Период от древнейших времен до начала XVII в. – это предыстория науки, период накопления знаний об отдельных явлениях природы, возникновения отдельных учений. В соответствии с этапами развития общества в нем выделяют три периода:

* Эпоха античности (VI в. до н.э. – V в. н.э.).
* Средние века (VI – XIV вв.).
* Эпоха Возрождения (XV – XVI вв.).

Эпоха античности (VI в. до н.э. – V в. н.э.)

VI в. до н.э.

Возникновение представлений о шарообразности Земли (Пифагор).

Первые наблюдения по акустике. Пифагор устанавливает связь между высотой тона и длиной струны или трубы.

Первые сведения об электричестве и магнетизме. Открытие свойств натертого янтаря притягивать легкие предметы, а магнита – железные (Фалес Милетский).

V...IV в. до н.э.

Возникновение идеи о прерывистом, зернистом строении материи, установление предела делимости вещества – атома (Левкипп, Демокрит).

Создание Платоном теории зрения.

IV в. до н.э.

Возникновение понятия движения как общего изменения и механического движения как пространственного перемещения (Аристотель).

Зарождение элементов механики. Рассмотрение прямолинейных и криволинейных механических движений. Формулирование правила сложения перемещений, перпендикулярных друг другу. Формулирование правила равновесия рычага (Аристотель).

Верное представление о распространении звука в воздухе (звучащее тело вызывает сжатие и разрежение воздуха). Объяснение эха отражением звука от препятствий. Известно явление преломления света (Аристотель).

IV...II в. до н.э.

Возникновение первой модели мироздания – геоцентрической системы мира (Эвдокс Книдский, Аристотель, Гиппарх).

III в. до н.э.

Возникновение идеи гелиоцентрической системы мира. Первые попытки определения расстояния до Луны и Солнца (Аристарх Самосский).

Первое измерение дуги меридиана и вычисление радиуса Земли (Эратосфен).

Создание евклидовой геометрии (Евклид).

Открытие закона прямолинейного распространения света и закона отражения. Возникновение геометрической оптики (Евклид).

Архимед ввел понятие о центре тяжести и моменте сил относительно прямой и плоскости, определил центр тяжести треугольника, установил законы рычага.

Архимед открыл закон гидростатики, названный его именем, установил условия плавания тел.

Объяснение приливов и отливов влиянием Луны и Солнца.

II в. до н.э.

Гиппарх открыл прецессию земной оси.

II в.н.э.

Герон Александрийский дал детальное описание рычага, ворота, клина, винта и блока, установил правило для рычага и блока, согласно которому выигрыш в силе при помощи этих механизмов сопровождается потерей во времени, описал прибор, являющийся прообразом современной паровой турбины, – так называемый эолипил, сделал ряд технических изобретений.

К. Птолемей объяснил явление прецессии, ввел поправку на атмосферную рефракцию (учет преломления света), экспериментально исследовал явление преломления света.

К. Птолемей придал завершенную форму геоцентрической теории мироздания (система мира Птолемея).

Средние века (VI – XIV вв.)

XI в.

Исследования Альхазена по физиологической оптике. На смену теории зрительных лучей древнегреческих мыслителей приходит теория зрения Альхазена, согласно которой зрительные изображения тел создаются лучами, исходящими от видимых тел. Попадая в глаз, эти лучи вызывают зрительные ощущения. Альхазену уже известна камера-обскура.

Разложение скорости брошенного тела на две составляющие – параллельную и перпендикулярную плоскости (Альхазен).

Переоткрытие арабами свойств ориентации магнитной иглы (стрелки), появление компаса (свойство магнитной иглы ориентироваться в определенном направлении было известно китайцам еще в 2700 гг. до н.э.).

1121...1122 гг.

Арабский ученый Альгацини написал трактат – «Книга о весах мудрости» – своеобразный курс средневековой физики. Он содержал таблицы удельных весов твердых и жидких тел, описание опытов по «взвешиванию» воздуха, наблюдение явления капиллярности; в нем указывалось также, что закон Архимеда применим и. для воздуха, что удельный вес воды зависит от температуры, вес тела пропорционален количеству вещества, содержащегося в нем, скорость измеряется отношением пройденного пути ко времени, описано применение ареометра.

1269 г.

Появился первый рукописный трактат по магнетизму «О магнитах» П. Перегрино (опубликован в 1558 г.), где дано описание методов определения полярности магнита, взаимодействия полюсов, намагничивание прикосновением, явление магнитной индукции, некоторые технические применения магнитов и т.п.

1272 г.

Вышел в свет трактат по оптике Эразма Вителлия (Вителло), получивший широкое распространение в средние века. В нем наряду с изложением того, что сделали Евклид и Альхазен, содержится открытый Вителлием закон обратимости световых лучей при преломлении, доказывается факт, что параболические зеркала имеют один фокус, подробно исследуется радуга.

XIII в.

Р. Бэкон измеряет фокусное расстояние сферического зеркала и открывает сферическую аберрацию, выдвигает идею зрительной трубы, один из первых рассматривает линзы как научные приборы, считает скорость света конечной, основу познания усматривает в опыте. Является предвестником экспериментального метода.

Ок. 1250 г.

Открытие 33-го элемента – мышьяка (Альберт Великий).

XIII в. (конец)

Изобретение и распространение очков. Время и место их изобретения не известно. Возможно, они зародились в Венеции. Очки быстро распространились в странах Западной Европы, а затем в Азии. В России они появились не позже XV в.

XIV в.

Введено понятие ускорения (вероятно, У. Гейтсбери из (начало) Оксфорда).

XIV в.

Альберт Саксонский ввел деление движений на поступательное и вращательное, равномерное и переменное.

Введено понятие равномерно-переменного движения, угловой скорости.

Французский математик Н. Орезм впервые дал графическое изображение движения и установил закон равномерно переменного движения, связывающий путь, пройденный телом, со временем.

Эпоха Возрождения (XV – XVI вв.)

XV в.

Н. Кузанский в своих трактатах (вышли в свет в 1515 г.) развивает мысли о том, что движение является основой всего сущего, неподвижного центра во Вселенной нет, (идея относительного движения), последняя бесконечна, Земля и все небесные тела созданы из одной и той же первоматерии.

Известен 83-й элемент – висмут.

Исследование свободного падения и движения тела, брошенного горизонтально, удара тел, расширение понятия момента сил, определение центра тяжести тетраэдра, изобретение ряда механизмов для преобразования и передачи движений – конусный шарикоподшипник, цепные и ременные передачи, двойное соединение (теперь названное «кардановым») и др. (Леонардо да Винчи).

Зарождение динамики (выяснение природы инерции), установление факта, что действие равно противодействию и противоположно ему. Изучение механизма трения и его влияния на условия равновесия, определение коэффициентов трения, исследование сопротивления балок растяжению и сжатию (Леонардо да Винчи).

Исследование и описание полета птиц, открытие существования сопротивления среды и подъемной силы, создание проекта первого летательного аппарата, парашюта и геликоптера (Леонардо да Винчи).

Создание Леонардо да Винчи ряда гидротехнических устройств (ему был известен закон сообщающихся сосудов для жидкостей различной плотности и закон, открытый со временем Паскалем).

Исследование отражения звука и формулирование принципа независимости распространения звуковых волн от различных источников (Леонардо да Винчи).

Исследование законов бинокулярного зрения, изучение влияния среды на окраску тел, попытка экспериментально определить силу света в зависимости от расстояния, первое описание камеры-обскуры (Леонардо да Винчи).

XVI в.

Ознакомление в переводах с трактатами древнегреческих ученых Архимеда, Герона, Евклида и др.

Итальянский ученый Н. Тарталья в трактатах «Новая наука» (1537 г.) и «Проблемы и различные изобретения» (1546 г.) изучает траекторию движения снарядов, доказывает, что траектория их движения криволинейна и наибольшая дальность полета достигается при наклоне ствола пушки под углом 45° к горизонту.

1543 г.

Вышел в свет труд Н. Коперника «О вращении небесных сфер», содержащий изложение гелиоцентрической системы мира, отражающей истинную картину мироздания и приведшей к революционным преобразованиям в мировоззрении и естествознании.

XVI в.

Вышли труды итальянского ученого И. Кардана «О тонкостях» (1550 г.) и «О разнообразии вещей» (1554 г.), которые содержали полное изложение состояния естественных и физических наук того времени. В последнем трактате содержится утверждение о невозможности вечного двигателя.

Ф. Мавролик написал трактат по оптике – самое оригинальное сочинение после Вителлия. Трактат опубликован в 1611 г. посмертно, хотя первая его часть была завершена в 1521 г., а вторая – в 1554 г. В нем рассмотрены прямолинейное распространение света, отражение и преломление света, явление радуги, анатомия глаза, механизм зрения. Мавролик объяснил дефекты зрения (дальнозоркость и близорукость) и действие очков, показал, что выпуклые линзы являются собирательными, а вогнутые – рассеивающими, что при прохождении пластинки с плоскопараллельными гранями световые лучи не изменяют направления распространения, а лишь смещаются параллельно самим себе; первый указал на семь цветов радуги (а не на три, как считали до него долгое время) и начал исследовать преломление света в призмах.

Появление камеры-обскуры с линзой.

1558 г.

Вышел в свет трактат Дж. Порты «Магия...» (переизданный в 1589 г.), содержащий ряд новых наблюдений, в частности получение прямых изображений при помощи вогнутых зеркал, применение камеры-обскуры для выполнения рисунков и для проектирования их (идея проекционного фонаря), для объяснения теории зрения, некоторые данные о магнетизме.

1577 г.

Введение итальянцем Г. Убальди дель Монте закона косого рычага, открытие принципа возможных перемещений, введение понятия «момента» в современном смысле, формулирование условия равновесия рычага в виде равенства моментов сил.

XVI в.

Дж. Бенедетти установил, что в пустоте тела падают с одинаковой скоростью.

Доказательство гидростатического парадокса об одинаковом давлении жидкости на дно сосуда независимо от формы этого сосуда (Дж. Бенедетти).

Применение линз для увеличения видимых размеров предметов (Дж. Фракасторо, 1538; Л. Диггес, 1571; П. Сарпи, 1578; Дж. Порта).

1583 г.

Открытие Г. Галилеем закона изохронности колебаний маятника.

1584 г.

Опубликован диалог Дж. Бруно «О бесконечности, Вселенной и мирах», где высказана идея о бесконечности Вселенной, о существовании в ней, кроме солнечной, других планетных систем, предсказана возможность открытия новых планет в нашей солнечной системе, вращения Солнца и звезд вокруг оси, высказана идея о единстве законов природы.

1586 г.

Вышел в свет трактат С. Стевина «Начала статики», в котором излагается принцип невозможности вечного движения, дано оригинальное доказательство условия равновесия тела на наклонной плоскости, открыт закон сложения сил (параллелограмм сил) и закон разложения силы на две составляющие, перпендикулярные друг другу, сформулирован для частного случая принцип возможных перемещений. В этой работе статика древних получила свое завершение.

1587 г.

Г. Галилей установил закон свободного падения h = gt2/2.

XVI в. (конец)

Изобретение зрительной трубы.

1590 г.

Изобретение микроскопа (Захарий Янсен).

1596 г.

В трактате «Тайна Вселенной» И. Кеплер усматривает причину движения Луны в земном притяжении.

1597 г.

Изобретение Г. Галилеем термометра (термоскопа) и проведение с ним опытов.