Современное естествознание имеет своим истоком развитие наук, начавшееся во второй половине XV в. (Энгельс, Диалектика природы).
XV—XVII столетия — это эпоха бурного подъема культурной жизни Европы, наступившего за веками относительного застоя в период средневековья с его феодальным общественным строем. Но в недрах старого феодального общества зародилась новая общественная формация: с XIV—XV столетий начинается падение и разложение феодального строя, на смену которому приходит капитализм. По сравнению с феодализмом, это была прогрессивная ступень общественного развития. Падение мощи феодального дворянства, развитие промышленности и торговли, основание крупных национальных государств — все это знаменует собою колоссальный сдвиг в культурной жизни передовых стран того времени — Англии, Франции, Италии, Испании, Голландии, позже — Германии. Воскресают забытые знания древних философов и ученых, расцветает искусство, возникает литература. Со второй половины XV в. начинается эпоха книгопечатания, значению которого в развитии науки трудно подыскать какое-либо сравнение.
Еще в XII в. открываются первые университеты в Италии (Салерно и Болонья), Англии (Оксфорд) и Франции (Париж). К концу XIV в. в Италии было уже 17 университетов, во Франции — 9, в Англии — 2, в Испании — 6 и в Германии — 3 университета. Открываются университеты и в других странах. В XV и XVI вв. продолжают появляться новые центры университетской науки, особенно во Франции и Германии. Наука выходит из монастырей, где она ютилась раньше, на широкую дорогу. Но церковь протягивает руку и к. университетам. Если первые итальянские университеты были независимы от церкви, то уже Парижский университет открывается церковными организациями, и к периоду Реформации (XVI век) большинство университетов находилось полностью или частично под влиянием католической церкви.
Как реакция на эту церковную науку, в XV—XVII вв. возникают свободные научные объединения — «академии». Их родиной является Италия. В 1560 г. в Неаполе создается Academia Secretorum Naturae (Академия тайн природы), членом которой могли быть лишь лица, сделавшие какое-нибудь открытие; ее основатель Джамбаттиста Порта (Giambattista Porta, 1540— 1615) был заподозрен в магии, и она была закрыта папой Павлом V. В 1603 г. в Риме учреждается знаменитая Academia dei Lincei (Академия рысей); в 1657 г. во Флоренции открывается Academia del Cimento (Академия опыта), просуществовавшая десять лет. Вскоре подобные академии, или научные общества, начинают возникать в других странах Европы.
В первых обществах такого рода преобладали литературные занятия, но в XVI—XVII вв. возникают академии, ставящие своей специальной задачей развитие естественных наук. Первоначально они создаются по почину отдельных выдающихся ученых или группы исследователей, вокруг которых собирается кружок почитателей и учеников. Позже, особенно в XVII в., в организации академий начинает принимать участие государство в лице королевской власти, для которой становится очевидным значение новых научных объединений. В XVII в. такие научные общества, как Лондонское королевское общество, Institut de France (в Париже, официально открыт в 1662 г.) и Academia Caesarea Leopoldino-Carolina naturae curiosorum (в Германии, 1770 г.), являются научными центрами, где развивается новая «мирская» наука, не признающая пут церковной университетской науки. Зарождается истинное научное знание, основанное на опыте и на непосредственном изучении природы.
Потребности развивающегося торгового капитала стимулируют путешествия и открытие новых земель. Усовершенствование компаса, открытие пороха, относящееся к началу XIV в., создают предпосылки для великих географических открытий XV и XVI столетий. В конце XV в. Христофор Колумб (Chr. Colombo, 1451 (?) — 1506) открывает Америку; в тот же период Васко да Гама (Vasco da Gama, 1469—1524) совершает свое путешествие вокруг Африки, а в начале XVI в. Магеллан (Маgelhaes, около 1480—1521) и его сподвижники осуществляют первое кругосветное путешествие. Открываются неизвестные земли, раздвигаются рамки старого мира. Открываются новые народы, новый животный и растительный мир. Завеса, закрывавшая природу в период средневековья, постепенно рушится, природа предстает перед человечеством во всем своем многообразии.
Это, по выражению Энгельса, «был величайший прогрессивный переворот из всех пережитых до того времени человечеством, эпоха, которая нуждалась в титанах и которая породила титанов по силе мысли, страсти и характеру, по многосторонности и учености».
Леонардо да Винчи (Leonardo da Vinci, 1452—1519) —величайший художник, архитектор, изобретатель, инженер и ученый — символизирует в исторической перспективе переход к новому времени, зарождение новой науки и, вместе с тем, неизбежную энциклопедичность ее первых представителей.
XVI век выдвигает целую плеяду замечательных имен, ознаменовывается фундаментальными открытиями, заставившими другими глазами смотреть на природу и по-новому подходить к ее изучению. Коперник (Mikolaj Kopernik, 1473—1543) наносит удар старому геоцентрическому мировоззрению и основывает новое гелиоцентрическое учение, на базе которого Джордано Бруно (Bruno, 1548—1600) создает картину вселенной, за что римская инквизиция приговаривает его к сожжению.
В связи с астрономией развивается и география. Меркатор (G. Kremer s. Mercator, 1512—1594) кладет начало научной картографии. Географические открытия, связанные с путешествиями, дают толчок к развитию описательного естествознания. Геснер (Conrad Gesner, 1516—1565) пытается дать сводку сведений о растениях и животных; своей основательностью и научным подходом она оставляет далеко позади работы его предшественников. Возрождается анатомия, в которую уже Леонардо да Винчи пытался внести новую струю непосредственным изучением человеческого тела. Евстахий (Eustachius, ок. 1510— 1574), Везалий (Vesalius, 1514—1564), Фаллопий (Falloppio, 1523—1562) своими трудами создают новую, свободную от предрассудков средневековья, анатомию человека. Парацельз (The ophrast Hohenheim, s. Paracelsus, 1493—1541) пытается произвести реформу в медицине.
В историю науки XVII век вошел прежде всего как век Галилея (Galileo Galilei, 1564—1642), создавшего основы механики, показавшего новую картину мира, открывшуюся с изобретением телескопа. Еще более мощным орудием исследования вселенной телескоп становится в руках другого величайшего астронома этого времени — Иоганна Кеплера (Johann Kepler, 1571 —1630), завершившего дело Коперника.
Но XVII в.— это не только век Галилея, это и век Ньютона. Физика в XVII столетии переживает эпоху замечательных открытий. Зарождаются ее новые разделы. Ньютон (Isaac Newton, 1643—1727) своими знаменитыми «Математическими началами естественной философии» (1683—1687) создает теоретическую механику. Его исследования по оптике оставили неизгладимый след в развитии физики. Успехи оптики, естественно имели непосредственное влияние на конструкцию микроскопа; Роберт Гук, один из первых конструкторов микроскопа, являлся выдающимся физиком, исследования которого в области оптики предварили в некотором отношении волновую теорию света. Торичелии (Evangelista Torricelli, 1608—1647) закладывает основу гидродинамики и изобретает ртутный барометр. Паскаль (Blaise Pascal, 1623—1662) окончательно изгоняет из физики мистическую horror vacui — боязнь пустоты, которой средневековые ученые объясняли физические явления. Работы Бойля (Robert Boyle, 1627—1691) и Мариотта (Mariotte, 1620—1684) положили основание учению о газах. Таким образом, XVII в. — это эпоха зарождения новой экспериментальной физики, создание фундамента, на основе которого физика развивалась в течение двух последующих столетий.
Химия в XVII в. отстает от развития астрономии и физики Иатрохимйя еще владеет умами химиков того периода. Однако работы Роберта Бойля отмечают вехи повой науки. Бойль резко критикует устремления алхимиков и иатрохимиков, обосновывает понятия о химических элементах и химическом сродстве, описывает ряд важнейших химических реакций.
В шестидесятых годах XVII в. появляются первые научные журналы. Лондонское королевское общество с 1665 г. начинает издавать «Philosophical Transactions» («Философские отчеты»), и этому примеру следуют в дальнейшем академии в других странах. Создание периодической научной прессы значительно оживляет научную жизнь и способствует дальнейшему развитию естествознания.
Оживление умственной жизни, начавшееся в XV в., проявляется в стремлении к созданию новых философских систем. XVII столетие является своего рода золотым веком философии. Характерно для философов этого времени, что они не отрываются от конкретной работы в различных областях науки; это придает значительность их теориям и обеспечивает влияние философии на дальнейший ход развития наук.
В XVII столетии наука испытывает наиболее могущественное влияние со стороны двух философских учений своей эпохи. Особенно заметно во всех областях естествознания влияние Бэкона, отразившего в своей системе сдвиги, наметившиеся в науке и в общественной жизни XVI—XVII вв. Френсис Бэкон (Francis Bacon, 1561—1626) формулирует новые задачи науки, освобождающейся от средневековой схоластики. Методом новой науки он провозглашает индукцию. По Бэкону, «наука есть опытная наука и состоит в применении рационального метода к чувственным данным. Индукция, анализ, сравнение, наблюдение, эксперименты суть главные условия рационального метода», так характеризуют программу Бэкона К. Маркс и Ф. Энгельс. Недостатки философии Бэкона, характерные для всех метафизических систем XVII и XVIII вв. и загораживавшие путь от понимания единичного к пониманию всеобщего, еще не выявляются в XVII столетии. В этот период учение Бэкона глубоко прогрессивно и его положительное влияние сказывается прежде всего в области естественных наук, которые в XVII в. переходят на путь непосредственного исследования природы, ставя эксперимент на первое место.
С другой стороны, естествознание XVII в., в частности биология, испытывает сильное влияние картезианской философии. Несмотря на свой дуалистический характер, философия Декарта (Rene Descartes, 1596—1650) своим механистическим толкованием организма побуждала к исследованию природы, ставила перед наукой задачу раскрыть «механизм» жизнедеятельности. Ограниченность механистического толкования организма в этот период еще не могла выявиться отчетливо, и картезианство оказывало положительное влияние на биологию, сказавшееся в том, что именно в XVII столетии делает первые шаги физиология животного организма.
Уже начало века ознаменовывается замечательными работами Гарвея (William Harvey, 1578—1657). В 1628 г. выходит его знаменитое сочинение «О движении сердца и крови» — работа, с которой начинается современная физиология. Открытие Гарвеем кровообращения заставляет пересмотреть старые физиологические доктрины и дает могучий толчок для дальнейших исследований; оно знаменует новый этап развития биологии, показывает образец того, как надо учиться на «фабрике самой природы» (выражение Гарвея).
В 1651 г. выходит второе знаменитое сочинение Гарвея — «Этюды о размножении животных». Вместе с работами Мальпиги, оно отражает зарождение другой биологической науки — эмбриологии. Наблюдения, сделанные Мальпиги над развитием цыпленка (1672), впервые приоткрывают ход эмбрионального развития и являются исходными для последующих исследователей.
Работы Мальпиги имели большое значение и для развития анатомии животных. Если прежде изучение анатомии животных имело чисто прикладное значение для медицины и ограничивалось высшими позвоночными, то Мальпиги исследованием анатомии тутового шелкопряда (1669) дает первое монографическое описание анатомии членистоногого животного и открывает новую область исследования.
В области зоотомических работ непревзойденным мастером был Сваммердам (Jan Swammerdam, 1637—1680). Тонкая техника препаровки мелких животных позволила ему показать удивленному миру историю развития насекомых. Беспозвоночные животные, таким образом, впервые начинают привлекать внимание ученых.
Наконец, Лёвенгук (Antony van Leeuwenhoek, 1632—1723) открывает совершенно новый мир микроскопических организмов, о существовании которого раньше даже не подозревали. Раздвигается граница жизни, расширяется разнообразие ее проявлений.
Для биологии XVII в. характерна некоторая осторожность в отношении к широким обобщениям. Исследователи накапливают материал, но не систематизируют и не обобщают данных своих исследований. Это подало повод Радлю (Radl, 1905) в его истории биологических теорий характеризовать XVII в., как «биологию эпигонов». С такой оценкой нельзя согласиться. Накопление конкретного фактического материала было необходимым этапом, без которого дальнейшее развитие биологии не могло продолжаться, и ученые XVII столетия правильно поняли свою задачу и дали исключительные по важности открытия. С другой стороны, неправильно думать, что XVII в. в области теоретических обобщений — какое-то, в полном смысле слова, пустое место. Работы Гарвея отличались не только богатством фактов, но и крупными обобщениями. Именно в XVII в. зарождается теория, которая сыграла большую, хотя и отрицательную роль в дальнейшем развитии биологии. На основании работ Сваммердама зарождается теория преформации, согласно которой развитие организма есть выявление ранее предобразованных частей, имевшихся в миниатюре в яйце или в сперматозоиде. Эта ложная теория, зародившись в XVII в., проходит через развитие биологии XVIII и даже XIX в.; отзвуки ее встречаются и в клеточном учении.
Микроскоп, изобретенный на грани XVI и XVII вв., открывает новые возможности для изучения природы. Микроскопические исследования налагают наиболее характерный отпечаток на биологию XVII в. Все выдающиеся биологи этого столетия являются микроскопистами, и именно к этому периоду первых триумфов микроскопа относится открытие «клеток» и первые наблюдения над микроскопическим строением растительных организмов. Зарождается анатомия растений, с развитием которой неразрывно связаны первые шаги учения о клетке.
Но прежде чем перейти к рассмотрению первого периода истории учения о клетке, следует остановиться на истории изобретения микроскопа и состоянии микроскопии в XVII в., что поможет правильнее оценить возможности, которыми располагали исследователи этого периода, и понять направление дальнейшего развития интересующей нас проблемы.
Далеко не все исследователи XVII в. пользовались настоящим микроскопом. Многие применяли простую лупу. Но в то время между настоящим «сложным микроскопом» и «простым микроскопом» (лупой) не проводилось строгого различия; микроскопистами считались все, кто пользовался увеличительными стеклами.