Прорыв в науке и технике Нового времени
Новое время началось с освобождения науки от давления Церкви, что позволило ей сделать мощный рывок по многим направлениям. Открытия учёных тут же использовали изобретатели для создания новых приборов и орудий труда, внедрения новых технологий и материалов. Промышленная революция XVIII в. привела к началу «Века пара».
...А всё-таки она вертится!
Первым шагом к освобождению науки от влияния религии стало учение польского астронома Николая Коперника о движении Земли вокруг Солнца. Это учение разрушило церковное представление о неподвижной Земле в центре Вселенной, как её описывала античная геоцентрическая система мира, распространённая в изложении философа Птолемея (II в.). Гелиоцентрическая система мира, которую развил Коперник, также возникла в античности, но Церковь её не приняла, предпочтя систему Птолемея, дающую понятное, земное представление об устройстве мира.
Церковь сразу запретила учение Коперника, опасаясь «подрыва основ», и боролась с его сторонниками. В 1600 г. на костре сожгли итальянского монаха Джордано Бруно, который вывел из теории Коперника своё религиозно-философское учение, а Галилея, убедившегося в истине учения Коперника путём астрономических наблюдений, заставили отречься от своих убеждений. По легенде, отрекаясь, Галилей сказал: «А всё-таки она вертится!» К началу XVIII в. с этим согласился весь научный мир, вопреки давлению Церкви принявший гелиоцентрическую систему.
Звенья цепи открытий
Главным аргументом противников Коперника было то, что его система, так же как и Птолемеева, не объясняла неравномерность движения планет. Это замечал и оппонент Коперника — датский астроном Тихо Браге, собравший данные многолетних исследований движения планет. Его сотрудник Иоганн Кеплер, проанализировав данные наблюдений Браге, математически вывел три закона движения планет, объяснившие эту неравномерность и уточнившие систему Коперника. По законам Кеплера делали точные расчёты движения небесных тел и для фундаментальной астрономии, и для практики — для определения положения и курса корабля по звёздам.
Ньютон о движении
С развитием машиностроения, особенно транспорта, большое практическое значение получила механика — раздел физики, изучающий свойства и причины движения и его отсутствия (равновесия, статики). Основал эту науку Ньютон, открыв три закона механики (Законы Ньютона). Первый закон — закон инерции: тело сохраняет состояние покоя или свою скорость и направление движения неизменным, если на него не воздействуют иные силы или их действие взаимно компенсировано. Инерция — это сохранение скорости движения (или покоя) тела при отсутствии внешних воздействий.
Второй закон Ньютона - закон движения: ускорение (а), приобретаемое телом, прямо пропорционально вызывающей его силе (F), совпадает с ней по направлению и обратно пропорционально массе (т) тела: а = F/m.
Третий закон Ньютона: силы, с которыми два тела действуют друг на друга, равны по величине и противоположны по направлению: F1 = -F1.
Поверить алгеброй гармонию...
Законы И. Ньютона открыли возможность применения математического анализа в изучении природы. Математический подход требовал числовых выражений разных показателей, а для этого надо было изобретести измерительные системы и измерительные приборы. Так, для измерения давления были придуманы барометры и манометры, для измерения температуры — термометры. Первый прибор для измерения силы — динамометр, подобный пружинному безмену, — появился в 1726 г. (единая единица измерения силы — 1 ньютон (1N) принята лишь в 1946 г.).
С XVI в. начали механизировать и сам процесс счёта. Одну из первых механических счётных машин — паскалину — изобрёл в 1642 г. Б. Паскаль, приспособив шестерённый механизм для выполнения сложения и вычитания. Похожие устройства применялись во всех арифмометрах XVI-XX вв. Для сложных математических расчётов англичанин Р. Биссакар в 1654 г. придумал логарифмическую линейку с подвижными шкалами, совмещая которые можно производить любые математические действия, но не над числами, а над заменяющими их логарифмами.
Место и время
Особо важна была точность измерений в мореплавании. Чтобы корабль не потерялся в открытом океане, морякам нужно было точно определять свои координаты — широту и долготу. В 1730 г. на смену древней астролябии пришёл секстант — более совершенный прибор для определения широты по высоте солнца или звёзд.
В XVI в. был предложен способ определения долготы сравнением местного солнечного времени со временем в точке отсчёта (в порту или на нулевом меридиане). А для этого нужны были часы, которые даже после долгого плавания будут точно показывать то же время, что и в точке отсчёта. В 1736 г. английский часовщик Д. Гаррисон изобрёл часовой анкерный спуск, обеспечивший высокую точность морского хронометра. В 1776 г. швейцарский часовщик Ж.-М. Понзе изобрёл секундомер — прибор, измеряющий интервалы времени с точностью до долей секунды и необходимый в проведении ряда научных опытов.
Разоблачение молнии
Иллюстрацией быстроты, с которой научные открытия Нового времени приводили к появлению полезных изобретений, может служить история молниеотвода (его часто неправильно называют громоотводом). Опыты с лейденской банкой навели учёных на мысль, что молния может иметь электрическую природу. Эту гипотезу доказал американский изобретатель и один из лидеров борьбы за независимость США Бенджамин Франклин. Запустив в грозовое облако сделанного из проводников воздушного змея, он обнаружил, что змей собрал электрический заряд.
Франклин убедился, что молния — это электрическая искра, проходящая между разнозаряженными тучами и землей. Ударяя в здания, выстроенные из камня и дерева, не проводящих электричество, заряд молнии производит разрушения. Но если удар молнии примет на себя заземлённый (соединённый с землёй) проводник, то электричество просто уйдёт в землю. Для отвода молний Франклин предложил ставить на крышах металлические шесты (молниеприёмники), цепью или проволокой (токоотводом) соединённые с заземлителем.
Связь по цепочке
Быстрая передача информации на большие расстояния — залог успеха в военном деле, в политике, торговле и даже в науке. С древних времён сообщения на расстояния передавали световыми сигналами — например, ещё в Средневековье дозорные на Великой Китайской стене по цепочке, от башне к башне, передавали условные знаки, зажигая огни. С появлением зрительных труб стало возможным увеличить расстояние до рассматриваемого объекта, что позволило передавать сигналы не только видимым издали светом, но и цветом, и формой объектов.
В 1684 г. Р. Гук, изобретатель микроскопа, придумал оптический телеграф («теле» — далеко, «графо» — пишу) с подвижными планками разных цветов, меняя положение которых создавали условные знаки для зашифровки и передачи информации. В 1780 г. оптический телеграф такого рода был создан французом К. Шаппом: по цепочке из 22 башен сообщения между Парижем и Лиллем (225 км) передавались со скоростью 1 знак в 2 минуты. Ряд побед Наполеона был обеспечен быстротой передачи приказов на дальние расстояния с помощью телеграфа Шаппа. В начале XIX в. появились гелиографы — оптические телеграфы, передающие сигналы «солнечными зайчиками». В солнечную погоду сигнал получали с расстояния до 65 км, а ночью, отражая лунный свет или подсвечивая зеркала, — с 15-50 км.
