Книгопечатание.

Идею печатания книг, скорее всего, подали штампы. Уже в VII‑VIII веках в Европе вырабатывалась материя с тисненными украшениями. При печатании многих повторяющихся фигур здесь применялись штампы. Средневековые переписчики в XIII веке также прибегали к помощи штемпелей для инициалов (крупных украшенных букв, помещаемых в начале абзаца). Причина этого понятна — если текст писали сравнительно быстро, то на рисование крупных инициалов уходило много времени. Переписчику было очень удобно прибегнуть к штампу, тем более что в крупных рукописях одни и те же миниатюры повторялись по несколько раз. Оттиски широко применялись при изготовлении игральных карт и дешевых картин (в частности, с изображениями святых). Эти гравюры сначала представляли собой только картинки, но потом их стали сопровождать несколькими строчками текста. От гравюр оставался только шаг до производства книг. Видимо, эволюция здесь была такая же. Сначала с досок печатали только картинки, а текст писали от руки. Затем перешли к вырезанию на доске (в обратном виде) и текста, поясняющего рисунок. В дальнейшем дошло до вырезания одного текста без иллюстраций.

Первые книги, напечатанные таким образом, были невелики по объему (мы бы назвали их брошюрами) и рассчитаны на небогатого покупателя, у которого не хватало денег на то, чтобы купить настоящую книгу. Однако тираж таких дешевых изданий был, видимо, достаточно велик для того, чтобы оправдать первоначальные издержки на вырезание текста на досках. Среди первых печатных книг была, например, «Библия бедных», содержащая несколько десятков листов из Ветхого и Нового завета с картинками. Или «Зеркало человеческого спасения» с гравюрами, изображавшими грехопадение Адама и Евы, а также некоторыми выдержками из Нового завета, относящимися к спасению души. Третья книга, имевшая большую популярность, — «Жизнь и страсти Христа». Наряду с этими душеспасительными сочинениями ходко шли небольшие учебные книги: латинская грамматика Элия Доната, грамматика Александра Галла и другие.

Техника изготовления всех этих первых творений печатного дела была следующей. Бралась прямоугольная пластина твердого дерева — ореха, груши или пальмы — толщиною около 2 см. На ней после тщательной шлифовки и проверки правильности плоскости рисовались или наклеивались нарисованные на бумаге картинка и текст, похожий на рукописный. В первое время рисовали грубыми штрихами — для облегчения работы, — позже техника улучшилась, и рисунки стали выходить красивее и изящнее. Затем острыми на конце и твердыми ножичками вырезали вглубь все те части, которые не нужны. В результате этой работы получался выпуклый, лежащий весь на одной плоскости рисунок, который оставалось намазать краской (она представляла собой смесь сажи с растительным маслом, например, олифой). Краска налагалась при помощи тампона, сделанного из кожи или крепкой плотной материи, набитой шерстью. На покрытую краской поверхность накладывали влажный (чтобы краска лучше приставала) лист бумаги. Когда лист принимал весь рисунок с деревянной колодки, его осторожно снимали и вешали сушить. Затем снова мазали доску краской, и процесс повторялся. Сначала печатали только с одной стороны листа. Затем техника улучшилась, и стали использовать обе стороны.

Дешевизна новых книг породила устойчивый спрос на них, а это привело к тому, что к печатанию стало обращаться все больше ремесленников. Очевидно, что вырезание текста на доске было трудоемким и кропотливым делом. К тому же каждая доска могла быть использована для печатания только одной определенной книги. У многих мастеров, занимавшихся этим непростым делом, наверное, возникала мысль: можно ли ускорить и упростить процесс печатания? Между тем существовал только один способ облегчить работу — создание подвижных букв, которые могли бы служить многие годы для набора совершенно разных книг. Впервые эта идея была воплощена в жизнь Иоганном Гутенбергом. Около 1440 года, живя в Страсбурге, Гутенберг изготовил свой первый печатный станок. В 1448 году он вернулся в свой родной Майнц и всецело посвятил себя книгопечатанию.

Сам Гутенберг тщательно скрывал суть своего изобретения, поэтому путь, которым он пришел к нему, можно восстановить лишь предположительно. Есть известия, что первый набор Гутенберга был деревянным. Уверяют, что еще в начале XVI века видели остатки его первого деревянного шрифта. Причем он делал в теле каждой литеры отверстие и связывал набранные строки продетой сквозь отверстия веревкой. Однако дерево малоподходящий материал для вырезания отдельных мелких букв. К тому же оно набухает, высыхает — и отдельные слова получаются неодинаковыми по высоте и ширине. Это мешало печатанию. Стараясь преодолеть этот недостаток, Гутенберг, видимо, стал вырезать литеры из мягкого металла — свинца или олова. Очевидно, вскоре (если не сразу) пришла мысль, что литеры можно отливать — это будет и быстрее и легче. В конечном итоге процесс изготовления литер принял следующий вид: из твердого металла (железа) вырезали в зеркальном виде пунсоны (точные модели) всех используемых букв. Затем, ударяя по ним молотком, получали оттиски букв на медной пластинке (матрице). В этой форме отливали то количество букв, которое было нужно. Такие литеры можно было использовать многократно, причем для печатания самых разных книг. Отлитые буквы набирались в линейку с бортиками (верстатку), которая представляла собой готовую строку.

Первыми книгами Гуттенберга были календари и грамматика Доната (всего он выпустил 13 таких изданий). Но в 1455 году он отважился на более сложное дело — выпустил первую печатную Библию общим объемом в 1286 страниц (3400000 печатных знаков). В этом издании типографской краской был набран только основной текст. Заглавные буквы и рисунки рисовал от руки художник.

Открытый Гутенбергом способ книгопечатания оставался фактически неизменным до конца XVIII века. Редко какое открытие бывало так кстати, как изобретение печатного станка. Насколько книгопечатание отвечало насущным потребностям человечества, показали уже первые годы после раскрытия тайны Гутенберга. Сотни типографий, одна за другой, возникли в разных городах Европы. К 1500 году было выпущено по всей Европе до 30 тысяч различных названий книг. Стараясь сделать свои издания более привлекательными, мастера снабжали свои книги иллюстрациями — сначала черно‑белыми, а потом и цветными (сам Гутенберг печатал книги без иллюстраций), оформляли их прекрасными заглавными листами. В 1516 году венецианский художник Уго да Карпи довел способ печатания цветных иллюстраций до совершенства. Он разлагал картину на несколько тонов (обычно 3‑4), для каждого тона делал отдельную доску и вырезал на ней только те места, которые должны были данными цветами отпечататься на бумаге. Сначала печатались на листе места одного цвета, потом — другого. Сам Уго да Карпи был прекрасным копировальщиком и напечатал таким образом копии многих картин, главным образом Рафаэля.

Печатание текстов происходило следующим образом. Сначала наборщик набирал текст из свинцовых литер. Строками, как уже говорилось, служили специальные линейки — верстатки. Они представляли собой продолговатую коробочку, открытую сверху и с одного бока. Когда набирался один ряд нужной длины, наборщик выравнивал строку с помощью заключки — уменьшал или увеличивал пробелы между словами вынимая или вставляя шпации — тонкие кусочки словолитного металла без литер, имевшие определенную ширину. После заполнения верстатки ее устанавливали на наборную доску. Когда набор страницы заканчивался, доску брали в рамку, чтобы литеры не рассыпались.

Печатный станок являл собой массивное сооружение, прикрепленное брусьями к полу и потолку. Главной его частью был пресс с рычагом, под которым находился плоский стол — талер. Этот талер был устроен так, что мог выдвигаться из‑под пресса. На талер ставили набор двух или нескольких страниц (до 32), сколько их помещалось в зависимости от размера. Краской смазывали все выпуклые части набора. Чтобы бумага при печатании не соскальзывала с набора, использовали специальное приспособление — декель, снабженный двумя или тремя остриями (графейками). Он прикреплялся к передней части талера на шарнирах. Перед началом печатания мастер брал несколько листов бумаги (10‑20), тщательно выравнивал их по краям и нанизывал на графейки. Сверху эти листы прикрывались рамкой (рашкетом), которая крепилась к декелю также на шарнирах. Рашкет закрывал поля бумаги и середину листа, то есть все части, которые должны были оставаться чистыми. После этого декель опускался на набор, так что нижний лист плотно прижимался к набору. Талер подвигали под пресс и при помощи рычага прижимали пиан (верхнюю доску) к декелю. Затем пресс поднимали, выдвигали весь аппарат с бумагой, поднимали рашкет и снимали с графеек напечатанный лист. Для того чтобы получить лучший оттиск, бумагу слегка смачивали водой. Поэтому готовые листы просушивали на веревке. После сушки делали оттиск на другой стороне листа. Затем листы поступали к переплетчику.

19. Средневековая оптика: Р. Гроссетест и Леонардо да Винчи.

Английский епископ, Роберт Гроссетест (1175—1253), на широком диапазоне научных тем во время происхождения средневекового университета и восстановления работ Аристотеля создал свои труды. Grosseteste отразил период перехода между Учением Платона раннего средневекового изучения и нового Aristotelianism, он имел тенденцию применять математику и Платоническую метафору света во многих из своих рукописных трудов. Его рассуждения о свете выражаются в виде четырех различных перспектив: эпистемологии света, метафизики или космогонии света, этиологии или физики света, и как богословия света.

Откладывая проблемы эпистемологии и богословия, космогония света, Гроссетест описывает происхождение вселенной, что может свободно быть описано как средневековая теория «большого взрыва». Оба его библейских комментария взяли их вдохновение от Происхождения 1:3, «Бог сказал, позволять там быть светом», и описал последующий процесс создания как естественный физический процесс, являющийся результатом порождающей власти расширения сферы света.

Оптическая диаграмма демонстрации света, преломляемый сферическим стеклянным контейнером, полным воды, показывает, что свет преломляется сферическим стеклянным контейнером (линзой), полным воды. Его более общее рассмотрение света — свет является объективной реальностью, физической причинной обусловленности его появления "На Линиях, англах, и фигурирует, где он утверждает, что «естественный агент размножает его власть от себя до получателя» и По Природе Мест, где он отмечает, что «каждое естественное действие различно по силе и слабости через изменение линий, углов и фигур.»

Леонардо да Винчи совершил немало открытий и в оптике.

До Леонардо существовала только геометрическая оптика. О природе света высказывались лишь фантастические гипотезы, не имевшие никакой связи с действительностью. Леонардо впервые высказывает смелые догадки о волновой природе света: "Вода, ударяясь водою, образует вокруг места удара круги; звук - на далекое расстояние в воздухе, еще больше - огонь".

Занятия Леонардо по геометрической оптике, в отличие от ряда других областей, базировались на прочном фундаменте трудов по оптике древних греков и в первую очередь на оптике Евклида. Но первое научное объяснение природы зрения и функций глаза принадлежит Леонардо да Винчи. Он же первым делает попытку переноса естественнонаучного знания в оптике в прикладную область.

И начал Леонардо с глаза, о котором его предшественники писали немало, но сбивчиво и недостаточно конкретно. Он стремится определить процесс, происходящий в глазу, видящем внешний мир. Для этого не было другого способа, как заняться анатомией глаза. Леонардо усердно взялся за дело, раздобыл много глазных яблок, разрезал их, изучал строение, зарисовывал. В результате он создал теорию зрения, хотя и не вполне правильную и в некоторых деталях еще повторяющую ошибки тогдашней науки, но все же весьма близкую к правильной. Изучая рукописи Леонардо да Винчи, посвященные строению и функциям глаза, нужно учитывать, по крайней мере, два обстоятельства: первое связано с тем, что Леонардо представлял себе хрусталик в виде сферы, а не в виде двояковыпуклой линзы; второе - он предполагает, что хрусталик не прилегает к радужной оболочке и расположен примерно в центре глаза. Им была создана уникальная модель человеческого глаза с роговой оболочкой, хрусталиком, зрачком и стекловидным телом ("водянистой влагой").

Леонардо довольно подробно рассматривает вопросы аккомодации и адаптации глаза. "Зрачок глаза получает столь разнообразные размеры, сколь разнообразна светлота и темнота предметов, которые предстают перед ним. В этом случае природа пришла на помощь зрительной способности, которая, будучи поражаема чрезмерным светом, имеет возможность сокращать зрачок глаза и, поражаемая различной темнотой, шире раскрывать это светлое отверстие, наподобие отверстия кошелька. И природа поступает здесь как тот, кого в помещении слишком много света, - закрывающего половину окна, больше и меньше, смотря по надобности; и когда приходит ночь, он открывает все окна, чтобы лучше видеть внутри названного помещения. И природа прибегает здесь к постоянному выравниванию, непрестанно умеряя и устрояя, увеличивая и уменьшая зрачок, соразмерно названным градациям темноты и света, непрестанно перед ним возникающий. Ты убедишься в этом на опыте, наблюдая ночных животных, каковы кошки, филины, совы и т.п., у которых в полдень зрачок маленький, а ночью огромный"

Леонардо да Винчи не только старался дать объяснение природе зрения и строению глаза, но и пытался решить вопрос об улучшении зрения. Недостатки глаза (близорукость и дальнозоркость) он рекомендовал исправлять искусственными стеклянными линзами - очками. Очкам и увеличительным стеклам посвящены страницы Атлантического кодекса. Таким образом, мы доказали, что в вопросе о природе зрения и функциях глаза Леонардо да Винчи пошел значительно дальше своих предшественников. Им были поставлены и решены задачи построения хода лучей в глазе и камере-обскуре, выявлены основные законы зрения, дано научное объяснение действия линз, зеркал и очков. Изучение Леонардо да Винчи свойств бинокулярного зрения привело его к созданию около 1500 г. конструкции стереоскопа.

Идея прожектора возникла из сценических потребностей. Он представлял собой ящик, с одной стороны которого располагалась большая стеклянная линза, а внутри находилась свеча. Так Леонардо создавал "интенсивный и широкий свет".

Подробному анализу подверг Леонардо особенно важный для художника вопрос об образовании теней, их форме, интенсивности и окраске (теория теней). Наконец, наибольшее внимание он уделил проблемам отражения лучей света от плоских и изогнутых поверхностей (в первую очередь - зеркал) и преломления лучей в различных средах. Экспериментируя и исследуя в этих областях, Леонардо нередко приходил к новым, ценным, полностью правильным результатам.

Кроме того, он изобрел ряд осветительных устройств, в том числе, ламповое стекло, мечтал о создании телескопа из очковых линз. В 1509г. им была предложена конструкция станка для шлифовки вогнутых зеркал, подробно описано изготовление параболических поверхностей.

20. Астрономия на рубеже эпох: Коперник, Кеплер, Бруно, Галилей.

XV—XVI вв. были эпохой великих географических открытий и связанного с ними расширения торговли, укрепления класса буржуазии и усиления ее борьбы с феодализмом. Развитие торговли требовало развития мореплавания, для кораблевождения необходима была астрономия. Расчеты небесных явлений по теории Птолемея, в частности положений планет на небе, были уже недостаточно точны. Кроме того, они стали очень громоздкими, потому что с повышением точности наблюдений теорию Птолемея пришлось очень усложнить.
Представление о Вселенной, по Птолемею, соответствовало библейской картине мира с неподвижной Землей в центре. Поднять руку на теорию Птолемея значило начать революцию в науке, бросить вызов могущественной церкви.

Этот революционный шаг осуществил великий польский ученый Николай Коперник (1473—1543). Долго размышляя над геоцентрической системой мира Птолемея, Коперник пришел к выводу о ее принципиальной ошибочности. Взамен ее Коперник выдвинул гелиоцентрическую систему мира с Солнцем в центре (Солнце— по-гречески — Гелиос). Тем самым Коперник объявил Землю не центром Вселенной, а лишь одной из планет, обращающихся вокруг Солнца. Это был величайший переворот в понятиях, имевший колоссальное влияние на все дальнейшее развитие наук.

Коперник объяснил смену дня и ночи суточным вращением Земли, смену времен года наклоном оси вращения Земли к плоскости земной орбиты и обращением Земли вокруг Солнца, Кажущееся годовое перемещение Солнца по эклиптике Коперник объяснил движением Земли вокруг Солнца. Он правильно расположил планеты по их расстоянию от Солнца и Земле отвел в этом ряду третье место. Петлеобразное движение планет на фоне звезд Коперник объяснил сочетанием движения наблюдателя с Землей и движения планеты. Истинность новой, гелиоцентрической системы мира была подтверждена открытиями Галилея.

Идеи Коперника воспринял итальянский писатель и философ Джордано Бруно (1548—1600). В своих смелых мыслях он пошел дальше Коперника. Он утверждал, что звезды тоже солнца, подобные нашему, но очень от нас далекие. Он учил, что Вселенная бесконечна и бесконечно в ней число звезд и планет, что жизнь существует на многих из планет. Это еще больше противоречило церковным учениям и подрывало к ним доверие.
За свои научные идеи Бруно, не захотевший от них отказаться, был по решению инквизиции сожжен живым на костре. Так церковь расправилась с прозорливым мыслителем, сделавшим из теории Коперника логические философские выводы.

Иоганн Кеплер - великий немецкий астроном и математик. Он открыл три основных движения планет, изобрел оптическую систему, применяемую в частности, в современных рефракторах, подготовил создание дифференциального, интегрального и вариационного исчисления в математике.
Кеплер написал много научных трудов и статей. Важнейшее его сочинение - " Новая астрономия " (1609), посвящена изучению движения Марса по наблюдениям Т. Браге и содержащая первые два закона движения планет. В сочинении "Гармония Мира" (1619) Кеплер сформулировал третий закон, объединяющий теорию движения всех планет в стройное целое. Солнце, занимая один из фокусов эллиптической орбиты планеты, является, по Кеплеру, источником силы, движущей планеты. Он высказал справедливые догадки о существовании между небесными телами тяготения и объяснил приливы и отливы земных океанов воздействием Луны. Составленные Кеплером на основе наблюдений Браге "Рудольфовы таблицы" (1627) давали возможность вычислять для любого момента времени положение планеты с высокой для той эпохи точностью. В работе "Сокращение коперниковой астрономии" (1618-1622) Кеплер изложил теорию и способы предсказания солнечных и лунных затмений. Его исследования по оптике изложены в сочинении "Дополнение к Вителло" (1604) и "Диоптрики" (1611). Замечательные математические способности Кеплера проявились, в частности, в выводе формул для определения объемов многих тел вращения. Рукописи Кеплера были приобретены Петербургской академией наук и хранятся сейчас в России в Санкт-Петербурге.

Выдающийся итальянский ученый Галилео Галилей сделал много открытий в астрономии. В 1609 г. он изготовил небольшой телескоп (об изобретении телескопа в 1608 г. в Голландии он знал) и применил его для наблюдения небесных светил. Направив телескоп на небо, Галилей своими открытиями подтвердил теорию Коперника.

Так, Галилей открыл фазы у Венеры. Он нашел, что такая их смена возможна лишь в том случае, если Венера обращается вокруг Солнца, а не вокруг Земли. На Луне Галилей обнаружил горы и измерил их высоту. Оказалось, что между Землей и небом — «вместилищем божества» — нет принципиального различия. Горы, подобные горам на Земле, оказываются существующими и на небесном светиле. И становилось легче поверить, что Земля — это лишь одно из таких светил.
У планеты Юпитер Галилей открыл четыре спутника. Их обращение вокруг Юпитера опровергало представление о том, что лишь Земля находится в центре вращения. На Солнце Галилей обнаружил пятна и по их перемещению заключил, что Солнце вращается вокруг своей оси. Пятна на Солнце, считавшемся эмблемой «небесной чистоты», тоже опровергали идею о будто бы принципиальном различии между Землей и небом. Млечный Путь в поле зрения телескопа распался на множество слабых звезд. Вселенная предстала перед человеком как нечто несравненно более грандиозное, чем маленький мирок, кружащийся якобы вокруг Земли, в представлениях Аристотеля и Птолемея.

Пропаганда Галилеем учения Коперника на итальянском языке, доступном более широким кругам читателей, вызвала ярость церковников. Ведь до него ученые писали свои сочинения на латинском языке. Сначала учение Коперника было объявлено ложным, еретическим, и пропаганда его была запрещена. Галилей не посчитался с этим запрещением, и его вызвали на суд. В 1633 г. под страхом пыток престарелый ученый был вынужден официально отречься от своих взглядов и «раскаяться» в том, что он распространял учение Коперника.

Но и после этого вынужденного раскаяния церковники содержали Галилея под домашним арестом и запретили ему печатать книги, касающиеся астрономии.

21. Рождение системы координат: Н.Орем и Р.Декарт.

Орему принадлежат несколько математических трактатов; глубокие математические проблемы затронуты также в философских и натурфилософских его трудах. Во многих случаях он значительно опередил научный уровень своего времени.

«Вычисление пропорций». В этой работе он впервые использовал степени с дробными показателями и фактически вплотную подошёл к идее логарифмов. «Вопросы по геометрии Евклида». Помимо геометрических вопросов, Орем исследует бесконечные ряды и прогрессии, приводит остроумное доказательство расходимости гармонического ряда. «Трактат о конфигурации качеств» содержит первые примеры геометрической фигуры, имеющей бесконечную протяжённость, но тем не менее конечную площадь. Спустя три века теорию таких фигур начали строить Ферма и Торричелли.

Оремом впервые была предложена схема деления октавы на 12 равных тонов — равномерно темперированная музыкальная шкала.

Основная заслуга в создании современного метода координат принадлежит французскому математику Рене Декарту. До наших времён дошла такая история, которая подтолкнула его к открытию. Занимая в театре места, согласно купленным билетам, мы даже не подозреваем, кто и когда предложил ставший обычным в нашей жизни метод нумерации кресел по рядам и местам. Оказывается эта идея осенила знаменитого философа, математика и естествоиспытателя Рене Декарта (1596-1650)– того самого, чьим именем названы прямоугольные координаты. Посещая парижские театры, он не уставал удивляться путанице, перебранкам, а подчас и вызовам на дуэль, вызываемыми отсутствием элементарного порядка распределения публики в зрительном зале. Предложенная им система нумерации, в которой каждое место получало номер ряда и порядковый номер от края, сразу сняла все поводы для раздоров и произвела настоящий фурор в парижском высшем обществе.

Научное описание прямоугольной системы координат Рене Декарт впервые сделал в своей работе «Рассуждение о методе» в 1637 году. Поэтому прямоугольную систему координат называют также — Декартова система координат. Кроме того, в своей работе «Геометрия» (1637), открывшей взаимопроникновение алгебры и геометрии, Декарт ввел впервые понятия переменной величины и функции. «Геометрия» оказала огромное влияние на развитие математики. В декартовой системе координат получили реальное истолкование отрицательные числа.

Кроме математики интересы Декарта распространялись на физику, где он дал четкую формулировку закона инерции, открыл закон преломления световых лучей на границе двух различных сред («Диоптрика», 1637). Вклад в развитие координатного метода внес также Пьер Ферма, однако его работы были впервые опубликованы уже после его смерти. Декарт и Ферма применяли координатный метод только на плоскости. Координатный метод для трёхмерного пространства впервые применил Леонард Эйлер уже в XVIII веке.