Метеорология Глава 4

Глава 4. От Авиценны до Декарта
В 11-м и 12-м веках европейская наука начала возрождаться, чему способствовало распространением латинских переводов индийских и греческих научных трактатов, сохранившихся в западных центрах мусульманского обучения, в частности в Палермо на Сицилии, и в Толедо в Испании. Одним из первых новых переводчиков был английский монах Аделард из Бата (ок. 1080-1160). О нем мало чего известно, за исключением того, что он учился в Испании, много путешествовал по Ближнему Востоку и, возможно, выполнил один из первых латинских переводов «Элементов» Евклида. [4.1.].

В сфере научных интересов Аделарда важное место занимала и метеорологическая тематика. Его идеи, изложенные в оригинальной авторской работе «Quaestiones naturales seu  physicae» - «Физические или естественные вопросы», содержали новизну, потому что они не были компиляциями более ранних греческих теорий. Например, в своих рассуждениях о ветрах Аделард утверждал, что ветер – это разновидность воздуха. Аделард выдвинул новые гипотезы происхождения грома и молнии. Гром, по теории Аделарда, вызывается разрушением льда, сталкивающегося в облаках. Что касается молнии, то Аделард заметил, что при столкновениях нескольких тел самое легкое из них отбрасывается первым. Огнеподобный эфир - самое легкое вещество в воздухе, и при сильном столкновении льда в облаках первым  из воздуха вытесняется именно эфир, что и вызывает молнию. Таким образом, Аделард утверждал, что гром порождает молнию, что было новой идеей, но совершенно неправильной с физической точки зрения. [4.2.].
В 13-ом веке авторитет Аристотеля в метеорологии был полностью восстановлен. Его глубоко проработанные теории, как правило, превосходили другие существовавшие в то время, и поэтому были приняты. Наиболее известными комментаторами «Метеорологики» Аристотеля были: 
• немецкий доминиканский философ  Альберт Кельнский (1206-1280) – первый средневековый комментатор всех трудов Аристотеля, что пробудило массовый интерес к этим работам, комментатор трудов Авиценны, наставник Фомы Аквинского;
• итальянский католический философ Фома Аквинский (1225-1274), объединивший христианство с философией Аристотеля;
• францисканский монах Бартоломей Английский (1220-1250), написавший 19-томную энциклопедию - «О свойствах вещей», в которой он ссылается, в том числе, и на Аристотеля;
• канцлер университета в Оксфорде Роберт Гроссетест (1168-1253), переводивший Аристотеля, и выступавший (как и Аристотель) за дедуктивный метод познания, когда выдвигается логическая гипотеза  и  затем  она проверяется опытом;
• доминиканский монах Винсент из Бове (ок. 1190-1264), написавший огромную энциклопедию «Зерцало великое», где в 1-й части «Зерцало природное» даны комментарии, в том числе на труды Аристотеля.
В течение следующих четырех столетий теории Аристотеля пользовались почти безоговорочным признанием, и метеорологическая работа просто состояла из комментариев к ним. Средневековые исследования были в значительной степени исследованиями в библиотеке. Особенно это касалось метеорологии. В любой проблеме, когда когда-либо возникал выбор между выходом на природу или возвращением к книгам, ученый возвращался к своим книгам.
Дедуктивный метод победил - доводы авторитетов перевесили экспериментальные данные. Прежде чем метеорология получила дальнейшее развитие, это антинаучная традиция должна была быть нарушена. Это был медленный процесс, но начало ему было положено английским ученым 13-го века Роджером Бэконом (1214-1294).
Роджер Бэкон, как говорят, возвестил о начале современной науки в Европе, он энергично выступал за экспериментирование и математический подход во всех научных исследованиях, включая метеорологию.  В трактате «Opus Majus» - «Большое сочинение» -  Бэкон следовал версии Аристотеля об атмосфере, состоящей из воды, воздуха и огня, концентрически окружающих землю, [4.3.].  Бэкон  привел геометрическое доказательство гипотезы Аристотеля о том, что глобальная форма воздуха должна быть сферической внутри и снаружи.  Роджер Бэкон также обсуждал тему климата, ссылаясь на работы Птолемея. Он отметил, что климатические зоны Птолемея должны быть скорректированы с учетом различных топографий местности, вроде таких мест, где горы достаточно высоки, чтобы «исключить холод с севера» и таким образом повлиять на климат. Бэкон также присоединился к «армии» комментаторов «Метеорологики»  Аристотеля, и указал на ряд ложных тезисов у него, приводя в качестве оправдания для великого грека не точные переводы его работ. Однако главным вкладом Роджера Бэкона в развитие метеорологии было, как сказано выше, то что он настаивал на важности экспериментов и наблюдений в науке, даже в том случае, если результаты  опытов расходились с идеями древних авторитетных  писателей. Бэкон  сделал первый шаг к освобождению метеорологии от «аристотелевских  оков», цепи которых были окончательно разорваны в 17-ом веке.
400 лет после Роджера Бэкона были затишьем перед научной бурей 16-17-го веков. К середине 16-го века метеорология развивалась по двум расходящимся направлениям: была теоретическая «чистая»  наука, основанная на «Метеорологике» Аристотеля, и была прикладная «наука» о прогнозах погоды, которой занимались астрологи.
Предсказания погоды по «естественным» астрологическим признакам стали очень популярными, при этом  астрологическая метеорология  пользовалась защитой и католической церкви, и правителей, и таких ученых как великий астроном, первооткрыватель законов движения планет Солнечной системы немец Иоганн Кеплер (1571-1630), знаменитый астроном немец Региомонтан  (1436-1476), и многих других , [4.4.]. 
Выдающийся  астроном, пропагандист учения Коперника, изобретатель теодолита, и своего образца телескопа английский астроном Леонард Диггес (1515-1559) так начинал свою астрометеорологическую работу «Prognostication of right good effect» - «Предсказание правильного хорошего эффекта», вероятно написанную в 1555 г., [4.5.]:
«Вечный прогноз с хорошим эффектом, плодотворно дополненный автором, содержащий простые, краткие, приятные, избранные правила для суждения о погоде по Солнцу, Луне, Звездам, Кометам, Радуге, Грому, Облакам и другим необычным признакам, не исключая Аспекты планет, с кратким суждением по каждому из них…»   
Далеко не все ученые в период между 13-м и 17-м веками были убеждены в достоверности астрологических прогнозов погоды. Одним из сомневающихся был француз, епископ города Лизьё, и  известный математик и комментатор «Метеорологики» Николай Орем (ок. 1323-1382), который одним из первых осознал огромные проблемы, связанные с предсказанием погоды астрологами. Николай Орем  верил, что прогнозы погоды возможно, но считал, что надлежащие правила для этого все еще неизвестны [4.6.] – и этот вывод Орема разделяло большинство метеорологов до начала 20-го века. При этом несмотря на аргументы таких видных ученых как Орем, влияние астрологии на метеопрогнозы сохранялось до начала 18-го века, чему способствовало то, что за астрометеорологию «голосовали» такие гении как Кеплер, Региомонтан, Диггес и другие.
Итак, «Метеорологика» Аристотеля доминировала в метеорологии с античности до 16-17-го веков и тормозила развитие метеорологии как науки. Только в 16-ом веке начался постепенный отказ ученых от идей Аристотеля. Вслед за Роджером Бэконом свои умеренно «антиаристотелевские»  идеи изложил итальянский математик и инженер Джироламо Кардано (1501-1576). В своем знаменитом трактате «De Subtilitate» - «О тонких материях» (1550) - Кардано уделил значительное внимание метеорологическим проблемам. [4.7.]. 
Размышления Кардано о таких атмосферных явлениях, как ветры, облака, дождь и молния, отражали сильное влияние Аристотеля, однако в своем обсуждении воздуха Кардано не согласился с несколькими основными идеями Аристотеля.
Во-первых, Кардано утверждал, что существует три, а не четыре основных элемента: земля, воздух и вода.  Огонь не может быть основным элементом, поскольку для существования ему требуется топливо, и без топлива огонь ничего «произвести» не может.
Во-вторых, подобно Аристотелю, Кардано разделил воздух на две части, но по-другому. Он объяснил, что существует два вида воздуха:  «свободный воздух», который разрушает неодушевленные предметы и сохраняет одушевленные предметы, и «закрытый воздух», который сохраняет неодушевленные предметы и разрушает одушевленные предметы. Вероятно, это была первая идея о наличии в воздухе двух основных компонентов – кислорода – «свободного воздуха»  и азота – «закрытого воздуха».
Трактат «De Subtilitate» Кардано содержал столь большое количество интересной информации,  и был так живо написан, что стал подлинным научно-популярным бестселлером 16-го и 17-го веков.  Первое издание трактата вышло в Нюрнберге в 1550 г., затем трактат перепечатали в Париже, Лионе, Базеле, всего к 1580 г. трактат выдержал 10 изданий.  Кардано  дал старт «научному мятежу», когда ученые больше не принимали на веру классические теории Аристотеля и его современников.  По мере того как естествоиспытатели  освобождались от оков классических авторитетов, они все больше и больше обращались к экспериментальному методу в своих поисках истины.  Этот новый научный дух нашел отражение в работах таких ученых 17-го века, как Галилей, Гюйгенс и Паскаль.  В последующих главах мы расскажем, как эти три научных титана внесли свой вклад в развитие метеорологии.
Однако ученым, который в наибольшей степени олицетворял как конец эры «метеорологического застоя», так и рождение новой научной метеорологии, был  французский естествоиспытатель  Рене Декарт (1596-1650).
В 1637 году Декарт опубликовал в Лейдене свою знаменитую книгу  «Discours de la m;thode pour bien conduire sa raison, et chercher la verit; dans les sciences» – «Рассуждения о методе», в которой он изложил свою философию научного метода. В основе этого метода лежали четыре закона.  Читаем, как об этом говорит Декарт, [4.8.]:
«И подобно тому, как обилие законов нередко дает повод к оправданию пороков и государство лучше управляется, если законов немного, но они строго соблюдаются, так и вместо большого числа правил, составляющих логику, я заключил, что было бы достаточно четырех следующих, лишь бы только я принял твердое решение постоянно соблюдать их без единого отступления.
Первое – никогда не принимать за истинное ничего, что я не признал бы таковым с очевидностью, т. е. тщательно избегать поспешности и предубеждения и включать в свои суждения только то, что представляется моему уму столь ясно и отчетливо, что никоим образом не сможет дать повод к сомнению.
Второе – делить каждую из рассматриваемых мною трудностей на столько частей, сколько потребуется, чтобы лучше их разрешить.
Третье – располагать свои мысли в определенном порядке, начиная с предметов простейших и легкопознаваемых, и восходить мало-помалу, как по ступеням, до познания наиболее сложных, допуская существование порядка даже среди тех, которые в естественном ходе вещей не предшествуют друг другу.
И последнее – делать всюду перечни настолько полные и обзоры столь всеохватывающие, чтобы быть уверенным, что ничего не пропущено».
В приложении к этой работе «Les Meteores» -  «Метеоры» Декарт применил вышеуказанные законы к своим рассуждениям о метеорологии.
Подобно Аристотелю, Декарт использовал дедуктивный подход в своих рассуждениях.  В «Метеорах» он попытался объяснить природу и причины всех видов погодных явлений, показав, что они основаны на определенных общих принципах природы, которые до сих пор не были должным образом объяснены. Декарт начал с обсуждения природы земных тел и паров, которые возникают из них, затем он объяснил образование облаков и ветров, а также природные явления,  при которых облака исчезают, с образованием  дождя, града или снега. Декарт классифицировал причины бурь, грома и молнии, и объяснил особенности световых  эффектов, которые вызывают радугу и другие светящиеся явления на небе.
Декарт впервые высказал гипотезу о том, что воздух, вода и другие земные тела состоят из мелких частиц, а между ними есть промежутки, заполненные некой «тонкой материей». Он предположил, что частицы воды были длинными, гладкими и скользкими, «как маленькие угри, которые, хотя они соединяются и обвиваются друг вокруг друга, при всем этом никогда не завязываются узлом или зацепляются друг за друга таким образом, чтобы их было нелегко разделить». Частицы твердых веществ переплетены и соединены вместе и имеют неправильную форму. Если бы частицы были меньше и менее переплетены, они могли бы быть более разделены частицами «тонкой материи», которые всегда находятся в движении, и, таким образом, могут образовываться либо воздух, либо масло.
Хотя Декарт отвергал метеорологические теории Аристотеля, некоторые из его собственных соображений содержали  идеи Аристотеля. Согласно соображений Декарта, ветры могли быть вызваны несколькими причинами: либо парами, которые поднимались вверх под действием солнца, либо  облаками,  которые падали вниз и отодвигали  воздух, который был под ними. Если одно облако внезапно падало на другое облако, находящееся  под ним, то результатом такого столкновения мог быть гром,  молния вызвалась  при наличии между двумя облаками легковоспламеняющихся выделений.
Объяснения Декартом  структуры облаков, дождя и т.д. были вполне современны. Он объяснил, что облака состоят из капель воды или маленьких кусочков льда. Эти капли образовались в результате слияния мелких частиц пара и были круглыми, если только их форма не была изменена ветром. Когда их размер становился настолько большим, что воздух не мог их удерживать, они падали на землю как дождь, или как снег, если воздух был недостаточно теплым, чтобы растопить их, или как град, если капли встречали холодный ветер, который мог заморозить их.
Основная цель приложения «Метеоры» состояла в том, чтобы продемонстрировать превосходство метода  Декарта, применяемого к метеорологии, над ранее предложенными методами, в том числе и методами  Аристотеля. Однако Декарт, как и его предшественники, вероятно, не имел каких-либо технических средств  для  изучения атмосферы (об этом более подробно мы поговорим в Главе 6), и мог вести только визуальные наблюдения. Таким образом, Декарту также пришлось прибегнуть к дедуктивному методу в своем объяснении погодных явлений.
Метеорология, однако, многим обязана Рене Декарту, и это не только его сочинение, которые мы обсудили выше – огромный вклад во все научные дисциплины, в том числе и в метеорологию, внесла знаменитая «Декартова система координат». А  интерес Рене Декарта к метеорологии оказался для всего научного мира катализатором для ее возрождения как истинной науки, которое началось  в 17-ом веке.
Литература к Главе 4.

4.1. Новая философская энциклопедия: В 4 тт. М.: «Мысль», 2001.
4.2. H. Howard Frisinger, «Early Theories on the Cause of Thunder and Lightning», Bulletin of the American Meteorological Society, 1965, № 12.
4.3. Роджер Бэкон «Избранное», М.:, «Издательство Францискацев», 2005.
4.4. Колчинский И.Г., Корсунь А.А., Родригес М.Г. «Астрономы: Биографический справочник», Киев: «Наукова думка», 1986.
4.5. Digges, Leonard, «Prognostication of right good effect», Imprinted at London : by the widow Orwin,1596.
4.6. Lynn Thorndike, «A History of  Magic and Experimental  Science»,  New York: Columbia  University  Press,  1934.
4.7. Р.С. Гутер, Ю.Л. Полунов «Джироламо Кардано», М.: «Знание», 1980.
4.8. Декарт Р. Рассуждение о методе с приложениями. Диоптрика, метеоры, геометрия. М.: Изд. АН СССР, 1953.