Текст книги "Ньютон"

Автор книги: Борис Кузнецов

сообщить о нарушении

Текущая страница: 9 (всего у книги 10 страниц)

Наиболее яркий пример такого ответа – космогония Канта, ответившая (или по крайней мере указавшая путь к ответу) на вопрос о причине тех или иных конкретных форм планетных орбит. Ньютон ссылался здесь на бога, поскольку тяготение и инерция не могут объяснить конкретную форму орбиты. Кант назвал это объяснение «жалким для философа» и предложил гипотезу первичной туманности, в которой молекулярные движения служат причиной первоначального толчка, предопределившего форму орбит, образовавшихся из туманности планет. Но уход от ньютоновского божественного первоначального толчка – наиболее эффективная, но отнюдь не наиболее общая форма ответа философии на не решенные ньютонианством вопросы. Философия в своих ответах на вопросы, заданные научными теориями, всегда говорит больше, чем ее спрашивают; ее ответы шире вопросов, они придают науке большее «внутреннее совершенство». Кант завершил не только движение ньютоновских идей от теизма к деизму, не только освободил мироздание от постоянного вмешательства провидения (к этому склонялся уже и сам Ньютон) – он, по выражению Г. Гейне, отрубил голову и деизму. В этом основное значение «Критики чистого разума». Кант завершил начатое наукой XVII в. изгнание надмировой, непространственной сущности мира (хотя в «Критике практического разума» он и попытался реабилитировать эту сущность и приставить деизму обратно его отрубленную голову). Однако внемировая непространственная сущность мира не была замещена в системе Канта пространственной субстанцией. Он перенес пространство и время внутрь субъекта, объявил их априорными, субъективными формами познания, создал трансцендентальную философию.

Иной была судьба ньютоновых идей в философии Гегеля. У Лейбница сила (точнее, ее непротяженные средоточия в элементарных центрах) стала субстанцией; Кант перенес пространство из объекта познания в субъект. У Гегеля философия вернулась к объекту познания, но им стал объективированный субъект, абсолютный дух, и философия снова отклонилась от необратимой линии развития науки, от поисков протяженной субстанции мира. В сторону, но отнюдь не назад. После Гегеля противоречия ньютоновой механики уже не могли рассматриваться только как пятна на Солнце. Они оказались отображением противоречивого бытия, а их разрешение, составлявшее основное содержание науки XIX в., потребовало перехода к новым, более сложным, но также по существу противоречивым понятиям. Тем самым стала явной противоречивость классической картины мира. Энгельс в «Диалектике природы» раскрыл общий смысл наиболее крупных научных открытий XIX в. Эти открытия показали несводимость сложных форм движения к более простым. Жизнь несводима к физико-химическим закономерностям, физические процессы – к механическим; формы движения образуют иерархию, где каждая ступень характеризуется главной формой, которая не сводится к более простой, и побочной, которую можно свести к более простой форме. Механика, простое пространственное перемещение – наиболее общая форма, но уже физическая форма движения к ней не сводится, хотя она, как и все формы, неотделима от перемещения.

Наиболее радикальные и общие выводы, составившие основу такого представления о науке XIX в., были сделаны из термодинамики. Первое и второе начала термодинамики заставили пересмотреть старое представление о структуре науки, ввести понятие несводимости. Термодинамика не отделима от кинетической теории газов, законы распространения тепла – от механики молекул, но вместе с тем макроскопическая термодинамика несводима к механике, что видно хотя бы из второго начала, из необратимости переходов тепла, из великого открытия Сади Карно.

Несводимость сложных форм движения к механике противоречила механицизму, сделавшему сведение к механике идеалом научного объяснения. Но несводимость сочетается с неотделимостью, и, следовательно, более глубокая подоснова механического объяснения мироздания – констатация движений и сил как элементов космической гармонии, составляющая философский субстрат идей Ньютона, – сохранилась. В ньютонову картину мира были внесены частные границы между формами движения, она стала более сложной, ее размерность возросла. Но вскоре появились открытия, которые установили общую границу классического естествознания.

Речь идет о классической электродинамике. Она заполнила пространство физической средой, иначе говоря, ответила на самый трудный вопрос ньютоновской концепции вещества, силы и пространства. Ньютон искал в пространстве нечто, передающее воздействие одного тела на удаленное от него другое тело. Отсутствие однозначной концепции, обладающей «внутренним совершенством» и «внешним оправданием», приводило к плюрализму, к не удовлетворявшим Ньютона картезианским моделям и к не удовлетворявшим никого ссылкам на пространство как «чувствилище» божества. В конце концов Ньютон остановился на феноменалистической концепции сил, действующих на расстоянии, а в физику XVIII—XIX вв. вошел эфир с теми или иными введенными ad hoc гипотетическими свойствами. Но от феноменалистической концепции сил отказались, когда наряду с силами тяготения были открыты электрические и магнитные поля. Открытие их взаимодействия привело к изменению концепции поля. В ньютоновой теории тяготения силы существуют при наличии взаимодействующих, притягивающих друг друга тел. У Фарадея напряженность поля – это не формальная математическая характеристика той силы, которая действует в данной точке на тело с зарядом, равным единице, если такой заряд помещен в поле. Это состояние среды в данной точке, не зависящее от появления в ней пробного заряда. Фарадей рассматривает поле как совокупность реальных силовых трубок. Теория поля получила дальнейшее развитие у Максвелла. Максвелл сформулировал дифференциальные уравнения, показывающие возникновение магнитного поля при изменении электрического и возникновение электрического поля при изменении магнитного. Если где-то появляется переменное электрическое поле, оно вызывает магнитное поле, которое, будучи переменным, в свою очередь вызывает электрическое поле; в результате будут распространяться колебания электрического и магнитного полей – электромагнитное поле.

Все это означает, что понятие силы получает физическую расшифровку: сила перестает быть модусом субстанции, обладающей лишь одним предикатом – протяженностью (как у Декарта), перестает быть непротяженной субстанцией (как у Лейбница), перестает быть проблемой: модус субстанции или непротяженная субстанция (как у Ньютона). Отныне сила становится физическим полем, обладающим протяженностью, движением, энергией и, как выяснилось на рубеже XIX и XX вв., – массой. Рядом с механикой, отвечающей на первый вопрос «Начал» (как движется тело под воздействием силы?), вырастает физика поля, которая ищет ответ на второй вопрос «Начал» и не только находит силы по расположению тел, но и изучает их как субстанцию, как нечто, обладающее самостоятельным бытием.

Теория поля вступает в конфликт с механикой. В момент, когда картина мира, созданная Ньютоном, кажется достигшей абсолютной достоверности и законченности, на ее чистом небе появляются небольшие облака, которые предвещают бурю. Именно так Дж. Томсон назвал два наметившихся в самом конце XIX в. проявления указанного конфликта. Он говорил, что в классической физике, как будто пришедшей в гавань и окончательно решившей основные вопросы, существуют две проблемы: 1) отсутствие экспериментальных доказательств движения тел относительно эфира и 2) парадоксальные результаты экспериментов с излучением электромагнитных колебаний. Из этих проблем возникла: из первой – теория относительности, из второй – квантовая физика. Таким образом были заложены основы неклассической физики, резко изменившей соотношение двух направлений физической мысли, вышедших из первой и второй задач «Начал» – механики и теории поля.

Теория относительности Эйнштейна радикально отличается от предшествующих попыток объяснить парадоксальные с точки зрения классического правила сложения скоростей результаты измерения скорости света в движущихся системах. Свет подобен путнику, с одной и той же скоростью движущемуся относительно поезда, который он догоняет, относительно поезда, который идет ему навстречу, и относительно поезда, стоящего на месте. Лоренц объяснил этот результат измерений, исходя из классического правила сложения скоростей: согласно его предположению, расстояние в движущейся системе изменяется таким образом, что изменение скорости света становится незаметным. Эта теория была лишена «внутреннего совершенства», она вводила для объяснения данного экспериментального результата специальную дополнительную гипотезу. Эйнштейн объяснил этот результат иначе: он показал, что правило сложения скоростей – приближенное правило, что движение тела по отношению к эфиру – физически бессодержательное понятие, что ньютоновский закон зависимости ускорения от силы неточен: приближаясь к скорости света и испытывая все новые импульсы, тело приобретает все меньшие ускорения, масса его растет, становится бесконечной при скорости тела, равной скорости света, и, таким образом, скорость тела не может превысить скорости света. Тем самым из картины мира была устранена бесконечная скорость, стало ясно, что «моментальная фотография» Вселенной не может описать реальный мир. Последний оказывается не трехмерным, а четырехмерным – роль четвертого измерения играет время. Устранение эфира как абсолютного тела отсчета было результатом специальной теории относительности. Общая теория относительности устранила абсолютное пространство, обобщив принцип относительности движения по инерции, распространив его на ускоренные движения. Она опровергла ньютоново доказательство абсолютного ускоренного движения. При этом «внутреннее совершенство» теории Эйнштейна, выведение экспериментальных данных из наиболее общих и отнюдь не гипотетических законов, означало неизбежное подчинение механики новым законам, включающим понятия теории поля.

Таков был финал ньютоновой коллизии первой и второй задач «Начал», теории движения тел и истоков теории поля. Этот финал – результат субстанциализации поля. Когда поле стало физическим объектом, понятие физического объекта должно было измениться. Физический объект стал рассматриваться как четырехмерный. Не менее значительной трансформацией представления о соотношении поля и тел была квантовая физика. Здесь субстанциализация поля привела к соединению понятий «волновое поле» и «тело». Эйнштейн показал, что электромагнитное поле можно рассматривать как множество частиц, впоследствии получивших название фотонов. Луи де Бройль высказал мысль, что тела, частицы, именно электроны, можно рассматривать в рамках волновых представлений. Фотоны были открыты в начале XX столетия, а волны де Бройля – на исходе первой его четверти. С тех пор обнаружено множество новых типов элементарных частиц и соответствующих полей.

Мы подошли к ответу на вопрос: является ли физика XX в.– неклассическая физика – завершением идей Ньютона, завершением классической физики? Это один из главных вопросов, относящихся к судьбам ньютонианства в нашем столетии.

Ответ на этот вопрос не может быть простым и однозначным. Прежде всего, назвав неклассическую физику завершением классической физики, мы убедимся, что при этом меняется смысл понятий «завершение» и «классическая физика». Вообще, с какой бы стороны мы ни рассматривали современную неклассическую науку, каким бы эпитетом мы ее ни наделяли, к какому бы классу ее ни относили, мы сталкиваемся с известной деформацией включающего класса. Термин «завершение» прежде означал возведение теории в ранг окончательной истины, а классическую науку считали таковой в ее основаниях. Таким образом, завершение сводилось к подчинению до того не подчиненных классической физике, не объясненных явлений, по крайней мере тех, о которых говорил Томсон. Но неклассическая физика – неклассическая в гносеологическом смысле, она по своему стилю не может стать классической. Неклассическая физика меняет смысл и историческую оценку классической физики. Гносеологическая ценность неклассической ретроспекции состоит в том, что она делает отчетливыми наиболее общие, исторически инвариантные определения познания. Познание было и всегда будет диалогом человека с природой и диалогом человека с самим собой. Диалогом, в котором ни один фундаментальный вопрос не получает окончательного ответа без существенного изменения предмета беседы. В этом и состоит определение фундаментальных вопросов – они модифицируют, конкретизируют и обобщают сквозное, непреходящее содержание знания. В неизбывных коллизиях диалога, в апориях познания отображается бесконечность постижения неисчерпаемой объективной истины.

Вернемся к характеристике диалогичности познания. Уже говорилось, что классическая наука выросла в диалоге с перипатетической мыслью. В том, что можно назвать диалогом Ньютона с Аристотелем – не с Аристотелем в тонзуре, не с официальным, воинствующим перипатетизмом, окружившим себя частоколом канонизированных текстов и инквизиционными допросами, а с перипатетической мыслью, которая была куртуазней своих адептов и могла быть стороной диалога в платоновском смысле – как процесса и метода познания. Перипатетическая концепция мироздания опиралась на схему неизменных естественных мест, неподвижного центра и неподвижных границ мирового пространства. Эта статическая мировая гармония была первым звеном исторической цепи инвариантов, которая является осью всей истории науки: инвариантные положения тел (абсолютное пространство), сохраняющиеся импульсы (инерция), энергия, направление энергетических переходов (энтропия), энергия-импульс (теория относительности) и иные, более сложные инварианты, из которых каждый ограничивает и релятивирует другие.

Отсюда – иная оценка творчества основателей классической науки. Современная ретроспекция показывает, в какой степени Ньютон относился не к классикам, а к романтикам, какой неклассической была классическая наука. Завершение в современном смысле – это не столько окончательное подтверждение теории, сколько выявление ее движущих противоречий. Это в значительной мере завершение незавершенности. Попробуем, однако, увидеть в незавершенности нечто позитивное, рассматривая ее не как отсутствие тех или иных знаний, а как условие вклада науки определенного периода в необратимый рост знаний. Именно такой подход является историческим. Ведь развитие науки становится подлинной историей познания, реализуя асимметрию времени, его направленность в одну сторону, от прошлого к будущему, его необратимость. Основа необратимости истории науки – постижение необходимости самого бытия, реальной необратимой космической эволюции, постижение необратимости времени, неразрывного единства времени и пространства. Иными словами, постижение динамики бытия. Классическая наука присоединила время к пространству как необратимый компонент реальности. Она перешла от перипатетической статической гармонии к гармонии динамической, к ее пространственно-временному представлению, к производным по времени как элементам такой гармонии. В этом бессмертие классической науки.

Вклад науки в эволюцию познания состоит в постижении четырехмерного мира, в постижении его динамической природы, в постижении движения как формы существования материи. Этапы такого постижения характеризуют самые крупные рубежи истории науки, наиболее радикальные научные революции. Таков был генезис перипатетической науки, в которой апории статической гармонии уже указывали контуры ее динамического переосмысления. Таков был генезис классической науки XVII—XIX вв., сделавшей подвижным все мироздание, за вычетом статической схемы силовых взаимодействий. Но переходы от статического аспекта природы к динамическому были не только моментами подобных радикальных преобразований картины мира, они происходили и внутри больших периодов и, следовательно, характеризуют не только критические этапы истории науки, но и ее органические периоды. Это в сущности обязывает поставить слово «органические» в кавычки; так называемые органические периоды были подготовкой, частичной реализацией, результатом революционных переворотов в науке.

Как уже говорилось, важнейшей внутренней коллизией классической науки XVII—XIX вв. была коллизия механики и теории поля. Коллизию динамической механики и вневременной схемы взаимодействий в «Началах» мы назвали диалогом Ньютона и Аристотеля. Новую коллизию можно назвать диалогом Ньютона и Максвелла. В отличие от первого, как бы обращенного в прошлое, этот диалог был обращен в будущее; собеседником Ньютона в первом случае был мыслитель IV в. до н. э., а во втором – мыслитель второй половины XIX в.

Для науки XIX в. не менее важна другая коллизия – между механикой и термодинамикой, диалог между Ньютоном, с одной стороны, и Л. Больцманом, Дж. Гиббсом, С. Карно – с другой. Механика исходила из обратимости основных процессов мироздания, термодинамика ввела в физику понятие необратимости (см. 39, 117—127; 199—216).

Новый научный диалог был началом нового отношения между человеком и природой, началом их «нового альянса», если применить к XVII веку понятие, введенное в одном из современных исследований в связи с анализом науки XX в. (см. там же, 9—32).

В каждой радикальной метаморфозе научной картины мира особенно виден драматический характер истории познания. В разговоре с Леопольдом Инфельдом об «Эволюции физики», которую они тогда собирались написать, Эйнштейн говорил: «Это драма, драма идей». В чем драматизм, подчас даже трагизм истории познания, единая драма познания и как эта драма воплотилась в творчестве Ньютона?

Она состоит в неизбывном столкновении систематически изложенного, непротиворечивого, устойчивого (эти эпитеты можно продолжать и продолжать...) и противоречивого, движущегося, вопрошающего (подобные эпитеты также многочисленны).

Это драма локальной констатации, которая еще не нашла обладающей «внутренним совершенством» единой концепции космоса и микрокосма, не нашла интегральной схемы мироздания, которая включила бы локальный результат в схему Всего. Это коллизия конечного и бесконечного.

Это драма Сенсуса, который еще не слился с Логосом, драма единичного сенсуального впечатления, ищущего всеобщности, без которой оно не может стать изреченным, логически обоснованным.

Это драма образа, который еще не стал идеей, драма эстетического восприятия мира, оторванного от его экспериментально-математического постижения,– драма Возрождения.

Это, если применить понятия Гегеля, драма прехождения, т. е. становления в его отрицательной функции, без наличного бытия – положительного результата становления.

Драма Ньютона – продолжение драматических коллизий прошлого – древности, средневековья и Возрождения – и прообраз драматических ситуаций в неклассической науке, особенно характерных для нашего времени, для второй половины XX столетия. Ньютон – в этом его величайший вклад не только в историю науки, но и в историю цивилизации в целом – открыл зависимость мировой гармонии от локальных ситуаций, от здесь-теперь, от того, что происходит в бесконечно малых областях пространства и времени. Но он не мог найти новых, интегральных закономерностей бытия, зависимости скорости и ускорения (т. е. отношений между бесконечно малыми приращениями пути и времени) от Всего, зависимости локальных воздействий сил от структуры поля. Ньютон сделал в физике нечто аналогичное тому, что сделал Шекспир в литературе – в трагедиях Шекспира локальный эпизод поворачивает весь ход событий. Но трагедия Ньютона подобна трагедии Гамлета, увидевшего в убийстве своего отца знамение «разорванной связи времен» и не находившего новой устойчивой и общезначимой схемы моральных норм, определяющих его действия.

Ньютон не только не нашел того понятия, которое придает «внутреннее совершенство» операциям с флюксиями и флюентами, т. е. понятия предельного перехода. В дифференциальном представлении о движении, которое было антецедентом аналитической механики, он не нашел схемы начальных условий и передал богу функцию первоначального толчка, определяющего формы планетных орбит. Богу он приписал также (в той мере, в какой он отступал от феноменалистического объяснения) функцию передачи силы от тела к телу.

В своих теологических взглядах Ньютон оставил позиции традиционного теизма, но не стал деистом. Иначе говоря, он не дошел до отчетливого деистического мировоззрения Вольтера. В периоды «слабой необратимости» историческая констатация: данный мыслитель не был мыслителем другой эпохи – была бы тривиальной, но когда будущее входит в настоящее, т. е. в период «сильной необратимости», отсутствие новой интегральной схемы становится ощутимым, становится драмой мыслителя.

И наконец, в своих политических взглядах Ньютон отошел от концепции тори, от презумпции абсолютной непогрешимости короля как главы англиканской церкви, но далеко не дошел до идей просветителей XVIII в.

Таким образом, драма Ньютона состояла в том, что он вышел далеко за пределы своей эпохи и в то же время оставался в ней. Но в этом же состояла драма английской революции, продолжившей то, что было сделано Возрождением, гуманизмом, Реформацией, начавшей то, что было завершено Великой французской революцией, и в то же время ограничившей свои идеалы политическим и идейным компромиссом.

В истории науки драматическая ситуация бывает, как правило, триумфом необратимого познания. В каком-то смысле (очень далеком от буквального) слова поэта «Бог сказал: „Да будет Ньютон!“, и все осветилось» справедливы; после Ньютона мироздание действительно осветилось. Но это не было актом божественной воли. Напротив, система Ньютона – акт человеческой мысли, акт самопознания бытия. Бесконечного самопознания, бесконечного приближения к абсолютной истине. «Темные пятна на солнце ньютоновской механики» превратились из неподвижных догматов в мишень критики, требовавшей от физической картины мира большего «внешнего оправдания» и большего «внутреннего совершенства». Эта критика привела в XX в. к новому, еще более глубокому «альянсу» человека и природы.