина, так как ее развивали ученые разных национальностей) характерна пестрота в постановке задач, в методах их решения и даже в символике. Она получила так много оригинальных черт, что сделалась качественно отличной от своих источников.

Рассмотрим характерные особенности математики средневекового Востока и достигнутый уровень математических наук, без разделения математики по отдельным странам ввиду специфичности предмета и не разработанности темы.


Другая история науки. От Аристотеля до Ньютона Математика арабоязычного мира.

Арабские цифры


В вычислительной практике арабов равноправно действовали обе системы счисления: десятичная абсолютная и шестидесятеричная. Первая была воспринята из Индии и быстро получила широкое распространение. Позже посредством арифметического трактата Хорезми (IX век) «Об индийских числах», переведенного в XII веке на латинский язык, десятичная система стала известной в Европе.

Параллельно с десятичной сохранялась и регулярно употреблялась в астрономических обсерваториях шестидесятеричная система счисления. В духе математиков Вавилона составлялись и использовались вспомогательные таблицы, вроде таблицы умножения (от 1х1 до 60х6О). Даже в сравнительно позднее время (ок. 1427) в обсерватории Улугбека под городом Самаркандом были в употреблении обе системы, а для удобства вычислений были разработаны правила перевода из одной в другую. Регулярные правила существовали для вычислений с дробями, простыми и десятичными.

В Западной Европе десятичные дроби были введены только около 1585 года фламандским математиком и инженером С. Стевином. Вообще применение многих приемов, отработанных арабами до Х века, как, например, приближенного извлечения корней, отмечено в Европе лишь с середины XVI века.

Преобладание вычислительной части математики оказало влияние на трактовку многих теоретических вопросов. Особенно интересен вопрос о понимании алгебраических иррациональностей, стремление к оперированию с которыми характерно для всей арабской математики. В сочинениях Хорезми уже встречаются операции над квадратичными иррациональностями; Аль-Кархи (XI век) ввел многие преобразования иррациональностей. Аль-Баки (ок. 1100), как и Аль-Кархи, комментировал десятую книгу «Начал» Евклида, поясняя ее теоремы числовыми примерами.

В силу такого подхода и частого применения вычислений иррациональностей грань между рациональными числами и иррациональностями начинает стираться. К представлению о числе как о собрании единиц прибавились представления об отношениях непрерывных величин. Была установлена адекватность геометрической несоизмеримости с арифметической иррациональностью. В математике вместо двух обособленных понятий, — числа и отношения, возникла новая, более широкая концепция действительного положительного числа. Уже в XIII веке этот факт был констатирован с полной определенностью; Насирэддин (1201–1274) писал:

«Каждое из отношений может быть названо числом, которое определяется единицей так же, как один из членов этого отношения определяется другим из этих членов».

Можно сказать, что идея создания единой концепции действительного числа путем объединения рациональных чисел и отношений, появившаяся у математиков Византии, получила на Ближнем Востоке известное завершение. В Европе же подобная идея не появлялась довольно долго. Только с XVI века бурное развитие вычислительных средств начало приводить ученых к ее осознанию, а с достаточной степенью общности она была высказана лишь И. Ньютоном в 70-х годах XVII века (опубликована в 1707) в его «Всеобщей арифметике»:

«Под числом мы понимаем не столько множество единиц, сколько отвлеченное отношение какой-нибудь величины к другой вели.

чине того же рода, принятой нами за единицу. Число бывает трех видов: целое, дробное и иррациональное. Целое число есть то, что измеряется единицей; дробное — кратной долей единицы; иррациональное число несоизмеримо с единицей».

Великий поэт и математик Омар Хайям (ок. 1048 — ок. 1122) и Насир-ад-дин ад-Туси (1201–1274) явно указывали, что каждое отношение величин, все равно, соизмеримых или нет, может быть названо числом. Величие этих достижений становится особенно ясным, если заметить, что полное признание отрицательных чисел европейскими математиками было достигнуто очень не скоро. Например, Ф. Виет (1540–1603), которому алгебра многим обязана, избегал отрицательных чисел, а в Англии протесты против отрицательных чисел раздавались даже в XVIII веке.

В XI веке тюрки-сельджуки захватили большую часть Ирана и византийских владений в Малой Азии. На этих землях народы осваивали и развивали наследие всех предшественников, и византийцев, и арабов. Омар Хайям писал стихи по-персидски, научные трактаты по-арабски, а в служебных делах пользовался тюркским языком. Потерпев неудачу в прямом поиске корней произвольного кубического уравнения, он открыл несколько способов приближенного вычисления этих корней, предлагая сделать это, используя хорошо знакомые кривые. Как только (в XVII веке) Рене Декарт добавил к ней вторую идею — описать любую кривую с помощью чисел, родилась аналитическая геометрия, в которой решение алгебраических уравнений слито воедино с теорией чисел и с наглядной геометрией.

Предчувствуя эту связь, Омар Хайям поставил много интересных вычислительных опытов. Он нашел приближенные способы деления окружности на 7 или 9 равных частей; составил подробные таблицы синусов и с большой точностью вычислил число «пи». Он догадался, что это число иррациональное, и даже не квадратичное — но доказать не смог. Не удались Хайяму и попытки доказать пятый постулат Евклида о параллельных прямых.

Влияние алгоритмически-вычислительной направленности арабской математики отразилось и на ее структуре. В ней сравнительно быстро, впервые в истории, выделилась в качестве самостоятельной математической науки алгебра. В этом факте нашло свое выражение слияние элементов алгебраического характера математики различных народов, например: геометрическая алгебра византийцев, группировка однотипных задач и попытка выработать для каждой группы единый алгоритм в Вавилоне, вычислительные задачи индийцев, приводившие к уравнениям 1-й и 2-й степени, и т. п.

В трудах математиков средневекового Востока эти алгебраические элементы были впервые выделены, собраны в новый специальный отдел математики, сформулирован предмет этого нового отдела науки и построена систематическая теория. В качестве примера такого подхода приведем высказывание Омара Хайяма:

«Алгебра есть научное искусство. Ее предмет — это абсолютное число и измеримые величины, являющиеся неизвестными, но отнесенные к какой-либо известной вещи так, что их можно определить; эта известная вещь есть количество или индивидуально определенное отношение, и к этой известной вещи приходят, анализируя условия задачи; в этом искусстве ищут соотношения, связывающие данные в задачах величины с неизвестной, которая вышеуказанным образом составляет предмет алгебры. Совершенство этого искусства состоит в знании математических методов, с помощью которых можно осуществить упомянутое определение как числовых, так и геометрических неизвестных… Алгебраические решения… производятся лишь с помощью уравнения, то есть приравниванием одних из этих степеней другим».

Европейские ученые начали знакомиться с алгеброй в начале XII века, а источником их сведений явилось сочинение «Китаб аль-Джебр валь-Мукабала» Мухаммеда бен-Муса ал-Хорезми, жившего в первой половине IX веке. Название в переводе означает: книга об операциях джебр (или гебр, восстановление) и кабала (приведение). Первая из операций, имя которой послужило названием для алгебры и служит до сего времени, состоит в переносе членов уравнения из одной стороны в другую. Вторая есть операция приведения подобных членов уравнения. Решение уравнений рассматривается как самостоятельная наука.

Книга Хорезми пользовалась большой известностью. Термин алгебра укоренился в математике. Осталось в этой науке и имя автора (аль-Хорезми) в латинизированном виде: алгоритм. Вначале это слово обозначало фамилию, затем нумерацию по позиционной системе, а теперь — всякую систему вычислений, производимых по строго определенным правилам и заведомо приводящих к решению поставленной задачи. В ходе развития науки изменялось содержание понятий, вложенных в эти термины, но термины сохранились.

Но сам Хорезми никогда не высказывался о своем приоритете в алгебре. Видимо, оба приема — джебр и кабала — были уже широко распространены в его время.

Алгебраические арабские трактаты IX–XV веков, помимо решения уравнений 1-й и 2-й степени, включали в себя и кубические уравнения. К последним приводили разнообразные задачи:

а) рассечение шара плоскостью;

б) трисекция угла;

в) отыскание стороны правильного 9-угольника;

г) отыскание стороны правильного 7-угольника, и другие.

Одна из задач оптики: найти на данной окружности такую точку, чтобы луч, падающий из данной точки А, отразился в другую заданную точку В, приводила к уравнению 4-й степени.

В методах решения кубических уравнений отразилось многообразие средств, обычно присущее математике арабских ученых. Численные же решения уравнений развивались, начиная со способа проб (разработан Бируни, 972–1048) до изящного итерационного, быстро сходящегося, метода (Каши, ок. 1420).

Помимо выделения алгебры, важнейшей характерной чертой арабской математики было формирование тригонометрии. И в этой области происходил синтез разнообразных тригонометрических элементов: исчисление хорд и соответственные таблицы предшествующих ученых, в особенности результаты Птоломея и Менелая, операции с линиями синуса и косинуса у индийцев, накопленный опыт астрономических измерений.

Используя этот разнородный материал, математики стран Ближнего Востока и Средней Азии ввели все основные тригонометрические линии. В связи с задачами астрономии они составили таблицы тригонометрических функций с большой частотой и высокой точностью. Данных накопилось при этом так много, что стало возможным изучать свойства плоских и сферических треугольников, способы их решений. Получилась стройная система тригонометрии как плоской, так и сферической. Ее представляет, например, сочинение Насирэддина (1201–1274) «Трактат о полном четырехстороннике».

Тригонометрия в математике средневекового Востока приобрела положение отдельной математической науки. Из совокупности вспомогательных средств астрономии она преобразовалась в науку о тригонометрических функциях в плоских и сферических треугольниках и о способах решения этих треугольников. Алгоритмически-вычислительные средства стали играть в ней преобладающую роль. Оставался один только шаг: введение специфической символики, чтобы тригонометрия приобрела привычный нам аналитический облик. Однако для этого шага понадобилось много времени! Дальнейшее развитие эта наука получила со второй половины XVI века в Европе, в первую очередь под влиянием запросов мореплавания и астрономии. В конце этого века появилось и название науки, «тригонометрия», от греческих слов измерение треугольников.

В ряду геометрических сочинений обращают на себя внимание глубокие исследования по основаниям геометрии. В сочинениях Хайяма и Насирэддина мы находим попытки доказательства постулата о параллельных, основанные на введении эквивалентных этому постулату допущений. Имена этих математиков с полным правом могут быть помещены историками в длинном ряду предшественников неевклидовой геометрии.

Примерно в середине XV века развитие математических наук в описываемых нами здесь арабских регионах замедляется и прекращается. Причины этого явления лежат вне математики: они — в наступившем экономическом разобщении обширных территорий, о которых шла речь выше.

Математика европейского Средневековья

В Западной Европе математика не имеет столь древнего происхождения, как в странах Ближнего и Дальнего Востока. Заметные успехи появились тут лишь в эпоху позднего Средневековья и особенно Возрождения. А основной организационной предпосылкой развития математики в Европе стало открытие учебных заведений. Одно из первых организовал во французском городе Реймсе Герберт (940–1003), позже ставший римским папой с именем Сильвестр II.

Французский монах Герберт из Орильяка — первый профессиональный ученый католической Европы. В 970-е годы он поселился в Барселоне, выучил арабский язык и начал беседовать с учеными иноверцами обо всем на свете. Астрономия и арифметика, изготовление бумаги и музыкальных инструментов, во всем этом жители Андалузии превосходили лучших мастеров Франции или Италии, и все это Герберт старался перенять. Через пять лет он сделал очередной шаг: направился в центр Андалузии — Кордову, и три года учился у местных мудрецов. Ему не раз предлагали принять ислам. Но у него была другая цель: соединить арабскую мудрость, ученость древних греков и римлян с христианским богословием; сделать этот сплав достоянием всех католиков.

Вернувшись во Францию, Герберт устроил в городе Реймсе училище по своему вкусу. В нем юноши обучались латыни и греческому, а желающие — также арабскому и древнееврейскому языкам. Кроме этого, преподавались астрономия и музыка, арифметика на основе арабских цифр. Все необходимые приборы строил сам Герберт с помощью учеников. Гербер привез с собой много книг из-за Пиренеев; это были Платон и Аристотель, Евклид и Птолемей, множество арабских рукописей.

В реймской школе Герберта, кроме прочих наук, учили счету с применением счетной доски — абака, которую усовершенствовали путем замены пустых жетонов, каждый из которых имел значение единицы, на жетоны с написанными на них цифрами.

В то время существовало много способов счета. Были даже две враждующие партии: абакистов и алгоритмиков. Первые отличались требованием обязательного использования абака и двенадцатиричной римской нумерации. Алгоритмики пользовались индусскими цифрами, некоторые вводили знак нуля, счет вели на бумаге, применяли шестидесятиричные дроби. В спорах формировались системы счисления и приемы арифметического счета, все более близкие к привычным нам системам и приемам.

Многие европейские правители стремились отдать своих сыновей в учение к Герберту. В 996 году один из его питомцев (Роберт II) получил корону Франции; Герберт был назначен епископом Реймса, и этот город на века стал церковным центром Франции. В 999 году другой его ученик (Оттон III) стал императором Священной Римской империи. Тут уж Герберту пришлось стать римским папой.

В Риме нового папу многие восприняли, как чернокнижника. Ведь он удивительно быстро считает с помощью арабской доски — абака, и не пользуется римскими цифрами! Да еще умеет предсказать исход бросания костей в игре! Он сам следит за движением звезд, строит благозвучные органы, а богословских споров избегает. Небывалый человек на престоле святого Петра!..

Не хватало широких контактов между католическим и исламским мирами. Они начались только в эпоху Крестовых походов — в самом конце XI века, когда кастильские рыцари захватили половину Пиренейского полуострова и его древнюю столицу Толедо. Вскоре туда потянулись многие последователи Герберта из Орильяка: Аделяр из Бата в Англии, Герардо из Кремоны в Италии. Все они стремились перевести на общедоступную латынь с арабского или греческого языков труды древних ученых Эллады и Рима. Аделяр перевел «Начала» Евклида и ряд книг Хорезми. Герардо открыл для католиков Аристотеля и Птолемея.

Длинное название книги Птолемея («Мегале Математике Синтаксис») арабы сократили до первого слова: получилось «Величие» — Аль-Магест. Новым европейцам понравилось второе слово в этом названии — «Учение» (Математика). И вот с XII века все европейцы называют так науку о числах и фигурах.

В XII–XIII веках появились в Европе университеты. Самыми первыми были итальянские в Болонье, Салерно и других городах. Вслед за ними открылись университеты в Оксфорде и Париже (1167), Кембридже (1209), Неаполе (1224), Праге (1347), Вене (1367).

Эти учебные заведения были безраздельно подчинены церкви. Уровень математических познаний выпускников был низок; во многих европейских университетах вплоть до XVI века от лиц, претендовавших на звание магистра, по математике требовалась только клятва, что он знает шесть книг евклидовых «Начал».

В 1202 году Европа получила первый собственный учебник арифметики для широкого читателя, «Книга Абака». Его составил Леонардо Фибоначчи из Пизы (1180–1240). Арифметике он учился в Алжире у местных мусульман. Позднее Фибоначчи написал учебник «Практическая геометрия» и «Книгу квадратов». В них впервые были изложены на латыни правила действий с нулем и отрицательными числами, а также появились знаменитые числа Фибоначчи.

В «Книге об абаке» 15 отделов. В первых семи изложены исчисление целых чисел по позиционной десятичной системе и операции с обыкновенными дробями. Отделы 8–11 содержат приложения к коммерческим расчетам: простое и сложное тройное правило, пропорциональное деление, задачи на определение монетных проб. (помните об алхимии). Разнообразный набор задач, решаемых с помощью простого и двойного ложных положений, суммированием арифметических прогрессий и квадратов натуральных чисел, нахождением целочисленных решений неопределенных уравнений первой степени, составляет отделы 12 и 13. Предпоследний, 14-й отдел посвящен вычислению квадратных и кубических корней и операциям с «биномиями». Завершается «Книга об абаке» 15-м отделом, содержащим краткое изложение алгебры и альмукабалы, близкой к алгебре Хорезми, а также задачи на непрерывные числовые пропорции и геометрические задачи, сводящиеся к приложению теоремы Пифагора.

Время, протекшее после работ Леонардо Фибоначчи вплоть до эпохи Возрождения, в историю математики не внесло ярких идей и больших открытий. Однако в эти столетия в математике происходил интересный и малоизученный процесс накапливания предпосылок. Но что более важно, шла подготовка собственных кадров. Математические знания распространялись среди все более широких кругов ученых, а наличие большого числа поставленных и осознанных, но еще не решенных теоретических и практических задач влекло к новому научному подъему.

В этих условиях наметились два главных направления развития математики: серьезное усовершенствование алгебраической символики и оформление тригонометрии как особой науки.

Еще современник Фибоначчи генерал доминиканского монашеского ордена Иордан Неморарий (род. 1237) изображал с помощью букв произвольные числа. Впрочем, буквенного исчисления из этого не получилось, так как результат любой операции над двумя буквами обязательно обозначался третьей буквой (а+в=с, ab=d и т. д.).

Профессор Парижского университета Николай Орезм (1328–1382) обобщил понятие степени, введя дробные показатели степени, правила производства операций над ними и специальную символику, предваряя фактически идею логарифма.

В конце XV века бакалавр Парижского университета Н. Шюке, помимо дробного показателя степени, ввел также отрицательные и нулевые показатели, отрицательные числа, а также внес усовершенствования в алгебраическую символику. В этой символике нет еще специального символа для неизвестного, а большинство символов образовано путем сокращения слов. Например, м — сокращение слова minus. Знаком корня служит от слова radix, корень, знаком сложения — р.

В Англии развивал теорию ученый богослов, Роберт Гросетест («Головастый»), епископ Линкольна (1175–1253), увлекавшийся к тому же оптикой. Он начал суммировать бесконечные ряды чисел, и вскоре научился отличать сходящийся ряд от расходящегося. Но и расходиться ряд может с разной скоростью. Гросетест заметил, что сумма натуральных чисел растет гораздо медленнее, чем сумма их квадратов, а сумма квадратов — медленнее, чем сумма последовательных степеней двойки. Так первый из христиан проник в область бесконечно больших и бесконечно малых величин, вторым после Архимеда, на четыре столетия опережая Ньютона.

Гросетест считал, что античных классиков (особенно Аристотеля) нужно изучать в подлиннике, а не по дурным переводам на латынь, сделанным к тому же с арабских переводов. Поэтому Гросетест пригласил в Англию ученых греков — беглецов из Константинополя, разоренного крестоносцами в 1204 году. Так в Оксфорде и Кембридже появились первые греческие профессора.

Среди учеников Гросетеста оказались выдающийся алхимик Роджер Бэкон (один из изобретателей пороха) и граф Симон де Монфор — организатор первого выборного парламента в Англии.

Коллегой и соперником Роберта Гросетеста на европейском континенте стал другой богослов — Фома Аквинский (1225–1274), решивший следовать Аристотелю и Евклиду, чтобы изложить всю христианскую ученость в виде цепи определений, аксиом и теорем.

Жан Буридан (1300–1358) был профессором Парижского университета (Сорбонны). Многим известны рассказы о буридановом осле. Этот осел из теории ученого стоял между двух одинаковых кормушек с сеном, и не мог решить, откуда поесть. И сдох. Эти мысленные эксперименты дают представление о попытках развития принципов доказательства.

Еще один профессор Сорбонны, Раймонд Луллий (1235–1315), прочел книги Аристотеля и Евклида глазами инженера; в результате появилась идея машины, автоматически выполняющая все арифметические действия с числами и логические операции над любыми утверждениями. Это был первый проект механического счетного устройства. Построить его Луллию не удалось: слишком низок был тогда уровень механического ремесла во всем мире.

Большой вклад в формально-символическое усовершенствование алгебры внесли в XV и XVI веках математики Южной Германии. Они разработали несколько систем символов, более удобных для записи математических действий, а некоторые из них высказали в своих сочинениях идеи, близкие к понятию логарифма.

Также были очевидны успехи тригонометрии, явившиеся следствием развития астрономии. Факты тригонометрии были восприняты, как и другие факты математики, в большинстве при переводе научных трактатов с арабского языка. При этом в поле зрения европейских математиков оказывались достижения астрономов и математиков как Византии, так и более поздней арабской науки.

В XV веке, когда дальние плавания стали возможны, когда изученный мир стал расширяться и представления о нем быстро изменялись, резко возрос интерес к астрономии. Это была пора, непосредственно предшествующая открытию Америки (1492), первому плаванию вокруг Африки (1498), первому кругосветному плаванию (1519), открытию и доказательству гелиоцентрической теории Коперника (1473–1543). В 1461 году в Европе появилось сочинение «Пять книг о треугольниках всякого рода», в котором впервые тригонометрия была отделена от астрономии и трактована как самостоятельная часть математики. Написал его немецкий математик Иоганн Мюллер (1436–1476), более известный как Региомонтан.

В этой книге систематически рассмотрены все задачи на определение треугольников, плоских и сферических, по заданным элементам. При этом Региомонтан расширил понятие числа, включив в него иррациональность, возникающую в случае геометрических несоизмеримостей, и прилагая алгебру к решению геометрических задач. Тем самым было открыто новое понимание предмета тригонометрии и ее задач.

Региомонтан продолжил начатую ранее другими учеными работу по составлению таблиц тригонометрических функций. Его таблица синусов имела частоту через каждую минуту и точность до седьмого знака. Для этого величину радиуса образующей окружности он брал равной 10^7, так как десятичные дроби еще не были известны. Он ввел в европейскую практику тригонометрические функции, получившие в XVII веке названия тангенса и котангенса, составив таблицу их значений.

В 1482 году в Венеции была впервые напечатана (по латыни) книга Евклида «Начала». С этого момента для математиков кончилось Средневековье и началось Новое время.

Математика эпохи Возрождения

В XVI веке европейские математики сумели, наконец, сравниться в мудрости с византийцами и превзойти их там, где успехи византийцев были не велики: в решении уравнений.

Уравнения разных степеней

Ровесник Леонардо да Винчи, профессор Сципион дель Ферро из Болоньи (ум.1526) посвятил всю жизнь решению различных алгебраических уравнений. Затруднения, связанные с неудобными обозначениями неизвестных величин, были огромны.

Как мы показали выше, важнейшие достижения математиков средневековой Европы относились к области алгебры, к усовершенствованию ее аппарата и символики. Региомонтан обогатил понятие числа, введя радикалы и операции над ними. Это позволяло ставить проблему решения возможно более широкого класса уравнений в радикалах. И в этой именно области были достигнуты первые успехи — решены в радикалах уравнения 3-й и 4-й степени.

Ход событий, связанных с этим открытием, освещается в литературе разноречиво. В основном он таков. Профессор университета в Болонье Сципион дель Ферро вывел формулу для нахождения положительного корня конкретных уравнений вида х^3 + рх = q (р>0, q >0). Он держал ее в тайне, приберегая как оружие против своих противников в научных диспутах, но перед смертью сообщил эту тайну своему родственнику и преемнику по должности Аннибалу делла Наве и ученику своему — Фиоре.

В начале 1535 года должен был состояться научный поединок между Фиоре с Николо Тарталья (1500–1557). Последний был талантливым ученым, выходцем из бедной семьи, зарабатывавшим себе на жизнь преподаванием математики и механики в городах Северной Италии. Узнав, что Фиоре владеет формулой Ферро и готовит своему противнику задачи на решение кубических уравнений, Тарталья сумел заново открыть эту формулу.

На диспуте Фиоре предложил Тарталье несколько вопросов, требующих умения решать уравнения третьей степени. Но Тарталья уже нашел раньше сам решение таких уравнений и, мало того, не только одного того частного случая, который был решен Ферро, но и двух других частных случаев. Тарталья принял вызов, и сам предложил Фиоре свои задачи. Результатом состязания было полное поражение последнего. Тарталья решил предложенные ему задачи в продолжение двух часов, между тем как Фиоре не мог решить ни одной задачи, предложенной ему (с обеих сторон было 30 задач).

Вскоре Тарталья смог решать уравнения вида х^3 = рх + q (р>0, q >0). Наконец он сообщил, что уравнения вида х^3 + q = px сводятся к предыдущему виду, но не дал способа сведения. Тарталья долго не публиковал своего результата. Причин этому было две: во-первых, та же причина, которая останавливала и Ферро. Во-вторых, невозможность справиться с неприводимым случаем. Последний состоит в том, что есть уравнения х^3 = рх + q которые имеют действительный положительный корень. Однако формула Тартальи не давала решения в том случае, когда надо было извлекать корень из отрицательных чисел, так как не было возможности правильно трактовать мнимые числа, получающиеся при этом. Неприводимый случай появлялся у Тартальи и в уравнениях вида х^3 + q = px.

Однако его труд не пропал даром. С 1539 года кубическими уравнениями начинает заниматься Кардано (1501–1576). Услышав об открытии Тартальи, он приложил много усилий, чтобы выманить тайну у осторожного и недоверчивого ученого для публикации в своей книге «Великое искусство, или о правилах алгебры». Только когда Кардан поклялся над Евангелием и дал честное слово дворянина, что не откроет способа Тартальи для решения уравнений и даже запишет его в виде непонятной анаграммы, Тарталья согласился раскрыть свою тайну. Он показал правила решений кубических уравнений, изложив их в стихах, причем довольно туманно.

Однако Кардан не только понял эти правила, но и нашел доказательства для них. Невзирая на данное им обещание, он опубликовал способ Тартальи, и способ этот известен до сих пор под именем «правила Кардана». А книга появилась в 1545 году.

Вскоре было открыто и решение уравнений четвертой степени. Итальянский математик Д. Колла предложил задачу, для решения которой известных до той поры правил были недостаточно, а требовалось умение решать биквадратные уравнения. Большинство математиков считало эту задачу неразрешимою. Но Кардан предложил ее своему ученику Луиджи Феррари, который решил задачу, и даже нашел способ решать уравнения четвертой степени вообще, сводя их к уравнениям третьей степени.

Столь быстрые и поразительные успехи в нахождении формулы решения уравнений 3-й и 4-й степени поставили перед математиками проблему отыскания решений уравнений любых степеней. Огромное число попыток, усилия виднейших ученых не приносили успеха. В поисках протекло около 300 лет. Только в XIX веке Абель (1802–1829) доказал, что уравнения степени п>4, вообще говоря, в радикалах не решаются.

На пути создания общей теории алгебраических уравнений и способов их решения стояли еще два препятствия: сложность, неудобство получаемых формул и неразъясненность неприводимого случая. Первое составляло чисто практическое неудобство. Его Кардано устраняет, предлагая находить корни уравнений приближенно с помощью правила двух ложных положений, по существу применяемого и в наши дни в виде простой, или линейной, интерполяции. Второе препятствие имеет более глубокие корни, а попытки его преодоления привели к весьма важным следствиям.

Плодотворная и смелая попытка справиться с неприводимым случаем принадлежит итальянскому математику и инженеру Р. Бомбелли из Болоньи. В сочинении «Алгебра» (1572) он ввел формально правила действий над мнимыми и комплексными числами.

Алгебраическая символика

Рост содержания математических знаний всегда связан с развитием математической символики. Последняя, если она достаточно хорошо отражает реальную сущность математических операций, активно воздействует на математику и сама приобретает оперативные свойства. Единую систему алгебраических символов, последовательно проведенную, первым дал, по-видимому, Виета.

Франсуа Виета (1540–1603) — французский математик, юрист по образованию и роду деятельности. Главный труда его жизни — «Введение в искусство анализа», огромное и чрезвычайно обстоятельно написанное сочинение по новой алгебре.

Правда, он не был полностью завершен.

Замысел Виеты определялся следующими соображениями: крупные успехи итальянских математиков в решении уравнений 3-й и 4-й степени достигнуты благодаря применению эффективных алгебраических приемов. Но число отдельных видов алгебраических уравнений огромно и растет, достигнув, например, у Кардано шестидесяти шести; каждый из видов требовал особых приемов. Необходимо найти общие методы подхода к решению алгебраических уравнений; последние должны рассматриваться в возможно более общем виде с буквенными коэффициентами. Кроме того, необходимо сочетать эффективность алгебраических приемов со строгостью геометрических построений, хорошо знакомых Виете.

Благодаря созданной им символике впервые появилась возможность выражения уравнений и их свойств общими формулами. Объектами математических операций стали не числовые задачи, а сами алгебраические выражения. Именно этот смысл вкладывал Виета в характеристику своего исчисления как «искусства, позволяющего хорошо делать математические открытия». Символы Виеты были вскоре усовершенствованы его младшими современниками, особенно Гэрриотом (1560–1621).

В сочинениях Виеты подводится своеобразный итог математики эпохи Возрождения. Но его алгебра была еще несовершенной. Ее очень утяжеляла видовая трактовка величин, обладающих размерностью. В ней нет общей трактовки степеней, все степени натуральные. Принципиальное разделение чисел и алгебраических величин не позволяло ему употреблять радикалы для величин, а лишь для чисел. Эту алгебру скоро вытеснила алгебра Декарта. Однако известно, что Ферма, например, изучив алгебру Виеты, придерживался ее формы, когда строил аналитическую геометрию.

Алгебраисты завершили символическое оформление своей науки и пробовали формулировать и решать проблемы общей теории алгебраических уравнений. Тригонометрия отделилась от астрономии, ее результаты получили достаточную степень общности. Полностью освоено геометрическое наследие древних. Математика постоянных величин к концу XVI века завершала цикл своего формирования.

Центр тяжести научных исследований сместился в область переменных величин. В математике наступал новый период.

Аналитическая геометрия Декарта

Столетие в жизни науки — большой срок, в течение которого успевает происходить трудно обозримое множество событий. Воссоздание полной фактической картины — дело специалистов. Мы же можем в целях первоначального ознакомления лишь выделить главные линии развития, отметить закономерности этого развития.

В XVII веке начало учению о перспективе и проективной геометрии было положено в сочинениях Ж. Дезарга (1593–1661) и Б. Паскаля (1623–1662). Первую научную форму приобрела теория вероятностей, особенно благодаря открытию Я. Бернулли (1654–1705) простейшей формы закона больших чисел. Элементарная математика приобрела завершенную форму благодаря исчезновению риторической алгебры и замене ее символической, а также изобретению логарифмов.

Но главным и определяющим для XVII века является то, что математика преобразовалась, превращаясь в математику переменных величин. Произошло расширение ее предмета за счет включения в него движения и средств его математического отображения.

Рене Декарт (1596–1650) был выдающимся французским ученым: философом, физиком, математиком, физиологом. Образование, в силу принадлежности к древнему и знатному дворянскому роду, он получил в иезуитском колледже, славившемся постановкой обучения. Всю жизнь он продолжал совершенствоваться в науках, временами предаваясь им целиком. Целью естественнонаучных занятий Декарта была разработка общего дедуктивно-математического метода изучения всех вопросов естествознания. При этом он совершенно отделил этот род своих занятий от метафизических рассуждений идеалистического характера. В границах физики Декарта единственную субстанцию, единственное основание бытия и познания представляет материя.

Природой материи, утверждал Декарт, является ее трехмерная объемность; важнейшими свойствами ее — делимость и подвижность. Эти же свойства материи должна отображать математика. Она не может быть либо численной, либо геометрической. Она должна быть универсальной наукой, в которую входит все, относящееся к порядку и мере. Все содержание математики должно рассматриваться с единых позиций, изучаться единым методом; само название науки должно отражать эту ее всеобщность. Декарт предложил назвать ее универсальной математикой (Mathesis universalis).

Эти общие идеи конкретизировались к 1637 году, когда вышло в свет знаменитое Декартово «Рассуждение о методе», в котором, помимо общей характеристики метода естественнонаучных исследований, выделены в отдельные части приложения метода к диоптрике, метеорам и к математике. Последняя часть носит название «Геометрия»; она и представляет для нас наибольший интерес.

В основу всей «Геометрии» Декарта положены две идеи: введение переменной величины и использование прямолинейных (декартовых) координат. Переменная величина вводится в двоякой форме, в виде текущей координаты точки, движущейся по кривой, и в виде переменного элемента множества чисел, соответствующих точкам данного координатного отрезка. А сама «Геометрия» Декарта состоит из трех книг. Первая — «О задачах, которые можно построить, пользуясь только кругами и прямыми линиями», начинается с кратких разъяснений общих принципов. Затем следуют правила составления уравнений геометрических кривых.

Природа говорит с нами на языке математики. Вернее сказать, природа обращается к нам сразу на многих диалектах единого математического языка. Мы называем эти диалекты арифметикой, геометрией, алгеброй или математическим анализом, но не всегда чувствуем их единство, а многих диалектов мы еще не знаем.

Следующее открытие связано с именем Кеплера.

Иоганн Кеплер (1571–1630) вошел в большую науку в 1600 году, когда императорский астроном Тихо Браге принял его на работу в Пражскую обсерваторию. Тщательно наблюдая за движением планет среди звезд в течение 30 лет, Браге накопил огромный запас точных данных, но не мог привести их в единую систему. Он быстро отверг давнюю геоцентрическую модель Птолемея и недавнюю гелиоцентрическую модель Коперника (в которой сохранилась система эпициклов, введенных Гиппархом). Но каковы истинные траектории полета планет в пространстве? В каком режиме они движутся по этим кривым? Браге поручил Кеплеру разобраться в движении Марса: оно более всего противоречит здравому смыслу, ибо временами Марс вдруг останавливается среди планет и пятится назад.

Кеплер сразу догадался: если орбита Марса не может быть окружностью, то, скорее всего, она — эллипс. Кажущееся движение Марса вспять можно объяснить просто: Солнце находится не в центре эллипса, а сдвинуто куда-то вбок. Куда? Видимо, в фокус эллипса, самую замечательную точку, связанную с этой кривой. Но в каком режиме движется Марс по своему эллипсу, можно выяснить только путем громоздких расчетов. Эта работа заняла у Кеплера 8 лет; он испытал и отверг около 20 разных гипотез, пока не нашел (в 1609 году) истинную: за равные отрезки времени вектор, соединяющий Солнце с Марсом, заметает в плоскости их общего движения секторы равной площади.

Чтобы справиться с огромным объемом вычислений, Кеплеру пришлось сделать два замечательных изобретения. Во-первых, он научился заменять умножение многозначных чисел сложением их логарифмов. Во-вторых, Кеплер научился вычислять путь, пройденный планетой за данное время, по известной (переменной) скорости планеты.

Переход от чисел к их логарифмам и обратно требует громоздких и точных таблиц. Сначала Кеплер составлял их сам; но в 1614 году появились подробные таблицы логарифмов Чарльза Непера. За 20 лет упорного труда этот шотландец рассчитал не только логарифмы чисел, но и логарифмы значений всех тригонометрических функций: они постоянно встречаются в астрономических расчетах.

Логарифмический метод

Умножение, деление, возведение в степень и извлечение корня — действия, гораздо более трудоемкие, чем сложение и вычитание, особенно тогда, когда нужно работать с многозначными числами. Настоятельная потребность в таких действиях впервые возникла в XVI веке в связи с развитием дальнего мореплавания, вызвавшим усовершенствование астрономических наблюдений и вычислении. На почве астрономических расчетов и возникли на рубеже XVI и XVII веков логарифмические вычисления.

В настоящее время эти вычисления применяются повсюду, где приходится иметь дело с многозначными числами. Они выгодны уже при действиях с четырехзначными числами и совершенно необходимы в тех случаях, когда точность должна доходить до пятого знака. Большая точность на практике требуется очень редко.

Ценность логарифмического метода состоит в том, что он сводит умножение и деление чисел к сложению и вычитанию — действиям менее трудоемким. Возведение в степень, извлечение корня, а также и ряд других вычислений (например, тригонометрических) также значительно упрощаются.

Выясним идею метода на примерах.

Пусть требуется помножить 10 000 на 100 000. Конечно, мы не станем выполнять этого действия по схеме умножения многозначных чисел. Мы просто сосчитаем число нулей в множимом (4) и множителе (5), сложим эти числа (4+5=9) и сразу напишем произведение 1 000 000 000 (9 нулей). Законность такого вычисления основана на том, что сомножители суть (целые) степени числа 10: множится 10^n на 10^м; при этом показатели степеней складываются. Точно так же сокращенно выполняется и деление степеней десяти, здесь деление заменяется вычитанием показателей. Но так можно делить и умножать лишь немногие числа. Например, в пределах первого миллиона можно брать (не считая 1) лишь 6 чисел: 10, 100, 1000, 10 000, 100 000, 1 000 000. Чисел, допускающих подобное умножение и деление, будет гораздо больше, если взять вместо основания 10 другое, более близкое к 1. Возьмем, например, основание 2 и составим таблицу его первых 12 степеней.

Показатели степеней мы будем теперь называть логарифмами, а степени — просто числами.

Чтобы перемножить какие-либо два числа, достаточно сложить два их логарифма. Например, чтобы найти произведение 32 и 64, сложим стоящие рядом с 32 и 64 числа 5 и 6; 5+6 ==11. У числа 11 находим результат: 2048. Чтобы разделить 4096 на 256, возьмем числа 12 и 8; вычитаем: 12–8 = 4. У числа 4 находим ответ: 16. Если ввести нулевую и отрицательную степени числа 2, то можно будет выполнять и деление меньших чисел на большие.

Хотя среди степеней числа 2 гораздо меньше пробелов, чем среди степеней числа 10, все же в таблице нет очень многих чисел. Поэтому практического значения и эта таблица не может иметь. Но если за основание взять число, гораздо более близкое к 1, чем число 2, то этот дефект будет устранен.

Примем, например, за основание число 1,00001. В пределах между 1 и 100 000 окажется свыше миллиона (1 151 292) его последовательных степеней. Если мы округлим значения этих степеней, сохранив лишь шесть значащих цифр, то среди миллиона округленных результатов окажутся все целые числа от 1 до 100 000. Правда, это будут лишь приближенные значения степеней. Но так как при умножении и делении пятизначных целых чисел нас будут интересовать только первые пять знаков результата, то составленные таблицы позволят перемножать, делить и т. д. пятизначные целые числа, а следовательно, и десятичные дроби, имеющие пять значащих цифр.

Именно так и были составлены первые таблицы логарифмов. Вычисление их потребовало многолетней неутомимой работы. Еще 400 лет назад этому нужно было посвятить всю жизнь. Но зато колоссально возросла производительность труда многих тысяч вычислителей, пользовавшихся раз навсегда составленными таблицами.

Швейцарец Бюрги (ок. 1590) составил первую таблицу логарифмов. Несколько позднее и независимо от него составил свои таблицы логарифмов шотландец Непер, который брал за основание число, очень близкое к единице. Но Бюрги опубликовал свою работу лишь в 1620 году, а таблицы Непера появились раньше, в 1614 году.

В настоящее время в таблицах логарифмов кладется в основание число 10, что дает ряд вычислительных преимуществ (так как наша нумерация — десятичная). При этом для получения целых чисел приходится брать дробные степени числа 10.

Идея составления таблицы десятичных логарифмов принадлежит Неперу и его сотруднику англичанину Бриггу. Они совместно начали работу по пересчету прежних таблиц Непера на новое основание 10. После смерти Непера Бригг продолжил и закончил эту работу, и опубликовал ее полностью в 1624 году, поэтому десятичные логарифмы называются иначе бригговыми.

Таблицы Непера открыли путь к автоматизации всех арифметических вычислений; первым шагом в этом направлении стала привычная нам логарифмическая линейка.

Ее изобрел в 1622 году англичанин Вильям Оутред. При этом он использовал десятичные логарифмы. Следующие шаги в автоматизации вычислений сделали француз Блез Паскаль (1642) и немец Вильгельм Лейбниц (1671). Паскаль построил первый механический арифмометр, выполняющий сложение и вычитание многозначных чисел. Арифмометр Лейбница позволил также умножать и делить многозначные числа. Следующий важный шаг в развитии вычислительной техники был сделан только в ХХ веке, когда появились компьютеры.

Цифровые механизмы

Историю цифровых устройств начать следует со счетов. Подобный инструмент был известен у всех народов. Древнегреческий абак (доска или «саламинская доска» по имени острова Саламин в Эгейском море) представлял собой посыпанную морским песком дощечку. На песке проводились бороздки, на которых камешками обозначались числа. Одна бороздка соответствовала единицам, другая — десяткам и т. д.

Если в какой-то бороздке при счете набиралось более 10 камешков, их снимали и добавляли один камешек в следующем разряде. Более поздней конструкцией была мраморная доска с выточенными желобками и мраморными шариками.

У китайцев в основе счета лежала не десятка, а пятерка, рамка китайских счетов суан-пан имеет более сложную форму. Она разделена на две части: в верхней части на каждом ряду располагаются по 5 косточек, в нижней части — по две. Таким образом, для того чтобы выставить на этих счетах число 6, ставили сначала косточку, соответствующую пятерке, и затем прибавляли одну в разряд единиц.

У японцев это же устройство для счета носило название серобян. Это — IX век н. э.

Леонардо да Винчи (1452–1519) создал эскиз 13-разрядного суммирующего устройства с десятизубными кольцами. По его чертежам в наши дни американская фирма по производству компьютеров в целях рекламы построила работоспособную машину.

Шотландский математик Джон Непер (1550–1617) изобрел таблицы логарифмов, что очень упростило деление и умножение, ибо для умножения двух чисел достаточно сложить их логарифмы. Тот же Непер предложил в 1617 году другой (не логарифмический) способ перемножения чисел. Инструмент, получивший название палочки (или костяшки) Неппера, состоял из разделенных на сегменты стерженьков, которые можно было располагать таким образом, что при сложении чисел в прилегающих друг к другу по горизонтали сегментах получался результат умножения этих чисел.

Вильгельм Шиккард, востоковед и математик, профессор Тюбинского университета, в письмах своему другу Иоганну Кеплеру описал устройство «часов для счета», счетной машины с устройством установки чисел и валиками с движком и окном для считывания результата. Шел 1623 год. Эта машина могла только складывать и вычитать (в некоторых источниках говорится, что могла еще умножать и делить). Это была первая механическая машина. В наше время по его описанию построена ее модель.

Французский математик Блэз Паскаль (1623–1662) сконструировал счетное устройство, чтобы облегчить труд своего отца — налогового инспектора. Это устройство позволяло суммировать десятичные числа. Внешне оно представляло собой ящик с многочисленными шестеренками. Основой суммирующей машины стал счетчик-регистратор, или счетная шестерня. Она имела десять выступов, на каждом из которых были нанесены цифры. Для передачи десятков на шестерне располагался один удлиненный зуб, зацеплявший и поворачивающий промежуточную шестерню, которая передавала вращение шестерне десятков. Дополнительная шестерня была необходима для того, чтобы обе счетные шестерни — единиц и десятков — вращались в одном направлении.

Счетная шестерня при помощи храпового механизма (передающего прямое движение и не передающего обратного) соединялись с рычагом. Отклонение рычага на тот или иной угол позволяло вводить в счетчик однозначные числа и суммировать их. В машине Паскаля храповой привод был присоединен ко всем счетным шестерням, что позволяло суммировать и многозначные числа.

Англичане Роберт Биссакар в 1654, а независимо от него в 1657 году С. Патридж разработали прямоугольную логарифмическую линейку, конструкция которой в основном сохранилась до наших дней.

Немецкий философ, математик, физик Готфрид Вильгейм Лейбниц (1646–1716) создал «ступенчатый вычислитель» — счетную машину, позволяющую складывать, вычитать, умножать, делить, извлекать квадратные корни. При этом использовалась двоичная система счисления. Это был более совершенный прибор, в котором использовалась движущаяся часть (прообраз каретки) и ручка, с помощью которой оператор вращал колесо. Изделие Лейбница постигла печальная судьба предшественников: если им кто-то и пользовался, то только домашние Лейбница и друзья его семьи, поскольку время массового спроса на подобные механизмы еще не пришло. Машина являлась прототипом арифмометра, который был востребован с 1820 года до 60-х годов ХХ века.

Переход к современной математике

Успехи Кеплера в расчете пройденного планетой пути по известной скорости ее движения, о чем мы говорили в одной из предыдущих главок, стали первым шагом в новой науке — интегральном исчислении. Сам Кеплер воспринимал его просто: как способ вычисления площади фигуры, ограниченной плоской кривой, либо объема тела, ограниченного данной поверхностью. В 1615 году он опубликовал книгу со странным названием: «Новая стереометрия винных бочек, по преимуществу — австрийских». Это был первый сборник задач на вычисление интегралов; он содержал около ста разных примеров с подробными решениями.

Одна строчка в таблице интегралов от функций соответствует огромной таблице логарифмов чисел! Из этого видно, что для будущей математики исчисление функций гораздо важнее привычной арифметики и алгебры чисел. В новом мире функций, кроме арифметики и алгебры, действуют особые операции. Первые две из них — проведение касательной прямой к данной кривой и вычисление площади, которую ограничивает кривая — угадал еще Архимед. Теперь Кеплер разработал удобную технику решения второй задачи. Но исчислять кривые так же просто и непринужденно, как числа, Кеплер не умел. Революцию в этом ремесле произвел в 1637 году другой великий математик, француз Рене Декарт.

В отличие от Кеплера, Декарт не любил долгих расчетов. Он предпочитал наглядно-геометрические рассуждения и хотел работать этим методом с любыми сложными кривыми, а не только с прямыми и окружностями, как делал Евклид. Для этой работы полезно уметь складывать, вычитать и умножать кривые между собой так же, как мы это делаем с числами.

Пьер Ферма из Тулузы (1601–1665) по основной профессии был юристом, а математикой занимался на досуге, читая книги классиков или современников и размышляя о тех задачах, которые те не заметили или не сумели решить. Понятно, что при таком способе работы Ферма ни в одной области науки не был первым. В математический анализ он вошел вслед за Архимедом и Кеплером, в аналитическую геометрию — вслед за Декартом, в теорию вероятностей вслед за Паскалем, а в теорию чисел — вслед за Диофантом. Но в каждом случае Ферма добавлял в уже готовую или только рождающуюся науку столь важные открытия, что превзойти его результаты могли только гении, порою много десятилетий спустя.

Например, Ферма заинтересовался простой задачей: при каких условиях функция достигает минимума или максимума в данной точке? Оказалось, что необходимо простое условие: производная от функции в этой точке должна быть равна нулю. В наши дни этот факт известен каждому старшекласснику. Но Ферма, распространив свое открытие на функции, зависящие от многих переменных, пришел к замечательному физическому открытию: свет движется по траектории, на которой производная по времени равна нулю. Значит, время движения света вдоль этой траектории — минимальное!

Лишь сто лет спустя Пьер Мопертюи и Леонард Эйлер открыли аналог принципа Ферма в механике; это стало первым шагом к объединению механики с оптикой в рамках квантовой теории.

Теорию чисел Ферма строил почти в одиночестве; из всех его современников только англичанин Джон Валлис интересовался ею. Но Ферма имел важное преимущество перед Валлисом и перед своим античным предшественником, Диофантом. Он хорошо знал аналитическую геометрию и оперировал уравнениями так же свободно, как числами. Поэтому он легко доказал «малую теорему Ферма» и узнал, что существуют конечные поля вычетов — системы чисел, устроенные (в смысле арифметики) еще удобнее, чем множество целых чисел.

Развивая этот успех, Ферма заинтересовался пифагоровыми тройками чисел, целыми решениями уравнения (х^n + у^n = z^n). Существуют ли целые решения уравнений (х^n + у^n = z^n) при n > 2? Диофант не нашел ни одного решения для n = 3. Ферма доказал, что таких решений не может быть. Оставалось обобщить метод Ферма для других простых показателей: 5, 7, 11… К сожалению, Ферма не стал проводить в этих случаях подробные расчеты, и поэтому не увидел удивительных алгебраических препятствий на своем пути. Например, при n = 5 необходимо использовать комплексные числа: это первым заметил в конце XVIII века Адриен Лежандр, а Ферма всю жизнь сомневался в полезности таких чисел! Далее, при n = 23 доказательство «большой теоремы Ферма» натолкнулось на неоднозначное разложение комплексных чисел определенного вида на простые множители. Эту новую революцию в алгебре вызвал Эрнст Куммер в середине XIX века.

Не было тогда научных журналов для публикации новых открытий; все крупные ученые Европы узнавали о новых достижениях своих коллег из взаимной переписки. Они регулярно сообщали всем своим корреспондентам о том, какие факты открыли их далекие коллеги. Если новый факт привлекал чье-то внимание, то от автора требовали письменного доказательства. В противном случае сообщение повисало в воздухе.

Такой «любительский» стиль коллективной работы в науке был неизбежен и даже удобен, пока во всей Европе одновременно работали два-три десятка крупных ученых. Как только их стало больше — общую работу пришлось организовать с помощью научных учреждений.

ИСТОРИЯ ФИЗИКИ

Надо добавить еще: на тела основные природа.

Все разлагает опять, и в ничто ничего не приводит.

Ибо, коль вещи во всех частях своих были бы смертны,

То и внезапно из глаз исчезали б они, погибая;

Не было б вовсе нужды и в какой-нибудь силе, могущей.

Их по частям разорвать и все связи меж ними расторгнуть,

Но, так как все состоят из вечного семени вещи,

То до тех пор, пока им не встретится внешняя сила,

Или такая, что их изнутри чрез пустоты разрушит,

Гибели полной вещей никогда не допустит природа.

Лукреций (ок. 99–55 до н. э.).

Светская наука Византии

Купцы и наука

Обычно начатки научных исследований появляются там, где сформировалось уже организованное жреческое сословие, имеющее достаточно времени и возможностей для занятий этим делом. Однако первые шаги часто оказываются и последними вследствие того, что добытые научные теории, слившись неразрывно с религиозными положениями, застывают вместе с ними, превратившись в безжизненные догмы.

Однако наряду со жреческим знанием начинает вырабатываться и знание светское, независимое от церкви. Недостаток ресурсов и необходимость управления огромной империей должны было сильно содействовать развитию византийского мореходства, а оно в свою очередь подтолкнуло торговлю и задало необычайно быстрый темп колонизации побережий Черного и Средиземного морей. Важнейшая роль в этом колонизационном процессе выпала на долю Милета: этому малоазиатскому городу выпала роль одного из главных посреднических центров.

Из-за определенной религиозной неустроенности ранней Византии здесь успело развиться разное знание; оно стало костенеть лишь по мере установления единой религиозной доктрины. Так же произошло и у арабов: все их успехи приходятся на период формирования мусульманства. То же самое можно наблюдать и в Западной Европе с тем лишь отличием, что после периода «закостенения» наступило «раскрепощение»: для купца и промышленника было важно получить нужный научный результат, а как он соотносится с догматами церкви — вопрос второй. Деньги оказались важнее Бога.

Первоначальным византийским торговцам в силу своей профессии приходилось много чего видеть и учитывать в своих путешествиях. Они наблюдали массу самых различных бытовых укладов, обычаев, верований и т. д., а это заставляло их освобождаться от многих традиционных представлений о мире. От разных народов они перенимали полезные для себя знания и аккумулировали их.

Это были совсем другие люди, нежели традиционные хранители знания — духовенство, которое обычно его монополизировали. Купцы, конечно, тоже далеко не всем ими узнанным делились с окружающими, но все же их знание было доступнее для многих.

Из систематизации разнообразных, полученных со всех концов земли сведений и родилась византийская наука и научное мировоззрение. Родиной новых идей была как раз Малая Азия (главным образом Милет), где торговля пустила наиболее крепкие и разветвленные корни. Лишь позже приоритет перешел к александрийцам.

Главные же противники рационального научного миропонимания, сторонники мистицизма и теософских спекуляций группировались на территориях, где хозяйственную основу составляло земледелие. Эти учения представляли собой своеобразную переработку старых религиозных верований, слегка приведенных в соответствие с изменившимися общественными условиями. Туманная теософская мистика была полной противоположностью логической прозрачности и рациональной ясности теорий, созданных в торговых городах.

Древняя физика является почти исключительно физикой византийцев. Появление физики — это преодоление религиозно-мистических воззрений и приход к мысли о естественной закономерности явлений. Но при обсуждении заслуг византийцев в области физики не следует забывать, что мы имеем здесь дело с началом науки, иначе наше суждение будет ошибочным. Между их физикой и нашей — целая пропасть, не столько по материалу, сколько по способу его обработки. И все же замечательно, что уже в эллинский период мы находим все специальные отделы физики разработанными до известной степени или, по крайней мере, намеченными.

На первом месте стояли рассуждения об общих свойствах материи. Затем, механика и оптика. Далее, акустика и учение о теплоте. Относительно магнетизма и электричества им известен был, по крайней мере, факт притяжения магнитной руды и натертого янтаря.

Только метод исследования у них совсем не тот, который мы ныне называем физическим в собственном смысле слова.

Освоение больших пространств, вид звездного неба, смена времен года и атмосферные явления, вся совокупность загадочной жизни органической природы стимулировали ранних византийцев искать объяснения для всех явлений природы и пытаться открыть между ними закономерную связь.

К своей цели они стремились двояким путем. Либо старались дать общие законы, из которых с логической последовательностью может быть выведена естественная закономерность явлений, — это метод натурфилософии, сохранившийся вплоть до XVI века и получившее название аристотелевской физики. Либо пытались уяснить свойства сложных явлений при помощи математической дедукции, приняв за исходную точку простые и не требующие доказательств положения, — таков метод математической физики, главным представителем которого принято считать Архимеда.

В основе теоретических построений лежали различные наблюдения. Но если для астрономии этого было вполне достаточно, то для правильного понимания физических закономерностей нужно было развивать экспериментальные методы. Изучая физические явления, эллины никогда не думали о надежном способе их воспроизведения, не давали себе труда проверить свои выводы новыми наблюдениями и не пробовали расчленять сложные явления посредством опытов с целью найти основание для своих объяснений. Короче говоря, опытное исследование — вот что отделяет физику Нового времени, возникшую в XVII веке, от ее предшественницы.

Итак, первыми физиками были византийские натурфилософы, которые пытались разрешить старую проблему о происхождении мира и о совершающихся в нем изменениях не за счет привлечения сверхъестественных сил, а пользуясь рациональными объяснениями. Это был правильный путь. Но попытка доискаться начала всех вещей, и тем самым получить ответы на все вопросы, была ошибочной, хотя и очень привлекательной. Невзирая на многочисленные неудачи, даже и в наши дни еще есть желающие получить все ответы, найдя первоэлементы и первоосновы, и построив все остальное с помощью логических построений. Для науки эта заманчивая цель принесла с одной стороны пользу, возбуждая живой интерес к природе, но с другой стороны и вред.

Византийцы времен эллинов выдвинули столько различных гипотез, что почти исчерпали все мыслимые теории для объяснения Вселенной, так что наши современные гипотезы можно признать лишь продолжением (или повторением) их трудов.

Сегодня многие историки науки, как плохой ученик, зная ответ, пытаются подогнать под него ход решения, тщатся реконструировать путь науки как борьбы «правильного» научного направления с различными «ошибочными». А ведь это просто глупость. В те времена все идеи были одинаково умозрительными, и преимущество определялось авторитетностью того, кто ее высказывал или авторитетностью ссылок, которыми обосновывал свои взгляды высказывающий. Отсюда и такое огромное количество трудов Аристотеля, Архимеда, Платона и прочих: многие приписывали им свои собственные мысли, а потом их комментировали, да так и остались в истории науки под видом «комментаторов» какого-либо «классика».

Наука всегда аристократична. Древность не имела понятия о популярной физике. Для массы людей Земля, вопреки Пифагору, всегда оставалась неподвижным плоским диском; Аристарх не раскрывал хрустального небосвода для охлоса, и старые божества природы не были низвергнуты со своих алтарей физическими силами. Там, где народ приходит в соприкосновение с умственным величием, он видит одно чудесное, а суеверное предание превращает в его глазах физика в колдуна, философа — в прорицателя.

Массы ищут в науке чудес или развлечения. Хитрые и бессовестные люди умеют обращать такие ожидания в свою пользу и увлекают толпу тем легче, чем менее ей известен истинный облик науки. Так мало-помалу из слабых начатков наук развились и астрология, и астрономия; и химия, и алхимия. Даже магия превратилась в систематическую «науку»!.. Мнимые науки достигли, правда, полного своего расцвета только в Средние века.

Идеал физики заключается в сочетании опытного исследования, математики и стиля мышления. Взаимодействием этих трех факторов и обусловливаются ее успехи в последних столетиях. Там, где тот или другой метод преобладает над остальными, в развитии всегда рано или поздно замечается застой. Но когда эти три фактора соединяются в должном соотношении в одном человеке, появляется гений, начинающий новую эпоху в истории науки.

Первоначальная византийская физика

Как правило, историю науки начинают с Фалеса Милетского, — потому что в традиционной датировке раньше него нет имени ни одного ученого. Однако до нас не дошло сочинений ни Фалеса, ни его учеников, а все сведения о нем почерпнуты из позднейших источников. Согласно Аристотелю (чьих трудов в подлиннике тоже нет), Фалес знал о способности магнитов притягивать железо. Другие утверждают даже, что ему было известно притяжение янтаря при трении. Этим, собственно, и ограничиваются наши сведения о физических познаниях Фалеса.

Преемником Фалеса считается Анаксимен Милетский. Ему приписывается выделение (в уме своем) единого первоначального вещества, которое превращается во все другие вещества и из которого все развивается. Эта идея тем интереснее, что в скором времени возникло противоположное учение Пифагора Самосского. Считается, что его философская школа представляла собою тайный союз. Все наши сведения о нем заимствованы из позднейших источников, ненадежны, смутны и содержат много сказочных примесей.

Судя по тому, что дошло до нас, учение пифагорейцев трактовало не столько первоначальное вещество, сколько распределение вещей в природе, их число и меру. Аристотель, который всегда приводил мнения предшественников, говорит, что пифагорейцы искали и думали найти аналогию всего существующего и происходящего скорее в числах, чем в огне, земле или воде; они пришли к заключению, что элементы чисел тождественны с началами вещей. Эта основная мысль заставляла их искать всюду числовые законы и распределять все согласно последним, но в то же время она побуждала их приписывать известные свойства (совершенство, несовершенство, бесконечность и конечность) самим числам.

Так пришли они к тому мистическому числовому учению, которое впоследствии в соединении с астрологией продержалось до позднего Средневековья, да и сегодня достаточно модно. Пифагорейцы имеют перед физикой меньше заслуг, чем этого можно было ожидать, судя по их математической направленности.

Только один физический закон неоспоримо принадлежит школе Пифагора, хотя и здесь способ открытия его искажен баснями. Проходя мимо кузницы, где несколько рабочих ковали железо, Пифагор подметил, что молоты издают гармонические тоны, именно: октаву, квинту и кварту. Войдя в кузницу, он убедился, что различие тонов зависит от различного веса молотков, именно, что самый легкий имел 1/2, следующий 2/3 и, наконец, последний 3/4 веса наиболее тяжелого молота. По возвращении домой Пифагор подвесил четыре шнура равной толщины и к ним привязал гири сходных весовых отношений. Шнуры эти при ударах давали те же музыкальные интервалы, как и молоты, и Пифагор мог, таким образом, свести гармонические интервалы к числовым отношениям.

Что Пифагор занимался всем этим — не подлежит сомнению, так как гармонические отношения играют у пифагорейцев выдающуюся роль. Но описание, конечно, неверно. Во-первых, наковальня, как и колокол, при ударах различными молотами издает постоянно один и тот же тон; во-вторых, струны издают указанные выше тоны, когда их длины, а не натягивающие их гири, находятся в указанном выше отношении. Впрочем, есть прямые указания, что пифагорейцы верно определили связь между гармоническими интервалами и длинами струн. Зато Пифагора упрекают в том, что он признавал созвучиями только октаву, квинту и кварту, отвергнув столь приятно звучащую терцию, из-за большой сложности ее числового отношения.

Первая рукопись из среды самих пифагорейцев принадлежит Филолаю. К сожалению, от нее уцелели лишь отрывки, подлинность которых притом довольно сомнительна. Из этих отрывков можно, тем не менее, составить довольно ясное представление о системе мира пифагорейцев. Они считали, что земля шарообразна, но выводили это из требований геометрической гармонии. В центре Вселенной пифагорейцы поместили чистейшее из всех веществ — огонь, а вокруг него заставили вращаться на гармонических расстояниях Землю, Противоземлю, Луну, Солнце, Меркурия, Венеру, Марса, Юпитера, Сатурна и сферу неподвижных звезд. Так как обитаемая половина Земли была постоянно отвращена от центрального огня и Противоземли, то последние оставались невидимыми для людей. Солнце же и Луна отражали им образ центрального пламени.

Следующий великий философ — Анаксагор из Клазомен (в Лидии) считается учителем Перикла, Еврипида, Сократа. Говорят, что жители Лампсаки, где он умер, поставили в честь его памятник с надписью: «Здесь покоится Анаксагор, который достиг крайнего предела истины, познав устройство Вселенной».

От его главного сочинения «О природе» до нас дошло лишь несколько отрывков. Он не признавал превращения вещества при видоизменении предметов, объясняя эти видоизменения соединением и разъединением мельчайших, невидимых глазу частиц материи. Их существует бесконечное множество, и все они — непреходящие и неизменные первоначальные вещества, отличающиеся друг от друга по форме, цвету и вкусу. При этом Анаксагор считал обманчивыми наши чувства. Цвета тел — только наше ощущение; чтобы выразить это как можно резче, он провозгласил парадокс: «снег черен».

Эмпедокл из Агригента, молодой современник Анаксагора, отчасти разделял его взгляды. В книге (тоже «О природе») он пишет:

«Безумцы полагают, что может возникнуть что-либо никогда не бывшее или погибнуть, исчезнуть без следа что-либо существующее. Я постараюсь открыть вам истину. В природе нет возникновения того, что может умереть; нет полного уничтожения; ничего, кроме смешения и разъединения сочетанного. Только невежды называют это рождением и смертью».

В основу мира Эмпедокл не кладет, однако, бесконечного множества первичных веществ, а лишь четыре стихии или «корня»: землю, воду, воздух и огонь. Движение стихий обусловливается двумя противоположными силами, любовью и враждой:

«То все стремится к слиянию воедино силой любви, то единое расторгается непримиримой враждой».

О жизни Эмпедокла известно мало. В позднейших источниках сообщают, будто он увлекался ролью чудотворца и пророка, любил расхаживать в одежде жреца. Он появлялся в золотом поясе и дельфийской короне, окруженный многочисленной толпой слушателей. Легенда сообщает, что Эмпедокл хладнокровно бросился в пылающее жерло Этны, дабы прослыть божеством, существом бессмертным. Но тут же добавлено, что гора извергла назад железные сандалии философа, показав этим, что исчезло мнимое божество.

Демокрит Абдерский и его учитель Лейкипп обыкновенно упоминаются вместе. Якобы Лейкипп создал атомистическую теорию мира, которую окончательно разработал Демокрит. Согласно этому учению, Вселенная состоит из пустого пространства и бесконечного множества неделимых мельчайших частиц — атомов, отличающихся не качественно (как у Анаксагора), а лишь по своему очертанию, положению и распределению. Тела возникают и исчезают лишь путем сочетания и разъединения атомов, так как из ничего не может произойти ничего, и ничто существующее не может исчезнуть. Движение атомов обусловливается не влиянием какой-либо внешней, независимой от них силы, а действием силы, присущей им самим от века; все атомы находятся в состоянии постоянного падения в бесконечном пространстве. При этом движении крупные атомы падают быстрее мелких, наталкиваются на них и производят боковые движения, или вихри, при посредстве которых атомы сплачиваются в тела. Эти вихри лежат в основе образования Вселенной.

Что касается спорного вопроса о пустоте пространства, то Демокрит (по словам Аристотеля) приводит в его пользу свои доказательства. Возможность движения в пространстве, возможность разрежения и сгущения тел и рост тел, происходящий благодаря проникновению пищи в скважины тела. Наконец, в доказательство приводится неправильное наблюдение, будто стакан, наполненный золой, вмещает в себе воды меньше объема, не занятого золою.

Демокрит говорит определенно, что зрение обусловливается падением на поверхность глаза мелких атомов, исходящих от светящегося предмета; он полагает, что предметы дают постоянно изображения, применяющиеся к окружающему воздуху и проникающие в душу через поры органов чувств. Теория истечения света пользовалась этой мыслью до новейшего времени для объяснения обращения изображений при зеркальном отражении.

Демокриту приписывают следующие обоснования его атомистической теории. Мокрая тряпка, становится сухой: очевидно, бывшие в ее порах частицы воды улетели. Открыв флакон духов, мы ощущаем запах: очевидно, частицы, отделяющиеся из флакона, долетают до нашего носа. Кусочек краски, брошенный в воду, равномерно окрашивает ее: очевидно, частицы краски перемешиваются с частицами воды. Дуновение ветра можно объяснить как обстрел атомами воздуха. Различие агрегатных состояний есть различие в степени взаимной связанности атомов тел. Все эти аргументы и сейчас излагаются в учебниках физики.

От многочисленных сочинений Демокрита до нас дошли лишь незначительные отрывки.

Физические теории Платона (изложенные в диалоге «Тимей») не слишком интересны. Согласно им, земля покоится в центре Вселенной, планеты следуют друг за другом в расстояниях, соответствующих гармоническим отношениям тонов, элементы огня имеют форму тетраэдров, элементы воздуха — октаэдров, воды — икосаэдров, а элементы земли — кубов. Этим элементам соответствуют четыре области. Ниже всех лежит наиболее тяжелая стихия — земля; затем следуют вода, воздух и огонь. Каждая стихия стремится занять свое место, и тела следуют движению преобладающего в них начала: камень падает на землю, огненные пары поднимаются вверх.

Современник Платона пифагореец Архит считается первым, применившим математику к решению механических задач, и механику — к решению геометрических построений. За это его, кстати, осуждал Платон. Архиту приписывают изобретение блока, винта и автомата (летающего голубя). Более подробных сведений о его механических работах, к сожалению, до нас не дошло.

Время Аристотеля

Теперь переходим к Аристотелю.

Вот что рассказывают о нем, начиная со Средних веков.

Родился он в Стагире, городе северной Греции, у Стримонского залива. В детстве вместе с отцом (врачом Никомахом) переселился в Пеллу, ко двору македонского царя Аминта, и здесь познакомился с будущим царем Филиппом, расположение которого оказалось для него впоследствии столь полезным. Когда Никомах умер, оставив сыну значительное состояние, ученая слава Платона увлекла 17-летнего юношу, и он отправился учиться в Афины.

В Афинах Аристотель оставался 20 лет, до смерти Платона, с которым он находился в постоянном общении. Затем пробыл некоторое время при дворе своего бывшего слушателя, атарнейского владетеля Гермия, и женился на его приемной дочери Пифии после того как Атарней был захвачен персами, а царь изменнически убит.

Из Митилен, куда спасся Аристотель, его вскоре вызвал македонский царь Филипп, желавший поручить ему воспитание своего 14-летнего сына Александра. Если судить по словам последнего: «Я чту Аристотеля наравне со своим отцом, так как если я отцу обязан жизнью, то Аристотелю обязан всем, что дает ей цену», — между знаменитым учителем и великим учеником должны были существовать весьма хорошие отношения.

Через четыре года Александр взошел на престол. Затем Аристотель оставался в Македонии еще 3 года, до первого похода Александра в Персию, и вернулся в Афины, и уже здесь, в Ликейоне, основал свою знаменитую философскую школу, которая получила название перипатетической, вероятно, по тенистым аллеям (перипатос), где Аристотель любил читать свои лекции.

Тут он тринадцать лет излагал свое учение перед многочисленной толпой ревностных слушателей. Затем антимакедонокая партия в Афинах возвела на него обвинение в оскорблении богов, и Аристотель добровольно покинул город, «желая избавить сограждан от вторичного преступления против философии», по словам Сократа. Аристотель поселился в Халкиде на о. Эвбее и здесь вскоре умер.

В главе «История часов» мы несколько раз отметили, что даже имена изобретателей механических часов не сохранились, не говоря уж об их биографиях. Доходит до того, что не известно толком, в чем заключались изобретения механика Герберта, имевшего могущественных учеников, королей и даже одного императорора Священной Римской империи (Оттона), и ставшего впоследствии римским папой. А ведь это было в XIII–XIV веках! Но вот в историях древних греков мы вдруг обнаруживаем, что целая плеяда ученых имеет разработанные биографии, с указанием даже их родителей и мелких бытовых подробностей. Все это наводит на мысль, что эти биографии сочинялись одновременно или по одному шаблону в какой-то непродолжительный период, — можно предположить, что не ранее XVI века, поскольку в некоторых случаях древним мыслителям приписывают труды и изобретения, которые не могли появиться раньше этого времени.

Об Аристотеле же добавляют еще, что он был небольшого роста, худощав и отличался некоторой внешней изысканностью. Значительное состояние и содействие могущественного ученика (Александра) дали ему возможность собрать значительную библиотеку, которую впоследствии Птоломей Филадельф купил для александрийского музея, но подлинные рукописи Аристотеля так и не попали в нее, а оказались они в Риме, где через 400 лет после написания, говорят, были изданы. Но что же это значит? Максимум, что могли сделать в Древнем Риме, так это переписать их, за неимением типографий. Но на каком языке? Если на латыни, то это уже не подлинные рукописи, а перевод. Тем не менее считается, что так дошли до нас научные сочинения Аристотеля.

Иначе говоря, доказательства, что известные тексты с именем Аристотеля на обложке принадлежат перу действительно жившего ученого с таким именем, отсутствуют. Просто в некоторый момент эти рукописи были приложены к написанной неизвестно кем биографии. Но как бы то ни было, рассмотрим теории Аристотеля, из физических сочинений которого известны следующие: 1) «Физика», 2) «О небе», 3) «О метеорологии», 4) «О рождении и разрушении», 5) «Механические проблемы», и еще ряд мелких естественнонаучных статей.

Природа есть совокупность физических тел, состоящих из вещества и находящихся в состоянии непрерывного движения или изменения. Всякое движение предполагает пространство и время. Пространство сплошь заполнено материей; следовательно, не существует ни пустого пространства, ни мельчайших неделимых частиц материи или атомов. В пустом пространстве, как в простом отрицании материи, невозможно ни определение, ни различие места; движение же предполагает различие места; значит, в пустом пространстве движение немыслимо.

Если мы будем искать начала чувственных, то есть осязаемых вещей, то найдем не более четырех противоположностей, доступных ощущению и не выводимых из каких-либо других начал: тепло и холод, сухость и влажность. Они представляют собою первоначальные качества материи. Так как противоположности не могут быть соединены, то из попарного сочетания их получаются четыре основных вещества, именно: жаркий и сухой огонь, жаркий и влажный воздух (при этом нет различия между парами и воздухом), холодная и влажная вода, холодная и сухая земля. Четыре вещества эти содержатся во всех телах либо в действительности, либо потенциально и могут быть выделены из всех тел. Сами они не способны разлагаться на другие вещества, ибо они есть стихии или начала. Эти начала по природе своей легки или тяжелы. Земля абсолютно тяжелая, огонь абсолютно легкая стихия, воздух и вода относительно легки или тяжелы, смотря по их сочетанию с другими началами.

Все тела стремятся вниз к земле или вверх к небу и двигаются в этом направлении до тех пор, пока сопротивление другого тела не остановит их движения. Естественные прямолинейные движения тяжелых и легких тел неравномерны, конечны и потому несовершенны. Совершенным же может быть названо только круговое движение, продолжающееся равномерно и однообразно во веки веков. Для осуществления этого совершеннейшего движения в природе находится еще пятое начало, которому круговое движение так же свойственно, как прямолинейное — земным телам. Это эфир, из которого состоит небо. Сфера неподвижных звезд, которая по природе своей движется равномерно вечные времена, состоит из чистого эфира. Планеты уже смешаны с земными составными частями, потому-то их движениям недостает строгой правильности.

Земля, состоящая из более тяжелого начала, не может двигаться, а должна покоиться в центре Вселенной. Она шарообразна. Выпуклость земной поверхности очевидна уже из того, что при путешествиях к северу или югу звезды поднимаются или опускаются над горизонтом; шаровидность земли доказана еще тем, что земная тень при лунных затмениях всегда кругла. Кроме того, земля должна иметь вид шара в силу естественных причин, так как все тела равномерно стремятся к ее центру, как к средоточию Вселенной. Окружность земли равна, по Аристотелю, 400 000 стадиям, или около 9970 географическим милям (почти вдвое больше действительной). Как он пришел к этой цифре — неизвестно.

Аристотель знает, что свободно падающие тела падают с постепенно возрастающей скоростью, но закон ускорения ему, разумеется, неизвестен. Он предполагает, что скорости различных тел при падении соответствуют их тяжести: тело, которое вдвое тяжелее другого, и падает вдвое скорее.

Аристотель затрудняется в объяснении насильственных движений тел. Его удивляет, например, почему движение брошенного тела продолжается после того, как оно отделилось от бросившей его руки. В конце концов, он приходит к заключению, что брошенное тело оставляет после себя пустое пространство, в которое и устремляется воздух, сообщая телу новый толчок. Объяснение это, независимо от общей его неудовлетворительности, идет дальше своей цели и в механических проблемах снова приводит к вопросу: что же заставляет брошенное тело, наконец, остановиться?

Из простых машин Аристотель правильно объясняет действие рычага:

«Большим плечом рычага можно приподнять больший груз, потому что большее плечо производит большее движение»;

или.

«Сила, приложенная на большем расстоянии от точки опоры, легче двигает груз, так как она описывает больший круг».

В этих положениях дано не только доказательство закона рычага, но и намечен закон сохранения силы. Он утверждает, что тела, у которых произведения весов на скорости равны, обнаруживают равное действие. К сожалению, отрадное впечатление, произведенное верным определением действия рычага, испорчено пространным исследованием, в котором Аристотель, не довольствуясь этими доказательствами, старается объяснить загадочность этого действия столь же загадочными свойствами круга.

Закон рычага — лучшая часть аристотелевской механики. Почти все остальное испорчено несчастной гипотезой абсолютно тяжелых и абсолютно легких начал! Причем механика жидких тел пострадала от неё больше механики твердых тел. Из гипотезы следует, что вода не может быть тяжелой по отношению к земле, а воздух — к воде, и что, следовательно, вода не может производить давления на землю, а воздух — на воду. Вот почему Аристотель для объяснения явлений присасывания должен изобрести отвращение природы от пустого пространства, horror vacui, несмотря на то, что ему известна тяжесть воздуха и что он даже пробовал его взвешивать.

Акустические и оптические явления рассматриваются им при описании органов чувств. Рядом со множеством темных и неверных данных, рядом с пустым набором слов здесь встречается много точных наблюдений, много глубоких и верных мыслей, так что заслуги Аристотеля в этих областях следует поставить гораздо выше, чем в области механики. Звук происходит не вследствие того, что звучащее тело своим давлением сообщает воздуху известную форму, как думают некоторые, а оттого, что оно определенным образом приводит воздух в движение. Воздух при этом сжимается и растягивается и ударами звучащего тела проталкивается все далее и далее, отчего звук и распространяется во всех направлениях:

«Не всякое тело дает при толчке звук; полые же тела звучат потому, что вслед за первым толчком они производят ряд других вследствие отскакивания, так как частицы, приведенные в движение, оторваться не могут. Ни воздух, ни вода (когда звук распространяется через последнюю) не являются причиной звука; для образования последнего необходим удар твердых тел друг о друга и о воздух. Воздух сам по себе беззвучен вследствие подвижности своих частиц, но если это передвижение встречает препятствие, то движение воздуха становится звуком. Воздух замкнут в полостях уха в состоянии неподвижности для того, чтобы можно было резко ощущать тончайшие различия движений». «Эхо возникает, когда воздух встречает на пути своего движения стену и отбрасывается назад подобно мячу».

При исследовании зрения Аристотель восстает против теории зрительных лучей, исходящих из глаза:

«Если бы видение зависело от света, исходящего из глаза, как из фонаря, то почету бы нам не видеть в темноте? Предполагать, что свет гаснет, когда по выходе из глаза попадает в темноту, — бессмыслица».

Прежние философы, присваивавшие каждому органу чувств особое начало, присвоили глазу огонь. Разделяя это воззрение в общем, Аристотель полагает, что по отношению к глазу следовало бы огонь заменить водой:

«Орган зрения состоит из воды; орган, воспринимающий звуки, — из воздуха; орган обоняния — из огня; орган, служащий для осязания, — из земли; вкус есть род осязания. Глаз состоит из воды, но зрение зависит не от жидкого его состояния, а от прозрачности. Это свойство вода разделяет с воздухом, но она воспринимает и сохраняет образы лучше воздуха; вот почему зрачок и глаз состоят из воды. Душа находится не на поверхности глаза, но внутри; поэтому необходимо, чтобы внутренняя часть глаза была прозрачна и доступна свету».

Цвета, по Аристотелю, не представляют чего-нибудь абсолютно видимого, они только присущи видимым предметам и происходят вследствие того, что свет наблюдается сквозь темное, а свет и тьма смешиваются между собою. Так, солнечный свет, видимый сквозь туман, кажется красным, а радуга происходит оттого, что солнце, отражаясь в более темных облаках, дает все цвета.

Теплоту Аристотель рассматривает как основное качество, присущее прежде всего огню как стихии, но вместе с ним и всем телам. Так как огонь по своей природе постоянно стремится кверху, то этим объясняется испарение воды, плавание тел и т. д.

Одна из характерных черт философии Аристотеля (и этим объясняется сила ее влияния на научное сознание Средневековья), — ярко выраженная замкнутость и законченность. Ограничив круг своей Вселенной, Аристотель двигался в этом кругу совершенно уверенно и категорично. Его система носила явственную печать того убеждения, что все необходимое и достаточное для решения теоретических вопросов в ней уже дано.

Характерна для его физики также тенденция к чисто качественному мышлению. Категории «материи», «формы» и «движения» аристотелева учения о природе с самого начала исключают любую возможность количественной математической обработки. Все многочисленные попытки такого рода, предпринимавшиеся в конце Средневековья, оказались совершенно бесплодными.

Наконец, отметим, что учение Аристотеля формировалось достаточно долго, не в течение жизни одного человека.

Историки науки отмечают, что непосредственные последователи Аристотеля, Евдем и Теофраст (написавший историю философской физики от Фалеса до Аристотеля в 18 книгах, не дошедших до нас) пытались развивать его учение. Но позднее это уже не повторялось, и школа перипатетиков порождала одних рабских истолкователей великого мыслителя. А в Средние века Аристотель владычествовал над умами. Оставим это на совести историков.

Историки науки различают два научных подхода: натурфилософский и математический. Один в их глазах «плохой», а другой — «хороший». Натурфилософ Аристотель оставил потомству почти только одни физические заблуждения, а величайшего из древних математиков, Архимеда, нельзя упрекнуть ни в одном промахе. Поэтому Архимеда любят называть первым физиком, и это можно было бы допустить, если бы в науке был важен лишь только результат; при требовании же от физика еще и физического метода исследований такое название окажется неправильным.

Архимед был в такой же мере математиком, как Аристотель философом. Архимед и в самом деле сделал несколько физических опытов и передал потомству ряд физических наблюдений, дотоле неизвестных, но при своих исследованиях он ни разу не обратился сознательно к наблюдению, как физическому методу, и, как мы позже увидим, во всех его исследованиях преобладает математический интерес. Он сам рассматривал свои физические работы лишь как приложение математики.

Эллинские философы развивали синкретическое, то есть не разделенное знание. Но по мере накопления материала неизбежно должен был наступить этап разделения. Появились те, кто занимался преимущественно математикой, и те, кто занимался преимущественно астрономией. Евдокс ввел математику в астрономию; Архит первым приложил ее к механике, а александриец Евклид первым из математиков разработал, по крайней мере, одну часть физики (оптику) совершенно независимо от философии.

Приход математики в физику делает ее более определенной. Не одна механика получает прочные основы в трудах Архимеда, оптика тоже становится на твердую почву благодаря Евклиду и Птолемею, определившим чисто математическим путем ход световых лучей. Также практические нужды сказывают благотворное влияние на развитие науки. Механики, подобные Герону, сооружают механические снаряды и описывают их научным образом.

Этот период характеризуется и сменой места научного центра. Им теперь стала Александрия.

Александрийская ученость

Евклид, представитель математической школы в Александрии, оставил по себе, сверх знаменитых геометрических книг, несколько сочинений по физике, относительно которых существует сомнение, вполне ли они подложны или же только снабжены позднейшими прибавлениями. Из них «Гармоника» представляет незначительный интерес, зато «Оптика», трактат по теории перспективы (скенографии), а еще более «Катоптрика»[23] сделались краеугольными камнями соответственных отделов физики, хотя не были чужды ошибок.

В своей «Оптике» Евклид придерживался учения Платона о зрительных лучах, исходящих из глаза. С другой стороны, он дает верное определение зависимости кажущейся величины предмета от угла зрения, хотя и здесь впадает в ошибку, полагая, что величина обусловливается исключительно углом зрения. Относящиеся сюда положения евклидовой «Оптики» следующие: лучи, выходящие из глаза, распространяются по прямым линиям на некотором расстоянии друг от друга. Фигура, описываемая зрительными лучами, имеет форму конуса, вершина которого лежит в глазу, а основание — на границе видимого предмета. Предметы, рассматриваемые под одинаковым углом зрения, кажутся равными по величине.

«Катоптрика» Евклида не сохранилась, приписываемый этому автору текст был, по-видимому, позднейшей компиляцией. Она заключал в себе следующее основное положение: если зеркало лежит в горизонтальной плоскости, на которой отвесно стоит предмет, то для линий, проведенных между глазом и зеркалом, с одной стороны, и между предметом и зеркалом — с другой, получится то же отношение, которое существует между высотами глаза и предмета. Отсюда вытекает закон отражения: зеркала плоские, выпуклые и вогнутые отражают падающие лучи под равными углами, причем изображение и предмет лежат в плоскости, перпендикулярной к плоскости зеркала. Для сферических зеркал Евклид справедливо доказывает еще, что лучи, отражающиеся от вогнутых зеркал, могут быть сходящимися и расходящимися, от выпуклых же зеркал — только расходящимися. Евклид формулирует ошибочную теорему: фокус вогнутого зеркала находится или в центре его шаровой поверхности, или между этим центром и зеркалом.

Евклида можно признать основоположником учения о прямолинейном распространении света и законов отражения, двух существенных положений геометрической оптики, ведь его законы отражения превратили все проблемы отражения лучей в чисто математические задачи. Для Евклида оптика представляла только математический интерес, поэтому для него было не очень важно, идет ли луч света из глаза к предмету или же наоборот.

Вероятно, затем это сочинение было оттеснено на второй план более объемной «Катоптрикой» Архимеда (также утерянной), содержавшей строгое изложение всех достижений греческой геометрической оптики.

Перейдем же к Архимеду. Его биография, как и некоторых других ученых той поры, подробно прописана.

Считается, что он был другом и родственником царя Гиерона, правившего Сиракузами, но принимал участие в общественных делах лишь своими физическими познаниями и своей изобретательностью. Научные исследования поглощали его до такой степени, что ему приходилось напоминать про еду и питье и силой отправлять в купальню, где он во время растираний продолжал чертить геометрические фигуры на песке.

А вот сказка из книг Витрувия: царь Гиерон хотел пожертвовать в храм золотой венец и велел отвесить мастеру надлежащее количество золота. Мастер представил венец, но ходили слухи, будто он заменил часть золота серебром. Архимед, которому царь поручил расследовать это дело, долго думал над решением вопроса, пока, наконец, оно не возникло в его уме внезапно в то время, как он сидел в ванне. Вне себя от радости он выскочил из воды и раздетый побежал по улицам Сиракуз, повторяя знаменитое «эврика» («нашел») согражданам, смотревшим на него с понятным удивлением.

Оказывается, Архимед додумался опустить в сосуд, наполненный водой, слиток золота, равный по весу венцу, и нашел, что он вытесняет воды меньше, нежели последний. При повторении опыта со слитком серебра получилось обратное. Таким путем не только был доказан обман вообще, но и удалось определить, сколько именно золота было заменено серебром.

Об Архимеде рассказывают вообще много чудес. Такова басня о корабле, над которым в течение полугода трудилось 300 рабочих и который, будучи обложен свинцовыми листами для защиты от червей, оказался настолько тяжелым, что не мог быть снят со стапелей. Архимед при помощи своих машин легко стащил его в море один. Другой большой военный корабль был приведен им к берегу посредством рычагов, канатов и блоков. Ему приписывают фразу, сказанную Гиерону: «Дай мне точку опоры, и я подниму землю».

Рассказывают, что когда Сиракузы подверглись преследованию римлян, он создал ряд машин. При их помощи на римлян, осаждавших город, сыпался такой град стрел и камней, что войско бежало, лишь завидев на вершине стены канат или столб. Осаждавшим с моря приходилось еще хуже: как только они приближались к стене, сверху спускалась железная лапа (крюк на цепи, прикрепленный к столбу), хватала корабль за носовую часть и держала его отвесно, пока экипаж и вооружение не сваливались в море. Затем лапа корабль бросала, причем тот мгновенно тонул. Подобные сказки рассказывает Плутарх, а за ним Ливий и Полибий. Всё это наглядное доказательство, до какой степени ненаучно и некритически писались тексты в Средние века.

Еще одна общеизвестная басня возникла, по-видимому, в XII веке. Она приписывает Архимеду сожжение неприятельского флота посредством вогнутых зеркал, которыми он с высоты стен собирал солнечные лучи и направлял на римские корабли. Многие физики старались найти какое-нибудь разумное основание для этого предания, но безуспешно. Еще в XVII веке патер Кирхер считал такую вещь возможной, потому что ему самому удалось получить значительное повышение температуры на расстояние 30 метров комбинацией из пяти плоских зеркал. Бюффону удалось зажечь доску, намазанную дегтем, на расстоянии 100 метров при помощи установки 168 зеркал. Однако по отношению к флоту подобный эксперимент не имел бы успеха уже потому, что корабль в случае подобной опасности не остался бы неподвижным на месте. Возможно, что в основу этого мифа легли рассказы о позднейшем применении в морских сражениях сосудов с горящей зажигательной смесью (нефтью).

Даже в XV веке зеркала стоили огромных денег. Обычные, плоские зеркала из стекла. Делать сферические, да еще с заданным заранее фокусом, не могли. Металлические в традиционное время Архимеда тоже были бы слишком дороги, и та же неразрешимая задача: как задать изделию нужную сферичность.

Родного города Архимеду, однако, отстоять не удалось, были у него зеркала, или нет. Мало того, при занятии Сиракуз он попался на глаза какому-то римскому солдату и был убит. Но на этом чудеса не кончаются. Оказывается, сиракузяне о таком знаменитом земляке ничего не знали, пока им не рассказал о нем приехавший на остров через 137 лет после его смерти квестор Цицерон. Ему пришлось лично разыскать и указать могилу гения неблагодарным потомкам. Достойное завершение сказок об Архимеде.

Основные сочинения Архимеда, относящиеся к физике — «О равновесии плоскостей» и «О плавающих телах».

Трактат «О равновесии плоскостей» исходит из принятого положения, что равные по весу величины, действующие на одинаковых расстояниях, находятся в равновесии. Отсюда вытекает другое положение: если две равные по весу величины не имеют общего центра тяжести, то центр тяжести величины, полученный от сложения обеих, будет лежать посередине прямой, соединяющей центры тяжести обеих величин. При помощи этих положений Архимед доказывает справедливость закона рычага. Именно: если к рычагу привешены два груза, то на основании второго положения можно разделить каждый груз на 2, 4, 8 равных частей и привесить их попарно в равных расстояниях от первоначальных точек привеса, не нарушая действия. Если же первоначальные два груза имеют массу, обратно пропорциональную их расстояниям от точки опоры рычага, то отдельные части грузов могут быть распределены по обоим плечам рычага так, что на обоих будет находиться равное число грузов на попарно равных расстояниях. Отсюда следует, что система находится сейчас и, соответственно, раньше должна была находиться в равновесии. Это доказательство возбуждало много возражений, но тем не менее оно очень долго не заменялось каким-либо другим, более строгим.

Сочинение «О плавающих телах» основано на положениях, что жидкость во всех частях однородна и непрерывна и что во всякой жидкости менее сжатая часть смещается другой, более сжатой; наконец, что всякая часть жидкости претерпевает давление от лежащей отвесно над нею жидкости. Отсюда выводится, что поверхность покоящейся жидкости должна иметь сферическую форму, концентрическую с поверхностью земли; что тело, которое легче жидкости, погружается в нее до тех пор, пока вес тела не сравняется с весом вытесненной жидкости. Что тело, насильственно погруженное в жидкость, всплывает с силою, равной избытку веса жидкости над весом тела. И, наконец, что тело более тяжелое, чем жидкость, погружается в нее совсем и теряет вес, равный весу вытесненной жидкости. Вслед за этим наиболее знаменитым из своих положений Архимед высказывает новую гипотезу: «Все тела, вытесняемые жидкостью кверху, двигаются по отвесной линии, проходящей через их центр тяжести».

По свидетельству Плутарха, сам Архимед считал свои практические изобретения ничтожными по сравнению с теоретическими работами. В дошедших до нас сочинениях он следует чисто математическому методу; ко всем физическим основам относится как к простым гипотезам, никогда не объясняя, каким образом он пришел к ним. Архимеду приписывали 40 механических изобретений, большинство которых осталось неизвестным, так как сам он о них не упоминает. А известны: зажигательное зеркало, водоподъемный винт, бесконечный винт, полиспаст[24]и чрезвычайно сложный планетарий. Последний, якобы, наглядно представлял движение планет вокруг Земли, причем простым поворотом рукоятки Солнце, Луна и планеты приводились в движение вокруг Земли, вращаясь сравнительно правильно с соблюдением правильных соотношений периодов, и получалось даже затмение Солнца Луной.

А видел планетарий тот самый Цицерон, который после ознакомления с этим механизмом пришел к убеждению, что Архимед обладал гением, почти несовместимым с человеческой природой. Кроме Цицерона никто планетария не видел, а мы и в XXI веке не знаем такого механизма, чтобы простым поворотом рукоятки можно было воспроизвести движение планет.

Архимед не основал никакой школы и имел весьма мало непосредственных преемников. В глазах современников он был каким-то божеством, которому поклонялись, но по следам которого никто не решался идти. И тут можно согласится со словами Плутарха:

«Во всей геометрии нельзя найти теорем более трудных и глубоких, чем те, которые Архимед решает самым простым и наглядным образом. Одни приписывают эту ясность его гениальному уму, другие — упорной работе, при которой самые трудные вещи делаются легкими. На взгляд, кажется, невозможно придумать объяснения ни для одной из теорем Архимеда, но, когда прочтешь данное им решение, кажется, будто найти его ничего не стоило, до того оно легко и просто».

Еще двое знаменитых механиков — Ктесибий и его ученик Герон жили в Александрии. Оба успешно занимались физическими исследованиями и интересовались наукой не только с теоретической, но и с практической стороны. Ктесибию приписывают изобретение духового ружья и нагнетательного насоса. Его водяные часы замечательны тем, что при описании их впервые упоминается о зубчатых колесах. Система колес приводилась в движение корабликом, плавающим на поднимающейся поверхности воды, и роняла камешки в металлический тазик, указывая число часов. Собственно водяные часы, конечно, не были изобретением Ктесибия. Витрувий, якобы со слов Герона, описывает еще и водяной орган Ктесибия, но так сбивчиво, что нет возможности уяснить себе его механизм.

Герон тоже занимался изготовлением водяных часов, но прославился главным образом пневматическими машинами, которые он подробно описывает в своем сочинении «Пневматика». К таким машинам принадлежит геронов фонтан, геронов шар, паровой волчок и эолипил, который он приводил в движение то паром, то нагретым воздухом. Из этого ясно, что Герон знал о расширении воздуха и искусно умел пользоваться его упругостью, однако нигде не заметно, чтобы он подвинул вперед механику газов. Важнее в теоретическом отношении его сочинение «О домкрате», действие которого он выводит из закона рычага. Его математические сочинения погибли, в том числе и «Начала механики».

Трактат Герона «Катоптрика», ранее принимавшийся за сочинение Птолемея, содержит ряд новых моментов по сравнению с одноименными работами Евклида и Архимеда. В нем Герон обосновывает прямолинейность световых лучей бесконечно большой скоростью их распространения. Он приводит доказательство закона отражения, основываясь на предположении, что путь, проходимый светом, должен быть наименьшим из всех возможных; это частный случай принципа, обычно связываемого с именем Ферма.

Вслед за законом отражения Герон рассматривает различные типы зеркал, особое внимание уделяя цилиндрическим зеркалам. В заключение в трактате приводятся примеры применения зеркал, в том числе для театральных представлений. В другом трактате — «О диоптре», Герон описывает универсальный визирный инструмент диоптру (как назвал его автор), сочетавший функции позднейших теодолита и секстанта. Наводка диоптры осуществлялась путем вращения вокруг двух осей, вертикальной и горизонтальной. Для более точной установки служил микрометрический винт, впервые описанный именно в этом сочинении. А это автоматически делает его более поздним произведением, так как изготовление столь тонкого устройства еще долго было невозможным.

Со времен Герона все ученые стали разделять оптику на катоптрику, то есть науку об отражении, и диоптрику, науку об изменении направления световых лучей при попадании в прозрачные среды, например воду или стекло, или, как мы теперь говорим, о преломлении. Явление преломления еще не рассматривалось Героном.

Другое сочинение Герона — «О строении метательных снарядов», употреблявшихся в его время, написано не в научном тоне, а популярно, для понимания широкими массами.

Филону Византийскому приписывают сочинение о строении баллист и катапульт. Из его трактата о механике, посвященного тем же вопросам, что и сочинения Герона, уцелело только несколько цитат, приведенных Паппом.

Клеомед, в общем, мало известный писатель. Он интересен тем, что в его сочинении мы находим замечательные оптические наблюдения, связанные, по всей вероятности, с его астрономическими исследованиями. Он не только знает, что луч при переходе из менее плотной среды в более плотную и наоборот преломляется, но и что в первом случае отклоненный луч приближается к перпендикуляру, а во втором удаляется от него. Он описывает следующий опыт: нужно стать так, чтобы кольцо, положенное на дно сосуда, скрылось за его краями; затем, не изменяя положения глаз, достаточно налить в сосуд воды, чтобы все кольцо стало видным. Из этого опыта Клеомед выводит, что вследствие преломления лучей мы видим солнце, уже зашедшее за горизонт.

Клавдий Птоломей — фигура легендарная. Его авторитет может конкурировать только с авторитетом Аристотеля. Византийцы, арабы, жители Западной Европы относились к нему с одинаковым уважением, и когда наконец его авторитет начал колебаться, римская церковь старалась отстоять его всем своим могуществом.

Своей громкой славой Птоломей был обязан обширному астрономическому труду «Великое математическое построение в астрономии», в тринадцати книгах которого содержатся все достижения византийской астрономии. Император Фридрих II, король Сицилии (1194–1250), почитатель арабской учености, приказал перевести это сочинение с арабского на латинский язык, и хотя позднее оно было переведено прямо с греческого, но сохранило арабское название «Альмагест». Для того чтобы согласовать видимое движение планет, Птолемею пришлось создать такие сложные теории их движения, что он сам, как бы извиняясь, замечает: «Легче, кажется, двигать самые планеты, чем постичь их сложное движение». Эта-то сложность и была в конце концов причиной падения системы мира Птолемея. Правда, сегодня есть мнение, что ее творцом был Гиппарх.

Как в «Альмагесте» Птолемея собраны все современные ему астрономические знания, так в его трактате по оптике — все оптические знания, причем считается, что Птолемей дополнил их самостоятельными исследованиями. В начале XVII века об «Оптике» упоминают как об общеизвестной книге. Затем она исчезает из обращения, и только в 1800 году Лаплас открывает ее в парижской библиотеке в виде латинского перевода с арабского. В ней разбирается теория зрения, отражение света, теория плоских и сферических зеркал и, наконец, преломление света. Интереснее и важнее прочих последняя часть. Птоломей, правда, не знает закона преломления, считая угол падения и преломления пропорциональными в одинаковых средах, но все же довольно точно измеряет углы, образуемые падающим и преломленным лучом с перпендикуляром для воздуха и воды, воздуха и стекла, стекла и воды.

Вопреки Аристотелю, Птолемей, подобно Евклиду, считает, что лучи исходят из глаза. По-видимому, спор об этом предмете должен был казаться ему бесцельным, тем более, что математическая форма оптических законов остается неизменной, будут ли прямолинейные световые лучи исходить из глаза или из предмета.

Но были те, кому этот вопрос был важен. Например, Дамиан, сын Гелиодора Ларисского, говорит в своей «Оптике»:

«Очертание наших глаз — не имеющих полой структуры и не похожих на другие органы, приспособленные для восприятия извне — а также их сферическая поверхность доказывают, что свет исходит из них. Дальнейшими доказательствами служит блеск глаз и способность некоторых людей видеть ночью без наружного освещения».

Или:

«Распространение глазного и солнечного света до крайних пределов небосвода происходит мгновенно. Подобно тому, как мы видим солнце, затемненное облаком, в самый момент удаления облака, так же мгновенно видим небо, когда поднимаем глаза наши кверху».

Законы преломления представляли для Птоломея особый интерес, так как он заметил, что место светил изменяется вследствие преломления лучей в воздухе. Хотя он не измерял астрономической рефракции, но все же видел ясно, что она в зените равна нулю и постепенно возрастает по направлению к горизонту. В преломлении он полагал причину того, что околополюсные звезды описывают с виду не настоящие, а сплющенные круги вокруг полюсов.

В его трактате о гармонических звуках содержится мало нового и важного в физическом отношении, хотя эти книги весьма ценны для понимания греческой музыки.

Папп, один из последних александрийских математиков, оставил в своих восьми книгах «Математического сборника» замечательные работы по механике. О том, что математические исследования по вопросу о центре тяжести тел не прекратились окончательно после Архимеда, видно из закона, который изложен Паппом в седьмой книге сборника, как самостоятельное его исследование. Закон этот впоследствии был вновь открыт Гульденом и назван его именем. Фигуры, описываемые вращением линии или площади вокруг данной оси, находятся в сложном отношении к вращающимся фигурам и путям, описываемым их центрами тяжести.

В восьмой книге Папп впервые различает пять так называемых основных машин: рычаг, клин, винт, блок и ворот, и приводит рисунок полиспаста. Ему не удается вывести действия наклонной плоскости из закона рычага главным образом потому, что он не умеет отличить действия трения от действия тяжести. Но при тогдашнем положении науки о движении этих сведений и нельзя было иметь. Исходя из того факта, что нужна уже некоторая сила, чтобы двигать тело по горизонтальной плоскости, и что сила эта должна возрастать по мере увеличения наклона последней, Папп старается вычислить, насколько сила, двигающая тело по наклонной плоскости, должна быть больше силы, двигающей его по горизонтальной. Он обошел бы эти затруднения, если бы задался вопросом: какая часть веса тела нужна для того, чтобы удержать тело на наклонной плоскости. В этой форме, однако, вопрос поставил позднее Кардан, не найдя, впрочем, точного решения.

Мы можем отнести Паппа ко временам царствования византийского императора Феодосия I на основании показаний византийского лексикографа Свиды (Х век).

О Прокле (412–485)[25] сообщают, что он, подобно Архимеду, сжег римские корабли при осаде Константинополя посредством вогнутых зеркал. Из других его достижений — попытки научными доводами объяснить влияние небесных светил на судьбу живых существ.

Антемий, строитель знаменитого византийского собора в Константинополе, доказывает, что зажигательные зеркала воспламеняют предметы только вследствие способности собирать множество солнечных лучей в одну точку; и далее, что лучи, выходящие из одной точки, соединяются снова в одну точку лишь при условии эллиптической формы зеркальной поверхности. Он не верил, чтобы Архимед мог зажечь римский флот при помощи сферического зеркала, но пробовал зажигать отдаленные предметы сложной системой плоских зеркал. О Прокле, который был почти его современником, он не упоминает.

Про Антемия рассказывают, будто бы он поставил в своем погребе паровые котлы и посредством труб подвел пар под дом ненавистного ему соседа, римлянина Зенона. Встряска была такой сильной, что Зенон подумал, будто его дом рушится от землетрясения.

Два слова о так называемой римской науке. Сами историки отмечали, что среди ее представителей не было людей Рима. И они ее определяют как науку эпохи Римской империи, созданную учеными, писавшими на греческом языке; римлян же среди них не было. Чем же она отличается от византийской науки?

Средневековая византийская физика

Нас не удивляет, что в Византии VI–Х веков работам по физике эллинского периода уделяли большое внимание: ведь эти работы именно тогда и появились. В это время в физику включали всю совокупность знаний о природе, а именно собственно физику, географию, зоологию, ботанику, минералогию и медицину.

Историки сообщают, что свои знания по естествознанию византийцы черпали из книг, в частности из трудов Аристотеля. Но вдруг оказывается, что этот интерес к трудам классика требовал их новых изданий; что последовательность расположения книг внутри отдельных произведений нередко была нарушена, а места их перепутаны; что смысл ряда текстов был затемнен, и по содержанию списки тоже не совпадали; что в Византии делались краткие резюме основных идей Аристотеля, и эти резюме хоть и придерживались текста оригиналов, но часто дополнялись новым материалом, выдержками из работ более поздних ученых, высказывавшихся на эту же тему… По свидетельству Симпликия, тексты аристотелевой «Физики», оставшихся от двух его ближайших учеников, — Феофраста и Евдема, значительно отличались друг от друга.

Все это означает, что в Византии труды Аристотеля не только редактировались, но по сути создавались заново.

До нас дошли комментарии Фемистия, Симпликия, Иоанна Филопона, Олимпиодора к Аристотелю и к сочинениям других «древних». Эти комментарии имеют неоценимое значение; они во многом облегчают понимание науки, особенно наиболее трудных мест из Аристотеля и других. А что значит, разъяснить трудные для понимания места? Это значит, написать свою работу на данную тему.

Каждый из названных авторов по-разному подходил к решению стоящих перед ним задач. Самыми знаменитыми комментаторами произведений Аристотеля были ученики Аммония, профессора Александрийской школы, — Симпликий и Иоанн Филопон. Их отличала всесторонняя и глубокая образованность, самостоятельность в решении физических проблем и ясность мышления. При этом Симпликий не выходил в своих комментариях за рамки неоплатонической традиции. Иоанн Филопон был христианином, но несмотря на это, по некоторым теологическим вопросам высказывал мнения, существенно расходившиеся с догматами христианского вероучения. В споре с язычником-неоплатоником Олимпиодором Иоанн Филопон отрицал вечность Вселенной и доказывал идентичность природы небесных тел и предметов подлунного мира.

Фемистий же неотступно следовал за Аристотелем. Как и его кумир, он считал воздух, окружающий брошенное тело, одновременно и движущимся, и приводящим в движение. Напротив, Симпликию такое объяснение казалось искусственным. Он предположил, что бросающий снаряд сообщает движение ему, а не воздуху. Тем не менее, Симпликий не решался отказаться от гипотезы Аристотеля.

Эту концепцию и ряд других положений натурфилософии Аристотеля подвергал критике Иоанн Филопон. Он утверждал, что бросающий передает камню некую внутреннюю силу, поддерживающую в течение определенного времени его движение, а не воздуху, который ничего не привносит в движение, а если привносит, то очень мало. Характеризуя эту силу, Иоанн Филопон представлял ее бестелесной и не имеющей ничего общего ни с воздухом, ни с какой другой средой. От ее величины зависит скорость бросаемого предмета. Сопротивление среды, в которой он летит, может только уменьшить его скорость, которая будет максимальной в пустоте. В средневековых латинских текстах сила, которая сообщается движущемуся телу, называлась импетус (импульс, напор, натиск, стремление вперед). Идея импетуса являлась предвосхищением понятий импульса и кинетической энергии.

Вполне возможно, что Иоанн Филопон проводил какие-то опыты с падением предметов в различных средах. Экспериментировал и Симпликий. Изучая поднятый Аристотелем вопрос об изменении веса тела по мере приближения его к «естественному» месту, он на основании своих опытов отрицал разницу между пустым бурдюком и бурдюком, наполненным воздухом. Аристотель же считал вес надутого бурдюка больше, чем пустого, ненадутого.

Большой интерес к проблемам механики проявляли математики Евтокий, Анфимий из Тралл и Исидор Милетский, которым были известны не только труды Архимеда, но и работы Герона, в частности его «Механика». Свое знание законов механики, творчески усвоенных, последние применили при строительстве храма св. Софии.

Познания византийцев в области оптики — науки о зрении, катоптрики — теории отражения лучей от зеркальных поверхностей, и диоптрики — учения об оптических измерениях, основывались на трудах Аристотеля, Евклида, Герона, Птолемея.

Трактат Евклида «Оптика», излагающий теорию перспективы, был обработан и переиздан Феоном Александрийским. Закономерности отражения параболических зеркал были сформулированы в работе Анфимия из Тралл «О зажигательных зеркалах». По-новому подошел к решению вопроса о прямолинейном прохождении световых лучей Олимпиодор. В отличие от Герона, который в своей «Катоптрике» установил зависимость прямолинейности световых лучей от бесконечно большой скорости их распространения, более поздний византийский философ доказывал целесообразность устройства всего в природе, которая, по его словам, не терпит никаких излишеств. Это имело бы место, если бы для прохождения света она выбрала бы не самый короткий путь.

Таким образом, в христианской Византии были подвергнуты критике отдельные положения эллинских ученых и высказаны некоторые верные догадки по ряду вопросов физики. Но теория этих дисциплин развивалась медленно. Византийцев, полагают историки, больше интересовала практическая сторона дела, они старались применить достижения своих предшественников к решению насущных технических проблем, а в области теории всего лишь пытались осмысливать идеи, высказанные древними.

Ученые из числа ортодоксальных христиан стали рассматривать физику как вспомогательную науку, находящуюся на службе религиозной метафизики. У них был и свой взгляд на природу. Если для эллинов природа — реальная действительность, то для христиан она — творение Бога, его символ, воплощение его идей. Во всех явлениях природы они видели действие божественного промысла, иллюстрацию религиозных и моральных истин.

Однако наличие двух систем понимания природы — эллинской и христианской (аллегорическо-дидактической) не могло не привести к появлению синтезированной из их элементов идеи. И она появилась в Византии в труде Михаила Пселла «Всеобщее наставление» и в монодии, написанной им для утешения пострадавших от землетрясения в сентябре 1063 года. Хотя он считал Бога творцом видимого мира, природа выступает у него в ином качестве, она предстает отдельной от создавшего ее Творца, существующей самостоятельно, независимо от Него. Она живет и действует, подчиняясь лишь закономерностям, которые были ей даны при сотворении, и которые могут быть познаны человеком. Природа у Пселла является объектом самостоятельного рассмотрения. Он стремится дать рациональное объяснение природным явлениям окружающего мира.

Пселл, рассказывая о различных природных явлениях, указывает на первопричину и непосредственную причину, вызвавшие их. Оставаясь человеком своего времени, под первопричиной он подразумевал Бога, а в своем объяснении причинной связи явлений природы пытался совместить законы «Физики» Аристотеля с действиями божественного промысла. В труде «Всеобщее наставление», трактате по метеорологии, комментарии к «Физике» Аристотеля и других работах много внимания он уделял разработке физических проблем. Им были собраны и обработаны сведения о материи, движении, цвете, эхо, дожде, громе, молнии и т. п.

Византийцы проявляли огромный интерес к самым разнообразным проявлениям природы; не только ученые, но и историки, и агиографы, и авторы богословских трудов считают своим долгом рассказать об атмосферных явлениях, землетрясениях и других стихийных бедствиях, вскрыть их сущность и причины.

О грозных атмосферных явлениях, падающих звездах, блуждающих огнях, кометах писал патриарх Никифор. Он считал их наказанием Творца за оскорбления, нанесенные ему иконоборцами. Одновременно он критиковал, называя их искусниками, людей, которые пытались дать этому естественнонаучные объяснения.

Анна Комнина сравнивала с физическими явлениями те или иные события царствования своего отца. Так, повествуя о прибытии Алексея I в Фессалонику, она сравнивает направившихся к нему навстречу жителей окрестных регионов с тяжелыми телами, которые стремятся к центру. Иоанн Дамаскин в «Источнике знаний» рассуждает о происхождении термальных вод. Патриарх Фотий в «Библиотеке» также касается физических вопросов, и прежде всего фиксирует свое внимание на природе землетрясений. Симеон Сиф в «Общем обзоре начал естествознания» поместил данные о субстанции неба и земли, материи и форме, месте и времени, душе и духе и пяти чувствах. Евстратий Никейский в своих сочинениях также останавливается на вопросах происхождения дождя, снега, града, грома, молнии, землетрясений, термальных вод.

Рассказывая о природных явлениях, византийцы большое внимание уделяли их описанию, а не изучению закономерностей. Понятие об эксперименте было им чуждо. Все спорные вопросы решались умозрительно. Основным источником их знаний об окружающем мире были не сама природа или наблюдения за ее явлениями, а книги, прежде всего труды Аристотеля и его комментаторов: Олимпиодора, Прокла, Иоанна Филопона а других.

Долгое время обсуждался вопрос о причинах землетрясений. Ортодоксы считали их божьей карой за грехи человечества. Ученые же стояли на точке зрения Аристотеля, разработавшего теорию, согласно которой землетрясения вызываются воздухом, скопившемся в трещинах земли. А патриарх Фотий полагал, что они порождаются избытком воды в недрах земли, а не обилием воздуха, и не грехами. Впрочем, это не мешало ему в других сочинениях трактовать землетрясение как чудо.

По мнению Михаила Пселла, землетрясения порождает Бог, однако непосредственная их причина — исходящий из недр земли воздух, который из-за большой ее твердости уплотняется и под большим давлением устремляется наружу, что и вызывает сотрясение земли. Также и Симеон Сиф, и Евстратий Никейский первоначально указывают сверхъестественную причину землетрясений, утверждая, что без божественного позволения в природе ничего не происходит, а потом вспоминают и причину физического порядка.

Естественными причинами объясняет Евстратий Никейский и происхождение термальных вод. Он категорически отвергает мнение Ефрема Сирина, считавшего их источником ад, на том основании, что если бы вода вытекала из ада, то она была бы вредоносной и несла бы смерть и разрушение. В действительности же она обладает терапевтическими и даже целебными свойствами.

Евстратий Никейский придерживался концепции, согласно которой тело Земли пронизывают воздушные, огненные и водяные жилы, по которым соответственно струятся воздух, огонь и вода. Огненные протоки, расположенные поблизости от водяных, нагревают иногда до кипения текущую в них воду, которая в таком состоянии появляется на поверхности земли. Воздушные жилы, прилегающие к водоносным, наоборот, охлаждают в них воду, и она, становясь холодной, изливается из источников на землю. По обычаю, эту концепцию также приписывали Аристотелю.

Используя собственные наблюдения, решают византийские ученые вопросы солености морской воды. Так, Симеон Сиф объясняет причины этой солености постоянными, происходящими с поверхности моря испарениями, которые делают ее более плотной, а в результате вода приобретает соленый вкус. Данное явление он сравнивает с выделением соленого пота организмом человека, несмотря на то, что он потребляет только пресную воду. Теоретические положения для таких выводов опять же без всяких оснований приписывают Аристотелю. Впрочем, Симеон Сиф ссылается и на вмешательство божественного промысла, якобы по воле которого вода, становясь соленой, не подвергается гниению и не издает зловония.

Размышляли византийские мыслители и о том, почему при грозе человек сначала видит свет и только спустя некоторое время слышит звук. Михаил Пселл пытался объяснить данное явление естественными причинами: глаз улавливает свет раньше, чем ухо — звук, потому, что глаз имеет выпуклую форму, а ухо — полую. Симеон Сиф дал более рациональное объяснение: звуку для распространения требуется время, а свет в нем не нуждается.

Представленные в работах Михаила Пселла, Симеона Сифа и Евстратия Никейского концепции физического строения окружающего мира во многом отличаются от библейских представлений об устройстве мироздания, а в своих существенных чертах совпадают с работой «О возникновении и уничтожении», опять же приписываемой Аристотелю.

Все работы этих ученых, посвященные рассмотрению физических явлений окружающего мира, свидетельствуют о попытке согласовать эллинское учение с христианским вероучением, христианской доктрины с принципами эллинского миросозерцания. Однако и рационализм, зародившийся в науке во второй половине XI века, был ограничен. Принималось лишь то, что не вступало в явные противоречия с догмами христианства.

В палеологовский период, после латинского господства, в Византии продолжалось развитие научной мысли. Упомянем одного из ученых этого времени, Феодора Метохита. Он, говорят, уже видел ущербность идей, приписываемых Аристотелю, — хотя на самом-то деле он подвергал критике некое канонизированное учение прошедшего периода, что и логичнее, и вернее. Метохит обвинял аристотелизм в недооценке математики. Анализируя сочинения адепта Аристотеля Хумны, Метохит показывал, что его мышление в сфере физики, хотя и свидетельствует о некоторых заимствованиях у Платона, тем не менее статично и целиком покоится на качественной физике Аристотеля. Метохит упрекает своего противника в незнании Платона, в упущении одной из важнейших его посылок — количественного аспекта теории элементов, что, в конечном счете, является следствием недооценки значения математики.

Эта идея Метохита была своего рода провозвестницей научной революции XVII века, значительно расширившей применение математических методов в изучении физического мира.

Но надо иметь в виду, что многого их византийской науки мы не знаем, потому что немало книг (иногда вместе с учеными) было вывезено в XIII–XV веках в Западную Европу, и там они были использованы без ссылки на первоисточник.

Арабская физика

Согласно преданию, халиф Омар отдал приказ сжечь александрийскую библиотеку своему полководцу Амру в следующих словах:

«Если науки учат тому, что написано в Коране, они излишни; если они учат другому, они безбожны и преступны».

Но эти слова могли быть сказаны, лишь когда мусульманская религия вполне сформировалась. То есть это образец позднего мифотворчества о ранних событиях арабской экспансии. Напротив, в ранний период арабы очень чтили науку.

Несторианские христиане учредили в Эмезе (Сирия) и Эдессе (Месопотамия) знаменитые школы, в которых процветала греческая наука. Когда на Эфесском соборе епископ Несторий был низложен и вынужден бежать, школы эти утратили свою былую славу и мало-помалу закрылись. Сами несториане, однако, только переменили место своей деятельности, перенеся свою школу в Джудайсабур, в персидской провинции Кузистане, где их приняли под свое покровительство цари Сассанидской династии. Несториане перевели многих греческих писателей на сирийский язык, а когда арабская экспансия дошла до сассанидского царства, то перевели их с сирийского на арабский язык.

Вся эта история была обусловлена политическими факторами: в Ромейской (Византийской) империи государственным языком был греческий, на нем и велась вся научная деятельность. Отделение арабских территорий от империи, при том, что новые владыки понимали важность наук, потребовало создания своих школ.

Аббассид Абу-Джафар, прозванный Альмансором (Победоносным), основал в 762 году Багдад и пригласил многих ученых, которые переводили научные сочинения с сирийского, греческого, персидского и индийского языков на арабский. Сам он был образованным любителем философии и астрономии и поручил воспитание своих сыновей византийским ученым.

В Дамаске, еще одной резиденции халифов, арабы принимали или, по крайней мере, допускали к себе греческих ученых. Например, христианин Сергий и его сын Иоанн Дамаскин (которому приписывали основательное знание геометрии) были хранителями казны халифа.

Внук Альмансора Гарун-аль-Рашид[26] (786–809) продолжает дело своих предшественников и не только заставляет переводить классические сочинения, но и заботится о распространении их посредством многочисленных списков. Триста ученых, как рассказывают, путешествовали на его счет по подвластным ему землям с научными целями, и ни при одном дворе не было в то время столько юристов, философов и поэтов, как при багдадском.

«Окольный» путь усвоения знаний, через оставшихся здесь или специально приглашенных греков был недолгим в практике арабских ученых, которые вскоре сами обратились к подлинникам. Некоторые халифы учредили особые академии переводчиков, где работали с таким рвением, что не только весь Аристотель, но и все комментарии к его сочинениям были переведены с греческого на арабский язык. А что значат эти комментарии, мы уже говорили.

Но арабы вступили в уже развитую науку сразу, неожиданно для самих себя. Недостаток продолжительной подготовки и отсутствие постепенного, соответственно росту самой науки, усвоения знаний объясняют многие особенности арабской учености ее раннего периода. Метод греческой науки был удобен для восприятия, благодаря логической форме доказательств, но в ней отсутствовали следы путей ее возникновения, не было, что называется, алгоритма исследований. Поэтому арабы на первых порах были подавлены массой новых познаний и не могли отнестись к ним критически.

Кстати следует отметить, что далеко не все ученые, писавшие по-арабски, принадлежали по национальности к арабам. Даже напротив, новейшие исследования арабской литературы все более и более убеждают в том, что сирийцы, евреи, тюрки и персы составляли здесь большинство.

Некоторое время заняло лишь освоение нового наследства, около ста его пытались понять в целом, еще не понимая частностей. Всякий, кто постиг и мог повторить то, что знали греки, уже становился великим ученым, и ему предстояло потрудиться над передачей своих знаний другим. О дальнейших исследованиях, об умножении научного материала не было возможности думать. Вот почему арабская наука далеко не сразу стала производить новое знание.

Естественно, разделы, имеющие прикладное значение, развивались быстрее, остальные — медленнее.

Кроме того, люди везде одинаковые. Авторитету, что бы он ни говорил, веры больше, чем тому, кто не имеет этого звания. Поэтому, как и везде, многие оригинальные работы выходили либо под «авторитетным» именем, либо вплетаясь в его текст. А последующие исследователи, историки наук, увидели здесь несамостоятельность и застой, низкопоклонство перед учителями, слепую веру в авторитеты, — все то, что задерживало движение вперед. Правда, в этом грехе историки обвиняют всю средневековую науку.

При всем при том за арабами признаются их успехи в математике. Они удачно дополнили геометрические методы введением алгебры. И в астрономии они ушли дальше, по крайней мере по точности своих наблюдений, и отчасти превзошли своих учителей в медицине и грамматике. Физикой же они занялись с некоторым опозданием.

Арабов не раз называли родоначальниками физических наук в том смысле, какой мы теперь придаем этому выражению, то есть изобретателями опытного исследования. Не отрицая заслуг арабов в искусстве производить наблюдения в астрономии, медицине и химии, мы не можем разделить этого взгляда по отношению к физике. Арабы имели кое-какие достижения только в двух отделах физики, и именно в тех, которые были наиболее разработаны у византийцев. Здесь, помимо разрозненных наблюдений, мы действительно находим у них два планомерно поставленных опыта: измерение углов преломления и определение удельного веса.

Труды византийцев в области естествознания как бы не существовали для Запада. Но когда по удовлетворении духовных интересов и в Европе явилась потребность в просвещении, то пошли, в буквальном смысле, в учение к арабам Испании, чтобы получить от них древнюю науку. Когда политическое могущество арабов в Испании и передней Азии пало, когда халифы, энергичные покровители науки, утратили свою власть, научная деятельность оказалась парализованной, в арабской науке наступил застой.

Внезапный упадок арабской учености вместе с падением политического господства объясняется отчасти тем, что наука действительно растет под солнечными лучами покровительства власть имущих и поддерживается ими. А эта поддержка проистекает из практической надобности. У арабов не состоялось того, что называется Возрождением, а говоря проще, перехода к капитализму, и началось отставание в науках.

В «Истории химии» мы рассказывали о знаменитом алхимике Гебере. Вот цитата из «Книги милосердия», приписываемой ему, по-видимому, без достаточных оснований:

«У меня был кусок магнитной руды, поднимавший 100 диргемов железа. Я дал ему полежать некоторое время и поднес к нему другой кусок железа. Магнит его не поднял. Я подумал, что второй кусок железа тяжелее 100 диргемов, которые он прежде поднимал, и взвесил его. В нем оказалось всего 80 диргемов. Значит, сила магнита ослабела, величина же его осталась прежней».

Здесь интересно, что уже было умение отделять массу магнита от его силы. Но подобное наблюдение над магнитом не имело дальнейших последствий; арабы, несмотря на постоянную возню с магнитами, так и не дошли до понимания его свойств. Это пример упадка. Но до его наступления — и это является неопровержимым фактом, — арабы прямо или косвенно были учителями христианских ученых.

Герберт (папа Сильвестр II), — самый известный из импортеров арабской учености в Европу. По мнению современников, он превзошел своих учителей в физике и химии. Ему приписывают изобретение парового органа, колесных часов и прочего, однако точных сведений на этот счет нет. Более достоверно, что он вынес из Испании знание арабской системы счисления. Вначале она, разумеется, составляла исключительное достояние ученых математиков, потому что в документах арабские цифры начинают появляться не ранее XIV столетия, а в массу населения они проникают, кажется, только благодаря знаменитому мастеру счета Адаму Ризе (1492–1559).

Подробности жизни наиболее выдающегося арабского оптика Альхазена (Ибн ал-Хайсама, ум. 1038) стали известны только в XIX веке. Его главное сочинение «Книга оптики», переведенное в 1572 году на латинский язык Ризнером, представляет самое полное изложение оптики в период от Птоломея до Роджера Бэкона. Пока трактат самого Птоломея (часть которого оказалось сделанной Героном) не был известен, все думали, что сочинение Альхазена — не более, как копия его работы. Но когда птоломеев труд об оптике был открыт, по крайней мере в переводе с арабского, убедились, что Альхазен во многих отношениях пошел дальше него. Кроме того, в другом сочинении Альхазена «О свете» много ссылок на предшественников, что тоже свидетельствует о его научной честности.

«Книга оптики» была переведена на латинский язык под названием Opticae thesaurus («Сокровище оптики») и легла в основу оптических исследований ученых XIII–XIV веков Вителло, Пеккама и Роджера Бэкона, а через них Кеплера, «Оптическая астрономия» которого носит подзаголовок «Добавление к Вителло».

Независимо от Альхазена камеру-обскуру рассматривал ал-Бируни в «Тенях», где были впервые описаны явления дифракции и интерференции света, первое из которых ал-Бируни попытался объяснить с помощью геометрической оптики, интерференцию света он даже не пытался объяснять.

Альхазен различает в глазу 4 перепонки и 3 жидкости. Из них важнейшая — хрусталик. Существование изображений на сетчатой оболочке глаза ему неизвестно. Он полагает, что они возникают в хрусталике. Единое же видение двумя глазами он подобно нам объясняет тем, что ощущения, возникающие в соответствующих частях обоих глаз, соединяются общим зрительным нервом в одно. Древнюю теорию зрительных лучей он окончательно отвергает.

Из зеркал Альхазен рассматривает плоское, два сферических, два цилиндрических и два конических, причем в трех последних парах зеркал у него отражает или внутренняя, или наружная поверхность. Он ставит себе задачей найти для каждого зеркала точку, от которой должен отразиться свет, чтобы из данной точки он попал в данный глаз. Такая постановка вопроса непрактична и представляет мало интереса с физической точки зрения. Тем не менее, Средние века сохранили эту задачу в неизменной форме и назвали ее альхазеновой. Произошло это, вероятно, лишь потому, что она представляет математический интерес.

Альхазен описывает способ измерения углов преломления и напоминает, что отклонение луча тем значительнее, чем больше различие плотности преломляющих сред. Но собственных измерений он не сообщает.

Способ Альхазена определения высоты атмосферы нов и интересен. До него принимали, что земная атмосфера распространяется очень далеко, быть может, за пределы Луны. Альхазен же заключил, на основании границы сумерек, которую он, по примеру древних, считает равною 18°, что высота атмосферы не превосходит 52 000 шагов. Позднейшие оптики, например Кеплер, доказали неточность этого результата.

Считается вероятным тождество Альхазена с Алхайтамом (Абу-Али аль-Гасан-ибн-аль-Хасан ибн-аль-Хайтам). Последний родился в Альбасре и в зрелых летах переселился в Египет. Так как он утверждал, что легко принять меры для уравнения ежегодных разливов Нила, то халиф Хаким и пригласил его в Каир. Вместе с несколькими учеными Аль-Хайтам отправился вверх по Нилу, но уже на первых порогах убедился, что осуществление его плана немыслимо. На этот раз он успел оправдаться. Но, оказавшись несостоятельным в других государственных делах, он навлек на себя гнев халифа и был вынужден бежать. Смерть халифа Хакима позволила ему снова вернуться в Каир, где он и умер в 1038 году.

Нам известно только одно арабское сочинение по механике: «Книга о весах мудрости», которую Альгацини написал в 515 году геджры. Об этом труде узнали от русского генерального консула Н. Ханыков в середине XI века. Тогда же этот труд и был издан.

Книга Альгацини знакомит нас со всеми достоинствами и недостатками арабских ученых. Она свидетельствует о поразительной ловкости его автора в устройстве и употреблении измерительных приборов, но вместе с тем и о полной зависимости его исследований от работ византийских механиков. Подобно тому как арабский астроном Альбаттани далеко превосходит византийцев в точности наблюдений, и тем не менее в принципе не решается идти далее своего учителя Птолемея, так и величайший из арабских механиков не уклоняется от Архимеда в методе и даже целях своих научных изысканий. Его «Весы мудрости» служат доказательством того, что, умея с замечательным искусством применить опыт, они никогда не пытались проверять гипотез, выдвинутых византийской наукой.

Насколько у византийцев замечается избыток в создании гипотез, настолько у арабов их недостаток. Измерительные опыты составляют первый шаг к экспериментальному методу и эти nервые шаги арабов оказались искуснее византийских. Это и объясняет их более критичный подход к гипотезам.

Сочинение Альгацини не имело, по-видимому, дальнейшего влияния на развитие механики, а позднейшим поколениям оно оставалось неизвестным до 1857 года. По этой причине мы знаем об Альгацини только то, что он сообщает сам. Даже имя его известно в точности только благодаря тому, что некоторые главы начинаются словами: «Так говорит Альгацини».

Ибн-Рошт, или Аверроэс (1126–1198), как его обыкновенно называют, — последний выдающийся ученый у западных арабов. Вскоре после него владычество мавров пало под натиском христиан, и арабская наука угасла надолго. Аверроэс известен всего более как почитатель и комментатор Аристотеля:

«Аристотель положил начало, и конец всем наукам. До него не было писателя, достойного упоминания, и никто в течение пятнадцати веков после него не прибавил чего-либо выдающегося к его учению и не указал в нем каких-либо заблуждений. Аристотель — величайший из людей. Бог допустил его достигнуть венца всякого совершенства».

В этот период в арабских странах шли перемены. Испанско-арабский халифат перестал существовать как единое целое, отдельные государства с трудом отбивались от христианских врагов. Узкий догматизм и фанатизм приобрели решительный перевес. Арабской философии пришлось вести борьбу за свое существование, и исход борьбы сложился не в ее пользу. Имя Аристотеля сделалось позорным, философов стали презирать, а творения их истреблять. Вот причина, почему Аверроэс имел мало влияния на своих единоверцев, и почему его сочинения так редко встречаются в подлиннике. Зато евреи и христиане преклонялись перед ним почти четыре века и распространили его сочинения во многих еврейских и латинских переводах.

В период укрепления ислама Аль-Газали (1058–1111) написал «Опровержение философов», где содержалось предупреждение о тщетности попыток примирить философию с Кораном. Аверроэс дал ему остроумный ответ в «Опровержении опровержений». Дунс Скот и Фома Аквинский повели свой спор, будто продолжив в рамках христианства то, что начали выяснять для мусульманства Аль-Газали и Аверроэс. В результате этого спора в свое время в мусульманском мире был найден компромисс, сделавший прогресс науки бесплодным, а в христианском мире спор продолжался до тех пор, пока византийская картина мира, вследствие попыток синтезировать ее истины с истинами Книги Бытия, не была полностью разрушена и заменена другой, — наукой Нового времени.

Ученые Средних веков в Европе, так же, как и арабские ученые, не смогли выйти за пределы рамок, установленных Аристотелем якобы за полторы тысячи лет до них. Однако схоласты установили принципы научного метода. Так, Роберт Гроссетест (Большеголовый) (1175–1253) сумел сформулировать двойной метод разложения и составления, или индукции и дедукции так же ясно, как выразил этот принцип Исаак Ньютон 500 лет спустя.

Физика Западной Европы

Схоластика XI–XIII веков

В XI веке и Европа, наконец, начала проявлять склонность к занятиям науками. Вся ученость была здесь в руках церкви, поскольку издревле, как и везде, знаниями традиционно владели жрецы. Усложнение структуры общества, появление прослойки грамотных, склонных к размышлениям людей привели в конце концов к столь настоятельной потребности научного истолкования церковного учения, что знаменитый епископ Ансельм Кентерберийский (1033–1109) выразил, наконец, это общее стремление формулой: Credo ut intelligam, — верю, чтобы понимать.

Простой веры в догматы было уже недостаточно. Требовалось убеждение в их истинности, их нужно было доказать. А для доказательства требуется, между прочим, строгая логика, а для защиты положений, подвергающихся нападкам, ловкая диалектика. То и другое можно было найти только у эллинских философов, и потому христианская теология устремилась к памятникам классической образованности, дабы установить догматы на рациональной почве. Однако наука в руках религии и должна была слуэить интересам религии, неизменно признавая веру нормой познания, а церковное учение — критерием всякого исследования.

Ансельм говорит так:

«Истинно ли то, во что вселенская церковь верует сердцем и что исповедует устами, не должен подвергать сомнению ни один христианин. Но, веря непоколебимо, любя свою веру и живя согласно с нею, пусть каждый ищет в смирении основания для своей истины. Если он будет в состоянии постичь их, то пусть возблагодарит Бога; если же нет, то да не восстанет он против истины, а преклонив главу, да благоговеет».

Философия не должна учить ничему, чему не учит в то же время церковь, но она должна доказывать истину церковного учения свойственным ей способом, то есть независимо от всякого опыта.

Ансельм рассказывает, что братия просила его изложить письменно мысли, которыми он делился с ними устно.

«Они просили меня не заимствовать никаких решительных аргументов из Писания, но следовать обыкновенным и всем понятным приемам доказательства, соблюдая правила обыкновенных прений».

Ограниченная таким образом философия, известная под именем схоластики, господствовала в различных видоизменениях в течение всего средневекового периода. Лишь позже произошло отделение знания от веры, и еще позже знание получило свою независимость.

А сначала богословы усмотрели в начинающемся развитии независимой светской науки ересь. Уже Бернар Клервосский (1091–1153) признает всякое стремление к знанию ради знания языческим и ценит знание, лишь насколько оно служит для христианского назидания. Затем последовали уже упомянутые запреты аристотелизма на Парижском соборе и на Латеранском соборе при Иннокентии III. Однако вскоре церковь примирилась с греческим мудрецом, и встроила его учение в свою систему догматов. А поскольку отныне схоластика смотрела на физику как на побочное занятие, то уже по этому одному нельзя было ожидать, чтобы она двинула ее вперед.

Первым схоластикам были известны лишь немногие сочинения древних писателей; историки науки считают, что со всеми сочинениями Аристотеля европейцы познакомились только в XIII веке через посредство арабов. И с этого же времени начинается резкое и внезапное видоизменение и расширение философии. Но если мы вспомним, что с начала XIII века произошел захват Византии, и первая волна греческих эмигрантов появилась в Европе, то поймем, что именно в этом разгадка внезапного скачка учености в Европе.

Знакомство с византийской наукой открыли перед схоластиками путь к изучению природы и до известной степени поколебали исключительное господство религиозного элемента в философии. Произошло то же, что и с арабами при их знакомстве с византийской наукой — преклонение перед Аристотелем. Схоластики должны были признать естествознание, и оно вступило в умственный кругозор западных ученых.

Но философия, как и математика, имеет склонность только формально обрабатывать имеющийся материал. Неудивительно, что средневековая философия, не опиравшаяся ни на какое опытное знание, продолжала без устали пережевывать материал, доставленный ей Аристотелем. Она стала считать, что мир подчиняется Аристотелю, а не наоборот. Известна забавная история, — достаточно долго полагали, что муха имеет восемь ног, а не шесть, потому что так сказал Аристотель. А посчитать самим даже и не приходило в голову. Вот пример победы идеологии над знанием.

Аристотеля продолжали считать непогрешимым до кануна возникновения науки Нового времени, и наказывали за неуважение к нему. Простой пример: в последних годах XVI столетия профессор Падуанского университета Кремонини получал за лекции о естественнонаучных сочинениях Аристотеля 2000 гульденов в год. А Галилей, изгнанный аристотелианцами из Пизы, читал в том же университете лекции по математике за вознаграждение, равное заработку уборщика мусора.

Европейская физика XIII века

Величайший из схоластиков, Фома Аквинский (1226–1274), doctor angelicus, канонизированный в 1323 году, не настаивает на доказательности всех церковных догматов. Он отличает естественное богословие от откровения и тем самым отделяет до известной степени знание от веры. Фома Аквинский отверг неизменность субстанциальных форм и таким образом свел их к простым модусам, или качествам, и с нашей современной точки зрения это был большой прогресс. К сожалению, теория Фомы Аквинского отличается больше глубиной мысли, чем ясностью изложения; кроме того, автором не сделаны из нее все логические выводы.

Столь же знаменитый Альберт Великий (ок. 1193–1280), doctor universalis, при рассуждении о сотворении мира отвергает положение: «из ничего не возникает ничего» для богословия, но для физики считает его основным правилом. По этим уловкам можно уже видеть, что философия начала поднимать голову, а ее представители протаскивают идеи, не одобряемым богословием.

Иоанн Бресканский в 1247 году, оправдываясь в своих «заблуждениях», замечает, что положения, признанные епископом еретическими, были высказаны им в философском, а не в теологическом смысле. Епископ, разумеется, не удовлетворился этим объяснением, и впоследствии многие ученые подверглись карам за философские толкования богословских текстов.

Итак, в XIII веке философы оставались богословами, и в то же время постоянно прибегали к окольным путям, чтобы открыть для философии большую свободу развития, но еще не были физиками в научном смысле слова. Рассмотрим их деятельность подробнее.

Фома Аквинский придавал опыту большое значение, как видно из того, что он не считает онтологическое доказательство Ансельма непреложным и ставит на его место космологическое, согласно которому в бытии Бога, как творца, можно убедиться, так сказать, опытным путем, из факта существования Вселенной. Ошибочно было бы, впрочем, заключить из приведенного примера, что Фома Аквинский во всех случаях руководился опытом. В его главном сочинении «Summa Theologiae» встречается только одна глава, посвященная вопросам физики, которая вдобавок вполне согласна с аристотелевским учением. Зато он близко знаком с миром ангелов и выдает за верное, что звезды приводятся в движение не физическими, а духовными силами, по всей видимости, — ангелами.

Последний из великих схоластиков, Вильгельм Оккам (1270–1347), отвергал реальное существование общих понятий, признавая его лишь для отдельных предметов. Так как эти последние открываются только наблюдению и оно одно способно решить, существуют ли предметы или нет, то уже первым положением Оккама опыт признается единственной основой познания; а схоластика, безоговорочно считавшая свои общие понятия чем-то реально существующим и непреложным, рушится сама собой. Впрочем, Оккам не довел своего учения до конца. Его нельзя назвать опытным философом; он скорее упрямый казуист, не уступавшим ни в чем старым схоластам. Церковь угадала опасность эмпиризма, скрытого в философии Оккама, предала его проклятию и уничтожила его сочинения.

Граф Альбрехт Больштедтский, известный как Альберт Великий, собственно, был не только ученым богословом, но также — и притом с большим правом, чем многие из прославленных схоластиков — знаменитым физиком, химиком и математиком. Он изучил диалектику в Париже, математику и медицину в Падуе, метафизику в нескольких местах и, наконец, вступив в 1223 году в доминиканский орден, слушал еще и богословские лекции в Болонье. С 1229 года он сам преподавал в Кельне и Париже. Затем занимал высокие церковные должности, а в старости, сложив с себя добровольно звание епископа Регенсбургского, снова занял прежнюю кафедру в Кельне, где и умер в престарелых годах.

Альберт Великий знал Аристотеля в переводах в совершенстве и даже был знаком с арабскими комментариями к нему. Его химическая и механическая изобретательность до такой степени поражала современников, что он приобрел славу колдуна и мага. Рассказывают про устроенный им автомат, который отворял дверь на стук и даже заговаривал с входящим, но, возбудив негодование одного коллеги своим человеческим подобием, был разбит им на куски. Далее, будто по случаю какого-то праздника Альберт силою волшебства устроил среди зимы сад, в котором зеленели деревья, благоухали цветы, росла свежая трава, словом, царила весна во всей своей красе. В этом не трудно угадать преувеличенное описание пиршества, данного в теплицах монастырского сада. Насчет же устройства автомата не сохранилось никаких подробностей.

Общее собрание сочинений Альберта Великого, изданное в 1651 году в Лионе (21 том in folio), вообще интересно для истории химии и описательных естественных наук. Тем не менее, здесь нельзя найти ни одного механического или физического открытия, которое могло бы подтвердить в наших глазах громкую славу Альберта. Самостоятельным исследователем он отнюдь не был, и даже хвастался своим умением излагать древние науки так, чтобы нельзя было догадаться о его личных взглядах. Главная заслуга Альберта заключается в том, что он своими работами, а еще более своей преподавательской деятельностью проложил дорогу естественным наукам в христианскую Европу и сумел возбудить к ним живой интерес.

В своих сочинениях Альберт упоминает о двух изобретениях, которые он, впрочем, не выдает за свои. Это компас и порох. Появившиеся в XIII веке, они еще позже вошли в общее употребление.

Первые известия об употреблении компаса у арабов относятся к 1242 году. Араб Байлак рассказывает, что в темные ночи сирийские мореплаватели кладут обыкновенно на воду крест из лучинок, а сверху магнит, который своими концами указывает направление. Альберт Великий заимствовал свои знания о магнитной стрелке и ее свойствах из арабских книг, а это значит, что компас стал известен в Европе раньше, чем считается.

В Европе признают за изобретателя компаса итальянца Флавия Джиойю. Датой изобретения полагают 1302 год; по этому случаю поставлен в Неаполе бронзовый памятник. Возможно, Джиойя улучшил конструкцию компаса, перенеся стрелку с деревянной крестообразной подставки на стальной штифтик и придумав для нее оправу, но точных сведений на этот счет нет. Прошли еще столетия, прежде чем компас обратил на себя внимание теоретической физики, — печальный признак ее состояния в те времена.

История пороха еще темнее истории компаса. Если под порохом понимать простую смесь угля, серы и селитры, то оказывается, что смесь эта была известна Альберту Великому в 1250 году. Он советовал растирать и смешивать 1 фунт серы, 2 фунта угля и 6 фунтов селитры в ступке. Но здесь мог имееться в виду не огнестрельный порох в современном смысле. А как взрывчатое средство эту пороховую смесь употреблялась, возможно, уже в XII веке при горных работах, например в Гарце. Но возможно, ее применяли как средство пережигания для разрыхления камней, а не для взрывов.

Что касается употребления пороха для огнестрельного оружия, то точных сведений об этом не имеется до середины XIV века, хотя упоминания о нем появились раньше. Так, в 1338 году французский военный интендант ставит уже порох в число статей расхода; в 1360 году в Любеке сгорает ратуша вследствие неосторожности порохового мастера. Оба эти случая тоже касаются, может быть, взрывчатой смеси, но следующий случай не подлежит уже сомнению. В 1346 году англичане выставили шесть пушек в сражении при Кресси. В 1365 году крепость Эйнбек отстреливалась из «громового ружья», а в 1378 году в Аугсбурге жил литейщик огнестрельных орудий, занимавшийся этим еще под покровом глубокой тайны. Около 1420 года у гуситов появляются первые передвижные полевые орудия. С 1470 года артиллерия превращается в род войск наряду с кавалерией и пехотой.

Однако есть сообщения о восточном приоритете в этом деле. Якобы мавры употребили огнестрельное оружие при обороне Аликанта в 1331, и Альджевира в 1342 году.

Итак, неизвестно в точности, когда именно порох начали употреблять для огнестрельного оружия. Но еще менее достоверно можно указать, кто первым начал употреблять его с этой целью. Обычно называют имя Бартольда Шварца, но ведь это только имя, а про человека, носившего его, мы не знаем ровным счетом ничего, за исключением его несчастного опыта с пороховой смесью.

И кстати, только в XVI столетии наука обратила внимание на вопрос, как летят и падают снаряды.

В предыдущих главах мы не раз упоминали имя Роджера Бэкона, выдающегося ученого Средневековья. Но и о нем есть большие сомнения, что он жил в то время, к которому его относят, а именно в 1214–1294 годы.

Бэкон — самая блестящая личность XIII века не столько по самостоятельным открытиям, сколько по методу своих исследований. Он был не схоластическим философом, пояснявшим мимоходом аристотелевскую физику, а замечательным математиком, видевшим в пренебрежении этой точнейшей из наук корень заблуждений схоластической учености. «Математика — дверь и ключ к науке», говорил он в своем «Opus majus» («Большой опус»). Он занимался астрономическими наблюдениями, химическими опытами, механическими конструкциями, оставляя в стороне духовные споры. Это и заставляет выделить его из рядов схоластических натурфилософов и признать первым истинным естествоиспытателем Средних веков, предшественником экспериментальных физиков.

Но что поразительно, о нем не упоминает ни один из ученых докторов XIII или XIV веков. Как это может быть? К тому же Роджера Бэкона нередко сопоставляли с его в самом деле знаменитым соотечественником, лордом-канцлером Бэконом Веруламским, и даже высказывалось мнение, что последний в значительной степени воспользовался трудами первого и отчасти даже просто скопировал их. Сходство имен, пережитых трудностей и даже методов исследования — оба были привержены опытному методу, неоспоримо. Может, Роджера Бэкона и не было вовсе, так как он не имел заметного влияния ни на современников, ни на ученых ближайших к нему столетий, или жил он позже. В общем, здесь есть загадка.

Роджер Бэкон отстаивает экспериментальный метод с таким упорством, что это не может не удивлять, принимая во внимание, что дело происходит в XIII веке:

«В каждой науке необходимо следовать наилучшему методу, то есть изучать каждую вещь в надлежащем порядке, ставить первое в самом начале, легкое перед трудным, общее перед частным и простое перед сложным. Изложение должно быть доказательным. Последнее невозможно без опыта. У нас имеется три средства познавания: авторитет, мышление и опыт. Авторитет ничего не стоит, если утверждение его не может быть обосновано; авторитет не учит, он требует только согласия. При мышлении мы обыкновенно отличаем софизм от доказательства, проверяя вывод опытом».

И дальше:

«Экспериментальная наука — царица умозрительных наук, она имеет за собой три важных преимущества. Во-первых, она испытывает и проверяет выводы других наук. Во-вторых, в понятиях, которыми пользуются другие науки, она открывает великие результаты, к которым те науки не способны придти. В-третьих, она исследует тайны природы собственными силами».

Несмотря на такие заявления, сам Бэкон нередко уносился воображением за пределы опыта. В его выводах бывает иногда трудно отличить, основаны ли они на наблюдениях других людей, или на его собственных, или же они просто воображаемы. Тем более что в самовосхвалении Бэкон вполне подобен другим ученым этого времени: он не только сообщает, что в промежуток от трех до шести месяцев обучил любознательного ученика всему, чему сам учился около 40 лет, но и утверждает, что для изучения еврейского или греческого языка достаточно трех дней.

Сочинения Бэкона были изданы очень поздно. «Opusi majus» («Большой опус») — в 1733 году Джеббом, «Opusi minus» («Опус малый») и «Opus tertium» («Опус третий») в 1559 году Бремером, «Perspectiva» и «Specula mathematica» в 1614 году марбургским профессором Комбахом.

«Opus majus» — основная работа Бэкона. Он посвятил его в 1267 году папе Клименту IV, чтобы оправдать себя против возведенных на него обвинений. Вместе с изложением взглядов на истинно научный метод, в сочинении этом (в пятой части) помещены самостоятельные работы Бэкона, имеющие наибольшее значение для физики, а именно оптические. Бэкон в своей оптике опирается на Птолемея и Альхазена, сочинения которых могли быть доступны ему в подлиннике, так как он, по-видимому, знал греческий и арабский языки.

Вообще XIII столетие принадлежит оптике. Хотя Средние века охотно увлекались механическими фокусами, все же механика не ушла ни на шаг от Аристотеля. Оптика же конца этого столетия может похвалиться важным открытием, а именно изобретением очков. Математически разработанная оптика пострадала вообще менее других отделов физики в неблагоприятные для науки века.

Александрийские ученые установили оптику на столь прочных математических основаниях, что вести ее вперед было сравнительно легко. Арабы, а за ними и христианские ученые поэтому смогли заниматься ею усердно и успешно. Соображения Альхазена об увеличении предметов посредством стеклянных чечевиц, опыты Бэкона над изменением зрительных углов с помощью вогнутых и выпуклых сферических стекол должны были навести на мысль о возможности исправлять такими стеклами неправильности глазного хрусталика.

Бэкон советовал лицам со слабым зрением класть выпуклые стекла на предметы, которые они хотели видеть ясно. Но кто именно первый, следуя этому указанию, придумал прикладывать стекла к глазу, и притом одновременно вооружить стеклами оба глаза; кто первый устроил очки не только с выпуклыми стеклами для дальнозорких, но и с вогнутыми для близоруких — остается неизвестным.

В учении о зеркалах Бэкон отмечает, что стеклянные зеркала покрываются свинцом. Такое приготовление зеркал и должно было войти в употребление около этого времени, так как В. Бовэ в 1250 году упоминает о том же, а до того знали только массивные металлические и простые, ничем не покрытые стеклянные зеркала. Он занимался также зажигательными зеркалами и был первым ученым, отметившим расстояние фокусов сферических зеркал. Для параболического зажигательного зеркала он определил фокусное расстояние в 1/4 параметра, и последующие оптики приходят тоже к этому результату, оставаясь в неведении предела, установленного Бэконом. Он дает и правила для приготовления такого зеркала, причем остается неясным, пробовал ли он сам делать такие зеркала или заказывал другим, или оставил свой план без выполнения.

При исследовании преломления лучей Бэкон рассматривает преломление при прохождении через сферические поверхности и отмечает, что при рассмотрении через такие поверхности зрительный угол предметов, а следовательно и кажущиеся размеры их могут быть увеличены. Его рисунки представляют только простые дуги, обращенные к глазу выпуклой или вогнутой стороной, и нигде мы не встречаем у него чечевиц, ограниченных двумя сферическими поверхностями. Но Бэкон постоянно говорит только о единичном преломлении, не касаясь случая преломления двумя сферическими поверхностями, и в этом отношении он не идет дальше Альхазена.

Одновременно с Бэконом увлекался собиранием древних сочинений по оптике польский монах Вителло, не занимавшийся ничем, кроме оптики. В его десятитомном трактате (1271) описаны многочисленные опыты и наблюдения за природными оптическими явлениями, разработаны важные для художников вопросы перспективы.

Повторяя измерение углов преломления он нашел, что в одних и тех же средах углы не изменяются, все равно, проходит ли свет из среды более плотной в менее плотную, или наоборот. В теории радуги Вителло пошел дальше Аристотеля, заметив, что радуга не может образоваться от простого отражения солнечного света, так как вследствие прозрачности дождевых капель проходящие сквозь них лучи должны также и преломляться. Книга Вителло издана Ризнером в 1572 году одновременно с «Оптикой» Альхазена.

Являясь в большой степени удачной компиляцией работ Евклида, Птолемея и Альхазена, трактат Вителло на долгие годы стал основой университетских оптических курсов, довольно слабо связанных с прикладными оптическими задачами. Этой оторванностью чистой науки от практики объясняется и тот факт, что величайшее оптическое изобретение — очки, были придуманы в XIII веке не университетскими учеными, а итальянскими мастерами шлифования и полирования камней. Более того, известны негативные отзывы ученых-оптиков того времени на ношение очков:

«Основная цель зрения — знать правду, а линзы для очков дают возможность видеть предметы большими или меньшими, чем они есть в действительности … иной раз перевернутыми, деформированными и ошибочными, следовательно, они не дают возможности видеть действительность. Поэтому, если вы не хотите быть введенными в заблуждение, не пользуйтесь линзами».

Однако остановить развитие очкового ремесла оказалось невозможным.

Очевидно, в XIII веке вышло сочинение Витрувия Поллиона «De Architectura» в 10 книгах. В ней он дал обзор современных ему сведений по архитектуре, механике, физике и физической географии. Как видно из заглавия, сочинение имеет преимущественно практическое направление и, кроме ценных сведений о физиках, например об Архимеде, содержит мало интересного в теоретическом отношении. Именно в это время в Европе начинают распространять византийскую науку посредством обширных компилятивных сочинений. К числу книг этого рода принадлежит и сочинение Витрувия, черпающего материал по преимуществу из византийских источников.

Первые семь книг посвящены архитектуре, восьмая трактует о воде и водопроводах, девятая — об измерении времени, десятая — об искусстве построения машин. Всего самостоятельнее восьмая книга. Грандиозные водопроводные сооружения выяснили до известной степени понятия о движении жидкостей. Витрувий замечает:

«Подобно водяным волнам, и звук распространяется кругами в воздухе. Однако в воде эти круги распространяются только в ширину и в горизонтальном направлении, между тем как звук постепенно распространяется в воздухе и в ширину и вглубь».

Вопреки господствовавшему тогда мнению, будто вода образуется в земных пещерах из воздуха, Витрувий утверждал, что вода источников происходит из дождевой воды, но убедить в этом современников ему не удалось. Вообще спор о происхождении речной и ключевой воды продолжался до Нового времени.

Происхождение ветров Витрувий пробует объяснить напряжением водяных паров и с этой целью подробно рассматривает паровой шар Герона. И эта теория тоже не получила всеобщего признания.

В Средние века был популярен труд по физике Сенеки Младшего в семи томах, где он рассматривает с атомистической точки зрения явления электричества, небесные явления, кометы, воду, воздух и свет, но без систематического подразделения и без проверки собранного материала личным опытом. Рассуждая о законах движения планет и даже комет, Сенека скромно замечает, что эти законы, столь темные и запутанные в его время, могут когда-нибудь сделаться ясными и очевидными.

Сенека, подобно Аристотелю, считает радугу искаженным изображением солнца и объясняет происхождение цветов смешением солнечного цвета с темными облаками. Он указывает на тождество цветов радуги с теми, которые мы видим при рассматривании предметов сквозь гранёные стекла, но последние цвета считает ненастоящими. Тот факт, что при рассматривании сквозь стеклянный сосуд с водой все предметы, например яблоки, кажутся увеличенными, вызывают у Сенеки одно простое замечание, что нет ничего обманчивее нашего зрения. И кстати, примеры со стеклом указывают на позднее происхождение этого труда.

Его сочинение долго служило учебником физики.

Популярной в Средние века была и «Естественная история» Плиния Старшего в 37 томах. Сочинение в целом представляет собой не более как сборник, в который Плиний включил все, что ему нравилось, а нравилось ему, к сожалению, по преимуществу все сказочное. Критической оценки материала у него почти нет; самостоятельной переработки нет вовсе. Плиния интересует действие магнитного камня. Ему принадлежит также басня о пастухе Магнусе, узнавшем магнитную руду по ее действию на гвозди его сапог (что же это за пастух с сапогами с железными гвоздями в то время?). Рассказ об уничтожении притягательной силы магнита алмазом показывает, как мало ученый-натуралист был склонен проверять личным опытом приводимые им факты.

Так называемые огни св. Эльма Плиний считает звездами, опускающимися на копья солдат и мачты кораблей.

«Если они появляются в одиночку, то приносят гибель, погружаясь на дно судов и сжигая их остовы. Двойные звезды, напротив, благотворны; они предвещают счастливое плавание и отгоняют страшный огонь. Их приписывают поэтому Кастору и Поллуксу и призывают на море, как богов. Иногда звезды спускаются и на головы людей в вечерние часы, служа великим предзнаменованием».

А всего забавнее его рассказ о том, что из Олизиппо (Лиссабона) прибыло посольство к Тиберию с извещением, что в пещере открыт тритон классического вида, трубящий в раковину, и что на том же берегу местные жители видели Нереиду и слышали жалобные вопли умиравшей Никсы.

Итак, в то время, как византийцы хотя бы комментируют своих гениальных предшественников, в Западной Европе прямо и без всякой критики составляют сборники их высказываний.

Европейская физика XIV и XV веков

Историки науки отмечают, что ни одно столетие в научном отношении не представляло столь жалкого и прискорбного зрелища, как XIV век в Западной Европе. В XIII веке, в связи с приходом нового знания из Византии, можно было надеяться на близкое пробуждение умов. Университеты возникали один за другим, были сделаны ряд научные открытий, и метод опытного исследования был противопоставлен схоластическим истолковательным приемам. Несмотря, однако, на все это, наступил не новый научный прорыв, а паралич умственной деятельности. Безотрадную пустыню этого столетия не оживляет ни одно открытие, ни одна светлая личность, выдающаяся своей ученостью.

В XIV столетии спорный вопрос между наукой и верой был поставлен более ясно, и учение Фомы Аквинского получило очень важное дальнейшее развитие. По первоначальным понятиям, формы были чем-то вроде неизменных субстанций, смешивающихся между собою в определенных количествах: в таком-то сером цвете имеется столько-то белого и столько-то черного цвета. Теперь же под формой стали понимать лишь физическое качество, изменяющееся по различным степеням какой-то шкалы: такой-то серый цвет имеет такую-то степень густоты на таком-то расстоянии от исходной точки, от совершенно белого или от совершенно черного цвета.

Интенсивность формы получила название ширины (latitudo). Ее изменения попытались определять математически. Например, если изобразить время посредством отрезка прямой, проведенной от исходной точки вправо, то «ширина» формы в данный момент может быть выражена перпендикуляром, восставленным из окончания этого отрезка. Этот способ тождественен с нашим способом изображения хода какого-либо явления посредством текущей ординаты кривой. Подобные воззрения с середины XIV и до начала XVII столетий обычно преподавались в университетах, и относительно «ширины» форм было написано немало трактатов и комментариев. Первыми авторами подобных сочинений были английский монах Ричард Суисет, живший около 1350 года, и француз Николай Ореэм. До сих пор не решен окончательно вопрос, кому из них следует приписать первенство. Не выяснено, какие идеи привели их к этой новой теории, которую ни один из них как будто не приписывал лично себе.

Отголоском достижений XIII века выглядит сочинение по оптике монаха Теодорика (ок. 1311 года). Он подробно и верно описывает ход светового луча через дождевую каплю для главной радуги и для радуги второго порядка: каждый солнечный луч главной радуги преломляется вверху капли, отражается от задней ее стенки и вторично преломляется внизу капли; радуга же второго порядка происходит в результате двоякого преломления и двоякого отражения лучей. Однако вследствие незнания законов преломления Теодорик не смог объяснить, почему только те лучи, которые падают на места, указанные чертежом, дают в нашем глазу изображение радуги. Он призывает на помощь схоластическое предположение, что эти места особенно предназначены природой для преломления и отражения. Сочинение Теодорика долгое время было скрыто в библиотеке монахов-проповедников в Базеле и осталось без всякого влияния на науку. Оно увидало свет только в 1814 году.

Известный немецкий часовой мастер Гейнрих-фон-Вик устроил в 1364 году на здании парижского парламента первые колесные часы с боем. С этого времени большинство германских городов начало обзаводиться башенными часами. Тем не менее, и механические часы следует считать изобретением XIII века, сделанным в Италии. Об этом говорит то обстоятельство, что в Германии долгое время оставалось в употреблении итальянское подразделение часов от 1 до 24.

В это время схоластика не успела еще познакомиться со всеми классическими учеными, остановившись на Аристотеле, но даже его не знала в оригинальной форме. Схоластикам недоставало знания греческого языка; их знакомство с греческой наукой произошло через латинские переводы, которые, в свою очередь, не были сделаны с подлинников. Даже сочинения Аверроэса были латинским переводом с еврейского перевода одного арабского комментария к арабскому же переводу с сирийского.

Петрарка (1304–1374) жалуется, что в Италии не насчитывается более 10 человек, способных оценить Гомера, а Боккаччо (1313–1375) с большим трудом находит кафедру греческого языка во Флоренции, чтобы пристроить на работу византийца Леонтия Пилата. Да и то не надолго, так как ученый «в философском плаще и с всклоченной бородой» вскоре покинул Италию, исполненный глубокого отвращения. Зато в XV веке, после взятия Константинополя турками ученые, бежавшие оттуда, очень скоро распространили греческий язык по всей Европе, а расцветающий гуманизм не только подготовил падение схоластики, но и косвенным образом повлиял на развитие естественных наук, открыв большую свободу мысли вообще и расширив круг знакомства с греческой наукой о природе.

Самым оригинальным мыслителем XV столетия был, бесспорно, Николай Кузанский (1401–1464).

Николай Кребс, также называемый де-Куэза или Кузанский, был сыном рыбака из города Куэзе на Мозеле. В качестве люттихского архидиакона он заявил себя энергическим противником папы на Базельском соборе, но впоследствии сделался кардиналом и епископом Бриксенским. Он возродил учение Пифагора о движении земли. В сочинении «De docta ignorantia» («Об ученом невежестве») старался доказать, что всякое бытие заключается в движении и что земля уже потому не может находиться в центре Вселенной, что бесконечная Вселенная не может иметь центра. Поскольку всем телам свойственно движение, то и Земля не может быть неподвижной. Его теории земного движения довольно-таки темны, но из них все-таки явствует, что он думал о движении земли вокруг ее оси как о некотором движении нашей планеты вместе со всей солнечной системой «вокруг вечно вращающихся мировых полюсов».

Он дал совершенно новую систему физических понятий. По его мнению, все научные познания в области физики должны выражаться в некоторых числах и все наблюдения, имеющие целью изучение природы, должны производиться с весами в руках. Правда, его собственные измерения оказались чисто фантастическими, и автор даже не замечал причин их ошибочности. Но важно было уже то, что Николай Кузанский сформулировал общий принцип.

Главная трудность, которую он хотел преодолеть, заключалась в том, чтобы отыскать то абсолютно единое начало, которое проходит через все построение Вселенной. Для разрешения этой проблемы он придумал следующую смелую формулу, из которой делал подчас самые странные применения: утверждал, что противоположности и в бесконечно большом, и в бесконечно малом совпадают.

Николай Кузанский воскресил также понятие о протяженных, неделимых ни актуально, ни в возможности атомах. Однако он не рискнул утверждать, что существует пустое пространство, — доводы Аристотеля против возможности пустоты казались убедительными в течение всех Средних веков. Наконец, он считал невозможным разложение тел на совершенно простые элементы.

Механику Кузанского нельзя назвать ни философской, ни математической; в ней попадаются черты той и другой, но изобилует она преимущественно фантастическими проектами, — явление весьма частое в те времена, предшествовавшие возникновению экспериментальной физики. Средневековый механик высказывает свои мысли, не имея намерения осуществлять их, не заботясь даже о том, осуществимы ли они вообще или нет. Тем не менее, подобные проекты дали начало экспериментальной физике.

Путешествие Колумба (1492) имело один важный результат для физики, именно для учения о магнетизме. Компас вошел уже в общее употребление у моряков, но в это время, столь чуждое всяким научным интересам, никто не позаботился ни об исследовании таинственной силы, направляющей магнитную стрелку, ни даже о точном изучении ее направления. Возможно, что при недостатке кругового деления под магнитной стрелкой или не замечали ее отклонения от северного направления, или объясняли его несовершенством устройства магнитной стрелки. Так или иначе, до Колумба было известно только восточное склонение, наблюдавшееся в прибрежиях Средиземного моря.

И вдруг Колумб к великому своему удивлению заметил вечером 13 сентября (он производил астрономическое определение на расстоянии 200 морских миль к западу от о. Ферро), что магнитная стрелка отклонилась на запад, притом на целых 5°, и что это отклонение постоянно увеличивалось по мере удаления на запад. Этим открытием было не только установлено склонение магнитной стрелки вообще, но и различие его для разных мест Земного шара. С этих пор число наблюдений над направлением стрелки постепенно увеличивается, а вместе с тем начинаются и опыты для объяснения этих загадочных явлений.

С конца XV века многие науки начинают получать практическое воплощение. В частности, происходит резкий сдвиг в практическую область оптики, во многом благодаря трудам Леонардо да Винчи.

Леонардо да Винчи (1452–1519) родился в Винчи, близ Флоренции, и уже в 1480 году писал в Милане для доминиканской церкви св. Марии свою знаменитую «Тайную вечерю». В 1502 году он отправился путешествовать по Италии для обозрения крепостей, по поручению Валентина Борджиа; в 1507 году был занят сооружением мартезианского канала близ Милана; в 1509 — руководил постройкой канала св. Христофора. В 1511 году Леонардо да Винчи проявил большую деятельность при вступлении в Милан Людовика XII, а 1515 — при вступлении туда Франциска I. В следующем году он в качестве придворного живописца отправился с королем во Францию и умер здесь в 1519 году.

Его научные познания отличаются такой же разносторонностью, как и его практическая деятельность, и касаются не только теории искусств, но и математики, астрономии и описательных естественных наук. При всем том Леонардо не был обыкновенным энциклопедистом, относящимся пассивно к воспринятому; напротив, он обнаружил, особенно в понимании физики, такой мощный и обширный ум, что опередил свое время более чем на целое столетие.

Леонардо основательно изучил труды древних и вынес убеждение, что одно философское направление не способно двинуть физику вперед, тогда как приложение математики даст плодотворные результаты:

«Механика — истинный рай математических наук, потому что при ее посредстве можно вкусить от плодов математического познания».

Но вместе с тем ему было ясно, что прежде чем приложение математики сделается вообще возможным, наблюдение должно накопить достаточный запас фактических данных, и он особенно настаивает на необходимости наблюдения и систематического опыта для познания частных явлений, от которых далее можно подняться к общим законам.

Следуя такому приему, Леонардо устанавливает, что тело падает по наклонной плоскости тем медленнее, чем длина ее больше высоты; а затем, правда, без доказательства, высказывает замечательное положение, что тело падает по дуге скорее, чем по соответствующей ей хорде. Его представление о свободном падении тел тоже гораздо рациональнее общепринятых в то время, так как относительно нарастания скорости падения он находит, что ускорение это происходит в арифметической прогрессии. Задачу косого рычага Леонардо разрешает, заменив его теоретическим рычагом, плечи которого перпендикулярны к направлениям силы. Далее, мы находим у него знание явлений капиллярности, знание веса воздуха, стоячих водяных волн, трения и т. д. Физические работы Леонардо сохранились в виде разрозненных листков.

Идея союза науки и практики проявилась и в его оптических исследованиях. В «Атлантическом кодексе» и других манускриптах им были поставлены и решены задачи построения хода лучей в глазе, рассмотрены вопросы аккомодации и адаптации глаза, дано научное объяснение действия линз, зеркал и очков, изучаются вопросы аберраций; зарисованы каустические поверхности, приведены результаты первых фотометрических исследований, описаны технологии изготовления линз и зеркал.

Особо важными представляются объяснения Леонардо да Винчи перевернутых изображений, даваемых камерой-обскурой, поскольку, помимо изображений на картинах художников и возникающих в глазу человека, в те годы это был единственный пример действительного оптического изображения. Историческая роль камеры-обскуры состоит в том, что она четко разграничила понятия свет и зрение. Изучение бинокулярного зрения привело Леонардо да Винчи к созданию около 1500 года стереоскопа, он изобрел ряд осветительных устройств, в том числе ламповое стекло. В 1509 году им была предложена конструкция станка для шлифовки вогнутых зеркал, подробно описано изготовление параболических поверхностей.

Леонардо обнаружил разницу между распространением звуковых и световых волн, исследовал отражение и преломление звуковых волн, эхо, скорость звука и факторы, определяющие степень громкости, исследуя для этого законы, управляющие затуханием звука, посредством изменения расстояния между источником звука и ухом. В результате он создал некую перспективу звука, подобную законам оптической и изобразительной перспективы.

Леонардо серьезно интересовался оптикой, поскольку практические вопросы, связанные с оптикой, были близки к живописи, а главным в жизни Леонардо была, конечно, живопись. Считая живопись наукой, Леонардо писал:

«Наука живописи распространяется на все цвета поверхностей и на фигуры одетого ими тела, на их близость и отдаленность с соответствующими степенями уменьшения в зависимости от степеней расстояния. Эта наука — мать перспективы, т. е. учения о зрительных линиях».

Разносторонний гений Леонардо да Винчи вызволил, наконец, и механику из ее продолжительного летаргического сна. Но хотя он явно дал толчок новым исследованиям, его собственные работы при его жизни остаются в неизвестности.

В это время статика делает некоторые успехи, исходя из архимедовых данных, но динамика остается всецело в руках аристотелианцев. Распространение компаса ведет к новым наблюдениям над магнитной силой, однако только в начале следующего столетия Гильберт даст теорию земного магнетизма.

Европейская физика XVI века

Свойства переходной эпохи проявляются в XVI веке таким множеством противоположностей, что общая характеристика ее весьма затруднительна. Со всех сторон пробиваются к свету новые теории, везде ставятся новые цели, везде старое упорно восстает против нового, подкапывающегося под его существование; а так как старое и новое не в состоянии уничтожить друг друга, то они продолжают существовать рядом. Мы находим всюду борьбу противоположных мнений. Покоя нет на протяжении всего этого столетия, и лишь следующий, XVII век принесет решение большей части вопросов.

Оптика, как всегда, находит деятельных работников. Ход прямолинейных световых лучей при зеркальном отражении и преломлении продолжает быть предметом изучения, но настоящих физических исследований природы света еще нет.

Акустика и учение о теплоте остаются почти не затронутыми новыми веяниями. В отношении к учению о теплоте это, впрочем, неудивительно, так как и в древности этот отдел физики был в загоне, а следовательно, не существовало исходных точек для исследования в этой области. Теплота считалась стихией, к которой трудно подступиться, особенно за неимением прибора для измерения теплоты, ведь он был сконструирован лишь в XVII веке после многих неудачных попыток. Слово «температура» выражает понятие о смешении различных элементов, подобно употребляемому в медицине слову «темперамент»; этим термином обозначается равновесие между некоторыми неизменными противоположностями.

А вот застой в акустике удивителен, так как древность дала много указаний для ее разработки, и музыка достигла уже блестящих результатов. Гвидо из Ареццо (умер в 1050) изобрел систему линий для обозначения высот тонов, а сами тоны обозначил наименованиями ut, re, mi, fa, sol, la, к которым было впоследствии присоединено si. Жан де-Мер (1310–1360) стал употреблять в нотах головки для обозначения их продолжительности. Франк Кельнский (XIII столетие) разработал контрапункт, а голландцы довели до значительного совершенства строгую многоголосую композицию. В XVI веке итальянцы превзошли голландцев, и церковная итальянская музыка достигла высшего развития.

Но при всем этом только Галилей, основатель новейшей физики, принялся в XVII веке снова за акустические исследования.

Физика христианской Европы обнаруживает связь с прошлым непосредственнее других ветвей естествознания. Философия, математика и медицина подвергались предварительной разработке в руках арабов, физика же оживает только после знакомства средневековой Европы с византийскими подлинниками и долго продолжает развиваться именно там, где это знакомство может быть всего легче осуществлено, — в Италии.

XVI век можно вообще назвать веком переводов. В числе работавших на этом поприще выдаются Мавролик, Тарталья, Дюгамель, Ксиландр, Венаторий и другие. Переводами с греческого отличился Коммандино (1509–1575), врач и математик герцога Урбинского. Он перевел сочинения Архимеда, Птолемея, Аполлония, Паппа, Герона, Евклида и Аристарха. Увлеченный Архимедом, он пишет и самостоятельный трактат о центре тяжести тел.

Знаменитый итальянский математик Николай Тарталья (1501–1559) своим сочинением «Nuova scienza» («Новая наука»), написанном в 1537 году, положил начало разработке проблем динамики. Он исследует путь брошенного тела и находит его кривым от начала до конца, тогда как прежде, согласно Аристотелю, принимали, что брошенный снаряд летит сначала горизонтально, вследствие сообщенного ему насильственного движения, затем переходит в смешанное круговое движение и, наконец, когда сообщенное насильственное движение угаснет, снаряд падает отвесно вниз.

Тарталья видит, что так называемые естественные движения должны с самого начала смешиваться с насильственными, но тем не менее не решается сразу выступить против господствующего мнения и допускает, что в начале и конце путь весьма мало уклоняется от прямолинейного. Именно он заметил, что пуля, пущенная из ружья в горизонтальном направлении, тотчас же опускается ниже горизонтальной линии и, следовательно, имеет дальность полета, равную нулю. Он отсюда пришел к выводу, что дальность полета всего больше, когда пуля выпущена под углом в 45°, — выводу, который случайно оказался вполне верным. Исследования Тартальи показывают, до какой степени темны были даже в это время представления о сложении движений и о форме линии полета. Его здравый взгляд на предмет может быть вполне оценен, если припомнить, что еще в 1561 году некий Зантбек утверждал, будто пуля, выпущенная из ружья, летит по прямой линии до тех пор, пока сообщенное ей насильственное движение не угаснет, а затем уже мгновенно падает.

О жизни его скажем, что Тарталья происходил из бедной семьи и никогда, невзирая на знакомства с влиятельными лицами, не поправил своего состояния. Первоначального образования он не мог получить и выучился читать лишь на четырнадцатом году жизни.

Джеронимо Кардано (1501–1576) был многосторонним ученым. Он занимался математикой, физикой, естественными науками, философией, медициной и во всех отраслях оставил более или менее серьезные работы. При своих необыкновенных дарованиях он отличался такими странностями, что даже друзья могли объяснить их только временным помешательством. Если бы Кардано не сам описал свою жизнь, нельзя было бы поверить соединению стольких слабостей и противоречий в одном человеке. При почти непостижимом бесстрашии в философии, он приходил в трепет от каждого дурного предзнаменования и верил в домовых. Знаменитый медик, тонкий и изобретательный математик, — верил в сны и занимался магией и колдовством. Он то вел суровый образ жизни, то предавался всевозможным излишествам, переходя от роскоши к нищете. Ему хотелось все знать и все испытать. Нечувствительность его к величайшим несчастиям была так велика, что он, говорят, без всякого волнения присутствовал при казни родного сына.

Кардано изучал все науки и в каждую внес какое-нибудь усовершенствование. У него достало смелости вступить в единоборство со всей древней наукой. Для него не существовало авторитетов, он доверял только указаниям собственного разума. Но при всем том смелый преобразователь, которого не пугали никакие преграды, был убежден, что каждый год 1 апреля в 8 часов утра он может получить свыше все, чего бы ни пожелал. Рассказывает, что на 75-м году Кардан добровольно умер от голода, чтобы доказать справедливость одного из своих предсказаний.

Этот ученый наиболее известен как математик, а из физических его работ лучшие относятся к механике. Он доказал вполне справедливо, что для поддержания тела на горизонтальной плоскости не нужно никакой силы, а для поддержания его на наклонной требуется сила, равная тяжести тела. Этим, впрочем, исчерпываются верные выводы Кардана, и он заканчивает уже вполне ошибочным положением, что сила должна быть прямо пропорциональна наклону плоскости, то есть, например, для наклона в 30° она должна быть вдвое больше, чем для наклона в 15°.

Невзирая на соперничество, Кардано и Тарталья имели много общего в своих физических исследованиях. Оба, решая задачу о пропорциональности силы углу наклонной плоскости, приходят к выводу, что эти две величины нарастают или убывают во всех случаях пропорционально, и оба ошибались. Для механики XVI века это дурной показатель, — два таких замечательных математика, как Тарталья и Кардано, не могут проверить опытным путем, действительно ли имеет место утверждаемое ими!

Значительная часть сочинений Кардано посвящена описанию механических изобретений, нередко имеющих характер фокусов. В то время любили возбуждать удивление публики подобными выдумками. Для сидения в императорских экипажах изобретается особое приспособление (употребляемое теперь, например, для корабельных компасов), чтобы его величество могло сидеть неподвижно при толчках. В дымовой трубе проделываются четыре отводящие трубы, соответственно четырем странам света, чтобы при противных ветрах дым мог выходить в одно из отверстий. В числе других «интересных» сведений Кардан сообщает, что из Германии в Милан была привезена блоха, привязанная волосом к цепи.

В описываемый нами период число противников аристотелевской физики быстро возрастает. Гнет схоластической философии порождает в ее противниках ненависть, идущую часто мимо цели.

Так Петр Рамус (1502–1572), даровитый французский математик, не захотел признавать даже аристотелевской логики и написал свою, усовершенствованную. Против сочинения своего схоластического противника Карпентария составил два. Сегодня они интересны только по смелости, с которой автор старается ниспровергнуть авторитет Аристотеля, а лично для него эта борьба обернулась поражением: он потерял кафедру и был вынужден бежать из Парижа. Его осудили специальные судьи, а затем и вовсе убили, как уверяют, по наущению враждебного ему Карпентария.

Бернардин Телезий (1508–1588) из Конзенцы основал общество естествоиспытателей, академию для борьбы с натурфилософией Аристотеля. Он выдвинул оригинальную идею, что есть единое первичное вещество и два начала — теплота и холод. Причем все тела образуются, по его теории, от действия этих двух начал на первичную материю. Так как небо, по преимуществу, является средоточием тепла, а земное ядро — холода, то на поверхности земли возникает наибольшее число живых существ. Теплота неба неравномерна: звездные части теплее беззвездных. Вследствие неравномерного тепла однообразное вначале движение планет превращается в неравномерное. Телезий объясняет и происхождение цветов своими двумя стихиями: тепло — причина белого, холод — черного цвета. Прочие цвета происходят, как и у презираемого им Аристотеля, из смешения двух основных.

Франциск Мавролик (1494–1575), сын грека, бежавшего из Константинополя от турок и поселившегося в Мессине, написал большое сочинение по оптике. Однако занимался он преимущественно преподаванием математики, и математические трактаты составляют большую часть его сочинений. Исследования конических сечений принесли ему славу величайшего геометра XVI века. И все же теперь он известен как автор «Оптики».

По его объяснению радуги луч отражается до семи раз в капле воды под углом в 45° и ни разу не преломляется, что, конечно, не дает результатов, согласных с опытом. Но зато мы находим у него правильное замечание, что радуга второго порядка не может быть простым изображением главной радуги по следующим причинам: цвета главной радуги не достаточно ярки, чтобы отражаться; зеркальной поверхности для отражения не существует; отражение извратило бы не только порядок расположения цветов, но и саму дугу.

Мавролику принадлежит заслуга довольно верного объяснения действия очков. Изучая преломление светового луча в чечевицах, он заметил, что лучи, выходящие из одной точки, вновь соединяются позади чечевицы в одной какой-либо точке. Это можно ясно видеть при пропускании солнечных лучей через выпуклую чечевицу в темную комнату. Истинную точку соединения, то есть фокусную длину чечевиц Мавролик определять не стал, ибо был убежден в пропорциональности углов падения и преломления. И все же он видит ясно, что при выпуклых стеклах получается изображение предмета позади чечевицы; что вогнутые стекла не соединяют, а напротив, еще сильнее рассеивают лучи; и что действие обоих родов чечевиц усиливается по мере увеличения их кривизны.

На основании этих данных Мавролик признает хрусталик важнейшей частью глаза, указывая, что он соединяет лучи, получаемые от предмета, и дает изображение последнего. При ненормальной кривизне хрусталика соединение лучей может произойти либо раньше, чем нужно (близорукость), либо позже (дальнозоркость). Эти-то недостатки и исправляются выпуклыми и вогнутыми стеклами очков. О назначении сетчатой оболочки глаза и о возникновении на ней изображений Мавролик не имеет ясного понятия. Лучи света должны, по его мнению, падать на нерв раньше своего соединения.

Полагая, что хрусталик глаза работает как линза, он все же не смог признать, что изображение получается перевернутым, и серией ухищрений пытался доказать, что изображение будет прямым. А вот объяснение круглых солнечных изображений, наблюдаемых при известных условиях под тенью деревьев, удается Мавролику вполне.

К сожалению, его труд был опубликован лишь в 1611 году, через 57 лет после написания и не смог оказать заметного влияния на развитие практической оптики в то время.

А вот пример, когда ученому не хватило собственного авторитета. Ряд новейших механиков начинается с Гвидо Убальди, маркиза дель-Монте (1545–1607), известного по сочинению «Механика» в шести книгах. Считается, что на его новейшей механике ясно сказывается зависимость от архимедовой, на том основании что он был учеником Коммандино, переводчика архимедовского трактата о плавающих телах. Кроме того, Убальди сам перевел сочинение Архимеда о водоподъемном винте, имея свое собственное сочинение по этому вопросу.

Самое интересное, перевод Архимеда появился спустя 10 лет после выхода в свет «Механики» самого Убальди! И вот ученый пишет, что он убедился в правильности предположений великого грека, и многие из них доказал. Но, узнав, что своим трудом не удовлетворил всех читателей, решил для обеспечения лучшего приема собственного сочинения познакомить их с подлинным учением древнего писателя, так как «авторитет всегда много значит».

Убальди был знаком с Галилеем, который прямо указывает, что сочинения Убальди побудили его к исследованиям над центрами тяжести тел.

Английский моряк, конструктор компасов Роберт Норман в своем небольшом сочинении «Новое взаимодействие» (1580) первым выказал верное и точное знакомство со свойствами магнитной стрелки. Раньше (в 1544) нюренбергский уроженец Гартман, занимавшийся устройством солнечных часов, заметил горизонтальное наклонение магнитной стрелки, но не был в состоянии его измерить. Норман же открыл наклонение стрелки к горизонту и устроил магнитную стрелку, вращающуюся вокруг горизонтальной оси в магнитном меридиане, при помощи которого он определил наклонение для Лондона в 71°50 . До Нормана и его открытия относили точку притяжения магнитной стрелки в небо или же верили рассказам о громадных железных горах на севере, которые притягивали неосторожно приблизившиеся корабли и разрушали их, извлекая из них железные гвозди. Норман отнес точку притяжения к земле, по крайней мере, для горизонтального наклонения стрелки, хотя он и не считает еще землю магнитом.

М. Варро (1584) объяснял действие клина сложением двух гипотетических движений. Он вообще имел понятие о сложении сил и знал, что три силы, которые в своем действии относятся между собой как стороны прямоугольного треугольника, могут находиться в равновесии.

Сложением сил занимается и Симон Стевин. Он родился в 1548 году в Брюгге, был вначале чиновником по сбору податей в родном городе, затем инспектором сухопутных и водяных сооружений в Голландии и умер в Лейдене в 1620 году. Стевин занимает своеобразное место в механике. Язык его прост, ясен, точен, доказательства излагаются твердо и надежно; у него нет свойственной его времени путаницы механических понятий. Мало того, он почти всегда подкрепляет свои положения хорошо придуманными и искусно выполненными опытами. Его называют истым статиком архимедовой школы, причем, говорят, в лице Стевина древняя статика как бы заканчивается — открытием закона наклонной плоскости и исследованием давления жидкостей.

Занимаясь изучением силы тяжести, он вывел следующее положение: два груза, расположенные на двух наклонных сторонах треугольника, находятся в равновесии, если отношение их равно отношению этих сторон. Если одну из сторон принять вертикальной, то соответствующий ей груз будет действовать всей своей тяжестью, из чего опять следует: для поддержания груза на наклонной плоскости нужна тяжесть, относящаяся к грузу, как высота наклонной плоскости относится в ее длине.

Положение о равновесии воды в сообщающихся трубках Стевин прямо выводит из зависимости давления на дно от площади давления и высоты уровня. С другой стороны, он пользуется фактом равной высоты уровня в сообщающихся трубках разной ширины как опытным доказательством справедливости своего закона. Архимедовское учение о плавающих телах он расширяет общими положениями, что при равновесии центр тяжести плавающего тела должен лежать вертикально под воображаемым центром тяжести вытесненной массы жидкости и что равновесие тем устойчивее, чем глубже первая точка лежит под второй.

Дж. Б. Бенедетти (1530–1590) был в большей степени динамиком, чем статиком. Он проявляет некоторое знание инерции тел не только в состоянии покоя, но и при движении. Его представление о силе остается еще вполне аристотелевским, но Бенедетти утверждает, вопреки Аристотелю, что брошенный камень скорее задерживается, чем толкается вперед воздухом, и что движение камня, после того как он отделился от бросающей руки, зависит от известной стремительности, сообщенной ему первоначальной силой. При естественном движении (свободном падении тел) стремительность эта постепенно нарастает, так как постепенно усиливается ее причина, именно стремление тел к указанному им природой месту. Поэтому тела падают все быстрее и быстрее по мере приближения к земле.

Наконец, Бенедетти решил спорный вопрос XVII века — задачу о косом рычаге, следующим положением: движущая сила любой тяжести узнается по длине перпендикуляра, опущенного из точки опоры рычага на линию наклона силы. Это положение содержит ясное определение того, что мы теперь называем моментом силы.

Бенедетти, венецианец по рождению, принадлежал к талантам, развившимся рано и притом совершенно самостоятельно. Он сам рассказывает о себе, что никогда не обучался в школе, а только прочел четыре книги Евклида под руководством Тартальи. Дальнейшее свое образование он уже продолжал самостоятельно и, несмотря на это, на 23-м году жизни опубликовал замечательное сочинение, в котором показал, как можно решить все задачи Евклида при посредстве одного циркуля. Главный труд, в котором он изложил свои физические взгляды, появился под конец его жизни и не обратил на себя заслуженного внимания, ибо Бенедетти был отъявленным врагом Аристотеля. Умер он в звании математика герцога Савойского.

Тихо Браге (1546–1601) был исключительно астрономом, но у него имеются две работы, относенные в то время к физическим. Это его теория комет и наблюдение над астрономической рефракцией.

До него кометы считались атмосферным явлением и относились к области физики. Тихо Браге, наблюдавший комету 1577 году, не мог при самом тщательном измерении найти параллакса. Так как он при точности своих инструментов определял параллакс в 2’, то и решил, что расстояние до этой кометы в 28 раз больше расстояния до Луны, и с уверенностью исключил ее из числа атмосферных явлений. Что касается астрономической рефракции, которая была известна гораздо раньше, но не принималась как следует в расчет, то Браге впервые стал ее учитывать при своих наблюдениях и жестоко осуждал другие обсерватории, которые этого не делали. Впрочем, хотя он составил таблицы астрономической рефракции на основании своих наблюдений, его оптические взгляды, по-видимому, были не из самых верных. Он утверждал, например, что рефракция прекращается на высоте 45° над горизонтом и бывает различна для различных светил, Солнца, Луны и т. д.

Джамбатиста Дел да Порта (1538–1615) — одна из любопытнейших личностей XVI века. Он был богатым итальянским аристократом, который при своих разнообразных занятиях производил скорее впечатление любителя физики, чем настоящего физика. Он некоторыми чертами напоминает Плиния: так же любознателен и неутомим в собирании сведений, и так же легковерен и пристрастен к чудесному. Большую часть жизни провел в путешествиях, везде старался узнать что-нибудь новое, завязывал знакомства со знаменитостями, изучал древних натуралистов и, наконец, в обширном компилятивном труде свел всё приобретенное. Но Порта сильно отличается от обыкновенного компилятора: он был мастером производить опыты, и потому смог обогатить различные отделы физики новыми открытиями. Зато ему недоставало строгого аналитического ума и математического образования.

Вопреки духу времени, он ничего не сделал для механики. Даже в отношении опытов следует остерегаться излишней доверчивости, так как Порта нередко описывает вещи, которых сам не делал.

Главный его труд — «Естественная магия».

Он предлагает проводить воду через горы посредством сифона: нужно проложить через гору трубу и снабдить ее, для наполнения водою, кранами на обоих концах и на верхушке. Мысль его угадать нетрудно, но если бы он хотя бы раз попробовал применить своей проект к горе высотою более 10 метров, то, пожалуй, еще раньше Галилея открыл бы, что «боязнь пустоты» имеет свои пределы.

Или, например, он описывает лампу, придающую всем присутствующим лошадиные головы, или способ определения целомудрия женщины посредством магнита. Несмотря на обилие чепухи или, может быть, именно поэтому, сочинение Порты имело громадный успех. Оно было переведено на итальянский, французский, испанский и арабские языки. Второе издание было значительно расширено против первого и содержало меньше фантастических опытов, вследствие чего оно и пользовалось гораздо меньшим успехом.

Важнейший отдел «Естественной магии» посвящен оптике. Здесь есть описание камеры-обскуры в простейшем ее виде. Порта указывает, что если проделать в ставне темной комнаты маленькое отверстие, то на противоположной стене будут рисоваться внешние предметы, освещенные солнцем, в их естественных красках, но в обратном виде. Этот опыт он не выдает за свое собственное открытие, что, конечно, правильно, так как он был известен еще раньше, не говоря уже о том, что он подробно описан у Леонардо да Винчи.

Зато во втором издании находится описание усовершенствованного опыта, который заставляет признать Порту изобретателем нашей камеры-обскуры (хотя, правда, еще не в портативной форме). Описав известное уже нам приспособление, Порта продолжает:

«Я хочу открыть тайну, о которой до сих пор имел основание умалчивать. Если вы вставите в отверстие двояковыпуклую чечевицу, то увидите предметы гораздо яснее, так ясно, что вы будете узнавать в лицо гуляющих на улице, как будто бы они находились перед вами».

Свое открытие Порта переносит на глаз и зрение; он называет глаз камерой-обскурой, зрачок отверстием, пропускающим свет, а хрусталик (странная ошибка со стороны человека, который учит вставлять двояковыпуклое стекло в отверстие ставни) — ширмой, воспринимающей изображения. Порта, по-видимому, не слыхал о Мавролике, который раньше, чем он, дал этому объяснения; иначе он не говорил бы, что дальнозоркость происходит вследствие слишком сухого и твердого, а близорукость — вследствие слишком влажного и мягкого хрусталика при соответственно слишком узком или широком зрачке. Всего любопытнее у Порты решение вопроса о едином видении двумя глазами; подробно изложив все существующие на этот счет гипотезы, он кратко указывает, что мы во всех случаях видим только одним глазом, притом правым, если предмет находится от нас справа, и левым, если предмет находится слева.

Камера-обскура служит Порте преимущественно для развлечения посетителей. Перед чечевицей в стене он прикрепляет полую бумажную трубку, переднее отверстие которой закрыто тончайшей бумагой; на этой бумаге он рисует различные фигуры и передвигает трубку до тех пор, пока солнце не даст явственного изображения фигур на стене. Движениями трубки он умеет сообщить фигурам такое оживление, что приобретает не совсем безопасную репутацию колдуна. Удивительно, что Порта, вообще не отличающийся излишком скромности, на этот раз не придает надлежащего значения своим опытам, так как не понимает их важности, а потому, собственно, он и не заслуживает звания изобретателя волшебного фонаря.

Еще менее заслужена им слава изобретателя зрительной трубы. Ему приписывают это открытие, покольку в одном месте «Магии» Порта говорит о некоем приборе для глаз. Но сам текст темен. Можно понять, что он имел в виду средство для людей со слабым зрением, а вовсе не зрительную трубу, открывающую новые миры и для вполне нормальных глаз.

Кроме оптических исследований, заслуживают еще внимания опыты Порты над магнитом. Он знает, что разноименные полюса (которые он называет дружественными) взаимно притягиваются, а одноименные (враждебные) взаимно отталкиваются; но вместе с тем он полагает, что магнит одинаково способен и притягивать и отталкивать железо.

Порта, как уже было замечено, — довольно загадочная личность: он хвастлив, относится легкомысленно к истине, верит чудесам без всякой критики, не имеет серьезного научного направления; и несмотря на все это, за ним нельзя не признать известных заслуг. Мы встретились уже однажды с подобным сомнительным характером в лице Кардано, и могли бы познакомиться еще с другим, знаменитым Парацельсом (1493–1541), виртуозом шарлатанства, который, помимо серьезных заслуг перед медициной имеет и перед естественными науками заслугу энергичной борьбы с схоластическим аристотелизмом. Внешняя эффектность с примесью чудесного была, видимо, необходима в эту пору для приобретения ученой славы.

А вернувшись к судьбе Порты, упомянем об ученом обществе, которое он основал в 1560 году в Неаполе, — не потому, что оно заслужило известность какими-либо научными трудами, а потому, что было первым обществом, основанным с исключительной целью содействия развитию естествознания. Эта «Академия тайн природы» не успела, однако, раскрыть никаких тайн, потому что когда Порта должен был явиться на суд инквизиции по обвинению в колдовстве и чародействе, она прекратила свое существование и уже не смогла вновь собраться после освобождения своего основателя.

В конце XVI века, в то время, как в Оксфорде всякий магистр или бакалавр должен был платить 5 шиллингов штрафа за малейшую погрешность против Аристотеля, Пикколомини (1597) обратился к проблеме свободного падения тел и отверг старое толкование. Он заметил, что Аристотель по отношению к легким и тяжелым телам установил несколько положений, противоречащих опыту, и что его законы для скоростей падающих тел даже прямо неверны, так как вдвое более тяжелый камень не падает вдвое скорее. Это положение еще раньше и весьма основательно опровергал Стевин, указав, что 10 кирпичей одинаковой величины, падающих порознь с одинаковой скоростью, не станут падать в 10 раз скорее, если их бросить связкой.

Галилео Галилей (1583) наблюдает в Пизанском соборе качание люстры. В 1590 году своими опытами над падением тел с наклонной башни в Пизе он доказал, что скорость падения тел не находится в прямой пропорциональной зависимости от их тяжести.

Физика XVII века

В XVI столетии, как мы видели, Европа вполне успела освоиться с византийской наукой, которую ученые XIX века назвали древней. Всё из византийских достижений, что не погибло безвозвратно, было разыскано и стало общедоступным благодаря переводам и пояснениям, и это отличительная черта рассмотренного нами века. Однако в собственно физике существенных успехов еще незаметно.

Только в XVII веке Европа твердо вышла за рамки канонизированной византийской науки, признав экспериментальный метод истинным физическим методом.

На рубеже XVI и XVII веков физика вызывала довольно большой интерес. Даже математики интересовались опытными исследованиями, и если не производили их сами, то, во всяком случае, побуждали к ним других. Физиков в нашем смысле слова, то есть людей, методически занимающихся экспериментальным исследованием природы, в ту пору еще не существовало. Для проведения таких работ, вообще говоря, нужны какие-то общие воззрения, на основе которых можно было бы строить гипотезы и проверять или исправлять их в зависимости от результатов эксперимента. Однако после отказа от принципов натурфилософии Аристотеля никакой методически выстроенной общей системой воззрений физика не обладала.

Физики поступали так. Выдвигался какой-нибудь априорный, не основанный на опыте постулат, из него делались выводы, а затем эти выводы и проверялись на опыте. Галилей шел именно по этому пути. Тот же принцип работы был у Декарта, система которого построена вполне априорно. На таких соображениях основан Декартом, например, закон преломления и отражения, которым он воспользовался для создания математической теории радуги.

Между тем, после того, как учение Аристотеля о субстанциальных качествах было отвергнуто, опять встал вопрос об устройстве мира. Можно было вернуться к идее атомизма и попытаться объяснить все явления природы непосредственным механическим действием мельчайших частиц материи. Но эти частицы оставались невидимыми, чисто умозрительными. В ученых спорах отрицалась возможность непосредственного действия одного тела на другое на расстоянии, без промежуточной материи; чтобы выйти из тупика, допускалось существование кроме осязаемой материи еще и неосязаемой, обусловливающей световые, электрические и магнитные явления. Физики тщились разрешить все эти вопросы и сильно расходились в своих мнениях.

Рене Декарт (1596–1650), сначала допускавший существование пустого пространства, впоследствии отверг эту гипотезу и предположил существование трех различных элементарных веществ, сплошь заполняющих пространство. Напротив, Пьер Гассенди (1592–1655) предпочел держаться старых теорий Демокрита и Эпикура. Его сочинения, обнаруживающие глубокие знания, пользовались значительным влиянием у современников.

Дискуссии о пустоте приняли совершенно иной характер, когда в орбиту внимания физиков вошел вопрос о барометрической пустоте. Ученик Галилея Торричелли (1608–1647) указал, что воздух обладает весом и оказывает давление. Декарт согласился с этим мнением, Паскаль попытался в своих «Новых опытах относительно пустоты» (1647) доказать, что верхняя часть барометрической трубки, не заключающая в себе никакого вещества, должна считаться за пустоту. Уже в следующем году он мог сослаться на опыты, произведенные на горе Пюи-де-Дом, которые доказывали, что колебания уровня ртути в барометре находились в зависимости от давления воздуха.

Опытные исследования на Пюи-де-Дом имели кардинальное значение для перехода к систематическому изучению природы. Доказательство тяжести воздуха, открытие способа измерения атмосферного давления и изучение его колебаний, а также основной закон гидродинамики, установленный Торричелли, существенно дополнили открытые Галилеем принципы механики. Они неминуемо вели к возникновению настоящей опытной физики, а исследователи были уже подготовлены к ней учением Декарта.

Интересно, что этот новый путь опытного исследования был уже указан Френсисом Бэконом (1561–1626). Произведения этого английского лорд-канцлера оказали большое влияние на научную мысль, хотя ему и не удалось достичь реальных позитивных результатов. К сожалению, он недооценивал значение математики для физики, отвергал систему Коперника, игнорировал открытия Кеплера и т. д. Несмотря на вражду к Аристотелю, поддавался влиянию схоластического мировоззрения. У него не было дарования к совершению новых открытий, а пытаясь применять свой собственный метод опытного исследования, он, похоже, сам не понял его значения. А как писал Декарт, никакой метод не может рассчитывать на признание ученых, если основательность его не доказана на деле.

Вот почему, несмотря на все свои старания, Бэкон не сделался для ученых ни руководителем, ни передовым человеком. Он дал себе совершенно правильное название: трубач, герольд. Он только призывал к открытию истины. Но и в этом он был силен главным образом потому, что волею судеб оказался не скромным университетским преподавателем, а блестящим политиком, лорд-канцлером.

Даже после Бэкона, вплоть до середины XVII столетия опытный метод существовал только в теории. Ученые делали свои заключения большею частью априорно и с помощью математики. Это обусловило разрыв между сведениями, добытыми исключительно путем наблюдений, и полученными в результате умозаключений. Наука как бы распалась на две совершенно независимые сферы, и успехи, достигнутые в одной из них, нисколько не воздействовали на открытия, совершаемые в другой. Вся промежуточная область была не заполнена, и разум человеческий не мог здесь придти ни к каким сколько-нибудь окончательным результатам.

Итак, характерные черты XVII века — любовь к эксперименту и классификациям, а также строгий и сухой рационализм на фоне продолжающей править бал схоластики.

С именем Галилея, прожившего 78 лет, из них 42 года — в XVII веке, в значительной мере связан прогресс в развитии всех прикладных оптических исследований, от применения телескопа и до применения микроскопа.

Первая зрительная труба появилась на рубеже XVI и XVII веков в Голландии, о чем сообщил в 1608 году очковых дел мастер Липперсгейм. Известие о его изобретении побудило Галилея через год в Падуе построить свой телескоп и тем самым положить начало современной астрономии. Разработкой же собственно теории этого инструмента и практике его применения занимался не только Галилей, но и в основном Иоганн Кеплер.

Изобретение зрительной трубы в начале XVII века было вполне естественным, а ее быстрое распространение и блестящие результаты, полученные при ее помощи, свидетельствуют о своевременности открытия. Напротив, микромир никого не привлекал в эту пору, и микроскоп можно назвать преждевременным изобретением. Использовать его наука не сумела.

И этому нисколько не противоречит тот факт, что изобретение зрительной трубы относят обыкновенно к 1608 году, а микроскопа к 1590 году, на 18 лет раньше. Дело в том, что 1608 — это год обнародования изобретения зрительной трубы, а 1590 — действительно год изобретения микроскопа.

Кроме того, последняя дата не вполне достоверна.

Наши знания о первом микроскопе основаны на сообщении голландского посла В. Ф. Борееля (1655), который слышал, что его прежний товарищ детства в Мидельбурге, оптик Захарий Янсен, вместе со своим отцом устроил первый микроскоп. Изобретатели представили прибор эрцгерцогу Альбрехту австрийскому, а он подарил его Дреббелю, у которого посол и видел микроскоп в 1619 году. О том же сообщал и сын Захария Янсена. Так как фактов, опровергающих эти данные, нет, приходится признать 1590 год годом изобретения микроскопа. Во всяком случае, передача микроскопа эрцгерцогу должна была произойти после 1596 года, так как только тогда Альбрехт вступил в Брюссель в качестве генерал-губернатора; притом не подлежит ни малейшему сомнению, что до всеобщего сведения микроскоп дошел позже зрительной трубы.

Мы знаем, что Сенека заметил увеличительную способность стеклянных сосудов с водой; что Альгазен говорил об увеличениях, получаемых с помощью сферических поверхностей, а Роджер Бэкон и Порта с увлечением описывали свойства стеклянных полированных чечевиц. Но никому из прежних естествоиспытателей не приходила мысль применить чечевицы для наблюдения мельчайших предметов, недоступных простому глазу.

Название микроскоп, прямо указывающее на такую цель, обязано своим происхождением Десмикиану, члену основанной в 1603 году академии «Dei Lyncei» (то есть рысеглазых). Но собственно микроскопические наблюдения с научной целью были начаты Гуком, Левенгуком и Гартсекером только около 1670 года, хотя, впрочем, уже Стеллути в 1625 году рассматривал под микроскопом части пчелы.

Все эти ученые пользовались еще простым микроскопом. Левенгук употреблял маленькие стеклянные чечевицы, увеличивавшие в сто шестьдесят раз, Гук — стеклянные шарики, а Гартсекер сам плавил для себя подобные шарики над лампой. Еще проще был водяной микроскоп С. Грея 1696 года, где капля воды, взятая на кончик иглы, помещалась в маленькое отверстие металлической пластинки и сама собой превращалась в увеличительное стекло.

Оцените, до какой же степени было затруднено исследование микромира с помощью таких шариков, и как велика была наблюдательность, например, Левенгука, открывшего при помощи подобного инструмента инфузории, семянные тельца и так далее! Ведь согласно исчислению Гюйгенса, шарик увеличивает только в сто двадцать раз. Продолжительное применение столь простых микроскопов показывает, что потребности в них были минимальны даже в XVII веке, а позднее начало научных исследований служит признаком того, что в это время вообще не нуждались еще в микроскопе.

Знаменитый Гюйгенс, несмотря на то, что он был голландцем, полагает, что микроскоп был изобретен не ранее 1618 года и впервые продемонстрирован у Дреббеля в Англии в 1621 году. Однако Галилей уже в 1612 году устроил микроскоп и послал его в дар королю Сигизмунду польскому. Это, очевидно, не вызвало ничьего внимания, так как Гюйгенс в подтверждение своей точки зрения указывает, что итальянец Сиртури, писавший в 1618 году о зрительных трубах, не упоминает еще о микроскопе.

Поговорим же подробнее о телескопе и микроскопе Галилея.

Как только профессор физики и военного дела Галилео Галилей узнал о появлении нового прибора — зрительной трубы, он сразу решил применить его для астрономических наблюдений. Он уже в то время был убежденным последователем Коперника. Он в это время занимался движением маятника и связанной с этим проблемой свободного падения тел, и получал результаты, в общем, противоречащие учению Аристотеля. И вот, за несколько дней наблюдения звездного неба в телескоп он увидел достаточно для того, чтобы полностью опровергнуть всю картину мира Аристотеля.

Луна не выглядела совершенной сферой, Венера, как и Луна, имела фазы, Сатурн оказался разделенным на три планеты. Галилей также заметил, что вокруг Юпитера вращаются три звезды или луны, то есть миниатюрная система Коперника, которую каждый смотрящий в телескоп мог увидеть своими глазами. Он обнаружил также, что Солнце вращается вокруг своей оси, и на его поверхности имеются пятна. Кроме того, поверхность Луны оказалась гористой, а сама Луна совершала видимые периодические колебания вокруг центра, как маятник. Галилей обнаружил огромное количество звезд, невидимых невооруженным глазом или даже с помощью зрительных труб. Кажущийся туманностью Млечный путь также оказался состоящим из отдельных звезд.

В 1610 году Галилей опубликовал труд «Звездный вестник». В нем он сжато и ясно излагал свои наблюдения. Книга вызвала сенсацию, и надо сказать, что многие открытия Галилея получили признание в церковных кругах, а папа Урбан VIII считал его своим другом. Однако доминиканцы и иезуиты оказались сильнее папского покровительства: по их доносу в 1633 году Галилей был предан суду инквизиции в Риме, и чуть было не разделил участь Джордано Бруно. Лишь ценой отречения от своих взглядов он спас себе жизнь; учение о движении Земли было объявлено ересью.

Но его «Звездный вестник» послужил могучим стимулом к созданию разнообразных конструкций телескопов и других оптических приборов. Путем логических рассуждений он сам пришел к выводу о необходимости сочетания в телескопе выпуклой и вогнутой линзы для получения искомого эффекта увеличения. Он первым понял, что качество изготовления линз для очков и для зрительных труб должно быть различным. Галилей усовершенствовал технологию изготовления линз, что позволило ему создать инструмент, увеличивающий в 32 раза, в то время как все существовавшие до него зрительные трубы давали увеличение лишь в 3–6 раз.

Галилею также принадлежит приоритет в конструировании микроскопа, который он создал, подбирая соответствующее расстояние между линзами, при котором оказывались увеличенными не удаленные, а близкие предметы. О наблюдениях насекомых имеется запись от 1614 года, а в 1624 году он посылает сконструированный им микроскоп Федерико Чези с описанием наводки на резкость.

После смерти Галилея должность придворного математика герцога тосканского получил его ученик Эванджелиста Торричелли. Научившись у своего великого учителя искусству шлифовки линз, он стал искать ответ на вопрос: как проверить точность изготовления линз? Так как в первой половине XVII века еще не были известны явления интерференции и дифракции, то результат работы шлифовальщиков целиком зависел от случая. В 1646 году им была сделана линза диаметром 83 мм, которая и сейчас относится к классу современной точной оптики. Письма Торричелли, датированные 1644 годом, доказывают, что это не было случайностью. Он писал:

«В конце концов… изобретение, касающееся стекол, у меня в руках… За несколько последних дней я один обработал шесть стекол, из которых два не уступали наилучшему из тысячи стекол, сделанных за тридцать лет Фонтаной» (линзы неаполитанского мастера-оптика были самыми совершенными в то время).

Хотя Торричелли так и не открыл свой секрет и не опубликовал ни одной работы по оптике, полагают, что он заметил интерференционные кольца, возникающие при притирке линзы с поверхностью формы, и использовал их для оценки качества обрабатываемой поверхности. Заметим, что когда он умер, официальным открывателям этих «колец Ньютона» Роберту Гуку и Исааку Ньютону было 12 и 5 лет соответственно.

Кроме изготовления зрительных труб и телескопов, Торричелли занимался конструированием простых микроскопов, состоящих всего из одной крошечной линзы, которую он получал из капли стекла, расплавляя над пламенем свечи стеклянную палочку. Подобно тому, как в руках Галилея телескоп обнаружил тайну звезд, микроскоп в руках исследователей XVII века открыл двери в мир бесконечно малого. Насекомые, части растений, бактерии — все это стало предметом исследования и привело к быстрому расцвету соответствующих дисциплин.

А фундамент современной научной оптики линз заложил выдающийся немецкий астроном Иоганн Кеплер, родившийся в 1571 году. При точном расчете оптимальных линз для любых целей надо знать правильный закон преломления света в стекле. Этот закон еще не был известен; конечно, не знал его и Кеплер (он ошибочно полагал, что отношение угла падения к углу преломления есть константа). И все же он придумал такие системы линз для телескопов, что даже в наши дни кеплеровский окуляр находит применение в оптических приборах.

Помимо интенсивных занятий астрономией, он изобретел зрительную трубу, состоящую из двух положительных линз (телескоп Кеплера) с большим полем зрения и промежуточным перевернутым действительным изображением, в плоскости которого можно располагать визирующее устройство. Это превратило телескоп из инструмента наблюдательного в инструмент измерительный.

Он первым применил камеру-обскуру для наблюдения солнечного затмения, установив, что форма изображения на стенке камеры не зависит от формы отверстия. В 1604 году Кеплер написал «Дополнение к Виттеллию», в котором четко описывает перевернутое изображение на сетчатке глаза, завершив исследования Альхазена и Леонардо да Винчи в области физиологии зрения.

Его главным трудом по оптике стала «Диоптрика», написанная всего за два месяца в 1610 году, под впечатлением открытий Галилея. Здесь он дал начала анализа и синтеза оптических систем, а также все основные понятия геометрической оптики. Этот выдающийся труд, и все остальные работы, в том числе знаменитые законы для гелиоцентрической системы Коперника, он создавал в тяжелейших материальных условиях.

Таким образом, в первом десятилетии XVII века Кеплер научно объяснил ряд оптических явлений (отражение, преломление), ввел понятие фокуса и дал глубокий анализ механизма зрения.

Преломлением света Кеплер занялся в связи с астрономическими проблемами. Он заметил, что если падающий луч образует с перпендикуляром угол не более чем 30°, то преломленный луч идет под углом, не превышающим 20°. Он заметил также следующее: когда свет проходит из среды более плотной в менее плотную, угол, на который отклоняется преломленный луч (по отношению к перпендикуляру), возрастает с увеличением угла падения до тех пор, пока не оказывается параллельным преломляющей поверхности.

Анастасиус Кирхер (1601–1680) на основании большого числа опытов составил таблицу углов падения и соответствующих им углов преломления, вплоть до одной минуты, используя в основном прозрачные жидкости и твердые тела. Описывал он также ход лучей из воздуха в воду, из воздуха в вино и из масла в стекло.

Правильный закон преломления был открыт Снеллиусом (1591–1626), профессором математики Лейденского университета. Но хотя после тщательных экспериментальных исследований он и открыл этот закон, при жизни Снеллиуса он опубликован не был, и впервые стал известен в 1637 году благодаря Рене Декарту. С открытием закона Снеллиуса оптика стала неразрывной частью геометрии, что должно было бы привести к созданию совершенных телескопов. Однако действующие телескопы оставались с дефектами, в частности, свет от звезд, проходя через них, окрашивался по краям, — возникали ореолы вокруг наблюдаемых объектов.

Декарт не только, вслед за Кеплером, подробно исследовал строение глаза, но и уточнил формулировку закона преломления, получив этот закон чисто математически независимо от Снеллиуса. В практической оптике он усовершенствовал конструкцию микроскопа (осветительное зеркальце, конденсор), предложил методы центрирования и обработки асферических поверхностей.

Уже в древности наметились три основных подхода к решению вопроса о природе света; в последующем они оформились в две конкурирующие теории: корпускулярную и волновую теории.

Подавляющее большинство древних философов и ученых рассматривало свет как некие лучи, соединяющие светящееся тело и человеческий глаз. При этом некоторые считали, что светящимся телом излучаются некие лучи. Эта точка зрения в XVII веке, оформилась в корпускулярную теорию света, согласно которой свет есть поток каких-то частиц, испускаемых светящимся телом.

Но было и другое мнение. Теория Аристотеля считала свет распространяющимся в пространстве (в среде) действием или движением. Это мнение Аристотеля мало кто разделял, но к середине XVII века накопились факты, которые толкали научную мысль за пределы геометрической оптики. Одним из первых подошел к теории волновой природы света чешский ученый Марци. Его работы известны не только в области оптики, но также и в области механики и даже медицины. В 1648 году он открыл явление дисперсии света.

Со временем образовалось две противоположные теории света: корпускулярная и волновая. Для развития корпускулярной была более благоприятная почва. Действительно, в рамках геометрической оптики представление о том, что свет есть поток особых частиц, было вполне естественным. Прямолинейное распространение света, а также законы отражения и преломления хорошо объяснялись с точки зрения этой теории. И общее представление о строении вещества также не вступало в противоречие с корпускулярной теорией.

Но в это же время начинает развиваться и представление о волновой природе света, и родоначальником этой теории можно считать Декарта.

Ф. М. Гримальди (1618–1663) заметил, что если на пути узкого пучка световых лучей поставить предмет, то на экране, поставленном сзади, не получается резкой тени. Края тени размыты, кроме того, вдоль тени появляются цветные полосы. Открытое им явление Гримальди назвал дифракцией, но объяснить его правильно не сумел. Он понимал, что это явление противоречит закону прямолинейного распространения света, а вместе с тем и корпускулярной теории, но не решился полностью отказаться от нее. Гримальди приписал наблюдаемые им явления волновым колебаниям, подобным ряби на воде или звуковым колебаниям, причем различные цвета имели различную длину волн, подобно музыкальным звукам.

К 1642 году — году смерти Галилея и рождения Ньютона, классическая картина мира была разрушена, и вскоре ее место заняли начальные положения новой. Ньютон разработал фундаментальные концепции новой картины мира, позже названной классической. Не менее значительны были и его открытия в оптике. Уже в 26-летнем возрасте он стал преемником своего учителя Барроу в качестве профессора кафедры математики, и его первые лекции касались оптики. В них он изложил свои открытия и набросал корпускулярную теорию света, согласно которой свет представляет собой поток частиц, а не волны, как утверждали Гюйгенс и Гук.

Ньютон считал свет истечением неких световых частиц — корпускул разного размера, которые производят различные колебания в эфире, заполняющем всю Вселенную.

Другой теории света придерживался Гюйгенс. В 1690 году он издал «Трактат о свете». Гюйгенс выдвигал волновую теорию света, но, в отличие от Гримальди, он и его последователи полагали, что волны образует не сам свет, а светоносный эфир. Обе теории — корпускулярная и волновая — имели своих последователей.

Благодаря блестящему сочетанию экспериментальной техники и логики Ньютон смог доказать, что цвета создаются не призмой или радугой, а являются компонентами обычного белого цвета. Его авторитет задержал решение этой проблемы примерно на 80 лет.

Примерно в те же годы интерференцию света исследовал английский физик Роберт Гук. Он изучал цвета мыльных пленок и тонких пластинок из слюды. При этом он обнаружил, что цвета зависят от толщины мыльной пленки или слюдяной пластинки. Гук подошел к изучению этих явлений с той точки зрения, что свет — это колебательные движения, распространяющиеся в эфире. Он даже считал, что эти колебания являются поперечными.

Явление интерференции света в тонких пленках Гук объяснял тем, что от верхней и нижней поверхности тонкой, например мыльной пленки происходит отражение световых волн, которые, попадая в глаз, производят ощущение различных цветов. Однако у Гука не было представления о том, что такое цвет. Он не связывал цвет с частотой колебаний или с длиной волны, поэтому не смог разработать теорию интерференции.

Скорость света была впервые определена датским астрономом Ремером в 1676 году. До этого времени среди ученых существовало два противоположных мнения. Одни полагали, что скорость света бесконечно велика, другие же, хотя и считали ее очень большой, но тем не менее конечной. Ремер подтвердил второе мнение. Он правильно связал нерегулярности во времени затмений спутников Юпитера со временем, которое необходимо свету для прохождения по диаметру орбиты Земли вокруг Солнца. Он впервые сделал вывод о конечной скорости распространения света и определил ее величину. По его подсчетам, скорость света получилась равной 300 870 км/с в современных единицах.

ИСТОРИЯ АСТРОНОМИИ

Итак, если угодно, предположим, что вся материя, из которой Бог создал видимый мир, была сначала разделена им на части, сколь возможно равные между собой и притом умеренной величины, т. е. средней между различными величинами тех, что ныне составляют небо и звезды. Предположим, наконец, что все они стали двигаться с равной силой двумя различными способами, а именно каждая вокруг своего собственного центра, образовав этим путем жидкое тело, каковым я полагаю небо; кроме того, некоторые двигались совместно вокруг нескольких центров, расположенных в универсуме так, как в настоящее время расположены центры неподвижных звезд; скорость, с которой они были движимы, была умеренная, иначе говоря, Бог вложил в них все движение, имеющееся в мире и ныне.

Рене Декарт.

Астрономия возникла в глубокой древности. Сначала, может быть, на небо смотрели без интереса, но в некий момент люди стали искать в небесных явлениях какой-либо смысл. А кстати, расширение кругозора за счет вовлечения в разговор звездных событий способствовало развитию речи. И практический смысл тоже был: наблюдая за небесными светилами, можно определять направления как на суше, так и на море, а запоминание небесных явлений, происходящих периодически, привело к началу измерения времени и установлению системы календаря.

Так стало возможным предвидение сезонных явлений, что оказалось важным для практической деятельности, и в результате астрономия с самого начала своего развития приобрела религиозный и прикладной характер. Первые «каменные календари», где отмечались точки восхода и захода Солнца в дни равноденствий и солнцестояний, датируются каменным веком (Стоунхендж в Англии, «каменные сундуки» в Хакассии, «обсерватории» в Армении и т. д.).

Большое количество текстов, посвященных астрономическим наблюдениям, найдено в Египте, где по наблюдениям звёзд определяли периоды весенних разливов Нила, обусловливавших сроки земледельческих работ.

Китайские авторы относят возникновение астрономии как науки ко второму тысячелетию до нашей эры. Однако в Китае нет астрономических документов того времени. Астрономические знания Китая дошли до нас в очень неполном и часто искажённом виде. Они состояли в определении времени и положения среди звёзд точек равноденствий и солнцестояний и наклонения эклиптики к экватору.

В Аравии, где из-за дневной жары многие работы совершались по ночам, существенную роль играли наблюдения фаз Луны.

В Византии, где было развито мореплавание, и вопросы ориентирования были крайне актуальными, в особенности до изобретения компаса, получили развитие способы ориентирования по звёздам.

Наукой астрономия стала лишь тогда, когда от разрозненных сведений о небе перешли к их систематическому изучению, стали исследовать как особую часть природы, вне зависимости от того, нужно это для хозяйственной деятельности или нет.

Календари человечества

Мы настолько привыкли к календарю, что даже не отдаем себе отчета в том, как велико его значение в нашей жизни. Без упорядоченного счета времени никакая культура невозможна!

Календарем называют определенную систему счета продолжительных промежутков времени с подразделениями их на отдельные более короткие периоды (годы, месяцы, недели, дни). Само же слово календарь произошло от латинских слов caleo — провозглашать, и calendarium — долговая книга. Первое напоминает о том, что раньше людям публично сообщали о начале нового момента в отсчете времени; иногда даже о начале каждого нового часа. Понятно, что это имело смысл только в крупных населенных пунктах, то есть уже при достаточном уровне развития общества. Второе значение показывает, что начало месяца или года было и временем расчетов, что имело смысл в еще более развитом обществе. Конечно, латинское название сравнительно молодое, но оно продолжает определенные исторические традиции.

Понятие времени появилось из наблюдения изменений, которым подвержены все окружающие нас материальные тела. А измерять промежутки времени оказалось возможным, сопоставляя эти изменения с явлениями, повторяющимися периодически. Таких явлений в окружающем нас мире несколько: смена дня и ночи, изменение фаз Луны, и, наконец, вращение Земли вокруг Солнца. Кажется, что здесь нет никаких проблем. Но они есть, и очень большие!

Во-первых, сутки (вращение Земли вокруг своей оси), месяц (вращение Луны вокруг Земли) и год (вращение Земли вокруг Солнца) несоизмеримы друг с другом, то есть большее нельзя поделить на меньшее без остатка. А во-вторых, трудно придумать систему, которая, с одной стороны, согласовывала бы все эти несоизмеримости, а с другой — была бы достаточно простой и понятной для большинства. Ведь календарь делается для народа, для его пользования. В развитии календаря находит отражение условия хозяйственного уклада народов. Как решалась эта проблема — и есть история календаря. Попытки согласовать между собой сутки, месяц и год привели к появлению трех видов календарей. Это: лунные календари, основанные на движении Луны и созданные с целью согласовать течение суток и лунного месяца; лунно-солнечные, согласующие между собой все три единицы времени; и солнечные, в которых приблизительно согласовываются сутки и год.

Сутки

Сутки — единица измерения времени, равная 24 часам, это всем известно. Однако не все знают, что различаются звёздные сутки, — они равны периоду вращения Земли, отсчитываемому относительно точки весеннего равноденствия, и солнечные сутки — это период вращения Земли относительно Солнца.

Звёздные сутки равны промежутку времени между двумя последовательными верхними (или нижними) кульминациями точки весеннего равноденствия. Момент верхней кульминации этой точки считается за ноль часов звёздного времени. В зависимости от того, какую точку весеннего равноденствия при этом принимают — истинную (когда рассматривается движение этой точки вследствие прецессии и нутации) или среднюю (только вследствие прецессии[27]), различают истинные и средние звёздные сутки.

Вследствие прецессионного движения точки весеннего равноденствия средние звёздные сутки на 0,0084 секунды короче действительного периода вращения Земли. Продолжительность истинных звёздных суток непостоянна и непрерывно изменяется вследствие нутации. Звёздные сутки неудобны для измерения времени на практике, так как они не согласуются с чередованием дня и ночи. Поэтому в обиходе приняты солнечные сутки, составляющие промежуток времени между двумя последовательными полуднями (или полуночами). Однако вследствие эллиптичности земной орбиты и наклона эклиптики к экватору продолжительность истинных солнечных суток непостоянна и в течение года меняется от 24 часов 3 минут 36 секунд (в середине сентября), до 24 часов 4 минут 27 секунд (в конце декабря) звёздного времени. Для устранения такой неравномерности пользуются средними солнечными сутками, равными 24 часам 3 минутам 56,55536 секундам звёздного времени.

Звёздные сутки, так же как и средние солнечные сутки, подразделяются на часы, минуты и секунды; между ними такое соотношение: 1 единица (сутки, минута или секунда) звёздного времени равна 0,9972696 соответствующей единицы среднего солнечного времени.

Итак, год не содержит целого числа средних солнечных суток.

Месяц

Месяц — промежуток времени, близкий к периоду обращения Луны вокруг Земли. Различают месяцы синодические, сидерические, тропические, аномалистические и драконические. Синодический (от греческого синодос, сближение, тут имелось в виду ежемесячное сближение Луны и Солнца на небе, при этом иногда происходит солнечное затмение) — это период смены лунных фаз. Сидерический (звёздный), в течение которого Луна совершает полный оборот вокруг Земли и занимает исходное положение относительно звёзд. Тропический (от греческого тропос, поворот) — это период возвращения Луны к той же долготе. Аномалистический — промежуток времени между последовательными прохождениями Луны через перигей. Драконический — промежуток времени между последовательными прохождениями Луны через один и тот же узел её орбиты (имеет значение в теории затмений).

В григорианском календаре год делится на 12 месяцев продолжительностью от 28 до 31 суток, не согласованных с фазами Луны.

Год

Год — промежуток времени, близкий по продолжительности к периоду обращения Земли вокруг Солнца. Уже в древности одной из важных задач было определение продолжительности года. Довольно точные значения были известны в Древнем Египте. Византийскому учёному «древнегреческого» периода Гиппарху приписывают определение года равным 365 1/4 дня без 1/300 дня, что отличается от современных значений года лишь на 6 1/2 мин.

Года, как и месяцы, качественно различаются. Есть год звёздный (сидерический), тропический, аномалистический, драконический. В календаре (старого стиля) применяется юлианский год, сейчас он иногда применяется в астрономии для счисления больших промежутков времени (юлианское столетие равно 36 525 суткам) и григорианский год, который служит основной единицей в григорианском календаре (новом стиле). Лунный год продолжительностью в 12 (или 13) синодических месяцев применяется в лунных календарях.

Теперь можно перейти к истории календаря.

Уже на раннем этапе развития человек использовал природный, фенологический календарь, имевший сугубо местное значение и позволяющий правильно организовать хозяйственную деятельность. Основа его — в наблюдении за растениями, почвой, животными, погодой. Выработанный долгими веками, он сохранял свое место в жизни охотника, скотовода и земледельца даже тогда, когда власть пыталась вводить единую систему счета дней и лет.

Лунный календарь

В основе лунного календаря — промежуток времени между двумя последовательными одинаковыми фазами Луны, синодический месяц. Постепенно было установлено, что в лунном месяце 29,5 суток, а чтобы в течение года каждого месяца время точнее совпадало с новолунием, нечетные (пустые) месяцы должны содержать 29, а четные (полные) — 30 суток. Таким образом, лунный год содержит 354 суток, он на 11,25 суток короче солнечного года. Чтобы первый месяц каждого года приходился на новолуние (это одно из требований лунного календаря), в определенные годы в последний месяц добавляют дополнительные сутки. Годы в 355 суток являются високосными.

Лунный год мог возникнуть при двух условиях. Первое, это способ ведения хозяйства: либо охота, либо скотоводство. И второе условие: климат должен быть достаточно ровный со слабыми границами сезонов. Поэтому нет ничего удивительного, что этот календарь был принят мусульманами. Их не смущает, что в лунном календаре, которого они придерживаются, один и тот же месяц может приходиться то на зиму, то на весну, то на осень, то на лето, что иногда в один год по европейскому исчислению им приходится дважды справлять Новый год.

Промежуток от новолуния до новолуния (или от полнолуния до полнолуния — разные народы считали по-разному) оказался прочно связанным с Луной. Во многих языках одним словом названа и Луна, и промежуток времени. (В русском языке это слово «месяц».) На самом деле в индоевропейских языках называли Луну «измерителем» (санскритский mas, латинское mensis, готское menoths).

Причина привязанности скотоводов именно к Луне в том, что ее ход соответствует физиологическим циклам у животных. Все женщины знают это.

Луна дает еще один эталон для времени. Это смена ее фаз, происходящая на протяжении так называемого синодического месяца. Продолжительность синодического месяца составляет 29,53 суток, причем люди видели Луну на небе около 28 суток: семь дней продолжается увеличение Луны от узкого серпа до первой четверти, примерно столько же — от первой четверти до полнолуния и т. д.

Но наблюдения за звездным небом дали еще одно подтверждение «исключительности» числа семь. Еще в древности было обнаружено, что, кроме неподвижных звезд, на небе видны и семь «блуждающих» светил, которые позже были названы планетами (от греческого слова планэтэс, которое и означает «блуждающий»). Предполагалось, что эти светила обращаются вокруг Земли и что их расстояния от нее возрастают в таком порядке: Луна, Меркурий, Венера, Солнце, Марс, Юпитер и Сатурн. Число семь — количество планет стало священным для многих народов древности.

Справедливости ради следует отметить, что были и другие единицы измерения времени, состоящие из нескольких (трех, пяти, семи и т. д.) дней. Например, на раннем этапе Византийской империи вели счет «восьмидневками» так называемой торговой недели, в которой семь дней были рабочими, восьмой — базарным.

Разделив сутки на 24 часа, астрологи составили представление, будто каждый час суток находится под покровительством определенной планеты, которая как бы «управляет» им. Счет часов был начат с субботы: первым ее часом управлял Сатурн, вторым Юпитер, третьим Марс, четвертым Солнце, пятым Венера, шестым Меркурий и седьмым — Луна. После этого цикл снова повторялся. В итоге получилось, что первым часом следующего дня, воскресенья, «управляло» Солнце, первым часом третьего дня Луна, четвертого Марс, пятого Меркурий, шестого Юпитер и седьмого — Венера. Соответственно этому и получили свое название дни недели.

Эти названия дней недели именами богов перекочевали в календари многих народов Западной Европы.

Разная форма Луны дает возможность разделить месяц на более мелкие отрезки времени.

У вавилонян мы находим семидневную неделю, но связанную не с фазами Луны, а с семью планетами, и это более позднее явление, чем деление времени по фазам Луны. Вавилонские жрецы в своем календаре следовали астрологическим правилам, указывавшим благоприятные и плохие дни, для расчета которых существовали очень сложные таблицы. Разобраться в них могли только посвященные — жрецы. А простой народ твердо знал одно: последний день недели, которым управляет Сатурн, — самый несчастливый. В этот день старались воздерживаться от любых работ, и слово шаббат, покой по-вавилонски, стало обозначением вынужденного выходного дня, продиктованного суеверием.

Вавилонское слово шаббат сродни еврейскому шаббот, тоже несущему предписание покоя в субботу. Со временем астрологические соображения были заменены религиозными, очень суровыми. У христиан выходной — воскресенье, а у мусульман пятница. Не исключено, что эта разница осталась в память о религиозных распрях между сообществами, разошедшимися в вере, но одинаково чтящими общую религиозную традицию — Ветхий завет.

А как появился солнечный календарь?

Для земледельца, в отличие от скотовода, важны не фазы Луны, а времена года, определяемые движением Земли по околосолнечной орбите. Если бы земледелец пользовался лунным календарем, то быстро бы обнаружил, что момент весеннего равноденствия, праздник весны и пробуждения природы, которого он с таким нетерпением ждет, чтобы начинать сев, в одном году придется на первое число первого месяца лунного календаря, в следующем уже на двенадцатое, еще через год — на двадцать третье.

Необходимость же согласования лунного и солнечного года возникла, когда разные народы были объединены в одну империю. Среди вошедших в нее народов были племена и скотоводов, и земледельцев, они пользовались разными календарными системами. Но центральная-то власть должна знать, когда собирать налоги, и подданные тоже должны это знать.

Считается, что Стоунхендж — это своего рода лунно-солнечный календарь. Каждый его камень, каждая лунка, а также ряд линий, проведенных от наблюдателя, соответствуют определенной конфигурации Земля–Луна–Солнце.

Согласование календарных систем оказалось трудной проблемой.

«Прыгающий» лунный календарь начали «привязывать» к солнечному. Можно предположить, что сначала ввели в каждый четвертый лунный год тринадцатый месяц: все-таки легче учитывать сдвиг дней в таком уже не «бегущем», а «качающемся» численнике. А потом стали указать для каждого дня лунного года, какие в это время восходят и заходят созвездия. Календарь стал превращаться в лунно-солнечный. Религиозные обряды исполняли по Луне, а полевые работы начинали по Солнцу.

Лунно-солнечный календарь — самый сложный из всех. В его основе лежит соотношение: 19 солнечных лет равны 235 лунным месяцам (с ошибкой менее чем в 1,5 часа). В течение каждых 19 лет считают 12 лет по 12 лунных месяцев по 29–30 дней, и 7 лет — по 13 лунных месяцев. Дополнительные месяцы вставляются в следующие годы 19-летнего цикла: 3, 6, 8, 11, 14, 17 и 19-й.

Вычисление такого чудесного календаря приписывают астроному Метону; он открыл, что через каждые 235 лунных месяцев, то есть через 19 лет, новый лунный год опять совпадает с весенним равноденствием. Византийцы встретили это изобретение с восторгом. Ведь календарь превращался, таким образом, в вечный! Достаточно было составить таблицу дней всех лунных месяцев, связать с ними положение Солнца и Луны — и все заботы, связанные с вычислениями сроков полевых работ, сами собой отпадают. Девятнадцатилетний цикл был назван Метоновым. Каменные столбы с его календарем стояли на площадях множества византийских городов.

Но с этим хитроумным Метоном, который жил якобы в V веке до н. э., вот какая проблема. Придуманный им Метонов цикл равен 6940 дням, в которые весьма точно укладываются 19 юлианских лет по 365,25 дня и 235 синодических лунных месяца по 29,53059 дней. Но ведь сами же историки говорят, что принятый тогда солнечный год вовсе не был равен 365,25 дня. Иначе зачем бы понадобилось было ждать еще 400 лет, пока Созиген не ввел так называемый юлианский год. Более того, Метонов цикл был явно вычислен с помощью алгоритма Евклида, а этот великий астроном жил, по традиционной хронологии, более чем на сто лет позднее Метона!

…Сегодня такой календарь используется в Израиле, а в христианской церкви — при вычислении Пасхи и связанных с ней подвижных религиозных праздников.

Солнечный календарь

Солнечный календарь впервые появился в земледельческом Древнем Египте. Год в нем состоял из 365 суток, что короче действительного на 0,2422 суток. Начало года связано с первым предутренним восходом звезды Сириус. У египтян было три годовых сезона: наводнение, посев, жатва — в каждом из них по четыре месяца. Каждый из 12 месяцев делился на три десятидневки (декады) или шесть пятидневок (пентад), и всего, таким образом, получалось 360 дней. Еще 5 добавлялись как праздники в честь детей бога земли Геба и его супруги Нут — Осириса, Гора, Сета, Исиды и Нефтиды.

Солнечный календарь в Западной Европе назывался «сельскохозяйственным», поскольку земледельцы начинали различные работы, глядя по восходу и заходу отдельных звезд и их групп. Едва ли не главным был восход и заход созвездия Плеяды. Начала многих полевых работ в Европе связывали, помимо положения звезд, также с фавонием — теплым западным ветром, который начинает дуть в феврале (3–4 февраля по современному календарю). По свидетельству Плиния, в Риме «с него начинается весна». Вот несколько примеров привязки полевых работ к изменению вида звездного неба:

«Между фавонием и весенним равноденствием подрезают деревья, окапывают лозы… Между весенним равноденствием и восходом (утренний восход Плеяд наблюдается в середине мая) пропалывают нивы, рубят иву, огораживают луга… Следует сажать маслины… От фавония до восхода Арктура (с 3 по 16 февраля) рыть новые канавы, производить обрезку в виноградниках».

Этот европейский календарь был переполнен самыми невероятными предрассудками. Так, луга следовало удобрять ранней весной не иначе, как в новолуние, когда молодой месяц еще не виден («тогда травы будут расти так же, как и молодой месяц»), а на поле не будет сорняков. Яйца под курицу рекомендовалось подкладывать только в первую четверть фазы Луны. Согласно Плинию, «всякая рубка, обрывание, стрижка принесут меньше вреда, если их делать, когда Луна на ущербе». Поэтому тот, кто решил стричься, когда «Луна прибывает», рисковал облысеть. А если в указанное время срезать листья на дереве, то оно вскоре потеряет все листья. Срубленному в это время дереву грозила гниль…

Очевидно, что никаких научных расчетов не было, и весь календарь выработан несколькими практиками и был воспринят обществом дословно и некритически.

Год в Европе имел общую продолжительность в 355 дней и состоял из 12 месяцев с таким распределением дней в них:

Мартиус — 31.

Априлис — 29.

Майус — 31.

Юниус — 29.

Квинтилис — 31.

Секстилис — 29.

Септембер — 29.

Октобер — 31.

Новембер — 29.

Децембер — 29.

Януариус — 29.

Фебруариус — 28.

О добавочном месяце Мерцедонии речь пойдет ниже.

Как видим, за исключением одного (фебрариуса), все месяцы календаря имели нечетное число дней. Это объясняется суеверными представлениями, будто нечетные числа счастливые, тогда как четные приносят несчастья.

Год начинался с первого числа марта, Мартиуса, названного в честь Марса, которого первоначально почитали как бога земледелия и скотоводства, а позже как бога войны, защищающего мирный труд. Второй месяц, Априлис, или от латинского aperire — раскрывать, так как в этом месяце раскрываются почки на деревьях, или от слова apricus — согреваемый Солнцем. Он был посвящен богине красоты Венере. Третий месяц Майус посвящался богине земли Майе, четвертый Юниус — богине неба Юноне, покровительнице женщин, супруге Юпитера. Названия шести дальнейших месяцев были связаны с их положением в календаре: Квинтилис — пятый, Секстилитис — шестой, Септембер — седьмой, Октобер — восьмой, Новембер — девятый, Децембер — десятый.

Название Януариса, предпоследнего месяца календаря, происходит, как полагают, от слова janua — вход, дверь. Месяц был посвящен богу Янусу, который, по одной из версий, считался богом небес, открывавшим ворота Солнцу в начале дня и закрывавшим их в его конце. Он же был богом всяких начинаний. Его изображали с двумя лицами: одним, обращенным вперед, бог будто бы видит будущее, вторым, обращенным назад, созерцает прошедшее. И, наконец, 12-й месяц был посвящен богу подземного царства Фебруусу.

Продолжительность года в 355 дней была на 10,242 суток короче тропического. Но в хозяйственной жизни важную роль играли земледельческие работы: сев, сбор урожая и т. д. И чтобы держать начало года вблизи одного и того же сезона, нужно было вставлять куда-то дополнительные дни. Из каких-то суеверных побуждений латиняне Европы не вставляли целого месяца отдельно, а в каждом втором году между 23 и 24 февраля вставляли попеременно двадцать два или двадцать три дня; в итоге число дней в римском календаре чередовалось так: 355 дней, 377 (355 + 22) дней, 355 дней, 378 (355 + 23) дней.

Вставные дни внутри февраля получили название Мерцедония, хотя называли его просто вставочным месяцем — интеркалярием. А само слово мерцедоний происходит от merces edis, плата за труд: это будто бы был период, в котором производились расчеты арендаторов с владельцами имущества.

В результате таких вставок средняя продолжительность года этого календаря была равной 366,25 суток, на одни сутки больше истинной. Поэтому время от времени эти сутки из календаря приходилось выбрасывать.

Юлианский календарь

Вот что говорят о юлианском календаре историки. Он был введен 1 января 45 года до н. э.[28] в результате реформы, проведенной годом раньше Юлием Цезарем (отсюда якобы и его название). Решили начать счет дней в новом году с новолуния, которое как раз пришлось на первое января (до этого новый год начинался 1 марта).

Средняя продолжительность года в юлианском календаре равнялась 365 1/4 суток, что соответствовало известной в то время длине тропического года. Но в календарном году может быть лишь целое число суток, поэтому предписывалось считать в трех из каждых четырех годов по 365 дней, в четвертом — 366 дней. Год разделялся на 12 месяцев, за которыми были сохранены их древние названия: январь, февраль, март, апрель, май, июнь, квинтилис, секстилис, сентябрь, октябрь, ноябрь и декабрь. Было упорядочено число дней в месяцах: все нечётные месяцы получили по 31 дню, а чётные — по 30. Только февраль простого года содержал 29 дней. Вместо 10 дней Мерцедония оставался только один день, но его, как и прежде, решили «упрятать» между 24 и 25 февраля. Дополненный год позже был назван annus bissextus, откуда и пошло наше слово високосный.

В 44 году до н. э. в честь Юлия Цезаря месяц квинтилис (пятый) был переименован в июль, а в 8 году до н. э. месяц секстилис (шестой) — в август, в честь римского императора Августа. Кроме того, изменилось чередование длинных и коротких месяцев: к августу был прибавлен один день за счёт февраля, одновременно один день сентября отдали октябрю, и один день ноября — декабрю.

Странная история. Был нормальный календарь, а затем нарушили правильное чередование долгих и коротких месяцев, и первое полугодие в простом году оказалось на четыре дня короче второго. И ради чего? Наверное, были какие-то неведомые нам соображения.

Такой исправленный юлианский календарь начали применять с 7 года н. э. С тех пор все годы, порядковое число которых делится на 4, стали високосными. И якобы лишь в 325 году н. э. на Никейском соборе юлианский календарь был принят христианской церковью.

Заметим, что от этого собора не осталось никаких документов.

Но мы находим авторов юлианского календаря не только в римской и раннехристианской, но и в греческой истории: его разработкой занималась группа александрийских астрономов во главе с Созигеном, а в 238 году до н. э. царь Птоломей Эвергет приказал праздновать раз в четыре года еще один праздник, в честь богов — покровителей Эвергета. Это и есть, по сути дела, юлианский календарь. И кстати интересно, что по синусоиде Жабинского все «юлианские» приключения календаря сводятся на линии веков № 6 и 7 и имеют, таким образом, общую продолжительность около ста лет.

Из истории юлианского календаря можно считать верным лишь то, что он был введен в Империи, но только не «древнеримской», а Ромейской (Византийской), название которой, собственно, и означает — Римская. А исторические римляне… Вольтер съязвил на их счет: «Римские полководцы всегда побеждали, но никогда не знали, в какой день это делали».

Григорианский календарь и введение «нового стиля»

Вследствие того, что продолжительность юлианского года больше тропического на 11 минут 14 секунд, за 128 лет накапливалась ошибка в целые сутки. В конце III века н. э. весеннее равноденствие приходилось на 21 марта, но, говорят историки, в результате упомянутой ошибки дата весеннего равноденствия, как и даты пасхальных новолуний, принятые в качестве основы для расчета пасхи, уже не соответствовали реальным астрономическим явлениям. Это якобы вызвало большие споры. Но ведь в Византии давно знали, что год длится не 365,25 дня, а немного меньше (на 0,0078 дня); открытие этого факта приписывается Гиппарху.

Чем на самом деле кончились мифические споры в III веке, смертным знать не дано, однако удивительно, что затем более тысячи лет календарные неурядицы никому не мешали. Потом идею реформы высказал опять же в Византии Никифор Григора (1-я половина XIV века), но император Андроник решил, что ничего, кроме церковных смут, это не даст, и отверг идею. Не исключено, что отсюда идея пришла в Европу; западная церковь в спорах о реформе календаря провела весь XV и первую половину XVI века.

Календарная реформа обсуждалась католической церковью на Базельском (1437) и Латеранском (1512–1517) соборах, и не была решена. Для научного обоснования в Рим пригласили знаменитого нюрнбергского астронома Региомонтана (1436–1473), прославившегося своим астрономическим календарем, которым пользовался сам Колумб. Увы, едва приехав, ученый заболел и скончался. Вопрос об изменениях снова отложили. На Латеранском соборе выступал Коперник: он полагал, что длина года еще не известна с той точностью, которая гарантировала бы от ошибок в будущем.

Тридентский церковный собор (1545–1563), завершая работу, в 1563 году поручил папе Пию IV взять дело календарной реформы, как говорится, под личный контроль. Но орешек оказался крепким и для него. Умер Пий IV, затем — сменивший его Пий V, потом на престоле оказался Григорий XIII, а каким будет новый календарь, оставалось неизвестным.

Между тем проект во всех отношениях замечательно простой уже разработал врач Алоизий Лильо, живший в итальянском городе Перудже, профессор медицины в местном университете. Чтобы остановить «движение» календаря, он предлагал попросту выбросить накопившиеся со времен Юлия Цезаря лишние дни, а потом считать високосными те года, которые делятся на 4 и не делятся на 100. Лильо закончил свои вычисления в 1576 году, но представить проект папской комиссии он не успел из-за своей смерти. Бумаги ученого повез в Рим его брат. Редко бывает, чтобы даже самый замечательный проект проходил через комиссии без замечаний: каждый из заседающих считает, что он не глупее автора, и вовсю стремится это продемонстрировать. Но проект Лильо оказался столь безукоризненно выполненным, что был принят без единой поправки.

Папа Григорий XIII утвердил решение комиссии, издав соответствующую буллу. По ней всем христианам повелевалось считать 5 октября 1582 года не пятым, а сразу 15 октября.

Сократили 10 дней, а один день ошибки, как уже сказано, набегает за 128 лет. 1582 — 128х1О = 302; стало быть, действующий юлианский календарь применялся с 302 года, — вот вам и Юлий Цезарь. Напомним, что историки приписали IV веку Никейский собор.

Так весеннее равноденствие вновь было возвращено на 21 марта. Чтобы избежать новой ошибки, было решено в каждые 400 лет выбрасывать из счёта 3 дня, и вместо 100 високосных дней на каждые 400 лет в старом календаре, в новом их стало только 97. Из числа високосных были исключены те вековые годы (годы с двумя нулями на конце), число сотен которых не делится без остатка на 4. Такими годами, в частности, являлись: 1700, 1800 и 1900.

Исправленный календарь получил название григорианского календаря, или «нового стиля» (в отличие от юлианского, за которым укрепилось название «старого стиля»). Средняя длина года в нём превосходит продолжительность тропического года всего на 26 секунд, что приводит к ошибке в одни сутки лишь за 3280 лет.

Протестантские государства долго отказывались одобрить предложение, исходившее от папы. Дания, Голландия и Швейцария только в 1699 году решили ввести у себя исправленный календарь и в 1700 году перескочили с 18 февраля на 1 марта. Англия ввела у себя новый календарь в 1752 году, Шотландия и Швеция в 1753.

Хронология

Календарь на один год — это, конечно, важно, но есть еще такая вещь, как хронология, счет лет, возникший гораздо позже календаря. «Сконцентрированная история», как ее иногда называют. И в самом деле, разве мало говорят воображению человека, хорошо знакомого с историей, сухие даты: 1914, 1917, 1941, 1945?

Но эти даты становятся осмысленными только тогда, когда ясно, от какой точки они отсчитываются. Эти точки называются календарными эрами. Последовательный счёт лет во всех системах календаря ведётся от какого-либо исторического или легендарного события — начальной эры. В большинстве стран мира применяется так называемое христово летосчисление, впервые предложенное в 525 году римским монахом Дионисием Малым; начальной эрой в нём служит «рождество Христово», сокращенно — Р.Х., а в России ее обозначают «н. э.», что значит «наша эра» (или «новая эра»).

Но тогда, когда жил Дионисий, его «открытие» прошло незамеченным. Вплоть до 1431 года все энциклики папы римского датируются от Сотворения мира. От Сотворения мира вели счет годам и в России, вернее, от сотворения Адама, которое (в соответствии с постановлением Никейского собора) произошло 1 марта 1 года творения, в пятницу. 1492 год был, например, 7000 годом от сотворения мира. Он должен был начинаться в марте, но царь Иван III перенес новогодие на 1 сентября.

Люди считают время так, как им нужно, и не применяют иные системы счета не потому, что не умеют, а потому, что нужды в переменах не видят. А в чем же заключается практический смысл хронологии? В отношениях — хозяйственных и политических. Внутри отдельной семьи, между семьями внутри общины, между общинами внутри государства и между государствами.

Хронология возникает только с образованием государства. И хронология эта была вовсе не привычным нам теперь последовательным счетом лет. Восшествие «к кормилу власти» очередного правителя было весьма торжественной датой, немудрено, что она и становилась «точкой отсчета». Так хронология от рождества Христова, принятая лишь в XV веке, сыграла роль единой шкалы, на базе которой религиозные ученые начали объединять факты из истории разных народов планеты в общую историю цивилизации.

Астрология и астрономия

Как и астрономия, астрология изучала положение небесных светил, хотя прежде всего ее интересовали такие устрашающие с точки зрения средневекового человека явления, как солнечные и лунные затмения, появление ярких комет, вспышки новых звезд, необычайные сочетания планет. Астрологи должны были предугадывать, предвестием каких событий эти явления окажутся в жизни государств и отдельных лиц, ведь от того или иного расположения звезд зависят земные события, судьбы, исход предпринимаемых дел.

Основным способом предсказания будущего было составление гороскопов, таблиц взаимного расположения планет и звезд на определенный момент времени. Это можно было делать только после выявления места небесных светил в зодиаке и на горизонте и измерения расстояния между ними. Значит, астрологу необходимо было вести непрерывные наблюдения и производить довольно сложные вычисления, то есть он должен был обладать запасом знаний по астрономии и геометрии и уметь пользоваться астролябией. Таким образом, астрология вела вполне научные исследования.

Астролог Птолемей

Клавдий Птолемей — самый известный астроном древности, создатель «Альмагеста», труда, надолго определившего взгляды человечества на структуру Вселенной. Он автор множества произведений: «О появлении неподвижных звезд и собрание предсказаний», «О планетарной гипотезе», «Таблица царств» (хронология древних царств), «О гармонии» в трех книгах, «Об аналеммах», «Планисфера», «Оптика» в пяти книгах (в этом случае авторство Птоломея подвергается сомнению даже официальной историей), «География», «Готовые (астрономические) таблицы», «Схема и правила пользования готовыми таблицами», «О господствующих критериях».

Но, оказывается, он вскоре после «Альмагеста» написал книгу по астрологии — «Тетрабиблос», что значит «Четырехкнижие»; другие название труда — «Математический трактат в четырех книгах». Эта работа стала первым систематическим руководством по астрологии. (Свой статус основного пособия по астрологии «Тетрабиблос» утратил только с появлением «Введения в астрологию» Павла Александрийского.) А также Птоломея иногда называют автором сборника афоризмов об астрологии «Карпос, или Центилогиум».

Птоломей ли был автором этих книг, или нет, вопрос не очень ясный. В книгохранилищах Европы есть около 35 рукописных вариантов «Тетрабиблоса», некоторые вроде бы переписаны с птоломеева труда, но ряд рукописей не содержит имени автора. Здесь два варианта: или Птоломей написал этот труд, но некоторые переписчики опускали имя автора, или труд составлен неким анонимом, а некоторые переписчики для авторитетности придали ему имя Птоломей.

Значительно более многочисленными, чем греческие тексты «Тетрабиблоса», были его переводы. Самый старый, арабский, был выполнен Исхаком бен Хусейном в IX веке. Затем последовали латинские переводы Платона Тибуртинуса 1132 года и Платона де Тебальдиса в середине XIII века. Именно латинские переводы позволили европейцам познакомиться с «Тетрабиблосом» до того, как стали доступными первые печатные издания его греческого текста. А первое печатное издание латинского перевода появились в 1484 году; до этого латинские переводы ходили в списках.

Многие историки науки сомневаются, что автор великого «Альмагеста» мог быть автором руководства по астрологии, поскольку это умаляет его авторитет как ученого. Вот пример типичного переноса современных взглядов на прошлое. Ведь астрология очень долго была вполне пристойной и уважаемой наукой, а не «научным заблуждением». Во времена эллинизма принципиальная возможность астрологических предсказаний ни у кого не вызывала сомнений, в нее верили все, а случавшиеся ошибки относили на счет неумения составителя предсказания или несовершенства используемой методики. Очень часто астрология была неотделима от таких наук, как медицина, химия, этнография, минералогия и ботаника.

Не утратила своего значения астрология и в более позднее время: Тихо Браге, Коперник, Кеплер, Региомонтан, Галилей, Лейбниц (список легко продолжить) либо сами занимались составлением гороскопов, либо пытались подвести под астрологию научное обоснование. Так что и в это время многие «светлые умы» не чурались ее.

Астрология в Византии

Человеку всегда хочется быть подготовленным к различным неприятностям, которые ожидают в будущем. Чтобы избежать несчастья, нужно посоветоваться со знающими людьми. Издревле жрецы занимались гаданием; астрология — один из способов методического гадания, позволяющего по положению светил предсказать будущее. В византийском обществе к астрологам обращались даже самые образованные люди; Прокопий Кесарийский, Агафий Миринейский и другие сообщают о значительном влиянии астрологов на население империи. Агафий описывает истерию, которая охватила жителей столицы из-за серии землетрясений и пророчеств астрологов, предсказывавших чуть ли не всеобщую гибель.

О широком распространении веры в астрологию свидетельствует огромное количество астрологических текстов, сохранившихся до нашего времени. Особенно большое число таких текстов дошло до нас от ранневизантийского периода: Юлиан Лаодикейский, Гефестион Фиванский, Павел Александрийский, Риторий, Иоанн Лид и другие оставили многочисленные астрологические произведения.

Полагают, что при составлении своих работ они черпали материал из египетской астрологической литературы, гекзаметров Дорофея Сидонского, учебной поэмы в семи книгах Антиоха Афинского, «Четверокнижия» Птоломея, труда Гермеса Трисмегиста о болезнях, возникавших под воздействием звезд, трактата Псевдо-Демокрита «Физика и мистика». Но так ли это? И Гермес, и Птоломей могли жить позже своих «учеников», а схожие тексты возникли, поскольку они могли брать у каждого понемногу. Да к тому же сохранившиеся анонимные сочинения по астрологии по существу представляют собой варианты одних и тех же текстов. И надо еще учесть, что составители таблиц, дабы не вступать в конфликт с церковью, заменяли имена богов, подозрительные выражения, применяли криптографию, избегали говорить о судьбе.

Отношение к астрологии в византийском обществе было двойственным. Церковь была настроена к ней враждебно, поскольку доктрина астрологов противоречила христианскому вероучению о самоопределении души, о свободе воли и воздаяния за добродетели и пороки после смерти.

Византийцы же в массе своей продолжали верить в предсказания, хотя церковь и некоторые императоры, усматривая в астрологии покушение на авторитет религии, вели с нею борьбу. Но многие монархи держали при своих дворах астрологов. К ним во всех важных случаях обращались за советом.

Михаил V Калафат, задумав удалить из дворца усыновившую его императрицу Зою, обратился к астрологам, чтобы выяснить, благоприятствует ли время задуманному мероприятию. Уважал астрологов Константин IX Мономах. Он и сам следил за движением звезд и пытался определять по ним свою судьбу. К астрологам в критических обстоятельствах обращался Михаил VII.

А вот Алексей I Комнин объяснял небесные явления естественными причинами, относился к астрологам враждебно и даже изгнал их из столицы. Однако когда на небе появилась огромная комета, которую в народе считали вестником каких-то новых, необычайных событий, он был вынужден обратиться за разъяснениями подобного явления к сведущим людям, а именно к эпарху города Василию, довольно хорошо разбиравшемуся в учении астрологов.

В своей «Истории» Никита Хониат пишет, что Мануил I все слова астрологов принимал за изречения оракулов. В послании, направленном монаху монастыря Пантократора, Мануил Комнин упрекает его в ограниченности и необразованности и воздает хвалу верующему в звезды, стараясь в то же время согласовать астрологию с христианским вероучением.

С огромным доверием относились к астрологии и василевсы из династии Ангелов. По рассказу Никиты Хониата, Алексей III Ангел при неблагоприятном положении звезд даже отказывался от переезда из Большого дворца во Влахернский. Как подчеркивает историк, византийские императоры и шага не делали, не посоветовавшись с астрологами о положении звезд.

Представители ученой элиты, отвергая астрологию в принципе, нередко в конкретных случаях верили в небесные предзнаменования и в их влияние на жизнь людей.

С большим увлечением занимался астрологией выдающийся византийский ученый Лев Математик. Он вел постоянные наблюдения за движением небесных светил, стараясь по ним предугадать будущее. В состав его библиотеки наряду с научными трактатами была включена и книга Павла Александрийского «Введение в астрологию» которую использовали в качестве учебного пособия. В двух написанных им гекзаметрах Лев Математик восхваляет Павла Александрийского как знатока звезд и указывает, что именно он помог ему овладеть тайнами искусства предсказания.

Надо отметить, астрология давала в ряде случаев бесспорные результаты. По сообщению хронистов, с помощью своих знаний в этой области Лев Математик сумел предотвратить голод в Фессалонике, посоветовав его жителям произвести посев в определенный строго указанный им момент, что позволило вырастить обильный урожай. Предупреждал он и кесаря Варду об угрожавшей ему смерти, предостерегая его от участия в походе на Крит вместе с Михаилом III и Василием, так как роковые, зловещие знамения, наблюдаемые накануне, будто бы предрекают ему кончину. Прихожан, находящихся в церкви Богородицы, называемой Сигмой, Лев Математик предупреждал об опасности погибнуть при землетрясении, происшедшем в столице на третьем году царствования Василия I.

В некоторых манускриптах Лев Математик назван автором ряда астрологических работ о движении Луны и сейсмологии. Но вообще о его работах, посвященных астрологии, известно очень мало.

Михаил Пселл не признавал влияния местоположения и сочетания светил на ход дел в подлунном мире, однако полагал, что они воздействуют на погоду. Его современник Михаил Атталиат называл астрологов обманщиками. Как суетное учение и новейшее изобретение определяет астрологию и Анна Комнина, изучавшая ее, чтобы со знанием дела обличать тех, кто ею занимается. Свою судьбу она не хотела связывать с движением звезд.

В XII веке Иоанн Каматир составил две астрологические поэмы: «О круге зодиака» и «Введение в астрономию», посвященные императору Мануилу I. Материал для работы автор заимствовал главным образом из произведений Клавдия Птоломея, которого называет «премудрым и прекрасным». Он также использовал сочинения Гефестиона Фиванского, Ритория, Иоанна Лида.

В то время как геометрия находилась в полном пренебрежении, ибо имела меньшее практическое значение, чем арифметика, да и сама по себе не была так тщательно обработана, — астрономия привлекала значительное внимание и служила предметом серьезных научных исследований. Разработка ее бесспорно достигла больших успехов, особенно в XV столетии. И вера в астрологию обусловливала прогресс в изучении астрономии.

От астрологии к астрономии

В целях разрешения специальной задачи составления гороскопа придумывались самые различные фантастические комбинации, однако главным в работе была достоверность в определении положения светил, так что основная проблема астрологии по сути дела должна быть отнесена к разряду научных. Она заключалась в определении относительного положения небесных светил, звезд и планет для какого-нибудь прошлого момента времени, например для момента рождения того человека, будущность которого нужно предсказать. В чем же отличие от астрономии? В том, что астрономия — средство предвидения будущих небесных явлений. А ведь разницы в расчетах нет. Конечно, мы теперь смотрим на астрологию иными глазами. Для нас она — некое мракобесие, и только. Но ведь именно она дала науке методику!

Само слово астрономия греческое и означает — звездный закон.

Астрология распространились в странах, подпавших под греческое влияние. Она довольно быстро проникла в различные философские школы и моментально была усвоена преподавателями астрономии. «Тетробиблос» Птоломея был более популярен, чем его «Альмагест». Христианство оказалось не в состоянии противостоять этим верованиям. И это хорошо, так как способствовало изучению математики, ибо астрология нуждалась в астрономии, а эта последняя не могла обходиться без геометрии и арифметики.

У арабов ученые пользовались покровительством халифов и вельмож только потому, что от них ожидали предсказаний будущего, основанных на изучении движения небесных светил. После того варварского периода, когда главную цель астрономии составляло определение времени пасхи, на латинском Западе стало обнаруживаться аналогичное влияние астрологии. Однако там это влияние распространялось не так быстро и явно, потому что находило менее благоприятную для себя почву, ведь западным ученым приходилось тщательно оберегать себя от ужасного обвинения в еретических заблуждениях, от которого не избавился после своей смерти даже такой человек, как Герберт (папа Сильвестр II).

Эллинистическая астрономия

Звёзды, как бы прикрепленные к небесному своду и вместе с ним совершающие суточное вращение, практически не меняя взаимного расположения, издревле считались неподвижными. В их неправильных группах пытались найти сходство с животными, мифологическими персонажами, предметами домашнего обихода. Так появилось деление звёздного неба на созвездия, различные у разных народов. Но, кроме таких неподвижных звёзд, наблюдались семь подвижных светил: Солнце, Луна и 5 планет, которым сегодня присвоены имена римских божеств, — Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн. В честь Солнца, Луны и 5 планет были установлены 7 дней недели, названия которых в ряде языков до сих пор отражают это.

Проследить движение по звёздному пути Луны и планет было нетрудно, ведь они видны ночью на фоне окружающих звёзд. Установить движение Солнца помогали наблюдения ярких звёзд, которые появлялись перед восходом Солнца на фоне утренней зари (так называемые гелиакические восходы). Эти наблюдения в сочетании с измерением полуденной высоты Солнца над горизонтом с помощью простейших приспособлений позволили довольно точно определить путь Солнца среди звёзд и проследить его движение, совершающееся с годичным периодом по наклонному к экватору большому кругу небесной сферы, названному эклиптикой. Расположенные вдоль него созвездия получили название зодиакальных (от греческого зоо — животное), так как многие из них имеют имена живых существ (Овен, Телец, Рак, Лев и другие).

В Китае звёздное небо было подробно изучено и разделено на 122 созвездия, из них 28 зодиакальных. Но у большинства народов было 12 зодиакальных созвездий, и Солнце в течение года проходило каждое созвездие примерно в течение месяца. Луна и планеты также движутся по зодиакальным созвездиям (хотя и могут отходить от эклиптики на несколько угловых градусов в обе стороны).

В то время как движение Солнца и Луны всегда происходит в одном направлении — с запада на восток (прямое движение), движение планет гораздо сложнее и временами совершается в обратном направлении (попятное движение). Причудливое движение планет, не укладывавшееся в простую схему и не подчинявшееся элементарным правилам, казалось, говорило о существовании у них личной воли и способствовало их обожествлению древними.

Появлению теорий движений планет предшествовало основательное развитие геометрии, разработанной в Византии. И здесь мы вынуждены еще раз напомнить то, что уже говорили раньше: хронология человеческой истории недостоверна. В XVI веке некоторым реальным деятелям далекого прошлого были приписаны знания самого этого XVI века, то есть такие знания, которыми они не могли обладать; а сами деятели «оказались» стараниями хронологов в еще более далеком прошлом. Какие из их идей относятся к древности, и какова степень этой древности, — то есть насколько далеко она отстоит от нас — тема для следующих исследований. Тут есть о чем подумать. Мы же пока останемся на той точке зрения, что «древние» авторы хронологически относятся ко временам ранней Византийской империи, но некоторые идеи приписанные к их именам в XVI веке.

Евдокс Книдский, предшественник Аристотеля, создал теорию гомоцентрических сфер (дошедшую до нас лишь в пересказе Аристотеля), согласно которой каждая планета прикреплена к поверхности полой сферы, равномерно вращающейся внутри другой сферы, тоже вращающейся вокруг оси, не совпадающей с осью вращения первой сферы. В центре этих сфер находится Земля. Для представления сложного движения некоторых планет потребовалось несколько таких концентрических сфер, общее число которых доведено учеником Евдокса Калиппом до пятидесяти пяти.

Позже византийский геометр Аполлоний Пергский упростил эту теорию, заменив вращающиеся сферы кругами, и этим положил основу теории эпициклов, получившую своё завершение в сочинении Птоломея «Альмагест». Принималось, что все небесные светила движутся по окружностям и притом равномерно, а неравномерные движения планет объясняли их одновременным участием в нескольких круговых равномерных движениях, происходящих в разных плоскостях и с разными скоростями. Земля (о шарообразности и вращении которой якобы уже сообщила Пифагорейская школа) оказалась неподвижно покоящейся в центре Вселенной, что соответствовало непосредственному впечатлению от вида звёздного неба.

Для практического применения теория эпициклов нуждалась в значениях величин, определяющих периоды обращения планет, взаимные наклоны их орбит, длины дуг попятных движений и т. п., которые можно было получить только из наблюдений, измеряя соответствующие промежутки времени и углы. Для этого были созданы различные приспособления и инструменты, сначала простейшие, такие как гномон, а затем и более сложные — трикветрумы и армиллярные сферы.


Другая история науки. От Аристотеля до Ньютона Эллинистическая астрономия.

Армиллярная сфера


Утверждение геоцентрической модели связано, прежде всего, с именем Аристотеля. Первое высказывание о бесконечности Вселенной и бесчисленности ее миров приписывают Анаксимандру.

Первую гелиоцентрическую модель планетарной системы разработал, говорят, Аристарх Самосский, предвосхитив открытие Коперника. Тем не менее гелиоцентрическая система не имела достаточных основ, то есть попросту не была нужна, а геоцентрическая до такой степени удовлетворяла всех, что Аристарх не нашел сторонников. Поэтому учение его в дальнейшем оказало так мало влияния, что даже Коперник, по-видимому, не имел о нем понятия.

Известность Аристарху доставило определение относительного расстояния Солнца от Земли и Луны, тем более что подобное астрономическое измерение было произведено им первым. Когда Луна кажется с Земли наполовину освещенной, тогда Солнце, Земля и Луна образуют прямоугольный треугольник с вершиной прямого угла на Луне. Аристарх определил угол, образуемый зрительными лучами по отношению к Луне и Солнцу, в 87° и отсюда вывел отношение одного из катетов этого треугольника к гипотенузе, то есть отношение лунного расстояния к солнечному, равным от 1:18 до 1:20. Конечно, этот результат оказался ошибочным; в действительности указанное отношение приблизительно равно 1:400.

Архимед со ссылкой на Аристарха пытался вычислить размеры мира через счет очень больших количеств. Эту идею он изложил в работе «О числе песчинок». Вот введение к этой работе:

«Есть люди, о царь Гелон, которые полагают, что число песчинок бесконечно. Другие не признают их числа бесконечным, но думают, что невозможно указать числа большего, чем их количество. Я со своей стороны постараюсь доказать геометрическим вычислением, на которое ты удостоишь обратить внимание, что между числами, находимыми в книгах Цейксиппа, есть такие, которые превосходят число песчинок, вмещаемых телом не только большим, нежели Земля, но равным по величине всей Веселенной…

Некоторые утверждают, как тебе известно, что окружность земли приблизительно равна 300 000 стадий. Я иду гораздо дальше и принимаю окружность в 10 раз больше. Подобно большинству астрономов, я предполагаю далее, что земной поперечник больше лунного, а солнечный больше земного. Наконец, я принимаю поперечник Солнца в 30 раз больше поперечника Луны, но не свыше. Именно, Евдокс определяет поперечник Солнца в 9 раз больше лунного, Фидий — в 12 раз, а Аристарх пытается доказать, что он более чем в 18 и менее чем в 20 раз больше. Я старался при помощи инструментов измерить угол, идущий от окружности солнца к глазу наблюдателя. Измерение это нелегко, потому что нельзя в точности определить угла посредством глаз, рук и инструментов».

При помощи своего метода, который он описывает весьма подробно, Архимед находит, что видимая величина Солнца меньше 1/655 и больше 1/800 части круга зодиака. На основании этих измерений и предыдущих допущений он приходит к выводу, что расстояние Солнца от Земли не может быть больше 10 000 земных радиусов, а поперечник сферы неподвижных звезд не больше 10 000 000 000 стадии. Число песчинок, которое наполнило бы такую Вселенную, выражается у него в конце концов числом, состоящим, по нашему счислению, из 1 с 63 нулями. Хотя Архимед полагал, что все принятые им размеры несравненно больше действительных, но на самом деле расстояние Солнца он определил на 2/5 меньше действительного, так как отношение солнечного поперечника к лунному равно не 30:1, а приблизительно 400:1. В упрек этого ему нельзя ставить. Даже у Кеплера расстояние между Солнцем и Землей меньше, чем у Архимеда.

Эратосфен был современником Архимеда и, как полагают, был с ним знаком. Он стал первым выдающимся географом древности и вместе с тем астрономом и филологом. Считается, что он занимал место главы Александрийской библиотеки, и умер на 80-м году жизни, как уверяют, добровольной голодной смертью. Вообще биографии древних ученых известны гораздо лучше, чем средневековых, что не может не вызвать удивления. Из многочисленных сочинений Эратосфена для нас наиболее интересна «География» в трех книгах, вторая из которых содержит учение о поясах, о возможности кругосветного плавания и, кроме того, отчет о знаменитом измерении земной окружности, содержащий первое в истории изложение самого способа измерения.

Существовало наблюдение, что в начале лета в Сиене, в верхнем Египте, бывает вполне освещено солнечным светом дно глубокого колодца. Солнце находилось, стало быть, в это время в зените над Сиеной, тогда как в Александрии оно в это время отклонялось от зенита на 1/50 окружности круга. Эратосфен полагал, что Александрия лежит прямо на север от Сиены, и отсюда заключил, что расстояние между обоими городами равно 1/50 земного мерид