Научно-практические знания древнего Китая математика, астрономия, химия
ВВЕДЕНИЕ
С первых тысячелетий Homo sapiens начинает осваивать мир и добиваться немалых успехов. К ним можно отнести четыре достижения, которые оказали огромное влияние на судьбы человечества и развитие культуры: возникновение речи, изобретение орудий, умение пользоваться огнем и появление на древнем востоке высоких культур. Мощный импульс новой человеческой культуры дали древневосточные цивилизации, возникавшие на сравнительно небольшой земле начиная примерно с четвертого тысячелетия до н. э.
В Древнем Китае достаточно высокого уровня достигли естественнонаучные знания, особенно математика. Китайцы первыми описали действия с отрицательными числами, регулярно наблюдали за звездным небом, составили на пороге средневековья (IV в. н. э.) каталог 800зірок, поделили небо на 28 зодиакальных созвездий. Они уже умели предвидеть лунные и солнечные затмения, даже появление комет, впервые обнаружили пятна на Солнце. Однако придворные астрономы основное внимание уделяли составлению гороскопов и других астрологических прогнозов (этом они, видимо, научились у вавилонских жрецов-звездочетов), что тормозило развитие китайской астрономии.
1. ЗНАНИЯ О МАТЕМАТИКЕ В ДРЕВНЕМ КИТАЕ
Рис 1. Китайская версия пифагоровой тройки:
3 × 4 × 5
Первые дошедшие
до нас китайские письменные памятники
относятся к эпохе Шан (XVIII—
Развитие науки продолжилось после того, как в XI в. до н. э. династию Шан сменила династия Чжоу. В эти годы возникают китайская математика и астрономия. Появились первые точные календари и учебники математики. «Истребление книг» императором Цинь Ши Хуаном (Ши Хуанди) не позволило ранним книгам дойти до нас, однако они, скорее всего, легли в основу последующих трудов.
С воцарением династии Хань (208 до н. э. - 220 н. э.) древние знания стали восстанавливать и развивать. Во II в. до н. э. опубликованы наиболее древние из дошедших до нас сочинений — математико-астрономический «Трактат об измерительном шесте» и фундаментальный труд «Математика в девяти книгах» (Цзю чжан суань шу 《九章算术》). Толкование этого трактата было облегчено благодаря открытию текста «Суань шу шу» 筭數書 в 1983-84 гг. (Чжанцзяшань, пров. Хубэй), относящегося примерно к этому же периоду.
Рис. 2. Математика в девяти книгах (начало)
Наиболее содержательное математическое сочинение древнего Китая -«Математика в девяти книгах». Это слабо согласованная компиляция более старых трудов разных авторов. Книга была окончательно отредактирована финансовым чиновником Чжан Цаном (умер в 150 г. до н. э.) и предназначена для землемеров, инженеров, чиновников и торговцев. В ней собраны 246 задач, изложенных в традиционном восточном духе, т.е рецептурно: формулируется задача, сообщается готовый ответ и (очень кратко и не всегда) указывается способ решения.
Нумерация. Цифры обозначались специальными иероглифами, которые появились во II тысячелетии до н. э., и начертание их окончательно установилось к III в. до н. э. Эти иероглифы применяются и в настоящее время. Китайский способ записи чисел изначально был мультипликативным. Например, запись числа 1946, используя вместо иероглифов римские цифры, можно условно представить как 1М9С4Х6. Однако на практике расчёты выполнялись на счётной доске суаньпань, где запись чисел была иной - позиционной, как в Индии, и, в отличие от вавилонян, десятичной.
Китайские (вверху) и японские счёты
Китайская счётная
доска по своей конструкции аналогична р
Основные достижения. Престиж математики в Китае был высок. Каждый чиновник, чтобы получить назначение на пост, сдавал, помимо прочих, и экзамен по математике, где обязан был показать умение решать задачи из классических сборников.
В I-V вв. н. э. китайцы уточняют число - сначала как , потом как 142/45 = 3,155…, а позже (V век) как 3,1415926, причём открывают для него известное рациональное приближение: 355/113.
В это время китайцам уже было известно многое, в том числе:
- вся базовая арифметика (включая нахождение наибольшего общего делителя и наименьшего общего кратного);
- действия с дробями и пропорции;
- действия с отрицательными числами (фу), которые трактовали как долги;
- решение квадратных уравнений.
Был даже разработан метод фан-чэн (方程) для решения систем произвольного числа линейных уравнений - аналог классического европейского метода Гаусса. Численно решались уравнения любой степени - способом тянь-юань (天元术), напоминающим метод Руффини-Горнера для нахождения корней многочлена.
В области геометрии им были известны точные формулы для определения площади и объёма основных фигур и тел, теорема Пифагора и алгоритм подбора пифагоровых троек.
В III веке н. э. под давлением традиционной десятичной системы мер появляются и десятичные дроби. Выходит «Математический трактат» Сунь-Цзы. В нём, помимо прочего, впервые появляется задача, которой позднее в Европе занимались крупнейшие математики, от Фибоначчи до Эйлера и Гаусса: найти число, которое при делении на 3, 5 и 7 даёт соответственно остатки 2, 3 и 2. Задачи такого типа нередки в теории календаря.
Другие темы исследования китайских математиков: алгоритмы интерполирования, суммирование рядов, триангуляция.
2. ЗНАНИЯ АСТРОНОМИИ В ДРЕВНЕМ КИТАЕ
Древнейший период развития
китайской цивилизации
Установив эту закономерность, они в дальнейшем уже могли сказать земледельцу, что тот или иной сельскохозяйственный сезон начинается тогда, когда на горизонте появится определенная звезда или созвездие. Такие выдающиеся ориентировочные светила (по-китайски называемые «чэн») наблюдались астрономами древности в вечернее время суток сразу же после захода Солнца или в утреннее, перед самым восходом его.
Нужно отметить, что если египтяне для своей календарной системы пользовались гелиактическим восходом Сириуса (a Большого Пса), халдейские жрецы – гелиактическим восходом Капеллы (a Возничего), то у древних китайцев мы можем проследить смену нескольких «чэн»: звезды «Дахо» (Антарес, a Скорпиона); созвездия «Цан» (Орион); созвездия «Бэй доу» – «Северный ковш» (Большая Медведица). Эти «чэн», как явствует из китайских источников, употреблялись во времена, предшествующие Чжоуской эпохе, т.е. ранее XII в. до н.э. В известных комментариях к книге «Чуньцю», составленных в III в. до н.э., есть такая фраза: «Дахо является великим ориентировочным светилом; Цан является великим ориентировочным светилом, и «самое северное» [Большая Медведица] тоже является великим ориентировочным светилом».
С древних времен в Китае год делился на четыре сезона. Очень важным было наблюдение акронического восхода «Огненной звезды» (Антарес). Ее восход происходил около момента весеннего равноденствия. За ее появлением на небесном своде следили астрономы и извещали жителей о наступлении весны.
Существует легенда, что император Яо приказал своим ученым составить календарь, которым могли бы пользоваться все жители страны. Для сбора сведений и производства необходимых астрономических наблюдений за Солнцем, Луной, пятью планетами и звездами в разных местах государства он послал четырех своих высших чиновников, ведавших при дворе астрономическими работами, братьев Си и братьев Хэ, в четырех направлениях: на север, юг, восток и запад. В книге «Шуцзин» глава «Яодянь» («Устав владыки Яо») в записи, описывающий период времени между 2109 и 2068 гг. до н.э. говорится: «владыка Яо приказывает своим астрономам Си и Хо поехать на окраины страны на восток, юг, запад и север для определения по звездному небу четырех времен года, а именно весеннего и осеннего равноденствий и зимнего и летнего солнцестояний. Далее Яо указывает, что продолжительность года равна 366 дням и дает распоряжение пользоваться методом «вставочной тринадцатой Луны» для «правильности календаря».
Календарь, связанный с сезонами, определяемыми по движению Солнца, являлся солнечным календарем, он был удобен для земледельца. Продолжительность тропического года китайцы знали уже в глубокой древности. В «Яодянь» говорится: «широко известно, что три сотни дней и шесть декад и шесть дней составляют полный год».
Вместе с тем в Китае, да, очевидно, не только в Китае, а почти у всех народов на известной стадии развития, с незапамятных времен находился в употреблении календарь, связанный со счетом дней по фазам Луны. Древнекитайские астрономы установили, что период от новолуния до следующего новолуния (синодический месяц) равняется примерно двадцати девяти с половиной дням.
Трудность сочетания солнечного и лунного календарей состоит в том, что продолжительность тропического года и синодического месяца несоизмеримы. Поэтому для их сочетания применялся вставной месяц. В «Яодянь» сказано: «четыре времени года сочетаются вставным месяцем».
В книге «Кайюаньчжандан» и в книге «Ханьшу» – летописи династии Хань (206 г до н.э. – 220 г н.э.) имеется упоминание о шести календарях, составленных во времена полулегендарных императоров: Хуан-ди (2696–2597 гг. до н.э.), Чжуан-сюй (2518–2435 гг. до н.э.), в эпоху Ся (2205–1766 гг. до н.э.), а также во времена династий Инь (1766–1050 гг. до н.э.), Чжоу (1050–247 гг. до н.э.) и государства Лу (VII в. до н.э.)
Таким образом, можно сказать,
что календарь в Китае
В 104 г. до н. э. в Китае была созвана обширная конференция астрономов, посвященная вопросу улучшения действовавшей в то время календарной системы «Чжуань-сюй ли. После оживленной дискуссии на конференции была принята официальная календарная система «Тайчу ли», названная так в честь императора Тай-чу.
Следует сказать, что если календари эпох Инь и Чжоу давали только сведения о том, какой день следует считать началом года, как распределяются дни по месяцам, каким образом вставляется добавочный месяц или день, то календарь «Тайчу ли» помимо указанных сведений содержал данные о продолжительности года и отдельных сельскохозяйственных сезонов, о моментах новолуния и полнолуния, о продолжительности каждого месяца в году, о моментах затмений Луны, сведения о пяти планетах.
Были вычислены и моменты затмений Солнца, но так как люди в древности боялись этого явления, то данные о затмении Солнца в текст календаря, который получил широкое распространение, не были включены. В календаре были указаны также «удачные дни», когда небесные тела, по мнению астрономов, расположены благоприятно для свершения или начала тех или иных дел.
Календарь «Тайчу ли» был первой официальной календарной системой, принятой китайским правительством.
3. ОСНОВЫ ХИМИИ В ДРЕВНЕМ КИТАЕ
Широко известно, что древние китайцы были чрезвычайно продвинуты в сфере науки. Фактически, в почти каждой китайской династии были выдающиеся учёные. В наше время наука развивается систематически, а в древнем Китае открытия и технологии не всегда сохранялись. Современные люди понимают, что наука и техника приносят доход, почему же те ценные технологии не были сохранены в древнем Китае. Фактически, эта проблема имеет отношение к основным понятиям в научных теориях и моральным качествам учёных в древнем Китае.
Пониманием материи в древнем Китае была по существу «Теория пяти элементов». Древние китайцы обнаружили, что металл, дерево, вода, огонь и земля составляют всю материю во вселенной. Когда родилось это понимание материи? Возможно, что никакая книга истории не сможет ответить на этот вопрос, потому что Теория пяти элементов, кажется, сосуществует изначально с китайской культурой. Это как один из краеугольных камней китайской культуры в длинном промежутке истории. Согласно главе «Хунь фань», из книги Шань Шу, пять элементов это: металл, дерево, вода, огонь и земля. Шань Шу также известна как Шу Цзинь, или Книга Истории. Это была одна из шести классических книг, которые Конфуций собрал и прокомментировал. Это - собрание древней китайской политической литературы, с отчётами, датирующимися ещё до правления Хуань Ди (легендарный правитель в древнем Китае), приблизительно 5 000 лет назад. Другими словами, китайцы развили понимание пяти элементов ещё до создания китайских иероглифов. Есть также свидетельство знания этих пяти элементов в книге Гуо Ю, из Династии Чоу: «Различные комбинации земли, металла, дерева, воды и огня формируют всё в мире». Эти ранние отчёты доказывают, что Теория пяти элементов - основа древней китайской науки, подобно тому, как теория атома и молекул - основа открытий современной науки о вселенной и материи.
В древнем Китае было ещё более микроскопическое понимание материи, чем Теория пяти элементов - «Теория Инь и Ян». Конфуций сказал: «Один Инь и один Ян называются Дao» (глава «Сицзян Чжуань Чи», Книга Перемен). Он также сказал: «Взаимодействия между твердой и мягкой материями приводят к изменениям». Лао-Цзы сказал: «Дао родил Одного, Один родил Двух, Два родили Трёх, Три родили все бесчисленные вещи. Все бесчисленные вещи несут Инь на их спинах и содержат Ян в их объятии» (Глава 42, Дао дэ дзинь или Классика Дао и Достоинства). Эти утверждения, кажется, находятся в пределах пространства высокой энергии в современной физики. Лао-Цзы не только говорил о микроскопических фундаментальных частицах, но также и о формировании веществ. Поэтому, несметное число вещей, составленных этими пятью элементами, имеют и особенности Инь и Ян, и пяти элементов. Различные особенности материи были описаны в главе «Хунь Фань» Книги Истории: «Вода соответствует влажности и направлению вниз. Огонь соответствует пламени и направлению вверх. Дерево извилистое или прямое по природе. Металл непостоянен при взаимодействии с огнём. Земля необходима для сельского хозяйства. Вода становится соленой, при путешествии вниз. Огонь становится горьким, горя вверх. Дерево может стать кислым, когда оно меняет форму. Металл может стать горьким, когда он становится непостоянным. Земля может стать сладкой, когда используется в сельском хозяйстве». Из-за их естественных особенностей, эти пять элементов продвигают и ограничивают друг друга на макроскопическом уровне. Это - взаимодействующие ограничения среди этих пяти элементов: «Вода ограничивает огонь. Огонь ограничивает металл. Металл ограничивает дерево. Дерево ограничивает землю. Земля ограничивает воду». Это - взаимодействия продвижения среди этих пяти элементов: «Дерево продвигает огонь. Огонь продвигает землю. Земля продвигает металл. Металл продвигает воду. Вода продвигает дерево». Всё это суммирует известную Теорию взаимного продвижения и ограничения (также известную как теория взаимного порождения и взаимного уничтожения) среди этих пяти элементов. Уникальные научные знания в древнем Китае в пределах от астрономии, географии, календарей, физики, медицины, фармацевтики, до химии, порождены Теорией пяти элементов и Теорией Инь и Ян. Эти теории даже имели эффекты на развитие китайской музыки, архитектуры, искусства, и культуры.
С современной научной точки зрения, есть много абстрактных и не измеримых элементов в пределах этих теорий, таким образом, мешающих им быть принятыми как наука, несмотря на многие доказанные достижения в традиционной китайской травяной медицине и иглоукалывании. В чём главный вопрос проблемы? Возможно, этот вопрос собьёт с толку многих современных учёных! Возможно, мы можем найти некоторые ключи к проблеме, читая абзац из Классики Дао и Достоинства: «Все вещи под небесами рождаются из материального: материальное рождается из Бестелесного». «Дао родил Одного, Один родил Двух, Два родили Трёх, Три родили все бесчисленные вещи. Все бесчисленные вещи несут Инь на их спинах и содержат Ян в себе (в их объятии), получая их жизненную гармонию из надлежащего смешивания двух жизненных Дыханий». «Дао рождает Одного, два, три и материальное рождается из бестелесного». После изучения и обдумывания этих двух абзацев, мы можем увидеть, что современные теории в химии во многом соответствуют древней китайской науке. Следующее - моя интерпретация теорий Лао-Цзы о материи в терминах непрофессионала: любое вещество составлено из многих слоёв веществ. Другими словами, материя составлена из слоёв частиц, в то время как каждая частица составлена из многократных микроскопических частиц материи. Каждая микроскопическая частица материи, тогда составлена из частиц более тонких микроскопических частиц материи. Из этого следует, что каждое материальное вещество составлено множеством бестелесных веществ. Это означает, что более высокий слой микроскопической материи бестелесен по отношению к тем, которые на более низких слоях.
Как мы тогда понимаем теорию Инь и Ян? Лао-Цзы сказал: «Три родили все бесчисленные вещи. Все бесчисленные вещи несут Инь на их спинах и содержат Ян в себе (в их объятии), получая их жизненную гармонию из надлежащего смешивания двух жизненных Дыханий». Невооруженным глазом мы видим, что вся материя на земле составлена тремя видами микроскопической материи. Кроме того, все бесчисленные вещи имеют особенности «Несут Инь на их спинах, снаружи, и содержат Ян в их объятии, внутри». Каждый вид атома в Периодической таблице элементов составлен из протонов, нейтронов, и электронов, и их особенность то, что отрицательный электрон (Инь, означает «отрицательный» на китайском языке) окружает положительное атомное ядро (Ян, означает «положительный» на китайском языке). Давайте отложим на мгновение вопрос того, как древние китайцы были в состоянии наблюдать структуру атома. Фактически, объяснить современной аудитории древнее китайское понятие о материи легче, чем объяснить абстрактное понятие бестелесной материи, описанное в следующем предложении: «Получая их жизненную гармонию из надлежащего смешивания двух жизненных Дыханий». Это положение, которым китайская наука значительно отличается от современной. «Получая их жизненную гармонию из надлежащего смешивания двух жизненных Дыханий» - не материальное явление в этом измерении, поэтому трудно объяснимо. Говоря терминами непрофессионала, это означает следующее: формирование материи (в результате взаимодействий между Инь и Ян) может привести к гармоничному потоку энергии. «Гармония» имеет значение объединения, что означает - материя существует в форме бестелесной энергии. Например, анализируя человеческие тела, современные анатомы узнали о существовании мышечной ткани, кровеносных сосудов, костей и т.д. С другой стороны, древние китайцы наблюдали не только материальные ткани, сделанные из плоти, но также и бестелесные распределения потоков энергии. Открытие потока энергии привело к знанию каналов энергии и точек иглоукалывания в традиционной китайской медицине, хотя каналы и точки иглоукалывания не могут быть замечены в нашем физическом измерении. Основываясь на знании бестелесного потока энергии, древние китайцы развили Цигун, как метод лечения болезни. Где Ци? Какова Ци? Широкая общественность не видит Ци или не может точно описать Ци, но эффект оздоровления организма доказывает существование Ци. Возьмите другой пример. Недавно, исследователь в Японии показал, что дистиллированная вода, подвергнутая похвалам или оскорблениям, формирует различные формы водных кристаллов. Результаты опытов над водой были изумительными проявлениями теории Лао-Цзы о бестелесной материи: «Получая их жизненную гармонию из надлежащего смешивания двух жизненных Дыханий». Намеренное мышление, кажется, не имеет никакого эффекта на человеческое тело, но мысли, как сказано в китайском высказывании «перемещая Ци в теле», воздействуют на бестелесный поток энергии в человеческом теле. Теории Лао-Цзы чрезвычайно научны, с точки зрения закона сохранения энергии. Здесь я сделал краткое сравнение между знанием материи в древней китайской науке и современной науке.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Показателем общего подъема культуры Древнего Китая эпохи Чжаньго было также развитие научных знаний, прежде всего математики. Прогресс в этой области науки определяется ее прикладным характером.
Составленный во II в. до н. э. трактат «Математика в девяти книгах» подобно «Началам» Евклида содержит компендиум математических знаний, накопленных предшествующими поколениями ученых.
Однако в целом следует констатировать, что естественные и прикладные научные знания были развиты в Древнем Китае относительно слабо, даже больше, китайцы вообще не считали их наукой. Они уделяли недостаточное внимание изучению законов природы прежде всего потому, что постоянно были заняты болезненными социальными проблемами. Много китайцев выбирали чиновничью карьеру, которая давала возможность обеспечить хотя бы минимальный достаток. Серьезно тормозило развитие в Китае естественных знаний всесильно конфуцианство, которое сосредоточилось на проблемах социальной этики, все же другое считал пустой тратой времени. Сказалась также традиционное склонение китайцев перед авторитетом древних "мудрецов". По мнению китайцев, "мудрецы" давным-давно все придумали, все взвесили, все предусмотрели. Сама идея о целесообразности дополнения или пересмотра концепций, разработанных "мудрецами", казалась ему кощунственной.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Абачиев С.К. Концепции современного естествознания. – М.: Феникс, 2012. – 352 с.
Горелов А.А. Концепции современного естествознания. – М.: Юрайт, 2012. – 352 с.
Дубнищева Т.Я. Концепции современного естествознания. – М.: Академия, 2013. – 352 с.
Рузавин Г.И. Концепции современного естествознания. – М.: Инфра-М, 2012. – 272 с.
Рузавин Г.И. Концепции современного естествознания. – М.: Проспект, 2013. – 288 с.
