Денис Иванович Ершов
Физика: Причины возникновения и этапы развития науки и учебной дисциплины. Цикл: Учебники по физике
С течением времени и по мере углубления специализации в современных науках, физика стала рассматриваться как отдельная область естествознания, не входящая в состав астрономии, химии, геологии и инженерного дела.
Однако физика продолжает играть важнейшую роль во всех областях естественных наук. В каждой из этих дисциплин существуют разделы, которые уделяют особое внимание физическим законам и измерениям. К ним относятся астрофизика, геофизика, биофизика и даже психофизика.
Таким образом, физику можно определить как науку о материи, движении и энергии, чьи законы, как правило, выражаются на языке математики, обеспечивая их экономное и точное изложение.
Конечная цель физики – выявить единый набор законов, которые управляют материей, движением и энергией на всех уровнях – от микроскопических субатомных масштабов до огромных космических просторов, таких как внегалактические просторы. И эта амбициозная задача в значительной степени была достигнута.
Хотя полностью единая теория всех физических явлений пока не создана, удивительно небольшой набор фундаментальных законов, по-видимому, способен объяснить все известные явления.
Классическая физика, которая развивалась примерно до начала 20 века, может эффективно объяснить движение макроскопических объектов, движущихся медленно по сравнению со скоростью света, а также такие явления, как тепло, звук, электричество, магнетизм и свет.
Современные достижения в области теории относительности и квантовой механики вносят изменения в эти законы, поскольку они касаются более высоких скоростей, массивных объектов и мельчайших составляющих материи, таких как электроны, протоны и нейтроны. **Древняя физика**
Фалес, первый известный физик, стал основателем этой науки, и его теории действительно принесли ему известность. Он был убежден, что мир, несмотря на разнообразие материалов, на самом деле состоит из одного основного элемента – воды, которую в древнегреческом языке называли Природой.
Фалес считал, что свойства различных материалов определяются взаимодействием воды в разных состояниях: твердом, жидком и газообразном. Это было первое объяснение, которое вывело природные явления из-под влияния божественного провидения и позволило объяснить их с точки зрения естественных законов.
Анаксимандр, наиболее известный своей протоэволюционной теорией, не согласился с идеями Фалеса. Он предположил, что вместо воды основным строительным материалом всей материи является некая субстанция, которую он назвал Бесконечностью. Оглядываясь назад, мы можем сказать, что это была поистине гениальная гипотеза, которая очень напоминает идею о том, что водород является основой всей материи в нашей Вселенной.
Одним из первых известных древнегреческих физиков был Левкипп. Этот философ решительно выступал против идеи прямого божественного вмешательства в природу, утверждая, что все явления имеют естественные причины. Вместе со своим учеником Демокритом Левкипп разработал первую атомную теорию, согласно которой материя не может быть разделена бесконечно и в конечном итоге превращается в отдельные части, которые невозможно разделить.
Первая атомная теория
Эта древняя философская гипотеза предполагала, что все сущее можно объяснить бесчисленными комбинациями твердых, мелких и неделимых частиц разного размера, но из одного и того же основного материала. В современной научной теории материи химические элементы, объединяясь, образуют единое целое. Большое разнообразие веществ состоит из агрегатов схожих субъединиц, которые обладают ядерной и электронной инфраструктурой, характерной для каждого элемента.
Евклид и математика
Из-за различий в содержании различных книг и разного уровня математического образования может показаться, что Евклид был всего лишь редактором трактатов, написанных другими математиками. В какой-то степени это верно, хотя, вероятно, невозможно определить, какие части принадлежат ему, а какие были адаптированы его предшественниками. Современники Евклида считали его последнюю и самую авторитетную работу чем-то вроде комментариев к «Стихийным элементам».
Аристотелевская физика
Интересно, что, хотя Аристотель считается отцом науки и оказал положительное влияние на историю физики своей систематикой и практикой, он фактически препятствовал прогрессу физики на протяжении нескольких тысячелетий.
Он заблуждался, утверждая, что математическая теория и физический мир не имеют точек соприкосновения. Это свидетельствует о его чрезмерной сосредоточенности на знаниях. В своей теории элементов, которая стала важным дополнением к древней физике, Аристотель попытался объяснить такие концепции, как движение и гравитация. Эта теория также оказала влияние на алхимию и медицину.
Аристотель был убеждён, что вся материя состоит из сочетания пяти элементов: земли, воздуха, огня, воды и нематериального эфира. Он пошёл ещё дальше, предположив, что царство Земли окружено воздухом, за которым следуют царства огня и эфира.
Упражнение №3 Тестовое задание для закрепления материала по теме: «1.1. Формирование представлений о физике в античности: философские корни и первые научные исследования»
Для слабых учащихся
Часть 1: Тестовые вопросы (выбор одного правильного ответа)
– Кто из древнегреческих философов утверждал, что вода является началом всего сущего?
– a) Анаксимандр
– b) Фалес
– c) Анаксимен
– Какое из следующих утверждений относится к Анаксимену?
– a) Воздух является основой всего.
– b) Бесконечное – это начало всего.
– c) Элементом материи является огонь.
– Какое из этих древних сооружений служит примером научного мышления доисторических людей?
– a) Пирамида в Египте
– b) Стоунхендж
– c) Колизей
Часть 2: Заполните пропуски
– — это начальный этап в развитии физического знания, который наблюдается в доисторические времена.
– Натурфилософские учения зародились в около VI века до нашей эры.
Часть 3: Задачи
– Изучите закон падения тел. Если тело массой 10 кг свободно падает, то какую силу тяжести оно испытывает? (Сила = масса × g, g = 9.8 м/с²)
Для средних учащихся
Часть 1: Тестовые вопросы (выбор нескольких правильных ответов)
– Основные принципы натурфилософии древней Греции включают в себя:
– a) Поиск единого первоначала.
– b) Упразднение роли религии в объяснении природы.
– c) Применение абсолютно точных экспериментальных методов.
– d) Материалистическую интерпретацию мира.
– Что повлияло на развитие физики в античности?
– a) Изобретение письменности.
– b) Религиозные учения.
– c) Навигационные пути.
– d) Металлургические технологии.
Часть 2: Заполните пропуски
– Первые научные открытия появились на берегах рек и.
– Процесс формирования научного мышления основывался на наблюдении за явлениями.
Часть 3: Задачи
– Охарактеризуйте подход Анаксимандра к объяснению окружающего мира. Как он обосновывал свои идеи?
– Рассчитайте, какую Arbeit выполняет человек при подъеме груза массой 50 кг на высоту 2 метра. (Работа = масса × g × высота)
Для сильных учащихся
Часть 1: Открытые вопросы
– Проанализируйте роль философских учений древних греков в развитии натурфилософии. Как они повлияли на дальнейшее развитие физики?
– Каковы были философские взгляды Парменида и Зенона на материю и бытие? В чем заключается их влияние на последующие теории?
Часть 2: Задачи с расчетами
– Если подъемник поднимает груз весом 1500 Н на высоту 3 м, рассчитайте работу, выполненную подъемником.
– Рассмотрите парадокс Зенона о делении движения. Как этот парадокс может быть интерпретирован с точки зрения современной физики?
Часть 3: Исследовательское задание
– Напишите обзор о том, как физические идеи и открытия античности продолжают влиять на современную науку. Используйте примеры из физики и философии, упоминаемые в материале.
Эти тестовые задания предоставляют разнообразные форматы для проверки знаний учащихся разных уровней подготовки, начиная от простых вопросов на понимание основных моментов до более сложных задач и открытых вопросов для глубокого анализа. Задания помогают закрепить представления о философских корнях физики и ее научных исследованиях в античности.
1.2. Средневековый период: развитие физических знаний в рамках схоластики и натурфилософии
С начала V века и до XV столетия исламский мир стал свидетелем впечатляющего научного прогресса. Многие работы, написанные на латинском и греческом языках, были переведены на арабский.
Один из самых выдающихся ученых того времени, Авиценна (980—1037), родившийся в Бухари (современный Узбекистан), внёс огромный вклад в развитие физики, философии, оптики и медицины. Среди его наиболее значимых работ можно выделить «Закон о медицине», который продолжал изучаться в Европе вплоть до XVII века. Также стоит упомянуть «Книгу исцеления», «Книгу о возмещении общего вреда, наносимого человеческому организму», «Книгу о раскраске», «Трактат о политике в отношении тела», «О пользе напитков», «Трактат о том, как лечить людей», «О кровопускании» и «Трактат о еде и лекарствах».
Авиценна первым правильно описал первичный менингит, выявил причины желтухи, описал симптомы камней в мочевом пузыре и обратил внимание на положительное влияние психотерапии на процесс выздоровления.. Ибн Сина оставил значительный след в математике, разработав аббревиатуры, которые используются до сих пор: Евклид, маджмусти, наука о теле и артематика. Кроме того, он написал множество трудов по естествознанию и астрономии, среди которых можно выделить:
* «Послание об отмене судеб звезд»;
* «Послание о высших телах и причинах молний и грома»;
* «Послание о космосе»;
* «Послание о растениях и животных».
Ибн аль-Хайтам, математик из Басры в Ираке, живший в период с 965 по 1040 годы, по праву считается одним из основоположников современной оптики. В отличие от Птолемея и Аристотеля, которые считали, что свет падает из глаза на объекты, которые мы видим, Ибн аль-Хайтам утверждал, что свет распространяется от предметов к глазу.
Его работы были переведены и изучены в Западной Европе, в частности, Роджером Бэконом и Уитлоу. Ему приписывают изобретение фотоаппарата, и он был первым, кто полностью объяснил анатомию глаза и описал функции его органов. Кроме того, Ибн аль-Хайтам стал первым, кто исследовал эффекты и психологические аспекты зрения.
В своей книге он также изложил уравнение четвертого порядка, описывающее отражение света.. Его диссертация представляла собой трактат о свете, который служил дополнением к его книге по этой теме. В ней он исследовал свойства освещения и излучения, рассеивающегося через различные прозрачные среды.
Он также провел множество анатомических исследований человеческого глаза и изучал оптические аберрации. Его работы охватывали свойства радуги, плотность света в атмосфере и иллюзию Луны.
В рукописи статьи в «Курстуне» упоминается трактат о центрах тяжести. Кроме того, у него есть диссертация под названием «В Млечном пути», в которой он решал проблемы, связанные с галактикой и смещением Млечного пути.
В рукописи «Небесные ряды» изображена модель планет, похожая на модель Тихо Браге. В этой работе также был обнаружен четырехугольник Ламберта, также известный как четырехугольник Ибн аль-Хайтама-Ламберта.
Омар Хайям, персидский ученый, живший с 1048 по 1131 год, рассчитал продолжительность солнечного года с удивительной точностью – она отличается от текущей всего на несколько секунд.
Омар Хайям также стал первооткрывателем в области тригонометрии и алгебраических уравнений третьей степени. Он предложил метод их решения, основанный на разрезании конуса. Кроме того, Омар Хайям известен как автор кватернионов – математических объектов, которые находят применение в современной физике.
Физика в Средние века**
500 год нашей эры: Иоанн Грамматик создает теорию об оплате.
984 год: Сын Сахля открывает закон преломления.
1010 год: Ибн аль-Хайтам изучает оптику и выдвигает концепцию ограничения скорости света.
Около 1030 года: Авиценна формирует понятие силы.
1050 год: Аль-Бируни приходит к выводу, что скорость света значительно превышает скорость звука.
Около 1100 года: Багдади создает теорию движения, выделяя различия между скоростью и ускорением.
**Мусульманские ученые XVI века**
В период с VII по XIV века Восточная и Западная Римская империи развивались по-разному.
Восток
На Востоке образовалось множество арабских государств. Арабы вели завоевательные походы, чтобы получать дань, но не навязывали свою религию.
Первый университет был основан в Кордове, Испания, в 755 году. Затем появились университеты в Багдаде (795) и Каире (972).
В это время зародилась алгебра, а также теория весов и прецизионные измерения, такие как плотность и объём. Арабский язык стал языком науки. Учение о двойственности истины, например, религиозной и научной, позволяло им сосуществовать без инквизиции.
Хорезми
Мухаммед бен Муса аль-Хорезми (787 – ок. 850) – автор основополагающих трактатов по арифметике и алгебре, которые были переведены на латинский язык в XII веке. Его «Книга о восстановлении и противопоставлении» оказала значительное влияние на развитие математики в Западной Европе. Он также написал труды по астрономии, географии и другим наукам.
Ибн аль-Хайсам, известный как Альгазен (965, Басра – около 1039), был арабским учёным, который работал в Каире. Он написал два трактата, посвящённых анализу «Начал» Евклида. В этих работах он рассматривал определения, аксиомы и постулаты, а также теорию параллельных.
Кроме того, Ибн аль-Хайсаму принадлежат работы в области физики, где он дал наиболее полное изложение оптики своего времени. Также он оставил работы по медицине, в которых его данные о строении глаза были близки к современным. Кроме того, он занимался философией.
Омар Хайям, также известный как Гиясаддин Абу-ль-Фатх ибн Ибрахим, родился примерно в 1048 году в Нишапуре и умер после 1122 года там же. Этот персидский и таджикский поэт, математик и философ провёл большую часть своей жизни в городах Средней Азии и Ирана.
В философии он был последователем Аристотеля и Ибн Сины. Его математические сочинения включают трактат «О доказательствах задач алгебры и алмукабалы», где он представил систематическое изложение решения уравнений до третьей степени включительно в геометрической форме.
В трактате «Комментарии к трудным постулатам книги Евклида» он разработал оригинальную теорию параллельных. В работе «Об искусстве определения количества золота и серебра в состоящем из них теле» он рассмотрел известную классическую задачу, ранее решенную Архимедом.
Аль-Хазини был учеником Омара Хайяма, который вместе с учителем развивал теорию весов. В результате они создали «весы мудрости» – устройство, позволяющее определять чистоту драгоценных металлов и выявлять подделки. Эти весы представляли собой градуированное коромысло с пятью перемещающимися чашечками. Их точность составляла до 1/1000 от полной нагрузки, которая составляла 4,464 кг или 1000 мискалей.
Улугбек (1409 – 1449) – известный астроном, который в 1428 году построил обсерваторию Улугбека в Самарканде. Она представляла собой стенной квадрант с радиусом 40 метров. Улугбек составил каталог на 1018 звезд.
Западная Европа. С 10 века на территории бывшей Западной Римской империи, где ранее господствовали варвары, начали возникать государства. Появились первые «колледжи», а затем и университеты, которые находились под сильным влиянием церкви. В этот период были переизобретены бумага и компас, созданы механические часы (12 век), огнестрельная артиллерия (13 век) и книгопечатание (14 век), что было связано с именем Гуттенберга. В производственном плане Запад значительно опередил Восток.
Учение о двойственности истины не получило широкого распространения. **Физика в средневековом мусульманском мире**
В Средние века механика была одной из самых развитых наук, развивавшейся на основе основных положений Аристотеля. Средневековые физики критиковали и пытались улучшить многие аспекты аристотелевской физики.
Одной из ключевых проблем в аристотелевской механике было движение снаряда. Анализ этой проблемы стал одним из самых впечатляющих достижений средневековой физики, поскольку для объяснения непрерывного движения снаряда после потери контакта с землёй требовалось постоянное воздействие динамики. В период Средневековья и эпохи Возрождения многочисленные труды античных и раннесредневековых ученых способствовали сохранению и передаче знаний о природе.
Особое значение в арабском культурном пространстве имели сборники и комментарии Авиценны и Аверроэса, которые также оказали влияние на восприятие античных идей на латинском Западе в XII и XIII веках.
Однако на протяжении долгого времени на латинском Западе был утрачен интерес к систематизации и обобщению физических знаний, который проявлял Аристотель. Вместо этого, природа рассматривалась как знак божественной воли и, следовательно, как источник откровения, что нашло отражение, например, в библейском толковании Августина, созданном около 400 года.
Интерес к природе как к источнику объяснений становится особенно заметным в начале 12 века. Одним из ярких представителей этого направления является Аделард Батский. Он уже не рассматривает природу как «книгу» божественных знамений, а описывает естественные биологические, физиологические, космологические и климатологические явления в своих работах. Аделард опирается не на книжное знание, а на наблюдения и эксперименты, хотя и не разрабатывает методологию этого процесса.
Роберт Гроссетест, основываясь на геометрическом мировоззрении Платона, развивает теорию света. Он стремится свести количественные, качественные, пространственные и субстанциальные движения к законам света, что отражено в его работах «De motu corporali» и «Люс и Де Линейс».
Таким образом, оптика, которую Роберт называет «scientia perspectiva», становится «модельной наукой». Роджер Бэкон, также следуя идеям Платона, стремится объяснить все причинно-следственные связи в природе через действие энергетического излучения.
Витело, продолжая традиции Ибн аль-Хайсама, уделяет оптике центральное место в своих передачах и объяснениях перспективы. Аналогичная общая перспектива, предложенная Йоханнесом Пекхамом, до сих пор используется Лоренцо Гиберти и Леонардо да Винчи.
Незадолго до середины XIV века Николаус Отрекур начал активно критиковать статус метафизики как науки, которая претендует на роль первой в познании и дисциплине.
В то же время бурное развитие торговли и техники в XIV веке сделало возможным количественную оценку природы и критику аристотелевской теории движения, то есть теории причинности в целом. Франц фон Маркиа и Йоханнес Буридан, основатель так называемого «Братства», посвятили свои труды этой теме. В период с VII по XV века в мусульманском мире наблюдался значительный научный прогресс. Многие классические труды, написанные на индийском, ассирийском, сасанидском (персидском) и греческом языках, включая работы Аристотеля, были переведены на арабский язык.
Особенно важным является вклад Ибн аль-Хайсама (965—1040), арабского или персидского ученого, которого считают основоположником современной оптики. В то время как Птолемей и Аристотель предполагали, что свет либо исходит из глаза и освещает объекты, либо что «формы» исходят из самих объектов, Ибн аль-Хайсам (известный под латинским названием «Альхазен») выдвинул идею о том, что свет попадает в глаз лучами из разных точек объекта.
Труды Ибн аль-Хайсама и аль-Бируни (973—1050), персидских ученых, в конечном итоге достигли Западной Европы, где их изучали такие известные ученые, как Роджер Бэкон и Вителло.
Ибн аль-Хайтам в своих трудах по оптике применял контролируемые эксперименты, хотя остаётся неясным, насколько они отличались от идей Птолемея18. Арабские механики, такие как Бируни и Аль-Хазини, разработали сложную «науку о весе», проводя измерения удельного веса и объёмов различных веществ19.
Ибн Сина, известный как Авиценна, был ученым-энциклопедистом из Бухары, расположенной на территории современного Узбекистана. Он оставил заметный след в области физики, оптики, философии и медицины.
В 1020 году Авиценна опубликовал свою теорию движения в «Книге исцеления». В этой работе он утверждал, что метатель придает снаряду импульс, который сохраняется на протяжении всего движения и требует воздействия внешних сил, таких как сопротивление воздуха, для своего рассеивания.
Авиценна проводил различие между «силой» и «наклоном», называя их «mayl». Он считал, что объект приобретает mayl, когда его движение вступает в противоречие с его естественным состоянием. Благодаря этому наклону объект продолжает движение, и это происходит до тех пор, пока не иссякнет его mayl.. Эта концепция движения соответствует первому закону Ньютона об инерции, который гласит, что движущийся объект будет сохранять свое движение, пока на него не будет действовать внешняя сила20. Эта идея, которая расходилась с представлениями Аристотеля, позже была описана как «импульс» Джоном Буриданом, на которого, вероятно, оказала влияние «Книга исцеления» Ибн Сины21.
Страница из «Алгебры» аль-Хорезми.
Хибат Аллах Абу-ль-Баракат аль-Багдади (примерно 1080—1165) продолжил и развил теорию Ибн Сины о движении снаряда. В своей книге «Китаб аль-Мутабар» он утверждал, что движущийся объект создаёт сильный наклон (майль касри) для другого, и этот наклон уменьшается с расстоянием.
Аль-Багдади объяснял ускорение падающих тел, говоря о том, что оно происходит из-за постепенного накопления мощности, что приводит к увеличению скорости. Согласно Шломо Пайнсу, теория движения аль-Багдади стала «древнейшим отрицанием фундаментального динамического закона Аристотеля, который утверждал, что постоянная сила вызывает равномерное движение».
Позднее на идеи Абу-ль-Бараката ссылались Жан Буридан и Альберт Саксонский, объясняя, что ускорение падающего тела является результатом его растущего импульса.
Ибн Баджжа, известный в Европе как Авемпейс (ок. 1085 – 1138), высказал предположение, что на каждую силу всегда найдётся противодействующая. Он критиковал Птолемея и стремился создать новую теорию скорости, которая могла бы заменить теорию Аристотеля.
Два будущих философа поддержали теорию Авемпейса, известную как авемпасная динамика. Этими философами были католический священник Фома Аквинский и Иоанн Дунс Скот.
Галилей впоследствии принял формулу Авемпейса, согласно которой «скорость данного объекта равна разности между движущей силой этого объекта и сопротивлением среды движения».
Йоханнес Буридан разработал теорию импульса, которую Пьер Дюэ назвал «предшественником Галилея». Эта теория оставалась авторитетной в течение долгого времени, пока ее не заменила теория инерции.
Николаус фон Оресме, Альберт фон Рикмерсдорф и Марсилий фон Инген развивали эти теории, и только в Оксфорде они встретили сопротивление (со стороны Томаса Брадвардина) или неприязнь (со стороны Ричарда Свинсхеда).
Последние двое, вместе с Йоханнесом Дамблтоном и Уильямом Хейтсбери, принадлежали к так называемым «Оксфордским калькуляторам» из Мертон-колледжа, которые пытались применить общую математизацию для описания природы. Николаус фон Оресме был одним из самых известных мыслителей в мире, а также одним из основателей экономики. Его влияние на мировую культуру было огромно.
Его подход к пониманию мира был основан на аристотелевском знании физики, а также на его способности мыслить в контексте отдельных фрагментов жизни. Он всегда стремился к относительности и концентрации внимания, а его координационная система была действенной и эффективной. Кроме того, он понимал, что количественные изменения определяют качественные, и это понимание стало основой его теории.
Я продолжаю изучать историю, связанную с 15-летним Анфаном, учеником З. Б. Бьяджио Пелакани из Пармы. Этот молодой человек, как и его 15-летний сын, стал основателем компании.
Также стоит упомянуть Николауса фон Куса (Nikolaus von Kues), специалиста по количественным показателям в области медицины, который послужил примером для интереса к эпохе Возрождения.
Великий натуралист эпохи Возрождения, Леонардо да Винчи (1452—1519), был одним из первых, кто пробудил практический интерес художников и инженеров к оптике. Он также исследовал крафтинг, проявлял интерес к ветряным мельницам и стал основателем науки о природе.
В области математики наиболее значимым достижением стало возрождение теоретического подхода Евклида к решению научных проблем и его применение для проверки истинности научных теорий. Следующим шагом стало распространение математики на все области физики.
Однако самым значительным практическим вкладом стало введение арабских цифр, которые зародились в Индии. Итальянский математик Леонардо Фибоначчи из Пизы (ок. 1170—1250) впервые представил их в своем труде «Liber Abaci», опубликованном в 1202 году. Вскоре арабские цифры полностью вытеснили римские из повседневного использования.
В конечном итоге, арабские цифры стали поворотным моментом в развитии готической архитектуры, что свидетельствует о том, что их полноценное практическое применение нашло только на латинском Западе (см. Кромби, 1959).
В контексте математики невозможно не вспомнить немецкого философа и богослова Николая Куса (1401—1464). Этот выдающийся мыслитель не только служил папским легатом в Священной Римской империи германской нации, но также был кардиналом и принцем-епископом Бриксена, а впоследствии – генеральным викарием британских папских государств.
Во время обучения в университетах Гейдельберга, Падуи и Кельна Николай Кус не только изучал труды древних авторов, но и активно участвовал в дискуссиях с современными ему философами. В своих работах «О доктрине невежества», «О видении божьем» и «О предположении» он высказывал идеи о том, что познать Бога можно лишь с помощью божественного человеческого разума, а не только через человеческие средства, которые он называл «ученым невежеством».
Среди прочих его открытий, Николай Кус писал о возведении круга в квадрат и утверждал, что Земля – это всего лишь звезда, подобная другим, что она не является центром Вселенной и, следовательно, не находится в состоянии покоя, а также что её полюса неподвижны.. В медицине он предложил метод подсчета пульса, сравнивая частоту сердечных сокращений с количеством воды, которое вытекает из водяных часов за один удар пульса (McGinn, 2005).
Математические достижения, о которых шла речь ранее, оказали значительное влияние на развитие физики. Греческие философы создали математику, которая описывала только неподвижные объекты, в то время как натурфилософы XIII века расширили горизонты, разработав математику движения.
После осуждения 1277 года появились новые физические теории, которые представляли Вселенную как бесконечную, пустую и не имеющую центра, что противоречило утверждениям Аристотеля. В период развитого Средневековья в Оксфордском университете была разработана новая теория, связывающая восприятие веса с магнитным притяжением.
Сам Аристотель предлагал объяснения, основанные на действии среды, но большинство средневековых комментаторов сочли их неудовлетворительными. Однако они сохранили основное предположение о том, что для непрерывного движения снаряда требуется постоянная причина.
В 1300-х годах некоторые ученые из Оксфорда занимались философской проблемой: как описать изменения, происходящие при увеличении или уменьшении интенсивности свойств. В ходе своих исследований они пришли к пониманию динамических аспектов движения.
Главным догматом стал томизм – учение Фомы Аквинского (1225—1274), в котором аристотелевская философия была адаптирована к требованиям христианского вероучения. Это учение стало основой схоластики.
В этот период активно развивалось учение об импетусе. Аристотель был канонизирован, хотя многие его идеи были отвергнуты. Появилось представление о силе, которая объединяла в себе импульс и энергию. Различали живую и мёртвую силу. Возникло понятие количества материи, и стало ясно, что импетус пропорционален произведению скорости на количество материи (в разных системах измерений это может быть масса или вес). Однако эти знания не нашли практического применения.
Таким образом, арабы получили знания от Рима, а варвары Запада, сначала уничтожив римские знания, затем воспользовались знаниями, полученными от арабов.
В Средние века эти дисциплины развивались, в основном, благодаря учёным из исламского мира. Особенно значимыми были достижения в области оптики, в частности, благодаря Ибн Сахлу, который впервые сформулировал закон преломления Снелла, и Альхазену.
В эпоху латинского Средневековья качественные объяснения продолжали доминировать над количественными, в том числе в области оптики и механики. Однако с распространением номиналистических течений было преодолено аристотелевское представление о движении.
Например, Иоанн Буридан предложил теорию импульса, основанную на идеях Иоанна Филопона, в которой импульс рассматривался как движущая сила не только в земном мире, но и в движении планет. Хотя в последующие века эта теория подвергалась критике, она предвосхитила концепции, подобные идеям инерции, которые фактически исключали любое живое и панпсихическое объяснение природы. По его мнению, тяжелые тела стремятся к движущемуся центру, подобно тому, как железо притягивается к магниту, который движется. Хотя эта теория позже была признана неверной с точки зрения современных представлений, она предлагала оригинальное объяснение и явное улучшение по сравнению с предыдущей теорией тяготения Аристотеля, которая утверждала, что все объекты стремятся к сфере своего происхождения (Crombie, 1959).
Интерес к движению, о котором мы говорили ранее, стал основой для создания теории импетуса, разработанной французским священником Жаном Буриданом (около 1300—1358). Эта теория стремилась объяснить, как тело продолжает двигаться, не теряя контакта с источником движения. Согласно этой теории, импульс, придаваемый снаряду метателем, сохраняется до тех пор, пока он превышает сопротивление, что, по сути, является предшественником концепции инерции.
Теория импетуса нашла практическое применение в управлении движением снарядов и оказалась полезной для объяснения вращения звезд и планет, как это было показано Дюгемом в 1985 году. Эти примеры наглядно демонстрируют, что в Средние века физика, как основополагающая естественная наука, активно развивалась, а не застаивалась.. Хотя впоследствии было установлено, что некоторые из этих средневековых теорий не соответствовали современным представлениям, стоит отметить, что то же самое можно сказать и о некоторых теориях античности или эпохи Возрождения. Поэтому признак ложности не обязательно связан исключительно со средневековой латинской наукой.
