Ренесанс та формування наукової традиції: наукові відкриття та винаходи Леонардо да Вінчі

Епоха Ренесансу (в пер. з франц. — Відродження) стала справжнім ковтком свіжого повітря для технологічної думки, що занепадала протягом усіх Середніх віків. Новий час народив безліч талановитих умів, які намагалися розширити межі можливого.

Спрямувавши свій погляд у глибину століть, до епохи Античності, з наміром відродити (звідси й термін — Відродження) її культурні цінності та ідеали, філософи та винахідники епохи Ренесансу, самі того не усвідомлюючи, створили нову соціокультурну формацію, яка запам’яталася як перехідний період між Середньовіччям та Новим часом. Наша стаття — про людей, теорії та винаходи, що допомогли цьому справдитися.

Інженерний геній Леонардо

Ренесанс в Італії зародився значно раніше, ніж у решті Європи. Вже на рубежі XIII-XIV століть на Апеннінському півострові виникла епоха, ключовою фігурою якої став Леонардо да Вінчі (1452-1519) — ерудит, митець, архітектор та винахідник із Флоренції, який випередив створення багатьох машин та механізмів на сторіччя.

Художній геній да Вінчі дозволив йому створити масу деталізованих креслень, які проілюстрували як зовнішній вигляд придуманих ним пристроїв, так і детально описали принцип їхньої роботи. Зокрема, Леонардо вдосконалив технологію парашута, вигадав перший батискаф, бронеавтомобіль (майже за 500 років до того, як з’явилися перші автомобілі), механізований ківш для копання землі. Да Вінчі був винахідником одного з перших механічних будильників, який будив людину, виливаючи їй на ноги крижану воду, а також ручного штопора для відкупорювання пляшок.

Багато креслень цих пристроїв представлені в праці всього життя Леонардо — 12-томному Codex Atlanticus, складеному Помпео Леоні вже після смерті майстра.

Леонардо да Вінчі був затятим театралом, і у прагненні урізноманітнити дійство, яке він бачив на сцені, вигадав концепт перших літаючих машин. Механіка руху придуманих Леонардо машин була запозичена у представників летючої фауни: птахів і кажанів.

У нотатках художника виявлено й інший пристрій, що був вперше реалізований лише через 400 років після смерті винахідника — прототип гелікоптера. Літальний апарат мав лопаті з аеродинамічним оперенням. Гвинтове обертання лопатей, теоретично, дозволяло апарату долати опір повітря та парити над Землею. Попри хороші аеродинамічні властивості, вертоліт да Вінчі не був життєздатним через відсутність двигуна. Утім, 2022 року аспірант з Університету Меріленду Остін Прете сконструював аналог лопатей Леонардо, прикріпивши їх до дрона і наочно продемонструвавши працездатність пристрою.

Леонардо да Вінчі займався як прикладним машинобудуванням, так і наукою. У своїх працях він приділив велику увагу руху та його опису. Розмірковуючи про рух тіл, Леонардо писав: “Будь-який рух має тенденцію до продовження, а точніше, тіло продовжує рухатися доти, доки воно зберігає в собі сили, що привели його в рух”. Фактично, його міркування про рух та інертність, згодом розвинені експериментами Галілея з похилою площиною, передували появі законів класичної механіки, сформульованих Ньютоном двома століттями пізніше.

Починаючи з 1490 року, Леонардо да Вінчі перейнявся питанням створення вічного двигуна, і наочно описав сили (зокрема втрати енергії, викликані тертям), які завжди перешкоджатимуть реалізації такого пристрою.

Як митець він неабияк цікавився наукою про людське тіло — анатомією, яка активно популяризувалась в епоху Ренесансу. Практичні заняття з анатомії дозволили Леонардо дізнатися про людське тіло та його пропорції набагато більше, ніж будь-кому іншому з художників того часу.

Переважна більшість інженерних машин Леонардо так ніколи і не були побудовані за його життя через відсутність технологій і матеріалів, необхідних для їхнього створення. Попри це, 2006 року група вчених, до якої входили Маріо Таддеї, Едуардо Занон та Доменіко Лауренса, за допомогою технології 3D-моделювання оживлять безліч креслень майстра і зможуть побачити, як саме вони працювали. Результати їхньої праці представлені в книзі “Машини Леонардо“, вперше опублікованій 2006 року.

Після смерті Леонардо да Вінчі вся його художня і наукова спадщина дісталася його близькому другові та учневі — Франческо Меці. Проте зі смертю останнього в 1570 році більшість рукописів майстра виявилися розрізненими і фактично загубилися у віках, осідаючи у приватних колекціях. Нова хвиля інтересу до спадщини Леонардо з’явилася лише в ХІХ столітті, коли низка дослідників та колекціонерів почали збирати воєдино всі креслення, наукові нотатки та картини геніального флорентійця.

Пізнати людину: Парацельс та Везалій

У загальнокультурному сенсі Ренесанс запам’ятався своїми ідеями гуманізму та антропоцентризму. І якщо в мистецтві це проявилося новими течіями в живописі та скульптурі, в центр яких ставилася постать людини, то в науковому розумінні — розвитком анатомії та новаторськими рішеннями у галузі медицини.

Серед інших натурфілософів свого часу найбільше виділяється фігура Філіпа фон Гогенгайма, більш відомого як Парацельс (1493-1541). Уродженець Швейцарії Філіп фон Гогенгайм отримав блискучу медичну освіту від своїх батьків і вже у віці 16 років добре орієнтувався в основах алхімії, а також володів базовими знаннями про хірургію та терапевтичне лікування.

У Середньовіччі церква засуджувала проведення анатомічних розтинів та будь-яку іншу діяльність, спрямовану на вивчення людського тіла. Однак із занепадом церковної моралі внаслідок Протестантської Реформації Мартіна Лютера цю заборону деякі сміливці почали оминати. Серед них був і Парацельс, який здобув освіту в Італії на факультеті Феррарського університету, а згодом почав викладати у Базельському університеті.

Аби зробити свої лекції більш доступними для студентів, Парацельс переклав більшість латинських праць з медицини і почав викладати їх німецькою мовою, що стало справжнім викликом для усієї наукової традиції Старого світу. Новаторський підхід Парацельса в навчанні зазнав серйозної критики з боку його сучасників, тому він залишив викладацьку практику, присвячуючи себе практичному лікуванню. Він одним із перших почав застосовувати у лікуванні хімічні речовини і фактично дав початок фармакології, якою ми її знаємо сьогодні.

Парацельс та його послідовники жорстко критикували гуморальну медицину — античне уявлення про те, що в тілі людини наявні чотири основні рідини (гумори): кров, флегма (слиз), жовта жовч і чорна жовч. Вважалося, що в організмі здорової людини всі чотири рідини перебувають у природному балансі, а будь-яке відхилення від їхніх пропорцій викликає появу хвороби.

Парацельс добре розумів, що таких хвороб, як сифіліс, не можна позбутися завдяки лікуванню самими лише травами і відварами. У своєму лікуванні він вперше використав деякі метали, які хворим належало застосовувати внутрішньо для досягнення блювотного та очисного впливу. Іноді хімічний склад цих металів змінювався штучно, щоб зменшити їхню токсичність. Велика увага приділялася і правильному дозуванню нових препаратів: те, що позитивно діяло на організм у малих дозах, здатне було вбити у великих. Противники новаторського підходу Парацельса у використанні ліків, “нетрадиційних” для свого часу, часто звинувачували своїх колег у вбивствах пацієнтів, яких ті лікували.

Одним із послідовників новатора Парацельса був брюссельський лікар Андреас Везалій (1514-1564), праці з анатомії якого дали найбільш широке уявлення про людське тіло за всю історію медичних спостережень до нього. Найважливішою працею Везалія став трактат про людський організм, викладений у семи книгах, який отримав назву: “Про будову людського тіла”. На момент написання праці вченому виповнилося лише 28 років.

Анатомічні розтини, які зі своїми студентами проводив Везалій, дозволили йому спростувати кілька невірних теорій, прийнятих канонічною церквою, зокрема хибне уявлення про систему руху крові в організмі, яке панувало у християнській Європі протягом багатьох століть. Пізніше його доведе інший англійський медик, Вільям Гарвей (1578-1657), який в результаті проведених розтинів дійшов висновку, що серце — це потужний насос, головною функцією якого є циркуляція крові.

Розуміння природи магнетизму

У монархічній Англії при дворі Єлизавети I служив талановитий медик — Вільям Гілберт, який, окрім лікарського таланту, мав великий потяг до природознавства, зокрема до раніше ніким не описаної сили магнітного тяжіння. 1600 року, всього за три роки до своєї смерті, Вільям Гілберт видає свою працю: “Про магніт, магнітні тіла і великий магніт — Землю” (або скорочено De Magnete). Це була одна з перших робіт із практичної експериментальної фізики, якою ми її знаємо сьогодні.Гілберт зумів дослідним шляхом довести, що будь-який магніт має два полюси, а також виявив, що однойменні полюси завжди відштовхуються, а різнойменні притягуються. Вільям Гілберт досліджував і вплив магнітів на положення компасної стрілки. Проведений експеримент з намагніченою кулею (названою терелою, або “маленькою Землею”) та її впливом на магнітну стрілку компаса (версоріума) дозволив вченому дійти одного із найважливіших висновків за всю історію його наукової кар’єри — Земля також є гігантським дипольним магнітом.

Експерименти Гілберта з маленькими магнітами, закріпленими на поміщених на воду дерев’яних дощечках, показали, що магнітне поле має вихрову природу. Це відкриття лягло в основу нової космогонічної теорії Вільяма Гілберта, за якою саме магнітне поле Землі викликало її обертання навколо своєї осі.

Гілберт зауважив, що залізні предмети під впливом магніту теж набувають магнітних властивостей (магнітна індукція). Англійський фізик цілком вірно відокремив магнітне поле від електрики, довівши, що хоча вони й взаємопов’язані, все ж таки є різними за своєю природою фізичними силами.

Одночасно із низкою важливих відкриттів роботи Гілберта містили й велику кількість неточностей. Зокрема, вчений вважав, що за обертання Землі навколо своєї осі відповідальна “аніма” — аналог планетарної душі, якою, крім самої Землі, він наділяв усі космічні об’єкти. Крім цього, фізик невірно зіставляє розташування магнітного полюса нашої планети з її справжнім, географічним полюсом. Помилковість цієї теорії не дозволила Гілберту побачити залежність магнітного відмінювання від часу. Неточність теорії доведено 1634 року одним із послідовників англійського фізика, який, надихнувшись його працями, сам того не усвідомлюючи, поставив під сумнів їхню істинність.

Роботи Вільяма Гілберта про природу магнетизму є одними з ранніх прикладів наукових праць з теоретичної та експериментальної фізики. Вони вплинули на його послідовників, зокрема Йоганна Кеплера і Ньютона, який, вперше описуючи явища гравітації, проводив безліч аналогій між своєю силою тяжіння і магнетизмом Гілберта.