В «Первоначалах философии» и сформулированы главные тезисы Декарта:
— Бог сотворил мир и законы природы, а далее вселенная действует как самостоятельный механизм;
— в мире нет ничего, кроме движущейся материи различных видов. Материя состоит из элементарных частиц, локальное взаимодействие которых и производит все природные явления;
— математика — мощный и универсальный метод познания природы, образец для других наук.
Кардинал Ришелье благожелательно отнёсся к трудам Декарта и разрешил их издание во Франции, а вот протестантские богословы Голландии отнеслись к ним резко отрицательно, и без поддержки принца Оранского учёному пришлось бы нелегко.
В 1637 году вышел в свет главный философско-математический труд Декарта «Рассуждение о методе, позволяющем направлять свой разум и отыскивать истину в науках». В приложении «Геометрия» к этой книге излагались аналитическая геометрия, многочисленные результаты в алгебре и геометрии, в другом приложении — открытия в оптике и многое другое.
Именно он привел математическую символику к тому виду, как она выглядит и сейчас. Коэффициенты он обозначал a, b, c…, а неизвестные — x, y, z. Натуральный показатель степени принял современный вид. Появилась черта над подкоренным выражением. Уравнения приводятся к канонической форме (в правой части — ноль).
Создание аналитической геометрии позволило перевести исследование геометрических свойств кривых и тел на алгебраический язык, то есть анализировать уравнение кривой в некоторой системе координат.
В приложении «Геометрия» были даны методы решения алгебраических уравнений (в том числе геометрические и механические), классификация алгебраических кривых. Новый способ задания кривой — с помощью уравнения — был решающим шагом к понятию функции.
Декарт исследовал алгебраические функции (многочлены), а также ряд «механических» (спирали, циклоида).
Он сформулировал (хотя и не доказал) основную теорему алгебры: общее число вещественных и комплексных корней многочлена равно его степени. Отрицательные корни Декарт по традиции именовал ложными, однако объединял их с положительными термином действительные числа, отделяя от мнимых (комплексных). Этот термин вошёл в математику.
«Геометрия» сразу сделала Декарта признанным авторитетом в математике и оптике. Издана она была на французском, а не на латинском языке, однако тут же была переведена на латынь (язык международного общения ученых того времени) и неоднократно издавалось отдельно, разрастаясь от комментариев и став настольной книгой европейских учёных. Труды математиков второй половины XVII века отражают сильнейшее влияние Декарта.
Физические исследования Декарта относятся главным образом к механике, оптике и общему строению Вселенной. Физика Декарта была материалистической: Вселенная целиком заполнена движущейся материей и в своих проявлениях самодостаточна. Неделимых атомов и пустоты Декарт не признавал и в своих трудах резко критиковал атомистов, как античных, так и современных ему. Кроме обычной материи, Декарт выделил обширный класс невидимых тонких материй, с помощью которых пытался объяснить действие теплоты, тяготения, электричества и магнетизма.
Основными видами движения Декарт считал движение по инерции, которое сформулировал (1644) так же, как позднее Ньютон, и материальные вихри, возникающие при взаимодействии одной материи с другой. Декарт ввёл понятие количества движения, сформулировал (в нестрогой формулировке) закон сохранения движения (количества движения).
В 1637 году вышла в свет «Диоптрика», где содержались законы распространения света, отражения и преломления, идея эфира как переносчика света, объяснение радуги. Декарт первым математически вывел закон преломления света (независимо от В. Снеллиуса) на границе двух различных сред. Точная формулировка этого закона позволила усовершенствовать оптические приборы, которые тогда стали играть огромную роль в астрономии и навигации (а вскоре и в микроскопии).
Исследовал законы удара. Высказал предположение, что атмосферное давление с увеличением высоты уменьшается. Теплоту и теплопередачу Декарт совершенно правильно рассматривал как происходящую от движения мелких частиц вещества.
Крупнейшим открытием Декарта, ставшим фундаментальным для последующей психологии, можно считать понятие о рефлексе и принцип рефлекторной деятельности. Схема рефлекса сводилась к следующему. Декарт представил модель организма как работающий механизм. При таком понимании живое тело не требует более вмешательства души; функции «машины тела», к которым относятся «восприятие, запечатление идей, удержание идей в памяти, внутренние стремления… совершаются в этой машине как движения часов».
Наряду с учениями о механизмах тела разрабатывалась проблема аффектов (страстей) как телесных состояний, являющихся регуляторами психической жизни.
В 1649 году Декарт, измученный многолетней травлей за вольнодумство, поддался уговорам шведской королевы Кристины (с которой много лет активно переписывался) и переехал в Стокгольм. Почти сразу после переезда он серьёзно простудился и вскоре умер. Существует также версия о его отравлении, поскольку симптомы болезни Декарта были сходны с симптомами, возникающими при остром отравлении мышьяком. Поводом для отравления, по этой версии, послужило опасение католических агентов, что вольнодумство Декарта может помешать их усилиям по обращению королевы Кристины в католичество (это обращение действительно произошло в 1654 году).
К концу жизни Декарта отношение церкви к его учению стало резко враждебным. Вскоре после его смерти основные сочинения Декарта были внесены в «Индекс запрещённых книг», а Людовик XIV специальным указом запретил преподавание философии Декарта («картезианства») во всех учебных заведениях Франции.
Спустя 17 лет после смерти учёного его останки были перевезены из Стокгольма в Париж и захоронены в часовне аббатства Сен-Жермен-де-Пре. Хотя Национальный конвент ещё в 1792 году планировал перенести прах Декарта в Пантеон, сейчас, спустя два с лишним века, он всё так же продолжает покоиться в часовне аббатства.
Джоуль Джеймс(1818–1889)
Родился в семье зажиточного владельца пивоваренного завода в Солфорде близ Манчестера, получил домашнее образование, притом несколько лет его учителем по элементарной математике, началам химии и физики был Джон Дальтон — известный ученый, изучавший физику, химию и естественные науки. Он внес неоценимый вклад в научное будущее Джеймса, привив ему интерес к сбору численных данных и их логическому осмыслению.
С 1833 года Джеймс работал на пивоваренном заводе и параллельно с обучением и занятиями наукой до 1854 года участвовал в управлении предприятием, пока оно не было продано.
Первые экспериментальные исследования начал уже в 1837 году, заинтересовавшись возможностью замены паровых машин на пивоварне на электрические. В 1838 году по рекомендации одного из своих учителей, близким другом которого был изобретатель электродвигателя Стёрджен, Джоуль опубликовал первую работу по электричеству в научном журнале Annals of Electricity, организованном за год до этого Стёрдженом. Работа была посвящена устройству электромагнитного двигателя. В 1840 году Джоуль обнаружил эффект магнитного насыщения при намагничивании ферромагнетиков и в течение 1840–1845 годов экспериментально изучал электромагнитные явления.
Изыскивая способы измерения электрических токов, Джеймс Джоуль в 1841 году открыл названный его именем закон, устанавливающий квадратичную зависимость между силой тока и выделенным этим током в проводнике количеством теплоты (в русской литературе фигурирует как закон Джоуля — Ленца, так как 1842 году независимо этот закон был открыт российским физиком Ленцем). Открытие не было оценено Лондонским королевским обществом, и работу удалось опубликовать лишь в периодическом журнале Манчестерского литературного и философского общества.
В работах начала 1840-х годов Джоуль исследовал вопрос экономической целесообразности электромагнитных двигателей, поначалу полагая, что электромагниты могут быть источником неограниченного количества механической работы, но вскоре убедился, что с практической точки зрения паровые машины того времени были эффективнее. В 1841 году опубликовал выводы, что эффективность «идеального» электромагнитного двигателя на 1 фунт цинка (используемого в аккумуляторах) составляет всего лишь 20 % от эффективности парового на 1 фунт сжигаемого угля.
В 1842 году он обнаружил и описал явление магнитострикции, заключающееся в изменении размеров и объёма тела при изменении его состояния намагниченности. В 1843 году сформулировал и опубликовал окончательные результаты работ по исследованию тепловыделения в проводниках, в частности, экспериментально показал, что выделяемое тепло не забирается из окружающей среды, что бесповоротно опровергало теорию теплорода, сторонники которой ещё были в то время. В том же году заинтересовался общей проблемой количественного соотношения между различными силами, приводящими к выделению теплоты, и, придя к убеждению в существовании предсказанной Майером (1842) определённой зависимости между работой и количеством теплоты, начал искать численное соотношение между этими величинами — механический эквивалент тепла. В 1843–1850 годах провел серию экспериментов, каждый раз подтверждая принцип сохранения энергии количественными результатами.
В 1844 году семья Джоулей переехала в новый дом в Уэлли-Рэйдж, где для Джеймса была оборудована удобная лаборатория.
В 1847 году познакомился с Томсоном (будущий барон Кельвин, химик, механик и инженер), который дал высокую оценку экспериментальной технике Джоуля. Во многом под влиянием Джоуля были сформированы представления Томсона о молекулярно-кинетической теории. В первых же совместных работах Томсон и Джоуль создают термодинамическую температурную шкалу.
В 1848 году для объяснения тепловых эффектов при повышении давления Джоуль предложил модель газа как состоящего из микроскопических упругих шариков, столкновение которых со стенками сосуда и создаёт давление. Дал оценку скорости «упругих шариков» водорода около 1850 м/c. По рекомендации Клаузиуса эта работа была опубликована в «Философских трудах Королевского общества», и, хотя в ней впоследствии были выявлены серьёзные изъяны, она оказала значительное влияние на становление термодинамики.