История античной науки. Открытия великих ученых и мыслителей древности

Прежде чем описывать содержание папируса Ринда, необходимо объяснить, как египтяне представляли себе дроби. По какой-то странной причине для них были приемлемы лишь аликвотные дроби, то есть дроби вида 1/n имеющие числитель, равный 1, и знаменатель, выраженный натуральным числом. В порядке исключения использовались две «вспомогательные» дроби, 2/3 и 3/4. Вторая из них, «три части», то есть 3/4, использовалась редко, зато первая – «две части», то есть 2/3, очень распространена. Для дроби 2/3 существовал отдельный символ, который часто встречается в математических текстах.

Папирус Ринда начинается с таблицы разложения дробей типа 2/(2π + 1), в которой n — натуральное число от 2 до 50:

То, что таблица помещена в начало трактата, типично для его полутеоретического, полупрактического характера. Писец или его неизвестный предшественник экспериментальным путем пришел к некоторому уровню абстракции и счел целесообразным представить его.

Затем следуют 40 арифметических задач (см. задачу 4 на рис. 9), которые связаны с делением 1, 2…, 9 на 10, умножением дробей, задач на дополнение вычитаемого до уменьшаемого (дополнить 2/3 1/30 до 1; правильный ответ – 1/5 1/10), задачи на величины (сумма некоторой величины и 1/7 от нее равняется 19; найти величину. Ответ – 16 1/2 1/8), деление на дробь, деление на меру хекат, деление хлебов в арифметической прогрессии (см. пример ниже). Эти задачи ведут к уравнениям первой степени с одним неизвестным. Конечно, на папирусе нет уравнений, но можно отметить символы, обозначающие сложение, вычитание и даже один символ, представляющий неизвестную величину. Задача в Берлинском папирусе (№ 6619) Кахуна (XII династия) решается двумя уравнениями, причем одно из них квадратичное, с двумя неизвестными. В современной записи:

х2 + у2 = 100

У = 3/4 х.

Рис. 9. Папирус Ринда, задача 4 (частично в Британском музее, частично в Нью-Йоркском историческом обществе). Верхняя часть воспроизводит изначальный иератический шрифт; ниже приведена запись иероглифами с транслитерацией. Вольный перевод: «Раздели 7 хлебов между 10 людьми». Решение: каждый получит по 7/10 = 2/3 + 1/30, то есть нужно сначала каждый хлеб разделить на 3 части и дать каждому по две, а затем разделить оставшуюся треть на 10 частей и дать каждому по одной.

Всего 7 хлебов, что правильно

Ответ: x = 8, у = 6. Тогда 82 + 62 = 100, или 42 + З2 = 52; мы узнаем числа, фигурирующие в теореме Пифагора (к ней мы еще вернемся).

Вот последняя арифметическая задача:

Задача 40. «Раздели 100 хлебов между 5 людьми таким образом, чтобы доли, доставшиеся каждому, находились в арифметической прогрессии и 1/7 от суммы трех самых больших доль была равна сумме двух меньших. Какова разница между долями?»

Решение: пусть разница между долями составляет 51/2 Тогда доли, доставшиеся 5 людям, будут

23 171/2 12 61/2 1, всего 60.

Столько раз, сколько необходимо умножить 60, чтобы получилось 100, на столько же необходимо умножить эти доли.

1 60

2/3 40

Всего 12/3 на 60 дает 100.

Умножить на 12/3:

Задачи 41–60 связаны с вычислением площади и объема, а задачи 61–84 носят смешанный характер. Площадь треугольника вычисляют умножением его основания на половину стороны; это верно лишь для остроугольных треугольников. Объем цилиндрического амбара диаметра d и высоты h вычислялся по формуле (d — 1/9d)2h. Это довольно близко к площади круга – 0,7902 d2 0,7854d2, как если бы π равнялось не 3,14, а 3,16.

Нет оснований полагать, что египтяне знали теорему Пифагора, если не считать одного косвенного указания на это в Берлинском папирусе. Возможно, египтяне получили нужные ответы эмпирическим путем, но вопрос остается неясным. То, что приобрести такие знания было относительно легко и они преодолевали и более серьезные трудности, – несерьезный довод. В истории науки обычное явление, когда задачи не всегда решались (одним народом либо всеми коллективно) по мере возрастания сложности.

Ссылка Демокрита Абдерского (V в. до н. э.) на мудрых египетских harpedonaptai, то есть землемеров, которые измеряли расстояния веревкой с узелками, часто трактуется неверно. По словам Демокрита, ни один современник, в том числе египетские землемеры, не превзошел его в построении фигур из линий и в расчете их площади. Комментаторы без дальнейших доказательств пришли к выводу, что землемеры могли вычерчивать нужные углы с помощью веревки с узелками. Скорее всего, функция веревки с узелками была астрономической, а не математической. «Растягивание шнура» было одной из первых церемоний при закладке храма. Шнур или веревку необходимо было растягивать по меридиану, чтобы правильно сориентировать храм. Вполне возможно, что «растягиватели веревок» умели также строить перпендикуляр к меридиану; возможно, они делали это с помощью веревки, поделенной на 3, 4, 5 частей. Впрочем, это лишь догадки, как и все гипотезы, по которым открытие теоремы Пифагора приписывают древним индусам или китайцам.

В Московском математическом папирусе (папирусе Голенищева) всего 25 задач, но одна из них захватывает дух. Похоже, она доказывает, что древние египтяне умели вычислять объем усеченной пирамиды, и решение у них такое же, как у нас, представленное формулой

V = (h/3) (a2 + ab + b2),

где h — высота усеченной пирамиды, а и b – стороны квадратных оснований.

Это решение можно назвать шедевром древнеегипетской геометрии. Оно свидетельствует о раннем развитии науки в Древнем Египте и о гениальности египтян. Скорее всего, решение было найдено ими уже в XIX в. до н. э., если не раньше, и они так и не превзошли его, хотя продолжали работать на протяжении еще трех тысячелетий.

Техника и технология

Самым главным техническим достижением с точки зрения его культурных последствий стало изобретение папируса, которое обсуждалось выше. Скажем несколько слов о двух других событиях, каждое из которых открывало бесконечные возможности, – изготовление стекла и ткачество.

Невозможно установить, когда стекло впервые было изготовлено специально (сохранились несколько образцов додинастической эпохи), но к началу XVIII династии (ок. 1580 г. до н. э.) стекло уже производили в широком масштабе, а к середине той эпохи (ок. 1465 г.) техника изготовления стекла достигла высокого уровня. Стекло получается из сплава кварца (кремнезема) со щелочью. Щелочь, обнаруженная в египетских образцах, – по большей части сода; поташ присутствовал лишь в малой пропорции. Это доказывает, что кремнезем египтяне добывали главным образом из натрона (декагидрата карбоната натрия), а не путем выщелачивания древесной золы; остатки стекольных заводов были обнаружены на раскопках во впадине Вади-эн-Натрун на северо-востоке Ливийской пустыни, между Александрией и Каиром. Впадина получила свое название благодаря озерам, богатым содой. (Этот богатый источник соли и соды эксплуатируется по сей день.) Египтяне изготавливали глазурь разных видов, главным образом для покрытия глиняных сосудов, а также разноцветное стекло – аметистовое, черное, синее, зеленое, красное, белое, желтое. Значит, они знали, что добавление определенных металлов или оксидов некоторых металлов к основным материалам (кварцевому песку и карбонату натрия) позволяет добиться желаемых эффектов. Было бы крайне ошибочно называть подобные эмпирические познания химией или говорить, например, что древние египтяне знали кобальт, потому что кобальт обнаружен в античном стекле (уже в эпоху XVIII династии). Тем не менее наличие кобальта имеет большое значение, так как соединения кобальта в Египте не встречаются; их приходилось ввозить из других регионов (Персия, Кавказ). Значит, египетские стеклоделы уже были настолько искушенными, что искали за границей различные ингредиенты, чтобы добиться новых цветов, в данном случае – синего.

Из стекла делали бусы, мозаику и вазы. Последние формовались из тощей глины. Выдувное стекло появилось значительно позже.

Некоторые ткани изготавливали в доисторическую эпоху. Египетский метод прядения и ткачества можно понять по макету станка времен XI династии (2160–2000) и по настенным рисункам времен XII и последующей династий. Маленькие макеты всевозможных предметов и орудий помещали в гробницы. На настенных рисунках изображаются женщины, занятые прядением и ткачеством. Макет и рисунки найдены в Фивах и сейчас находятся в Каирском музее. Отдельные куски полотна, обнаруженные в гробницах фараонов, отличаются столь тонким плетением, что невооруженным глазом их с трудом можно отличить от шелка. Кроме того, найденные полотна полупрозрачны. Даже если бы мы не располагали образцами такого полотна (эпохи Древнего царства!), мы могли бы догадаться о его существовании по рисункам, на которых конечности женщины видны сквозь ткань, которая на ней надета. Художник воспроизводил в точности то, что он видел. В качестве примера можно привести настенные росписи в гробнице Нефретере, жены фараона Рамзеса II (1292–1225). На них изображается богиня Исида, которая провожает Нефретере в ее гробницу.

Металлургия и горное дело

Одно из основополагающих открытий человечества – открытие твердых сплавов. Его сделали во многих местах независимо друг от друга. Там, где его сделали, оно породило или подготовило промышленную революцию. Мы считаем, что век металла сменил каменный век, хотя Древний Египет производит впечатление своего рода победоносной каменной культуры: металлические орудия исчезли, в то время как каменные памятники по-прежнему можно видеть в долине Нила. Однако создание таких памятников, скорее всего, стало возможно благодаря металлическим резцам. Во всяком случае, металлические инструменты способствовали увеличению их количества. Металлические инструменты преобразили не только труд каменотесов, но и многие другие ремесла; оружие из металла в корне изменило политическое равновесие.

Металлы открыли не в Египте; их открыли в доисторическую эпоху. Скорее всего, открытие сделали случайно, причем одновременно во многих местах. На Синайском полуострове в изобилии имелась медная руда; местные жители или гости из Египта могли обкладывать костер кусочками этой руды. Некоторые кусочки выплавлялись, и утром среди угля находили блестящие кусочки меди. Египетские женщины с самых ранних известных нам времен красили глаза малахитом. Малахит – это медная руда (основной карбонат меди); если кусочек малахита падал в костер, он мог выплавиться и появлялся кусочек меди. Если мужчине в первом случае или женщине во втором случае хватало наблюдательности и ума, чтобы сделать вывод из случайного происшествия (умных людей немного, однако они встречаются в любое время), они повторяли эксперимент в разных условиях, получали больше меди, били по металлу молотом и придавали куску желаемую форму, делали новые орудия труда, применяли эти орудия… Как всегда, речь здесь идет не об одном открытии, а о целой цепочке открытий, ведь для ковки меди требовался не один человек. У каждого кузнеца появлялись последователи, а у каждого последователя – свои последователи. Ко времени строительства пирамид медный век давно начался.

Рудные залежи редко ограничиваются каким-то одним металлом. Древние металлурги вынуждены были добывать нечистые металлы, то есть смесь одного основного металла – меди – с другими. Возможно, они заметили превосходящую ценность некоторых сплавов и позже стали делать сходные сплавы, смешивая разные руды. Иными словами, они заметили: если сплавить вместе разные руды, качество конечного продукта повышается. Еще позже, гораздо позже мастера стали делать определенные сплавы, смешивая металлы в постоянной пропорции. Всего один абзац подводит итог многим тысячелетиям металлургических опытов.

Самым известным сплавом в древности была бронза, то есть сплав меди и олова. Возможно, первая бронза появилась случайно еще до XVIII династии (1580–1350). Образцы меди, выплавленной ранее того времени, содержат различное количество олова, мышьяка, марганца или висмута. Изобретение бронзы, то есть сплава меди с определенным количеством олова (от 2 до 16 % в Античности; от 9 до 10 % в наши дни) стало почти таким же важным шагом вперед, как открытие самой меди; это изобретение знаменовало собой начало новой эпохи. Бронза крепче и тверже меди, особенно при ковке. (Данное утверждение справедливо, только если доля олова мала, скажем, 4 %; если она чуть больше, скажем, 5 %, сплав после ковки становится хрупким, если его периодически не закаляют в процессе.) Температура плавления бронзы ниже, чем температура плавления меди; кроме того, бронза легче поддается формовке. Выплавленная бронза не уменьшается в объеме, как выплавленная медь, и не так быстро абсорбирует газы. Бронза нашла широкое применение в эпоху XVIII династии и позже.

Где египтяне брали олово? Возможно, в конце Древнего царства его уже импортировали в Египет. Олово ввозили с некоторых островов, из финикийского Библа (нынешнего Джебейла в Ливане) и, возможно, даже из Центральной Европы. Самым очевидным источником был Библ, в окрестностях которого имелись как медные, так и оловянные рудники. Таким образом, сплав двух руд появился довольно рано – сначала случайно, но затем его начали производить специально.

Если та или иная руда оказывалась особенно ценной, если на нее был спрос, местные жители вначале выбирали запасы, лежащие ближе к поверхности, а затем приступили к строительству шахт. В эпоху Древнего царства уже широко разрабатывались шахты на Синае; их эксплуатация была реорганизована в эпоху XII династии, во времена Сесостриса I (1980–1935) и особенно широко развивалась при Аменемхете III (1849–1801). В то время рыли колодцы и цистерны, строили казармы для рабочих, дома для надсмотрщиков и укрепления для защиты от бедуинов. В местности Серабит-эль-Хадим на Синае по приказу фараона вырыли огромный резервуар в скалах; управление шахтами велось весьма методично. Развалины этого шахтерского поселения, построенного почти 38 веков назад, можно видеть и в наши дни.

Время от времени египтяне находили применение метеоритному железу, но основными их металлами были медь и бронза. Железная металлургия гораздо труднее медной; она началась и развивалась в Западной Азии, а в Египет попала очень поздно (в Навкратисе, в VI в. до н. э.). Возможно, азиатские кузнецы попадали в Египет до того времени, что объясняет присутствие немногочисленных железных орудий, более или менее науглероженных и закаленных. Они датируются 1200 г. до н. э. и позже.

Для того чтобы увеличить температуру в металлургических печах, египтяне уже во времена V династии пользовались трубками для подвода сжатого воздуха, а в эпоху XVIII династии и позже – воздуходувными мехами.

Медицина

Нет необходимости подчеркивать древнее происхождение египетской медицины; во всех цивилизациях медицина развивается очень рано, поскольку необходимость в ней настолько универсальна и настолько насущна, что ее невозможно обойти. Можно не сомневаться, что даже в ранние доисторические дни, за много тысячелетий до нашей эры, в Египте уже практиковали медицину в том или ином виде. Например, малахитом в качестве подводки и мази для глаз пользовались еще представители бадарийской культуры; галенит в тех же целях начали применять позже, хотя еще в додинастическую эпоху. Обрезание – ритуал, возникший в незапамятные времена; следы этой операции видны на телах, извлеченных из доисторических могил (около 4000 г. до н. э.). Очень четкое описание этой операции вырезано на стене гробницы времен VI династии (ок. 2625–2475); см. рис. 10.

Имхотеп, самый первый врач, чье имя увековечено в записи, был визирем Джосера, основателя III династии, в XXX в. Имхотеп был ученым, астрономом, врачом, архитектором (возможно, именно он спланировал первую пирамиду, ступенчатую пирамиду Саккара). Позже его чествовали как героя и безупречного врача, а еще позже – как бога медицины, прототипа Асклепия (так же как ученый бог Тот стал прототипом Гермеса и Меркурия). О медицинских познаниях Имхотепа нам известно очень мало, но факт его обожествления очень важен; его можно смело считать первым великим медиком в египетской системе ценностей. Тем, кто называет отцом медицины Гиппократа, необходимо помнить, что Гиппократ по времени находится примерно посередине между Имхотепом и нами. Такое уточнение помогает шире взглянуть на науку древности.

В эпоху пирамид было не просто много лекарей; среди них имелось немало узких специалистов. Так, нижняя челюсть, найденная в гробнице IV династии (2900–2750), подтверждает искусство древнего дантиста: отчетливо видно отверстие на альвеоле, сделанное с целью вскрытия абсцесса под первым моляром. Судя по надписи на надгробной плите Ири, главного врача фараона VI династии (2625–2475), он был также «дворцовым глазным врачом» и «дворцовым желудочно-кишечным врачом» и носил титул «того, кто разбирается во внутренних жидкостях» и «охранника ануса».

Рис. 10. Самое раннее изображение хирургической операции: обрезание, производимое каменным ножом. Саккара, начало VI династии (приблизительно конец XXVII в.)

Дошедшие до нас около семи медицинских папирусов сравнительно поздние, от XII до XX династий (2000–1090), но в большинстве из них отражены явно более ранние знания, которые восходят к Древнему царству, к IV династии. В двух самых ранних папирусах, так называемых фрагментах Кахуна и Гардинера (ок. 2000 г. до н. э.), речь идет о женских и детских болезнях, а также о болезнях домашнего скота. Два самых важных папируса, так называемые папирусы Смита и Эберса, датируются XVII–XVI вв. Папирус Смита относится к тому же времени, что и математический папирус Ринда. Грубо говоря, дошедшие до нас выдающиеся математические и медицинские трактаты в целом относятся к одному периоду, концу Среднего царства – началу Нового царства, перед началом имперской эпохи, когда Египет управлял миром.

Рассмотрим подробнее два самых известных медицинских папируса, папирус Смита и папирус Эберса. Оба они значительно длиннее остальных. На основании расчетов, произведенных автором этой книги, в семи перечисленных медицинских папирусах 3746 строк; в папирусе Смита 469 строк, а в папирусе Эберса 2289 строк, поэтому вместе они составляют 2758 строк, или почти 75 % всех папирусов. Поскольку все рукописи в конечном счете произошли от одних и тех же источников эпохи Древнего царства, можно с уверенностью предположить, что изучение папирусов Смита и Эберса позволит нам довольно подробно узнать о древнеегипетской медицине.

Начнем с более молодого папируса, папируса Эберса, так как он значительно (почти в пять раз) длиннее папируса Смита и до самого недавнего времени был лучше всего известен. Впрочем, разница в возрасте невелика и составляет примерно столетие; она ничтожна, если иметь в виду, что оба текста отражают более древние традиции. Мы уверены, что папирус Эберса был написан немного позже, чем папирус Смита, но было бы неблагоразумно заключать, что содержание первого относится к более поздней дате, чем содержание второго.

Папирус Эберса представляет собой свиток в 20,23 м длиной и 30 см высотой; текст разделен на 108 колонок по 20–22 строки в каждой. В нем содержится 877 рецептов лекарств от широкого спектра болезней или симптомов. Заклинания рекомендуются лишь в 12 случаях, а в иных случаях терапевтическое лечение не кажется неразумным, хотя описание болезни и лекарства часто выглядит непонятно. Структуру свитка можно представить следующим образом.

Указания перед началом лечения для усиления его действия. Внутренние болезни. Болезни глаз. Болезни кожи (с приложением прочих). Болезни конечностей. Разное (особенно болезни головы, например языка, зубов, носа, ушей и косметические). Болезни женщин (и вопросы, связанные с домашним хозяйством). Сведения по анатомии, физиологии и патологии, разъяснение терминов. Хирургические болезни.

Подобный порядок вызывает много возражений, однако намерения автора вполне ясны. Он стремился по возможности объединить все возможные сведения, которые могли понадобиться врачу; он написал один из самых первых медицинских трактатов (36 веков назад!).

Папирус Смита гораздо короче. Высота его 33 см; возможно, длина составляла 5 м, но начало утеряно, и теперь длина свитка составляет 4,7 м. Это копия гораздо более старого текста эпохи пирамид, возможно, даже начала того периода – скажем, XXX в. После того как он был в обращении на протяжении нескольких поколений, обнаружили, что его термины устарели.

Один врач, живший в конце эпохи Древнего царства, примерно в XXVI в., решил «осовременить» текст, добавив глоссы (заметки на полях или между строк) (всего 69), в которых объяснялись бы устаревшие термины и обсуждались сомнительные вопросы. (N. В. В папирусе Эберса также есть глоссы, общим числом 26, но они сильно запутаны). Эти глоссы составляют самую ценную часть папируса.

Текст, дошедший до нас, делится на две части – 17 колонок (377 строк) впереди и 472 колонки (92 строки) сзади. В последней части содержатся только рецепты и заклинания; она не должна нас отвлекать. Главная часть представляет собой трактат по хирургии, исполненный подлинной научности, значительно превосходящей папирус Эберса.

Конечно, область хирургии была заражена иррациональными идеями не так сильно, как область внутренних болезней. Во многих случаях, с которыми приходилось иметь дело древним хирургам, причина травмы была слишком очевидной, чтобы прибегать к магическим заклинаниям. Внутренние же болезни всегда загадочны и скорее порождают суеверные представления не только у пациента, но и у врача. Папирус Смита состоит не из рецептов, а из описания конкретных историй болезни. Видимо, автор трактата планировал описать болезни по частям тела, от головы до ног. К сожалению, описание останавливается чуть ниже плеч – то ли потому, что писцу помешали, то ли потому, что конец манускрипта утерян. Такой порядок – eis podas ес cephales, a capite ad calces – оставался стандартным на протяжении всего Средневековья, однако он кажется настолько естественным, при первом приближении, что не следует полагать, будто он появился впервые у египтян.

48 историй болезни, которые разбираются в папирусе, дошедшем до нас, классифицируются следующим образом.

Обсуждение начинается с головы и черепа, далее спускается ниже через нос, лицо и уши, к шее, ключице, плечевой кости, грудной клетке, плечам и позвоночнику, где текст обрывается, оставляя документ неполным. Без какого-либо дополнительного указания на расположение текста содержание трактата тем не менее тщательно разделено на группы историй болезни. Каждая группа связана с той или иной частью тела.

Вот эти группы:

A. Голова (27 историй болезни, первая неполная):

Череп, вышележащие мягкие ткани и мозг, истории болезни 1-10.

Нос, истории болезни 11–14.

Область верхней челюсти, истории болезни 15–17.

Височная область, истории болезни 18–22.

Уши, нижняя челюсть, губы и подбородок, истории болезни 23–27.

Б. Горло и шея (шейные позвонки), истории болезни 28–33.

B. Ключица, истории болезни 34–35.

Г. Плечевая кость, истории болезни 36–38.

Д. Грудина, вышележащие мягкие ткани и ребра, истории болезни 39–46.

Е. Плечи, история болезни 47.

Ж. Позвоночник, история болезни 48.

Неоконченная история болезни 48 подтверждает наши подозрения, что оставшаяся часть документа утеряна. Обсуждение каждой истории болезни проходит систематически следующим способом:

1. Название.

2. Осмотр.

3. Диагноз.

4. Лечение (за исключением безнадежных больных, которых сочли не поддающимися лечению).

5. Глоссы (пояснения, словарик неясных терминов, если они встречаются при обсуждении истории болезни).

Название Истории 4 гласит: «Указания в связи с зияющей раной в его голове, доходящей до кости и расколовшей его череп»; название Истории 6: «Указания в связи с зияющей раной головы, доходящей до кости, разбившей его череп и вскрывшей мозг его черепа».

Описание осмотра обычно начинается так: «Если ты осматриваешь человека, у которого…» По форме похоже, будто учитель наставляет ученика, что тому надлежит делать. Особо оговариваются ответы, полученные у пациента, зрительные, обонятельные и тактильные наблюдения, движения частей тела пациента по указанию врача. Как ни странно, 8 из 10 хирургических операций объединяются осмотром, а не лечением. Можно предположить, что работа хирурга считалась подготовкой к медицинскому лечению и была от него независима.