История отраслей естествознания

Относительно историй развития различных отраслей естествознания опубликовано достаточно много работ (некоторые из них были использованы при написании этого параграфа и приведены в списке в конце этой главы). Представим основные этапы развития отраслей естествознания, каждая из которых сложилась как система наук, имеющих свой объект исследований, специфическую методологию и длительную историю становления.

Физика Физика — наука, изучающая простейшие и вместе с тем наиболее общие закономерности явлений природы, свойства и строение материи, а также законы ее движения. В развитии физических представлений выделяют несколько периодов.

Период от древнейших времен до начала XVII в. можно считать предысторией физики, когда происходило накопление физических знаний об отдельных явлениях природы, возникали отдельные учения, а представления о природе объяснялись на основе умозрительных философских принципов. В VI—IV вв. до н.э. науку стали отличать от других форм познания, были созданы образцы построения научного знания. Именно тогда Аристотель разработал формальную логику — науку о способах доказательств и опровержений, а также отделил физику (науку о природе) от метафизики (философии), математики и т. д. Важнейшим фрагментом античной научной картины мира стало геоцентрическое учение о мировых сферах (теория движения планет вокруг неподвижной Земли), получившее завершенную форму у К. Птолемея. Заметим, что в античные времена Аристархом Самосским высказывались предположения о том, что не Земля, а Солнце находится в центре Вселенной. Однако его взгляды не были поддержаны учеными того времени и о них надолго забыли. Значимой для последующего развития физики была концепция, выдвинутая в античное время, о дискретности (прерывности) строения материиатомизм (Демокрит, Левкипп, Лукреций, Эпикур), согласно которой все тела состоят из атомов — мельчайших неделимых частиц.

В VI—XIV вв. продолжается накопление разрозненных физических фактов и появляется ряд общих представлений о природных явлениях. В XV в. Николай Кузанский развивал мысль о том, что движение является основой всего сущего, Вселенная бесконечна и в ней нет неподвижного центра, а Земля и все небесные тела созданы из одной и той же первоматерии. В 1543 г. вышел в свет труд Н. Коперника «О вращении небесных сфер», содержащий изложение гелиоцентрической системы м и р а, а в 1584 г. Дж. Бруно публикует диалог «О бесконечности, Вселенной и мирах», где была высказана идея о бесконечности Вселенной и единстве законов природы, о существовании других планетных систем, кроме Солнечной, и т. д.

Период классической физики (XVII — начало XX в.). Физика как наука берет начало от Г. Галилея, который выдвинул в первой половине XVII в. идею об относительности движения, установил законы инерции и свободного падения и др., активно защищал гелиоцентрическую систему мира. Основным достижением физики XVII в. признано создание классической механики, связанное с формулировкой основных законов этой науки И. Ньютоном в 1687 г. Фундаментальное значение имело введение Ньютоном понятия состояния, которое стало одним из основных для всех физических теорий. Состояния систем тел в механике полностью определяются координатами и импульсами тел системы. Исходя из законов движения планет, установленных И. Кеплером, Ньютон сформулировал закон всемирного тяготения, с помощью которого удалось с достаточной точностью рассчитать движение Луны, планет и комет, объяснить приливы в океане. Им были впервые четко сформулированы классические представления об абсолютном пространстве как вместилище материи, не зависящем от ее свойств и движения, и абсолютном равномерно текущем времени. Ньютон построил механистическую картину природы как завершенную систему механики. Важное достижение этого времени — понимание идентичности физических законов для всей Вселенной.

В 1860-х гг. Дж. Максвеллом формулируется теория электромагнитного поля, дальнейшее развитие которой привело к революционным изменениям в физике. Используя концепцию поля М. Фарадея, Максвелл выводит пространственно-временные законы электромагнитных явлений. Дальнейшее развитие этой теории привело к созданию электродинамической картины м и р а. На рубеже XIX и XX вв. происходят революционные открытия и изменения в физике (обнаружение сложного строения атома, явления радиоактивности и т. д.).

Период становления современной физики связывают с началом XX в. Переход от классической физики к современной характеризовался не только возникновением новых идей, открытием новых неожиданных фактов и явлений, но и преобразованием ее духа в целом, возникновением нового способа физического мышления, глубоким изменением методологических принципов физики. Она становится квантовой (М. Планк,.

3. Резерфорд, Н. Бор); в 1920;1930;е гг. разработана квантовая механика — последовательная теория движения микрочастиц (Л. де Бройль, Э. Шрёдингер, В. Гейзенберг, В. Паули, П. Дирак). Одновременно (в начале XX в.) появилось новое учение о пространстве и временитеория относительности (А. Эйнштейн), физика становится релятивистской (любая физическая картина мира относительна и связана с определенной системой отсчета).

Во второй половине XX в. происходит преобразование физики, связанное с познанием структуры атомного ядра, свойств элементарных частиц (Э. Ферми, Р. Фейнман, М. Гелл-Манн и др.), конденсированных сред (Дж. Бардин, ЛД. Ландау, И. Н. Боголюбов и др.). Физика стала источником новых идей, преобразовавших современную технику: ядерная энергетика (Н.В. Курчатов), квантовая электроника (Н.Г. Басов, A.M. Прохоров и.

4. Таунс), микроэлектроника, радиолокация и т. п. возникли и развились благодаря достижениям физики.

Химия Химия — наука, изучающая свойства и превращения веществ, которые сопровождаются изменением их состава и строения.

Донаучный период. Человек использовал химические процессы, в результате которых образуются новые вещества, еще в доисторическую эпоху. Можно сказать, что человек выделился из животного мира тогда, когда провел первую химическую реакцию — зажег огонь, а далее начал применять его для приготовления пищи, в гончарном производстве, для обработки металлов. Другими химическими процессами, используемыми с древности, по-видимому, были брожение и скисание. Древние египтяне получали краски и косметические средства из минеральных веществ, умели добывать железо, выплавлять бронзу, красить ткани, изготовлять стекло и фарфор, имитировать драгоценные камни и золото.

Древнегреческие философы пытались понять и объяснить явления природы. Так, Аристотель выдвинул положение о том, что вещества, соединяясь, теряют свои индивидуальные качества, а новое веществоэто не смесь, а «тело», обладающее новыми, лишь ему присущими качествами.

Приблизительно в 300 г. н.э. египтянин Зосима составил 28-томную энциклопедию, которая охватывала все знания по химии как искусству взаимных превращений веществ, собранные за предшествовавшие 500−600 лет, и пользовалась популярностью вплоть до XVI в. Это положило начало развитию такого явления культуры, как алхимия, теоретической основой которой были взгляды Аристотеля об элементах природы и их взаимном превращении (трансмутации). Осуществляя превращения одних веществ в другие, алхимики не видели препятствий для реализации любых превращений, в том числе одних металлов в другие, в частности в золото. Алхимики выработали экспериментальный метод работы, проверяющий гипотезу. Они построили первые лаборатории — помещения, предназначенные для проведения научных исследований. В поисках «философского камня» ¹ алхимики открыли целый ряд веществ: этанол, многие соли, щелочи и, По представлениям алхимиков, «философский камень» — чудодейственный камень, способный обращать все металлы в золото и излечивать все болезни.

Что особенно важно, сильные минеральные кислоты — серную и азотную, резко расширившие возможности химического воздействия на вещество.

Становление собственно химии охватывает три столетия — с XVI по XVIII в. Слепое экспериментирование сменяется изучением законов превращения веществ для практического их использования. Первой из химических отраслей стала я т р охимия, основанная в начале XVI в. швейцарцем Т. Парацельсом. Ятрохимики (в современных терминах) считали, что болезни возникают из-за нарушения течения химических процессов в организме и недостатка (или избытка) в нем тех или иных веществ, и предлагали соответствующие способы лечения. В этот же период развивается техническая химия.

С именем ирландского ученого Р. Бойля связывается полное освобождение химии от алхимии и ятрохимии. Он отбросил частичку «ал» в самом термине, ввел в практику определение химического элемента как составной части вещества, которую нельзя разложить на более простые части; положил начало химическому анализу, химии газов.

На рубеже XVII и XVIII вв. появилась первая общая химическая теориятеория флогистона (от греч. phlogiston — воспламеняемый, горючий), разработанная немецким химиком и врачом Э. Г. Шталем и основанная на том положении, что, чем больше флогистона содержит данное тело, тем более оно способно к горению. Теория Шталя, созданная для объяснения явлений горения, окисления и восстановления металлов, смогла ч стать основой для объяснения большинства наблюдаемых в то время химических явлений.

В середине XVIII в. теория флогистона стала подвергаться сомнению. М. В. Ломоносов сформулировал закон сохранения массы вещества в химических процессах и доказал его экспериментально. Он также выдвинул идею, согласно которой при нагревании металл соединяется, как он говорил, с частичками воздуха. Французский химик А. Лавуазье, изучая горение и обжиг металлов, выяснил роль кислорода в этих явлениях, разрушив тем самым теорию флогистона. Он также внес ясность в понятия химического элемента, простого и сложного вещества. Независимо от Ломоносова он экспериментально установил закон сохранения массы в химических реакциях и убедил в нем своих современников-химиков.

В конце XVII — середине XIX в. были открыты стехиомет-рические законы химии о количественных соотношениях между массами веществ, вступающих в химическую реакцию, что придало химии рациональный характер и способствовало подведению экспериментального фундамента под атомно-молекулярную гипотезу, а также позволило сформулировать правила составления химических формул и уравнений. Основными стехиометрическими законами считаются законы Авогадро о пропорциональности между плотностями газов или паров и молекулярными массами, объемных отношений Ж.Л. Гей-Люссака, кратных отношений Дж. Дальтона, эквивалентов И. В. Рихтера и У. Х. Волластона и др. Все эти законы были установлены экспериментально.

Использование количественных измерений, совершенствование химического эксперимента привели к окончательному утверждению атомно-молекулярных представлений о строении вещества. Эти представления утвердились в 1860-х гг., когда A.M. Бутлеров создал теорию строения химических соединений, показав, что не только состав, но и структура определяют свойства веществ, а Д. И. Менделеев открыл периодический закон. С конца XIX — начала XX в. важнейшим направлением химии стало изучение закономерностей химических процессов.

На современном этапе развития химии широко привлекается квантовая (волновая) механика для интерпретации и расчета химических параметров веществ и систем веществ; исследования химических процессов доведены до их перехода в предбиологические и биологические; разрабатывается теория химической эволюции; утверждаются факт отсутствия химических индивидов в чистом виде и необходимость описания веществ как составных частей систем веществ; признается неправомерность игнорирования качественных различий микрои макроформ вещества, характерного для классического атомно-молекулярного учения. В прикладном отношении химия характеризуется активным использованием химических свойств веществ в практической деятельности людей. Причем химическая промышленность относится к числу отраслей, определяющих технический прогресс.

Геология Геология — комплекс наук о составе, строении и истории развития земной коры и Земли:

Люди давно научились находить, добывать и использовать камни, глины, пески, руды ряда металлов, многие минералы, подземные воды. Первые сведения об элементах геологического знания относятся к античности. Эмпедокл выдвигает предположение о том, что внутри Земли находится огненно-жидкая масса, которая является причиной вулканических извержений и горячих источников. Аристотель считал, что Земля находится в состоянии непрерывного развития, и придавал большое значение текучим и подземным водам в изменении поверхности Земли; ему принадлежит одна из первых классификаций минералов и горных пород. Теофраст полагал, что найденные на суше гальки и раковины свидетельствуют о том, что ранее в этих местах существовало море. Размышления о внутренних и внешних процессах, происходящих на Земле, можно встретить у Овидия, Геродота, Страбона и т. д.

В V—XVI вв. многие представления античного времени были отвергнуты. Считалось, что Земля создана в ее современном виде Богом, а событием, изменившим ее облик, признавался всемирный потоп. Центр научных исследований переместился на Восток. В X—XI вв. аль-Бируни и Ибн Сина (Авиценна) включали в круг своих научных интересов геологические явления. Особое внимание уделялось минералогии и горному делу. В середине XVI в. немецкий ученый Г. Агрикола обобщил опыт горно-металлургического производства.

В первой половине XVII в. появляются цельные космогонические гипотезы (Р. Декарт, Г. Ф. Лейбниц), из которых пытались вывести основы геологических знаний (существование горных пород, минералов, слоев, складок, магмы и т. д.). (К числу космогонических разработок, появившихся позже, в XVIII в., относятся гипотезы Ж. Бюффона, И. Канта и П. Лапласа, О. Ю. Шмидта и др.) Земная поверхность, по Декарту, Лейбницу и Н. Стенону, сформировалась в результате обрушения частей земной коры в подземные пустоты; образовавшиеся понижения заливались водой и покрывались осадками. В отличие от них англичанин Р. Гук и итальянец А. Л. Моро полагали, что основная роль в формировании земной поверхности принадлежит внутренним процессам — землетрясениям и вулканическим извержениям. В середине XVII в. норвежский ученый М. П. Эшольт ввел термин «геология». Датчанин Стеной, живший в Италии, сформулировал два принципа, которые и сегодня рассматриваются как основные постулаты: нормальное залегание слоев, возникших в водных бассейнах путем осаждения, создает параллельные горизонтальные границы; слои, находящиеся внизу, возникли раньше верхних слоев. Нарушение нормального залегания вызвано движениями земной коры.

К середине XVIII в. геология сформировалась как специфическая система взглядов, сложился круг геологических задач, и оформилась генетическая направленность исследований, связанная с попытками ответить на вопросы, каким образом возник и развивался тот или иной геологический объект, какие причины обусловили геологические явления. М. В. Ломоносов разделяет факторы изменения земной поверхности на внутренние и внешние, а причиной движений земной коры и вулканизма назвал «подземный жар», который вызывает поднятие толщ горных пород. В. М. Севергин составляет обширные сводки по минералогии и полезным ископаемым России. Шотландский ученый Дж. Геттон считал источником «подземного жара» расплавленные в глубоких недрах массы. История Земли, по Геттону, состоит из повторяющихся циклов: длительные эпохи разрушения материков, сопровождавшиеся отложением продуктов этого разрушения на морском дне, сменяются кратковременным поднятием морского дна, а также внедрением и излиянием вулканических пород. Немецкий ученый А. Г. Вернер придавал гораздо большее значение внешним процессам, прежде всего деятельности воды. Все горные породы он рассматривал как водные осадки. Научное направление Вернера называли нептунизмом (по имени римского бога подводного царства Нептуна), направление Геттона — плутонизмом (по имени греческого бога подземного царства Плутона). Заметим, что уже в Древней Греции некоторые философы считали основной стихией воду, а другие — огонь.

В первой половине XIX в. англичанин У. Смит установил, что возраст осадочных горных пород может сопоставляться по заключенным в них остаткам ископаемых организмов. Это привело к спорам о причинах смены фаун и флор в истории Земли. Ж. Б. Ламарк полагал, что от слоя к слою под влиянием изменения внешней среды постепенно вымирают одни организмы и появляются другие. Напротив, Ж. Кювье обращал внимание на резкие изменения фауны и флоры на границах слоев и объяснял их резкими перестройками в устройстве земной поверхности, приводившими к исчезновению одних видов животных и растений и появлению других. Не признавая превращения одних видов в другие, он выдвигал идею о многократном повторении актов творения живых организмов Богом после каждой геологической катастрофы.

В 1830-е гг. шотландский геолог Ч. Лайель применил метод актуализма, выразив его в формуле «Настоящее есть ключ к познанию прошлого». Он считал, что силы, преобразующие лик Земли, на протяжении ее истории были однообразны по характеру и интенсивности. (Это положение получило название униформизма.) Эти силы действуют медленно и непрерывно, а суммирование таких изменений в течение геологического времени приводит к грандиозным преобразованиям Земли.

В конце XIX — начале XX в. геология превращается в комплексную науку, что связано с введением в нее физико-химических и математических методов исследований. Открытие радиоактивности повлекло за собой создание абсолютной геохронологии: радиоактивные изотопы стали использовать для определения возраста Земли и длительности отдельных периодов. В начале XX в. был предложен ряд гипотез о внутренних причинах формирования земной поверхности. Гипотеза дрейфа материков А. Вегенера (мобилизм) утратила свое значение, и в 1930;1950;е гг. доминирующее положение заняли концепции В. В. Белоусова и голландского ученого Р.В. ван Беммелена, которые исходили из примата вертикальных движений.

С середины XX в. на базе достижений геофизики и морской геологии происходит пересмотр взглядов на внутренние причины формирования земной поверхности, что обусловило возрождение мобилизма. Результатом этих открытий стало появление тектоники литосферных плит. Современные методы исследований позволили детально изучить строение земной коры и выявить неоднородность мантии. Новые возможности открыло усовершенствование методов изучения химического состава минералов и горных пород. Изучение поверхности Земли из Космоса выявило крупные глубинные структуры в строении земной коры. Исследование других тел Солнечной системы дает материал для суждения о ранних стадиях эволюции Земли. В геологических науках появляются новые направления исследований, связанные с глобальными проблемами человечества: ресурсопользование, экологическая геология и т. п.

Биология Биология — система наук о живой природе, которая изучает различные проявления жизни.

Древние цивилизации накопили множество сведений о растениях и животных и одомашнили крупный рогатый скот, овец, свиней, собак и др. Египтяне, вавилоняне, индийцы, китайцы достаточно много знали о растениях и животных и применяли эти знания в медицине и сельском хозяйстве.

Античные врачи и философы предприняли первые систематические попытки познания живой природы. Так, Гиппократ дал описание строения человека и животных, а также указал на роль среды и наследственности в возникновении болезней. Аристотель разделил окружающий мир на четыре царства: неодушевленный мир, мир растений, мир животных и мир человека. Он полагал, что растения и животные, постепенно изменяясь, поднимались вверх по «лестнице природы», побуждаемые внутренним стремлением к более сложной и более совершенной организации. Аристотель выявил основные признаки млекопитающих, дал описание наружных и внутренних органов человека, способов размножения и образа жизни животных и т. д. Теофраст описал 500 видов растений, собрал сведения о строении и размножении многих из них, выявил различия между однодольными и двудольными растениями. Во II в. римский врач Клавдий Гален широко использовал вскрытия млекопитающих для изучения их внутреннего строения. Он дал сравнительно-анатомическое описание человека и обезьяны, сделал ряд важных открытий, касающихся функций головного мозга и нервов.

В средние века накопление биологических знаний диктовалось в основном интересами медицины. Вскрытия человеческого тела были запрещены, преподававшаяся по Галену анатомия была в первую очередь анатомией животных. На Руси сведения о животных и растениях были обобщены в «Поучении Владимира Мономаха» (XI в.). Биологические знания того времени были отражены в энциклопедии XIII в. немецкого философа и теолога Алберта Великого. Великие географические открытия XV — середины XVII в. существенно расширили знания о животных и растениях, накопленный материал требовал осмысления. На рубеже XV—XVI вв. Леонардо да Винчи открыл явление сходства органов, нарисовал многие растения, птиц в полете, описал способ соединения костей в суставах, деятельность сердца и зрительную функцию глаза и т. д. Однако многие его наблюдения стали известны намного позже, когда были расшифрованы записи в его тетрадях. В XVI в. был совершен прорыв в познании анатомии человека. Бельгиец А. Везалий, живший в Италии, начал вскрывать человеческие трупы. Он дал научное описание всех органов и систем человека. В это же время появляются новые работы, посвященные зоологии и ботанике.

В XVII—XVIII вв. в биологию проникают экспериментальные методы. В 1628 г. У. Гарвей на основе количественных измерений и применения законов гидравлики открыл механизм кровообращения. Изобретение микроскопа раздвинуло границы мира живых существ, углубило представление об их строении. Р. Гук обнаружил «клетки» на срезе пробки; А. ван Левенгук начиная с 1673 г. увидел и зарисовал сперматозоиды человека, бактерии, простейших и ядра в клетках крови и т. д. М. Малыпиги увидел капилляры, соединяющие артерии с венами. Одно из главных достижений этой эпохи — создание К. Линнеем в 1735 г. классификации растений и животных. Он вводит четырехчленное таксономическое деление: класс — отряд — род — вид; классифицирует животных на шесть классов (млекопитающие, птицы, амфибии, рыбы, насекомые, черви); человека и человекообразных обезьян относит к приматам. Линней последовательно применил бинарную номенклатуру (с использованием двух наименованийродового и видового), которая позволила дать каждой форме животных и растений определенное научное название.

Вместе с тем в это время преобладали умозрительные теории о развитии и свойствах живых существ (самозарождения и др.). Так, в качестве объяснения процессов развития признанием пользовалась теория преформации, согласно которой яйцо (или сперматозоид) содержит все структуры взрослого организма, а развитие сводится к «развертыванию» уже сформированных зачатков. При этом шел спор о том, находятся ли все части зародыша в яйце, а сперматозоиды просто паразиты, обитающие в семенной жидкости, или же все структуры расположены в сперматозоиде, а яйцо — питательная среда для их развития. Противоположное представление о данной проблеме выдвинул в середине XVIII в. К. Вольф. Исследуя развивающееся куриное яйцо, он пришел к выводу, что оно содержит не преформированного зародыша, а только материал, из которого ему предстоит образоваться. Его концепция получила название эпигенетической.

В XIX в. в результате резко возросшего числа изучаемых биологических объектов (новые методы, экспедиции в разные районы Земли и др.) сформировались многие специальные биологические науки. В первой половине XIX в. К. М. Бэр обратил внимание на то, что на ранних стадиях развития строение зародышей очень сходно у всех представителей любой обширной группы (типа) животных. Позднее Э. Геккель по-новому истолковал закон Бэра и назвал его биогенетическим законом, выразив его сущность словами «онтогенез повторяет филогенез», т. е. организмы в процессе индивидуального развития обнаруживают тенденцию проходить ту же последовательность стадий, которую они прошли в ходе своей эволюции. Другое достижение того времени — формулировка Т. Шванном (1839) основных положений об образовании клеток и клеточном строении всех организмов. Крупнейшим завоеванием XIX в. стало эволюционное учение Ч. Дарвина, изложенное в книге «Происхождение видов путем естественного отбора» (1859), где он вскрыл механизм эволюционного процесса.

В 1865 г. Г. Мендель обнаружил закономерности наследственности, которые впоследствии вместе с мутационной теорией X. Де Фриза легли в основу генетики.

В XX в. была выяснена роль в эволюции мутационного процесса, колебаний численности и изоляции при направленном действии отбора (1920;1930;е гг.). Это позволило в дальнейшем разработать синтетическую теорию эволюции. Установление структуры ДНК американцем Дж. Уотсоном и англичанином Ф. Криком (1953) привело к раскрытию генетического кода, дало резкий толчок развитию молекулярной биологии, а позднее генетической инженерии и биотехнологии. К числу крупнейших достижений первой половины XX в. относят создание биогеохимии и учения о биосфере (В.И. Вернадский), биогеоценологии (В.Н. Сукачев), учения об экосистемах (А. Тенсли). На основе этих учений до настоящего времени разрабатывается стратегия взаимоотношений человечества с природой. В. Шелфорд, Ч. Элтон и др. разработали основы экологии — науки о взаимосвязи между организмами и окружающей средой.

Современной биологии свойственно взаимопроникновение идей и методов различных биологических дисциплин, а также других наук. Возникли новые биологические дисциплины на границах смежных наук, во многом в связи с практическими потребностями (радиобиология, космическая биология, физиология труда, социобиология и др.). Для современной биологии характерны две тенденции. С одной стороны, сформировалось представление о различных уровнях организации живой природы: молекулярном, клеточном, организменном, популяционно-видовом. С другой стороны, стремление к целостному познанию живой природы привело к прогрессу наук, изучающих определенные свойства живой природы на всех структурных уровнях ее организации.

География География — наука, изучающая поверхность Земли, а также облекающие и подстилающие ее слои вещества, которые в совокупности составляют географическую оболочку. Центральным вопросом географии является выяснение взаимоотношений в системе природа — общество.

Зачатки географического знания встречаются у первобытных людей, когда возникают примитивные способы активного приспособления к среде обитания. Требовалось умение находить места, богатые дичью, ягодами и т. д. Значение таких умений возросло после того, как люди занялись скотоводством и земледелием. Возникла необходимость поиска удобных пастбищ и мест, где можно устроить поле. Несколько позднее (в Древнем Вавилоне, Египте и Китае) стимулом накопления географических знаний стали торговля и военные походы. Необходимо было описание новых земель и выяснение сухопутных и морских путей сообщения.

Древние греки и римляне (VI в. до н.э. — IV в. н.э.) во время морских и сухопутных путешествий описывали все, что встречали в пути: население, животных, растения, реки. Завоевание соседних территорий, организация колоний, установление торговых отношений расширяли границы известного мира. Появляются собственно географические идеи: Фалес размышлял о кругообороте воды на Земле; Анаксимен считал, что состояние воздуха определяет погоду; Аристотель выделил как единое целое атмосферу, включив в нее гидросферу, в пределах которой происходит круговорот воды. Парменид и Пифагор высказали идею о шарообразности Земли, Аристотель привел доказательства этого (круглая тень на Луне во время затмения, расширение горизонта при подъеме на гору и др.), а Эратосфен достаточно точно определил размеры Земли. Он же составил карту Земли, нанеся на нее параллели и меридианы, выделил территории с разной продолжительностью дня и т. д. На то, что некоторые участки суши были когда-то морским дном, указывал Стра-бон и другие мыслители античности. Большое количество сведений об Индии, Сахаре собрал и систематизировал Геродот. В это время появляются представления о тепловых поясах Земли.

В средние века многие достижения античности были отвергнуты. Достижения географии в V—XV вв. сводятся к территориальным открытиям. Заметную роль в развитии географии Средневековья сыграли арабы, которые торговали со странами Средиземноморья, Востока и Северной Африки. Ибн Хордабех, Ибн Сина (Авиценна), аль-Бируни и другие арабские ученые сохранили для потомков многие идеи античного мира и внесли большой вклад в страноведческие исследования. Среди путешественников Средневековья следует назвать Марко Поло, который собрал данные о географическом положении отдельных территорий, особенно о восточном побережье Азии. В XII—XV вв. русскими землепроходцами осваивались Европейский Север и Северо-Западная Сибирь. В хрониках и летописях приводятся сведения о землетрясениях, ливнях и крупном граде, бурях, половодьях и т. д.

Интервал с середины XV по середину XVII в. — эпоха Великих географических открытий: открыта Америка (X. Колумб, А. Веспуччи и др.), путь в Индию вокруг Африки (В. да Гама), совершено первое кругосветное путешествие (Ф. Магеллан), положено начало систематическим открытиям в Сибири (Ермак). Значение Великих географических открытий в истории человечества огромно. Они ознаменовали новую эру в исследовании Земли, дали толчок к развитию многих областей естествознания, способствовали интенсификации мировой торговли. Кругосветные путешествия позволили доказать опытным путем шарообразность Земли и представить соотношение суши и Мирового океана. На основе этих открытий были составлены достаточно подробные карты и атласы (Г. Меркатор, А. Ортелий и др.). В России написана «Книга большому чертежу» — описание крупнейшей (несохранившейся) карты России XVII в. С XVII в. русские землепроходцы продвигаются на восток (Е.П. Хабаров, СИ. Дежнёв, В. Беринг и др.); составлена «Чертежная книга Сибири» (СУ. Ремезов).

В XVIII—XIX вв. в Европе и России работали крупные географы. Многое для развития отечественной географии XVIII в. сделали В. Н. Татищев и М. В. Ломоносов. Последний рассмотрел происхождение черноземов, выделил горообразовательные и медленные колебания суши и морского дна, способствовал развитию метеорологии. В конце XVIII в. проведено Генеральное межевание России, описаны все земли, принадлежащие различным землевладельцам; был обобщен огромный фактический материал. Великий философ И. Кант читал курс физической географии в Кенигсбергском университете. Немецкий ученый А. Гумбольдт разработал сравнительно-географический метод; исследовал закономерности зональности в распределении растительности, температур, влажности воздуха и т. д. Немецкий географ К. Риттер предложил метод сравнительного землеведения, объяснял пространственные взаимоотношения между географическими объектами, количественно оценивал географическое положение, конфигурацию стран и областей Земли и т. д. Француз Э. Реклю, подчеркивая взаимосвязь географии и истории, охарактеризовал все страны мира.

В первой половине XIX в. произошло открытие Антарктиды (Ф.Ф. Беллинсгаузен и MIL Лазарев); в Европе образовано несколько географических обществ, в том числе Русское географическое общество; в европейских университетах стали организовываться кафедры географии. Во второй половине XIX в. проведены исследования по выявлению рельефа дна Мирового океана (Ч. Томсон, Д. Меррей); Н.Н. Миклухо-Маклай изучал коренное население Юго-Восточной Азии, Австралии и Океании. В Военной академии Генерального штаба начинают читать военную географию. Выпускниками этой академии были Н. М. Пржевальский и А. А. Тилло. В 1864 г. выходит книга Дж. П. Марша «Человек и природа», которая считается первой специальной работой, посвященной проблемам охраны окружающей среды. Большое влияние на развитие географии оказали эволюционные взгляды. Важным событием стала публикация идей американского ученого В.М. Дэ-виса (1890), который сформулировал теорию географических циклов развития рельефа суши как смену стадий юности, зрелости и старости. В конце XIX в. Д. Н. Анучин сформировал отечественную научную школу в Московском университете. Основным объектом географии он считал поверхность Земли в ее развитии, а главной ее задачей — изучение пространственных отношений. В Петербургском университете в это время работают В. В. Докучаев и А. И. Воейков. Докучаев создал генетическое почвоведение; показал, что почвы являются результатом взаимодействия различных факторов (почва — «зеркало ландшафта»); разработал учение о зонах природы как об универсальном законе. Воейков считается основателем отечественной метеорологии.

В первой половине XX в. происходит усиление интереса к изучению природных ресурсов; начинаются широкомасштабные исследования Арктики. Большое значение для географии имели исследования Н. И. Вавилова, которому удалось организовать ботанико-агрономические экспедиции в Средиземноморье, Северную Африку, Северную и Южную Америку; установить древние очаги формообразования культурных растений и т. д. В середине XX в. была обнаружена система срединно-океанических хребтов протяженностью свыше 60 000 км и глубоководных желобов (Б. Хейзен, Г. Менард, Д. Л. Безруков и др.).

Для современной географии характерны: комплексное изучение природных территориальных комплексов; усиление позиций количественного подхода; развитие эволюционно-хронологического направления исследований; детальный анализ процессов в географической оболочке; использование системного подхода и модельных представлений, а также дистанционных методов исследований (получение информации с помощью сенсоров, установленных на самолетах, космических аппаратов и т. д.); развитие геоинформационных технологий; геоэкологическая направленность исследований.