Краткая история науки

Глава 2 Иголки и числа

Если двигаться на восток от Египта через Вавилон и дальше, то обнаружишь земли, где древние цивилизации процветали по обе стороны от горной цепи Гималаев, в Индии и Китае. Около пяти тысяч лет назад люди уже жили здесь в городах, разбросанных по долине Инда и Хуанхэ. В те времена и Индия и Китай обладали обширными территориями, даже больше, чем сейчас[2], и являлись частью обширной торговой сети, раскинутой над сушей и над морем – ее ниточки тянулись от тех мест, где выращивали пряности, – и письменность с наукой находились на высоком уровне и там, и там.

Одно способствовало другому: наука вносила вклад в торговлю, а благосостояние от торговли давало возможность проводить исследования.

Фактически до шестнадцатого века наука любой из восточных цивилизаций была развита по меньшей мере ничуть не хуже, чем в Европе. Индия дала нам свои числа и любовь к математике, из Китая пришли бумага, порох и такой незаменимый в навигации прибор, как компас.

Сегодня Китай – главная мировая сила, и предметы вроде одежды, игрушек или электронных приборов, изготовленные на его территории, продаются по всему земному шару: посмотрите хотя бы на ярлычок на своих кроссовках. Но многие века люди Запада смотрели на эту огромную страну с восхищением или подозрением: китайцы во многом шли своими путями, их государство выглядело в одно и то же время таинственным и неизменным.

Сейчас мы знаем, что Китай всегда был динамичен и что его наука тоже постоянно развивалась. Но одна вещь сохранялась веками – письменность, а именно китайские иероглифы, крохотные картинки, представляющие те или иные объекты; они выглядят странно для тех, кто подобно нам, пользуется алфавитом.

Но если вы знаете, как толковать эти картиночки, то вы можете читать древние, ужасающе древние китайские тексты с такой же легкостью, с какой и современную газету. На самом деле, мы должны поблагодарить Китай за изобретение бумаги, сделавшей письмо более легким делом: старейший образец, о котором мы знаем, датируется 150 годом нашей эры.

Управление огромной страной никогда не было простым занятием, но наука могла помочь и тут. Возможно, самый масштабный строительный проект в нашей истории. Великая Китайская стена, был начат в пятом веке до нашей эры, во время правления династии Восточная Чжоу (китайская история делится на периоды, названные в честь династий – семейств могущественных правителей).

Предполагалось, что стена будет удерживать варваров севера от нападения на Китай и в то же время удерживать китайцев в пределах страны. Потребовались столетия, чтобы завершить строительство, а затем она постоянно ремонтировалась и увеличивалась. Много лет верили, что стена различима из космоса, но это неправда, китайские космонавты не смогли обнаружить ее с орбиты.

Другой значительный проект такого рода. Великий канал, был начат при династии Суй, в пятом веке. Используя множество естественных водоемов, строители Китая создали тысячемильный путь между расположенным внутри континента Пекином на севере и Ханчжоу на морском побережье юга, и тем самым открыли дорогу из Северной столицы во внешний мир.

Оба монумента – яркое напоминание о мастерстве китайских землемеров и строителей, но также памятник тому невероятному количеству ручного труда, которое пришлось затратить. Да, китайцы изобрели ручную тележку, но рабочим все так же приходилось копать, толкать и таскать.

Для жителей древнего Китая Вселенная была разновидностью живого организма, в котором некие силы связывают все элементы. Фундаментальная сила или энергия именовалась ци, а две другие силы носили названия «инь» и «ян»: инь, женский принцип, ассоциировался с темнотой, облаками и сыростью; ян, мужской, с солнечным светом, ясным небом и теплом. Вещи никогда не бывают всецело инь или ян – две силы всегда смешаны в той или иной пропорции. В соответствии с положениями китайской философии, каждый из нас имеет некоторое количество того и другого и точная комбинация инь и ян определяет, кто мы есть и как себя ведем.

Китайцы верили, что Вселенная состоит из пяти элементов: вода, металл, дерево, огонь и земля. Эти элементы не совпадали с обычной водой или огнем, которые мы можем наблюдать, это скорее принципы, что действуют в совокупности, образуя тем самым мир и небеса. У каждого из них различные характеристики, само собой, но они связаны между собой, как детали в игрушке-трансформере. Например, дерево побеждает землю (деревянная лопата может выкопать яму), металл может разрубить дерево, огонь – расплавить металл, вода – потушить огонь, а земля – остановить воду (вспоминается игра камень-ножницы-бумага, на самом деле изобретенная в Китае).

Пять элементов, комбинируясь с силами инь и ян, производят циклические ритмы в природе, времена года, циклы рождения и смерти, а также движение Солнца. Луны и планет.

Поскольку все состоит из одних из тех же элементов и сил, все в некотором смысле слова является живым и находится в единстве. Так что понятие «атома» как базовой единицы материи никогда не возникало в Китае, как не было там и естествоиспытателей, думавших, что они должны выразить все с помощью чисел, поскольку это «научно». Арифметика в Китае оставалась исключительно практической вещью – сложить и прибавить, когда ты продаешь или покупаешь, взвесить товары и так далее.

Счеты, устройство со скользящими бусинками на проволочках, с помощью которых вы могли учиться считать, не упоминались в записях до шестнадцатого века, хотя наверняка были изобретены ранее. Счеты ускоряют процесс, они позволяют складывать, отнимать, умножать и делить.

Числа также использовались для определения продолжительности отрезков времени. Примерно в 1400 году до н. э. китайцы уже знали, что год состоит из 365 дней с четвертью, и, подобно многим другим ранним цивилизациям, они наблюдали за луной, чтобы рассчитывать месяцы. Как и в других местах, в древности год в Китае измеряли как продолжительность времени, необходимого солнцу, чтобы занять ту же самую позицию на небе. Движение планет вроде Юпитера, а также звезд, отлично иллюстрировали идею того, что все в природе циклично.

«Великим пределом» именовали громадное число, объем времени, необходимый Вселенной, чтобы совершить полный цикл: 23 639 040 лет. И это означало, что наш мир очень стар (хотя сейчас мы знаем, что он много-много старше).

Китайцы также размышляли над тем, как устроен наш мир, и некоторые из старинных звездных карт доказывают, что создававшие их люди понимали, как представить на двумерной картинке нечто, существующее на изогнутой поверхности. Цан Ли, живший во время династии Хань (25-220 гг.), верил, что солнце, луна и звезды парят в пустом пространстве, и движутся благодаря ветрам. Это сильно отличалось от мнения древних греков, считавших, что небесные тела зафиксированы на огромных сферах, и куда ближе к тому, как мы понимаем устройство космоса сейчас.

Астрономы Китая очень аккуратно фиксировали небесные явления, так что их записи, простирающиеся на много веков в прошлое, имеют ценность и для ученых современности.

Поскольку китайцы верили, что мир очень стар, у них не было сложностей с идентификацией окаменелостей как затвердевших остатков растений и животных, некогда обитавших на этой земле. Камни они группировали в соответствии с такими характеристиками, как твердость и цвет. Особенно ценился нефрит, и ремесленники украшали статуи кусочками этого материала.

Землетрясения – обычная вещь в Китае, и хотя никто не мог объяснить, почему они происходят, во втором веке нашей эры очень образованный человек по имени Чжан Хэн использовал подвесной груз, который раскачивался, когда земля тряслась, чтобы фиксировать ее колебания. Это была ранняя версия того, что мы называем сейсмографом, устройства, что рисует прямую линию, которая идет зигзагами при сотрясениях земли.

Магнетизм тоже изучали для практически целей.

Китайцы научились намагничивать железо посредством нагревания его до высокой температуры с последующим охлаждением параллельно с ориентацией по оси север-юг. Компасы в Китае имелись задолго до того, как они появились на Западе, и использовали их как для навигации, так и для предсказания будущего. Чаще всего это были «мокрые» устройства – просто намагниченная игла, плавающая в чашке с водой.

Мы привыкли говорить, что компас указывает на север, но для китайцев он указывает на юг (само собой, что наши компасы тоже указывают на юг – противоположным концом стрелки; не имеет значения, какое направление вы выберете, главное, чтобы все согласились по этому поводу).

Китайцы были умелыми химиками, и лучшие химики принадлежали к даосам, членам религиозной группы, следовавшей учению Лао-Цзы, жившего примерно между шестым и четвертым веками до нашей эры («дао» означает «путь»), другие придерживались конфуцианства или буддизма. Философия разных религиозных лидеров влияла на мировоззрение их последователей, на то, как они изучали мир, как видели то, что их окружает.

Химия древнего Китая была достаточно сложной для своего времени, например, китайцы могли дистиллировать алкоголь и другие вещества, могли извлекать медь из растворов. Смешивая древесный уголь, серу и калийную селитру, они изготавливали порох, первое в истории взрывчатое вещество, настоящий трамплин для индустрии фейерверков и оружия.

Можно сказать, что порох демонстрировал инь-ян химического мира: он красиво взрывался во время огненных представлений при императорском дворе, и в то же время им заряжали мушкеты и пушки на полях сражений Дальнего Востока уже в десятом веке. Неизвестно точно, как рецепт и инструкции по изготовлению этой могущественной субстанции попали в Европу, но первое описание, о котором мы знаем, относится к 1280 году.

И порох сделал войну еще более кровавой.

В Китае были и свои алхимики, искавшие «эликсир жизни», субстанцию, способную увеличить продолжительность жизни или даже сделать человека бессмертным (больше об алхимии будет в главе 9). Они не преуспели в своих поисках, но о нескольких императорах можно точно сказать, что они прожили бы дольше, если бы не принимали экспериментальные и ядовитые «снадобья». Но поиск магической субстанции помог открыть многие лекарства, которые можно было использовать против обычных болезней.

Китайские врачи в борьбе с хворями использовали вытяжки из растений, но они также применяли смеси из серы, ртути и других веществ. Полынь, например, считалась лекарством от высокой температуры, из нее делали экстракт и кипятком из него прижигали определенные точки на коже, чтобы возбудить поток «жизненной энергии». Рецепт и метод недавно обнаружили в книге, написанной около 1800 лет назад, и протестировали в современной лаборатории, он показал себя эффективным против малярии, болезни, по вине которой сейчас происходит больше всего смертей в тропических странах.

А одним из симптомов малярии является высокая температура.

Книги по медицине в Китае начали составлять не позднее второго века до н. э., и древняя китайская медицина благополучно дожила до нашего времени. Акупунктура, или иглоукалывание – когда тонкие металлические иголочки втыкают в определенные точки на теле – широко распространена до сих пор как средство борьбы со многими болезнями, со стрессом и с болью. Ее теоретическая основа – представление о том, что в теле есть множество каналов, по которым течет энергия ци, и врач применяет иглы, чтобы стимулировать или разблокировать эти каналы. Помимо акупунктуры есть другие технологии, не связанные с воткнутыми в кожу иглами, и пусть даже современные китайские ученые работают точно так же, как их коллеги на Западе, традиционная китайская медицина имеет много последователей по всему миру.

То же самое относится и к традиционной индийской медицине.

Она называется Аюрведа, и базируется на трактате того же имени, написанном на древнем языке санскрит между 200 г, до н. э. и 600 г. н. э. «Аюрведа» учит, что в теле существуют жидкости, именуемые «доша», и таких жидкостей три: вата – сухая, холодная и легкая, питта – горячая, кислая и жгучая, и кафа – холодная, тяжелая и сладкая. Все три доши необходимы для нормальной работы нашего тела, и когда одной из них становится слишком много или слишком мало или когда они попадают в неправильное место – возникают болезни.

Поэтому оценка цвета кожи и пульса пациента очень важна для индийского доктора при постановке диагноза. Лекарства, массаж и особые диеты призваны исправить дисбаланс. В Индии использовали вытяжку из мака, из которого изготавливают такой наркотик, как опий, чтобы успокоить больных или умерить боль.

Другой медицинский трактат древней Индии, а именно «Сушрута», касается хирургии. Многие операции, описанные в нем, удивительно искусны для того времени. Например, когда пациент страдал от катаракты (помутнение хрусталика глаза, ухудшающее зрение), доктор должен был воткнуть иглу в глаз и сдвинуть катаракту в сторону.

Индийские хирурги также использовали лоскуты собственной кожи пациента, чтобы восстановить поврежденный нос, и возможно, это самый ранний пример того, что мы называем пластической хирургией.

Аюрведическая медицина прочно ассоциировалась с индуистской религией. Мусульмане, появившиеся в Индии после 1590-х гг., принесли в страну собственные идеи, базирующиеся на достижениях древних греков в интерпретации докторов эпохи раннего ислама. Эта традиция получила название «Йюнани» (что значит «греческая»), и она развивалась бок о бок с Аюрведой. Обе продолжаются использоваться в Индии до сих пор параллельно с современной западной медициной.

В Индии имелись научные традиции и в других областях.

Индийские астрономы разбирались в устройстве небес, используя трактат греческого ученого Птолемея и некоторые работы из Китая, принесенные буддийскими миссионерами. В городе Удджайн существовала обсерватория, и там работал один из первых индийских ученых, чье имя нам известно. Варахамихира (род. 505). Он собирал старые труды по астрономии и добавлял к ним собственные наблюдения. Много позже, в шестнадцатом веке, обсерватории были выстроены в Дели и Джайпуре.

Индийский календарь был достаточно точным, и точно так же, как и китайцы, индийцы верили, что Земля очень стара, так что один из их астрономических циклов состоял из 4 320 000 лет. Точно так же в долинах Инда и Ганга пытались искать эликсир для продления жизни, вещество, способное превращать неблагородные металлы в золото. Но самый важный вклад со стороны индийской науки в мировую произошел в математике.

Именно из Индии через посредство Среднего Востока прибыли к нам цифры, которые мы именуем «арабскими»: знакомые всем 1, 2, 3 и так далее. Идея «нуля» тоже пришла из Индии, как и технология записи больших чисел по разрядам. Возьмем число «170», единица в этой записи обозначает сто, она занимает разряд сотен, семерка – семьдесят, она из десятков, и ноль и есть ноль, стоящий на месте единиц. Это выглядит настолько естественно, что мы никогда не задумываемся по этому поводу, но если бы не было системы разрядов, то записывать большие числа стало бы куда как сложнее.

Наиболее известный из математиков древней Индии. Брахмагупта, живший в седьмом веке, придумал, как рассчитать объем призматических объектов и других фигур. Именно он оказался первым, кто упомянул число «О» и указал, что нечто, умноженное на ноль, даст тот же ноль. Потребовалось еще пятьсот лет, чтобы другой индийский математик. Бхаскара (род. 1115), понял, что любое число, поделенное на ноль, даст бесконечность. Современные математические описания мира были бы невозможны без использования всех этих концепций.

Пусть даже традиционные медицинские системы в Индии и Китае все еще конкурируют с современной медициной, но в науке ситуация иная. Индийские и китайские ученые работают с теми же самыми идеями, инструментами, ставят такие же цели, как и их коллеги по всему миру. В Азии ли или в других концах мира, наука сейчас универсальна, и основана она на концепциях, появившихся на Западе.

Но помните, что наши цифры пришли к нам из Индии, а бумага – из Китая. Записывая таблицу умножения, вы используете очень старые научные достижения, пришедшие с Востока.