Лекция 2. Развитие естественных наук с древности до Нового времени. Гайсина Лира Альбертовна, д.б.н., зав.кафедрой биоэкологии и биологического образования
Представления о природе в древности Естественно-научные представления в Древней Греции, в эпоху эллинизма и в Древнем Риме Естественные науки в средние века Развитие е стественных наук в XV-XVIII веках
Юсуфов А.Г., Магомедова М.А. История и методология биологии. М., 2003 Азимов А. Краткая история биологии. М., 2002
В литературных памятниках различных народов древности излагалось много интересных сведений о растениях, о строении, развитии, образе жизни животных, об устройстве и жизнедеятельности человеческого тела По наскальным и пещерным рисункам и резным изображениям эпохи кроманьонского человека можно установить, что уже в то время люди хорошо различали большое число животных, служивших объектом их охоты.
В период цивилизации Древнего Востока человечество сделало значительный шаг вперед в познании природы. Накопленные здесь знания оказали впоследствии воздействие на науку античной Греции и Рима. Древнейшие (IV тысячелетие до н. э.) сведения о биологических объектах в Месопотамии содержатся в клинописных табличках. Во многих из них приводятся списки животных и растений. Значительные успехи были достигнуты народами Месопотамии при выведении пород домашних животных, в частности верховых лошадей.
Биологические знания и воззрения древнею Египта очень близки к упомянутым представлениям ассиро-вавилонян. В так называемом папирусе Эберса, датируемом XVI столетием до н. э., содержится уже довольно дифференцированная анатомическая терминология, связанная с описанием заболеваний различных органов. Больших успехов достигло земледелие: египтяне культивировали в то время несколько видов хлебных злаков, множество различных овощей, фруктовых деревьев, лен и маслину. В Египте разводили крупный рогатый скот, лошадей, ослов, овец, коз, свиней.
Древние обитатели Индии уже в середине III тысячелетия до н. э. выращивали много культурных растений и разводили рогатый скот, собак и голубей. В Индии впервые были одомашнены куры и уже в глубокой древности был приручен слон. Уже с VIII в. до н. э. начинает проявляться тенденция к обособлению медицины от религии и магии. Она получила широкое выражение в одной из редакций главного медицинского сочинения индийцев « Аюрведы » (VI в. до н. э.).
Одним из крупнейших очагов возникновения многих важных видов культурных растений и домашних животных был древний Китай. В течение почти всего I I тысячелетия до н. э. в Китае существовало очень интенсивное земледельческое и скотоводческое хозяйство. Разведение шелковичного червя началось здесь еще раньше. Биологические представления в Китае, как и в других странах Древнего Востока, развивались в тесной связи с медициной под воздействием натурфилософских учений. В древнейших китайских натурфилософских сочинениях, созданных в IX—VII вв. до н. э., развивались представления о том, что все вещи состоят из полярных по своей природе материальных частиц. При их взаимодействии возникают пять основных стихий, или элементов — вода, дерево, огонь, земля и металл,— которые дают начало всему многообразию мира, включая растения, животных и человека.
В древнейшем, крито-микенском периоде истории древней Греции биологические знания были примерно на том же уровне, что и на Востоке. Главной предпосылкой к знакомству с анатомией человека была медицина и хирургия. В VIII—VI вв. до н. э., в так называемый «архаический» период истории древней Греции в недрах целостной философии природы возникали первые зачатки античной науки. Основоположников греческой философии Фалеса, Анаксимандра, Анаксимена и Гераклита объединяли поиски материального первоначала, из которого в силу естественного саморазвития возник мир. Для Фалеса (VII—VI вв. до н. э.) этим первоначалом была вода. Анаксимандр также считал, что мир возник из единого и вечного материального первоначала. Это первоначало он назвал « апейрон », что значит «беспредельное»; он считал его материей неопределенной, находящейся в вечном движении. Анаксимен считал материальным первоначалом мира воздух, из которого все возникает и в который все возвращается обратно.
Величайшим из ионийских натурфилософов был Гераклит Эфесский (544—483 до н. э.). Его учение не содержит каких-либо специальных положений о живой природе, тем не менее оно имело огромное значение как в истории биологии, так и в истории естествознания и философии в целом, ибо в нем был выражен стихийно-диалектический подход к пониманию природы. Гераклит впервые ввел в философию и в науку о природе четкое представление о постоянном изменении. Гераклит считал, что материальным первоначалом мира является огонь, который в силу необходимости закономерно воспламеняется и снова закономерно угасает.
В IV—III вв. до н. э. материалистической «линии Демокрита » была противопоставлена идеалистическая философская система Платона (427— 347 до н. э.). Согласно учению Платона, материальный мир — совокупность возникающих и преходящих вещей — является несовершенным отражением постигаемых разумом идей, идеальных вечных прообразов предметов, воспринимаемых чувствами.
Попытку преодолеть платоновский идеализм предпринял Аристотель (384—322 до н. э.). Он утверждал реальность материального мира и «го пребывание в состоянии постоянного движения. Аристотель впервые разработал учение о различных формах движения. В противовес идеалистической теории Платона, он развил сенсуалистическую теорию познания, согласно которой источником последнего являются ощущения, перерабатываемые затем разумом. В понимании явлений жизни Аристотель также основывался на указанном противопоставлении материи и формы. Зародыш образуется из смешения семени самца с выделениями самки. Последние образуют материю, т. е. возможность возникновения зародыша, но возможность эта может реализоваться лишь при воздействии на материю формы, происходящей из семени самца. В семени, таким образом, заложен принцип развития, который, по Аристотелю, есть не что иное, как душа.
Крупнейший из биологических трактатов Аристотеля — «История животных». Здесь дается описание наружных и внутренних органов человека, рассматриваются половые различия у животных, различные способы размножения у яйцекладущих и живородящих животных и особо размножение у человека. В трактате, носящем название «О частях животных», Аристотель различает в организме однородные части, которые впоследствии получили название тканей, и неоднородные, т. е. органы, выполняющие те или иные функции (глаз, рука и т. д.). Третий биологический трактат Аристотеля, озаглавленный «О возникновении животных», посвящен эмбриологии животных и человека.
Взгляды и познания Аристотеля в этой области получили развитие в работах его ученика Теофраста (370—285 до н. э.). Из трудов последнего наибольшее значение имеет «История растений». Наряду с народными поверьями и прикладными сведениями о лечебных растениях, о способе их собирания и применения Теофраст сообщил также некоторые данные о строении и размножении растений. Он впервые ввел в употребление термины — плод, околоплодник и сердцевина. Он различал такие способы размножения растений, как самопроизвольное зарождение, зарождение от семян, от корня, от клубня, от ветви, ствола и черенка.
Период от смерти Александра Македонского до завоевания Греции и Ближнего Востока Римом принято называть периодом эллинизма. Центром научной мысли сделался Египет, правитель которого Птолемей II основал в Александрии библиотеку и музей. Александрийская библиотека сгорела, и до нас дошли только небольшие фрагменты из произведений двух ученых врачей того времени — Герофила и Эразистрата. Герофил изучал строение человеческого тела и сравнивал анатомическое устройство человека и животных. Эразистрат в своем понимании жизнедеятельности тела исходил из представления, что каждый орган является системой, состоящей из трех элементов — вен, артерий и нервов.
Блестящим представителем античного материализма, не только пропагандировавшим, но и развивавшим идеи Демокрита, был римский поэт и философ Лукреций Кар (I в. до н. э.). В бессмертной поэме «О природе вещей» Лукреций утверждал бесконечность вселенной и допускал возможность жизни на других, удаленных от Земли мирах. Практические потребности сельского хозяйства й медицины стимулировали интерес к специальному изучению растений, животных и человека, появлению сочинений, так сказать, прикладного характера. Одной из первых книг, посвященных определению полезных для медицины растений, было сочинение Диоскорида (I в. н. э.), оказавшее большое влияние на ботанику последующих веков. В его кратких и нередко очень точных описаниях растений зачастую отмечаются места произрастания и происхождения растений.
Р имский натуралист Плиний собрал огромное количество выдержек из прочитанных им античных произведений, большая часть которых не сохранилась до настоящего времени. Эти выдержки он включил без особого разбора в свое знаменитое многотомное сочинение «Естественная история». После Плиния можно указать только одного выдающегося биолога- исследователя античного времени, имя которого прочно вошло в историю медицины и биологии. Это врач Гален (130—200), написавший множество трудов по всем отраслям медицины. Как великий врач, анатом и физиолог, Гален получил всеобщее признание еще при жизни, а его авторитет в вопросах медицины, анатомии и физиологии считался непререкаемым на протяжении полутора тысяч лет.
Представление о природе в этот период опиралось прежде всего на ветхозаветное сказание о сотворении мира: мир создан богом, он — реальное воплощение его идей. В эпоху, когда в Западной Европе распространились учения Аристотеля и Платона (XII—XIV вв.), в значительной степени искаженные в интересах богословия, центральным в средневековой схоластике стал спор между номиналистами и реалистами. Реализм зрелого средневековья признавал подлинное существование универсалий; номиналисты считали, что сущность вещей выражают только индивиды, универсалии же являются лишь словесным обозначением этой сущности.
Противоречие средневекового сознания порой выступало в остродраматической форме, как, например, в сочинениях и самой личной судьбе выдающегося мыслителя XIII в. Роджера Бэкона. Роджер Бэкон подверг решительной критике схоластику и веру в авторитеты, темпераментно и язвительно обличал он пороки духовенства и феодальной знати, невежество. Церковь не могла простить ему этого. Он был лишен кафедры в Оксфорде и поставлен под строгий надзор монахов ордена францисканцев, а затем брошен в монастырскую темницу, откуда вышел дряхлым, больным стариком только накануне смерти. В своем главном сочинении « Opus Majus» он утверждал, что не авторитеты, а наблюдения и опыт являются надежными источниками в мерилами подлинного научного знания.
Средневековая биология — скорее отражение средневековой культуры, нежели отрасль естествознания с собственным предметом изучения. Наиболее фундаментальными источниками сведений о биологических знаниях средневековья являются многотомные сочинения энциклопедического характера Альберта Великого и Венсана де Бове, относящиеся к XIII в. В энциклопедии Альберта Великого есть специальные разделы «О растениях» и «О животных». Детальные описания известных в то время видов растительного и животного царств во многом заимствованы у древних, главным образом у Аристотеля. На энциклопедию Альберта во многом похож свод средневековых знаний — «Зеркало природы», принадлежавший Венсану де Бове. В естественнонаучной части энциклопедии де Бове речь идет о растениях и животных. Сведения о растениях заимствованы из средневековой поэмы «О силах трав».
Арабо-язычная литература X—XII вв. стояла на более высоком уровне, чем западноевропейская литература того же времени. Сочинение Ибц-Рошда (Аверроэса), «Канон медицины» Ибн-Сины (Авиценны) — ярчайшие тому подтверждения. Субстратом любых жизненных и психических явлений Ибн-Сина считал пневму — летучую субстанцию, зарождающуюся из четырех парообразных соков организма. Пневма, согласно Ибн-Сине, может быть носителем различных, в том числе и душевных сил, но они не присущи ей изначально. Развивая эту точку зрения, Ибн- Рошд в противоположность учению Фомы Аквинского допускал смертность души. «Канон медицины», «Книга исцелений» Ибн-Сины наряду с изложением и комментированием античных авторов, содержали оригинальные данные и мысли в области медицины и биологии.Особенно обширны и интересны в них сведения по физиологий.
В XIV—XVII вв. было воскрешено лучшее из культурного достояния античного мира. Величайшее значение имело изобретение книгопечатания. Во многих областях науки начинаются смелые исследования, которые ведут ко все более глубокому познанию закономерностей природы. Жизнь, практика, производство ставили перед наукой все новые и новые задачи, создавая основу для бурного подъема всех отраслей знания. В XVI—XVIII вв. в Европе складываются новые организационные и материальные возможности для развития естественных наук. Увеличивается число научных учреждений и обществ.
В 1492 г. Христофор Колумб отплыл морским путем в Индию, а открыл Америку. Это ошибочное представление исправил Америго Веспуччи — побывав у берегов материка, который сейчас называется Южной Америкой, он сделал вывод, что это вовсе не Индия, а самостоятельный, ранее неизвестный материк. В 1497 г. Васко да Гама на кораблях обогнул Африку, уточнив ее очертания. Фернанд Магеллан был руководителем экспедиции, которой в 1519 г. впервые удалось обогнуть земной шар: они плыли в одну сторону и вернулись в тот же порт, откуда начали свое путешествие. Помимо доказательства того, что Земля — шар, путешествие Магеллана имело и другое огромное значение. Пройдя через пролив из Атлантического океана в Тихий и переплыв это огромное водное пространство, Магеллан доказал, что большую часть земной поверхности занимает не суша, как считалось ранее, а вода. https ://geographyofrussia.com/epoxa-velikix-geograficheskix-otkrytij/
В 1642-1644 гг. Абель Тасман во время двух своих экспедиций обнаружил сначала Новую Зеландию, а затем исследовал Австралию, открытую немного ранее, в 1604 г., голландцем по прозвищу Янц. В 1511 году Афонсу де Албукерки захватил Малакку, важнейший центр азиатской торговли, для Португалии. Обосновавшись в Малакке, Албукерки послал несколько посольств: Дуарте Фернандеш стал первым европейским дипломатом, посетившим королевство Сиам (современный Таиланд). https ://geographyofrussia.com/epoxa-velikix-geograficheskix-otkrytij/
Широкую попытку сблизить науку с философией и обосновать новые материалистические принципы познания природы предпринял в XVI в. английский философ Фрэнсис Бэкон. Бэкон звал к изучению природы, к открытию ее законов. Выдвинутый Ф. Бэконом опытный, индуктивный, аналитический метод был важным вкладом в развитие материалистической философии и естественных наук.
Одной из центральных фигур в философии и естествознании XVII — начала XVIII в. был Готфрид Вильгельм Лейбниц. Он создал собственную философскую систему объективного идеализма, ядром которой явилось его учение о монадах. Под монадами Лейбниц понимал абсолютно простые, неделимые духовные субстанции, составляющие «элементы вещей». Распространение принципа непрерывности на биологические явления привело Лейбница к разработке учения о «лестнице существ», получившей широкое признание в XVIII в. Согласно этому учению, все живые существа составляют единый,.непрерывный ряд; все дело лишь в том, чтобы отыскать промежуточные формы.
К концу XV — началу XVI в. ботаника располагала весьма ограниченными сведениями, доставшимися ей от античного мира и средневековья. Германский флорист XVI в. И. Бок описал 567 видов растений, объединив близкие растения в группы, которые известны сейчас как семейства губоцветных, сложноцветных, крестоцветных, лилейных и др. У Бока нет каких-либо сознательно выработанных принципов классификации. Во второй половине XVI в. нидерландский ботаник К. Клюзиус, широко изучивший европейскую флору и растения, привезенные из «заморских» стран, предложил классифицировать все растения на следующие группы: 1) деревья, кусты и полукустарники; 2) луковичные растения; 3) хорошо пахнущие растения; 4) непахнущие растения; 5) растения ядовитые; 6) папоротники, злаки, зонтичные и др.
Значительный успех в развитии ботаники в конце XVI — начале XVII в. связан с именем швейцарского ученого Каспара Баугина. Баугин изучил и описал около 6000 видов растений. Накопление материала настоятельно требовало углубления приемов систематизации. Определенную роль в этом отношении сыграли работы итальянского ученого XVI в. Андреа Чезальпино, попытавшегося установить некоторые исходные принципы классификации.
Важное значение для развития ботаники и ботанической систематики имели также работы немецкого натуралиста и философа Иоахима Юнга. Следует упомянуть «Новую систематику зонтичных растений» (1672) английского ботаника Р. Морисона и особенно трехтомное сочинение «История растений» (1686) английского натуралиста Джона Рея. Вершиной искусственной классификации явилась система, разработанная шведским натуралистом Карлом Линнеем, автором выдающихся трудов: «Основания ботапики », «Философия ботаники», «Роды растений», «Виды растений», «Система природы» и других, пользовавшихся широкой известностью и оказавших глубокое влияние на науку XVIII в.
Изучение тонкой анатомической структуры растений стало возможным только после изобретения микроскопа. В XII—XIII вв. в ремесленных мастерских были изобретены очки, во второй половине XVI в. появляются камера-обскура и первая сложная оптическая трубка, в самом начале X V II в,— микроскопы. Э тот прибор был впервые сконструирован Галилеем в самом начале XVII в. Одно из первых описаний тонкой структуры растений было дано в книге английского ученого Роберта Гука «Микрография или некоторые физиологические описания мельчайших телец при помощи увеличительных стекол» (1665). Гук описал некоторые растительные ткани и заметил их клеточное строение.
Развитие ботаники и, е частности, анатомии растений создало предпосылки для зарождения физиологии растений. Первая попытка научного толкования Вопроса о почвенном питании растений принадлежит французскому ремесленнику Б. Палисси. В книге «Истинный рецепт, посредством которого все французы могут научиться увеличивать свои богатства» (1563) он объяснял плодородие почв наличием в них солевых веществ. Опыт голландского естествоиспытателя ван Гельмонта, поставленный в 1600 г. в связи с изучением питания растений, принято считать первым физиологическим экспериментом. Идея активности растения кик живого организма получила экспериментальное подтверждение и развитие в работах М. Мальпиги.
Типичным образцом зоологических исследований XVI в. можно считать работы швейцарского натуралиста Конрада Геснера. Геснер — автор энциклопедической пятитомной «Истории животных», содержавшей описание всех известных тогда зоологических форм. Более глубоким представляется труд английского врача и натуралиста Э. Уоттона «О различиях животных» (1552). Он дал описание большого количества как высших, так и низших животных, придерживаясь при этом в основном принципов аристотелевской классификации. Значительным шагом вперед явилась система животных К. Линнея. Свою первую классификацию животных он предложил в 1735 г. в «Системе природы».
Многие исследования в области анатомии животных и человека принадлежали Леонардо да Винчи. Он вскрывал трупы, делал вивисекции, создавал замечательные анатомические рисунки. Наибольшие успехи в XVI—XVII вв. делала анатомия человека, поскольку она была связана с практической медициной. Здесь в первую очередь нужно отметить основополагающий труд «Семь книг о строении человеческого тела» (1543) великого анатома XVI в. профессора анатомии в Педуе Андреаса Везалия.
В 1628 г. Гарвей выпустил труд «Анатомическое исследование о движении сердца и крови у животных». В нем были приведены доказательства наличия кровообращения, даны описания его большого и малого» кругов. Гарвей установил, что сердце подобно мышце и является активным началом и центром кровообращения, движущим кровь по сосудам, рассчитал количество крови, протекающей через сердце, и пришел к выводу, что кровь не может создаваться непрерывно из пищи, как полагали, и поэтому в теле должна происходить циркуляция крови.
В XVI—XVIII вв. известные успехи имеются и в области эмбриологии животных. В XVI в. развитие эмбриологии связано с именами ряда ученых. Леонардо да Винчи выполнил очень интересные рисунки зародышей. Альдрованди сделал первую после Аристотеля попытку систематически проследить за этапами развития куриного яйца и за формированием цыпленка в яйце. Важной вехой в истории эмбриологии была книга В. Гарвея «О зарождении животных» (1651). Он ставил в ней вопрос о новообразовании органов в процессе зародышевого развития, критиковал некоторые старые представления об эмбриогенезе (вроде утверждения, будто зародыш образуется из семени отца и материнской крови). Гарвею принадлежит афоризм; «все живое из яйца», противопоставлявший это представление допущению возможности самопроизвольного зарождения.
В связи с работами по эмбриологии нужно сказать о опоре, который в истории биологии сыграл значительную роль и отголоски которого слышны до наших дней. В рассматриваемую эпоху оформились (ранее существовавшие в зачатке) две концепции, а именно преформистская и эпигенетическая. Сторонники преформизма (один из первых преформистов нового времени — Джузеппе Ароматари, а затем Сваммердам, Левенгук, Лейбниц, Мальбранш, Бонне, Галлер, Робине и др.) полагали, что зародышевое развитие сводится к росту вполне сформированного зародыша уже предсуществующего в яйце или сперматозоидах. Сторонники преформизма разделились на так называемых овистов ( Сваммердам, Валлисниери и др.), которые полагали, что зародыш заключен в яйце, и на анималькулистов (Левенгук, Гартсекер, Либеркюн и др.), которые считали, что зародыш находится в сперматозоиде. Левенгук допускал существование «мужских» и «женских» сперматозоидов.
Противоположную точку зрения занимали эпигенетики. Важнейшее значение в споре между эпигенетиками и преформистами, а главное в формировании эмбриологии как науки имела работа Каспара Фридриха Вольфа «Теория зарождения» (1759). Он считал, что процесс развития является эпигенезом — подлинным новообразованием. Эпигенетической точки зрения в XVIII в. придерживались П. Мо- пертюи, Джон Нидхэм, Дидро, отчасти Бюффон.
