Математика, астрономия и инженерные идеи ученых Александрийского периода античной науки.

Считается, что третий этап развития античной науки, называемый также эллинистическим (эллинским), начался с подчинения Александром Македонским греческих полисов (примерно 330 г. до н.э.). Научным центром становится новая столица Египта — Александрия, основанная Александром в 332 г. до н.э. и названная его именем. За расширением границ империи последовало оживление торговли, развитие ремесел, транспорта. В техническом совершенствовании нуждались и производственная сфера, и военная. В военные действия все чаще стали вовлекаться машины и механизмы. Впервые «заказчиками» в проведении научных исследований становятся военные.

В Александрии в начале III в до н.э. был организован Александрийский музей — мусейон (от греч. museion — храм муз), явившийся первым государственным исследовательским институтом, музеем и библиотекой, где сосредоточились уникальные памятники древней науки. Считалось, что в мире нет какого-либо более или менее ценного произведения, оригинал или копия которого не хранились бы в Александрийской библиотеке. По различным оценкам число книг в Александрийской библиотеке доходило до 700000. Сотни грамотных рабов ежедневно трудились над переписыванием свитков.

Наибольший вклад эллинистический век внес в математику и механику, в развитие письменности. К III в. до н.э. наряду с папирусом как писчий материал начинает использоваться пергамент, представляющий собой выделанную особым образом кожу телят или козлят. Название этого материала происходит от малоазиатского полиса Пергама, являвшегося важным центром античной культуры в эллинский период, где производство пергамента получило широкое распространение.

К концу эллинского периода античной науки письменность входит в обыденную повседневную жизнь античного мира. Для обучения письму использовались деревянные дощечки, покрытые воском — кодициллий (от слова «codex» — ствол дерева, бревно). Термин «кодекс» как свод законов появился позднее, а исходное значение этого слова — деревянная книга. Римляне называли кодексом сшитые тетради, составленные из листов пергамента.

С Александрийским этапом античной науки связаны прежде всего имена Евклида (IV — нач.III в. до н.э.), Архимеда (287—212 гг. до н.э.), Эпикура (341—270 гг. до н.э.).

Евклид был крупнейшим математиком своего времени. О жизни Евклида известно мало, но каждый школьник изучает его бессмертное творение — геометрию, впервые изложенное как единое, целое учение в его знаменитых «Началах». Современные учебники геометрии по сути дела пересказывают «Начала». В английских школах до сих пор некоторые разделы геометрии изучаются именно по «Началам».

«Начала» состоят из 13 книг, каждая из которых построена по единой логической схеме. Вся математическая система Евклида основана на пяти аксиомах и пяти постулатах, принимаемых без доказательств. В их числе знаменитый пятый постулат о параллельных прямых. Позднее к 13 книгам «Начал» было добавлено еще две, написанные не Евклидом.

В «Началах» обобщены и отражены достижения всей математики того времени и многое из того, что отражено в «Началах», принадлежит не самому Евклиду, а другим античным математикам, в частности Евдоксу (408—355 гг. до н.э.) и Пифагору. Но созданный Евклидом метод аксиом позволил изложить геометрию как единое, логически связанное математическое учение, носящее его имя — «геометрия Евклида».

Кроме «Начал» Евклид написал труды по теории музыки, астрономии, оптике. Евклид считал математику совершеннейшей из наук, «чистой» наукой. Однажды один из учеников Евклида спросил его о том, какова будет польза от штудирования «Начал». В ответ Евклид приказал рабу: «Дай ему три монеты, он ищет выгоды, а не знаний». По другой легенде Птолемей I, начавший изучать математику, посчитал это занятие слишком сложным и долгим делом и попросил у Евклида совета, как сделать изучение более легким. Ответ Евклида «К геометрии нет царской дороги» стал крылатым выражением о сложности математики.

Другим выдающимся ученым Александрийского этапа был Архимед, живший во времена Пунических войн между Римом и Карфагеном за господство на Средиземном море.

Архимед прославился как механик и математик, поразивший не только современников, но и потомков оригинальностью мышления, изобретательностью.

Вот лишь перечисление важнейших открытий, сделанных Архимедом в области механики и математики:

- показал, что площадь круга, радиусом г, лежит между величинами у 27/7r2 и 223/7r2. Число у обозначают «л» и называют «архимедовым». По теореме Архимеда площадь круга равна площади прямоугольного треугольника с одним катетом, равным R, а другим — равным длине окружности АВ .

- доказал, что объемы цилиндра, шара и конуса,’имеющих одинаковую высоту и ширину, относятся как 3:2:1 соответственно. Архимед считал установление этого соотношения своим крупнейшим достижением и завещал изобразить сущность этой теоремы на своей могильной плите. По это у изображению впоследствии, почти через 200 лет, Цицерон нашел могилу Архимеда.

- вывел закон о рычаге, определяющий зависимость между грузами на концах рычага и плечами при равновесии. Предание гласит, что вос-хищенный открытием этого закона Архимед воскликнул: «Дайте мне точку опоры, и я сдвину Землю». Здесь, конечно, Архимед «погорячился». Рабо-тая рычагом, можно выиграть в силе, но неизбежен проигрыш в расстоянии. Поэтому даже если бы нашлись рычаг и точка опоры, то для того, чтобы сдвинуть Землю на один сантиметр усилием руки, пришлось бы затратить миллионы лет.

- изобрел и построил винт для поднятия воды («архимедов червяк»). Такие механизмы можно встретить и сейчас при откачке засоренной воды, когда невозможно использовать шланги.

- принадлежит и изобретение червячной передачи, широко используемой в современной технике на передаче вращения (в редукторах).

- нашел способ вычисления центра тяжести некоторых тел, что особенно важно при определении устойчивости машин, кораблей и т.д.

- установил закон о плавучести тел, носящий его имя, при этом объяснение Архимеда этого сложного по сути закона было ясным и понят-ным. Легендой стал и повод, приведший к открытию этого закона.

Архимед был величайшим изобретателем-механиком, причем многие его изобретения использовались в военных целях. Во время второй Пунической войны Архимед возглавлял оборону Сиракуз, осаждаемых римлянами. По легенде, описанной Лу-кианом (род. ок. 125 г. до н.э.), Архимеду удалось во время осады Сиракуз при помощи зеркал зажечь римские корабли, сфокусировав излучение Солнца. По поводу возможности зажечь корабли сфокусированным солнечным излучением возникли многочисленные споры. Последние эксперименты, проведенные греческим физиком Саккосом в 1973 г., показывают, что в принципе такая возможность существует.

Архимед построил для обороны Сиракуз метательные машины.

Отметим, что в трудах Архимеда, может быть, впервые наука использовалась для решения технических задач. Изготовленный Архимедом планетарий считался вершиной точной механики. В качестве трофея он был перенесен в Рим.

Последним крупным философом эпохи эллинизма считается Эпикур. В своем учении Эпикур на новом уровне возрождает идеи атомизма Демокрита. По его представлению возможна случайность движения атомов, отклонение их траектории от прямой линии. На основе атомизма Эпикур пытался объяснить не только природные явления, но и явления социальные и психические. По Эпикуру, ощущения возникают вследствие потока частиц, проникающих в органы чувств. Атомы, находясь в беспрерывном движении, образуют все сущее. Так возникла и Земля, затем от нее отделилось небо, Земля породила жизнь, а все, что не могло приспособиться к жизни на Земле, умирало. Естественным путем на Земле возник животный и растительный мир, а также человек.

Знаменитую фразу Эпикура: «Смерть не имеет к нам никакого отношения, так как, когда мы существуем, смерть еще не существует, а когда смерть присутствует, тогда мы не существуем» — Л.Н. Толстой считал наиболее сильным аргументом против страха смерти.

Одним из самых выдающихся учеников Аристотеля был Теофраст, уроженец острова Лесбоса (372 — 288 г. до Р. X.). Как Аристотель является основателем научной зоологии, так Теофраста следует считать отцом ботаники. Кроме того, Теофраст оставил после себя сочинение «Характеры», в котором даны описания отрицательных характерологических типов. Оно имело успех среди комедиографов поздней античности.