CC BY
53
УДК 669.713.7
И. Краус, Г. Госманова О НАЧАЛАХ ИСТОРИИ ФИЗИКИ
Приводится краткий обзор развития физики и обсуждаются общепринятые представления о началах ее истории.
Для авторов многих обзоров о развитии европейской физики ее история начинается лишь в конце средних веков. Если же они считают астрономию самостоятельной наукой, то из предыдущих двух тысячелетий обычно упоминают только Архимеда из Сиракуз и Герона Александрийского. Разумеется, что среди тех, которые своей научной трактовкой естественных явлений принципиально влияли на отношение людей к окружающему миру, были наблюдатели и философы. Антика и Средние века (с некоторыми исключениями) не знали экспериментальный метод, определяемый, например, таким искусственным воспроизведением природных явлений, при котором исключаются побочные, несущественные эффекты, и целью которого является подтверждение теоретического предположения. Несмотря на это, самые просвещенные люди не сомневались в полезности науки для повседневной жизни. Римский поэт и философ Тит Лукреций Кар написал уже в 1 в. до н. э.: «Как дети боятся и пугаются всего в черной ночи, так и мы во дне страшимся вещей, которых не нужно бояться более, чем призраков, пугающих детей во тьме. Эту боязнь и тьму не может разогнать ни дневного света стрела, ни солнца луч; достичь этого могут, однако, ум и наука о природе вещей».
В двухтысячелетней традиции христианства неопределенность летоисчисления от даты рождения Иисуса Назаретского безусловно несущественна. Несмотря на это, о действительном годе 0 до сих пор ведутся ученые споры. Для европейских естествоиспытателей этой проблемы нет. Они условились, что их профессиональная история начинается 27 мая 585 г. до Рождества Христова. В этот день настало затмение солнца, предсказанное Фалесом Милетским (рис. 1). По меньшей мере, тогда наши пращуры начали осознавать свое единство с Землей и целым Мирозданием.
Рис. 1. Фалес Милетский (ок. 625-547 до н. э.)
Не просто ответить на вопрос, как учение античных философов о природе постепенно изменялось в науку о физических свойствах веществ и какими путями прошло развитие взглядов на устройство космоса и микромира.
Несомненно только то, что главные герои приключений познания должны были превозмогать самих себя так же, как ученые и открыватели нашей эры. Отличаются только виды трудностей и ловушек. Когда английский полярник Сэр Эрнст Генри Шеклтон (1874-1922) готовился в 1907 г. к экспедиции в Антарктику, он опубликовал следующее объявление: «Ищу добровольников для опасного похода. Низкая оплата, жестокий холод и долгое пребывание в абсолютной темноте обеспечены. Возвращение неопределенно. Признание только в случае успеха». Независимо от столетия, судьбой ученых был, есть и будет поиск легендарного пути на северозапад - пути в неизвестное, о котором мы все мечтаем, пути, на котором нас, может быть, где-нибудь, когда-нибудь ожидает какое-нибудь непознанное, неизвестное счастье.
Ответ на вопрос, как возникала картина нашего мира, хотят знать, прежде всего, те, кто задумывается над тем, кто мы, откуда мы пришли и куда идем, какие препятствия приходилось преодолевать нашим предкам на пути длиной в двадцать столетий и какие деяния совершить, чтобы уже в эпохе Возрождения соединились три основных устоя современной физики: экспериментальное изучение, математика и характер мышления. Всякий раз, когда один из этих факторов преобладает над остальными, наука стагнирует. Их пригодное соединение в отдельном человеке означает рождение гения, а в науке - начало новой эпохи. Поэтому в XVIII в. Аристотеля (рис. 2) сменил Исаак Ньютон (рис. 3), а его - в двадцатом столетии -Альберт Эйнштейн (рис. 4), великие корифеи европейской физики нового времени.
Место физики среди остальных наук
Наука является одним из этапов развития человеческой культуры. Почти три тысячелетия она впитывала в себя результаты труда гениальных мастеров искусства, литераторов, писателей, философов и теологов пока, наконец, не преобразилась в качественно новое явление. Ее духовные и материальные цели (как и результаты) с самого начала были противоречивы: познать человечество и мир и, одновременно, овладеть природой.
Античные философы различали три области познания: природу (физику), общество (этику) и мышление (логику). Аристотель разделял материальные вещи на неживые, растительные и животные. Все, что производит человек, имеет материальный, моральный или теоретический характер в зависимости от того, к чему принадлежит исследуемый объект: к миру физики, этики или метафизики. Чтобы решить проблемы с разделением на минералы, растения и животные, он написал восемь трак-
татов о физике. Дальнейших четырнадцать он посвятил метафизике или же темам, которые выходят за рамки чувственного восприятия мира.
Английский философ, естествоиспытатель и политик Френсис Бэкон (рис. 5) при классификации знаний исходил из свойств, присущих человеческому интеллекту: к памяти он отнес историю, к воображению - поэзию (ее, однако, нельзя причислить к наукам), к суждению - философию. Философию представляла наука о боге, природе и человеке. Наука о природе разделялась на теоретическую и практическую. Под теоретической философией Бэкон подразумевает физику (пока она занимается объяснением причин) или метафизику (пока она ищет формирующие принципы бытия). Практической деятельности в физике соответствует механика, под практической метафизикой можно представить магию, определяемую, например, как некие действия с целью побудить сверхестественные силы работать на пользу человека.
Современник Бэкона английский философ Томас Гоббс разделял науки на дедуктивные и индуктивные. Дедуктивные науки возглавляла геометрия, индуктивные
- физика.
Дальнейшую классификацию наук предложил в XIX в. английский философ и социолог Герберт Спенсер. Он разделял науки на абстрактные (логика, математика), конкретные (астрономия, геология, биология, психология, социология) и абстрактно-конкретные (механика, физика, химия).
Современная классификация различает науки естественные (астрономия, физика, химия, геология, физическая география, биология, физиология человека, антропология и смежные науки такие, как астрофизика, физическая химия, химическая физика, геофизика, геохимия, биофизика, биохимия и др.), гуманитарные, технические и математические.
Содержание понятий физик и физика в течение столетий изменялось, изменялось и отношение общества к физике. Пренебрежение наукой и отрицание ее значения для развития общества является феноменом, сопровождающим все исторические эпохи; по отношению к физике первенство занимает, однако, наша эра. Многое, ко-
нечно, можно объяснить как результат высокой требовательности к овладению безмерным богатством познания, которое приносит наука. Порой должен был измениться даже способ мышления человека. Так, например, с классической ньютоновской механикой нужно было принять и тот факт, что как природные явления, так и человеческую фантазию, выражаемую композицией красок, мелодичностью тонов или гармонией движения, можно описать с помощью простых физических законов. Понимания не находили и новые методы исследования, основанные на эксперименте. Для эмоциональных натур это было вульгарным вскрытием явлений природы, в результате которого человек лишался возможности воспринимать их как целое. Науке вредила и мощь церковных авторитетов. Примером может служить изданное папой Львом XII (понтификат в 1823-1829 гг.) запрещение прививок против оспе с тем, чтобы ткань животного не смешивалась с кровью человека. Пресловутый Sillabus Пия IX от 1840 г. содержит перечень 80-ти заблуждений, которые с католической точки зрения следовало отмести. Особенно остро были отвергнуты либерализм и безграничная вера в прогресс.
Физические науки являются важной составной частью целочеловеческой культуры, они развивают мышление человека и формируют его мировоззрение. Физика позволила получить объективное представление о важнейших явлениях природы и значительно ускорила развитие техники и технологии производства. Поддержка точных наук всегда идет на пользу и гуманитарным наукам. Нет более убедительного свидетельства этому утверждению, чем труды Альберта Эйнштейна. Он был равно как гениальным физиком, так и творческим духом философии. В испытании временем безупречно оправдались как его теория относительности, так и мысли о вере в человека, о мире содружества и великом послании науки.
Завет античных физиков
Европейская физика древних веков была в сущности исключительно наукой греческой, ее начало связано с именами философов, которые при объяснении природных явлений умели обходиться без сверхестественных сил. В эллинском периоде мы находим все главные отрасли
Рис. 2. Аристотель (384-322 до н. э.)
Рис. 3. Исаак Ньютон (1643-1727)
Рис. 4. Альберт Эйнштейн (1879-1955)
физики уже в некоторой степени разработанными или хотя бы намеченными. На первом месте представления об общих свойствах материи, потом механика, оптика и, наконец, акустика и наука о тепле. Что касается магнетизма и электричества, то древние Греки знали, по меньшей мере, эффекты притяжения, связанные с магнитной рудой и потертым янтарем. По сравнению с эмпирическими, отрывочными сведениями, накопленными людьми на Востоке в течение долгих столетий, греческая наука представляется настоящим чудом. Здесь человеческая мысль впервые осознала, что возможно установить ограниченное число принципов и вывести из них некоторое число правд, являющихся необходимым следствием этих принципов.
Античные естествоиспытатели старались не только объяснить явления, но и найти закономерные связи между ними. Ответа ожидали вопросы, касающиеся картины звездного небосвода, перемен времени года, атмосферных явлений и загадок органической природы, наблюдаемых греческими путешественниками и колонистами в целом Средиземноморье, на Ближнем и Среднем Востоке.
К познанию можно было идти двумя путями. Один из них - формулировать общие принципы, из которых с логической последовательностью вытекала естественная закономерность явлений. Исходом для второго являлись простые аксиомы, не требующие доказательства; сложные явления объяснялись с помощью математической дедукции. Первый метод связывается, например, с именем Аристотеля, второй представлял Архимед (рис. 6).
Изучая физические явления, греки не пытались их имитировать или (если они были сложны) расчленить на более простые а потом проверить, насколько действительность отвечает теоретической конструкции. Иными словами: то, что отличает физику нашей эры от ее античной предшественницы, есть эксперимент. Античная наука не знала эксперимент. Главная причина заключалась, видимо, в том, что за редкими исключениями (Архимед, Ге-
Рис. 5. Френсис Бэкон (1561-1626)
рон) науке недоставало практического использования.
Некоторые толкователи представляют развитие науки как бой правильного научного направления с различными ошибочными направлениями. С этим, однако, нельзя согласиться. В эпохе своего возникновения все древние или средневековые идеи были одинаково субъективны. О том, будут ли они считаться правильными, решала, прежде всего, прославленность того, кто выдвинул идею, или авторитетность ссылок, на которые он опирался при защите своих утверждений.
Наука по своей природе аристократична. В далеком прошлом не существовало понятия популярная физика. Для широких масс Земля оставалась неподвижным плоским диском, старинные божества не были свергнуты со своих алтарей законами физики. Там, где народ встречался с духовной возвышенностью, он видел только чудеса, а устные предания меняли в его глазах физиков в чародеев, философов или ясновидцев. Многие ищут в науке чудеса или развлечение. Ловкие и способные на все люди умеют обратить такие ожидания во свою пользу. Поэтому наряду с астрономией могла возникнуть астрология, наряду с химией - алхимия.
Защита темного тысячелетия
Средние века, согласно мнению просветителей XVIII в., все еще с редкими исключениями представляются как темная эра подозрения и враждебности по отношению к науке и учености. При этом открытия, сделанные в то время, имели фундаментальное значение для развития цивилизации. Они настолько сами собой разумеются, что их значение мы даже не осознаем.
Некоторые из них, например подкова или хомут, позволили лучше использовать конскую силу, другие (рукоятка, тачка, подпорная арка с контрфорсным столбом)
- построить монументальные готические кафедральные соборы (рис. 7), овладеть эффективными источниками энергии (усовершенствование зубчатых передач водяных колес и ветряных мельниц), измерять время (механичес-
Рис. 6. Архимед (ок. 287-212 до н. э.)
кие часы) и др. На первый взляд изобретение конской упряжи кажется несущественным. Однако, когда для коней начали использоваться ремни, в которые традиционно впрягались ослы - издавна единственные тягловые животные, конская сила могла быть использована только частично. С изобретением хомута она сразу возросла в несколько раз. Это имело значение как для перевозки тяжелых грузов, так и для пахоты. Подковку конских копыт и изобретение стремени оценило прежде всего войско. Главной средневековой технологической новинкой в области земледелия считается плуг со сменным лемехом и заведение трехпольного хозяйства (одна треть площади была засеяна осенью, вторая - весной а третья часть отдыхала под паром). Во многих областях производства человеческую силу заменили механизмы (использование водяной энергии в горном деле, при добывании и обработке металлов), парусники начали оснащаться кормовым рулем, моряки получили надежного помощника -компас, для перевозки людей и товаров и для орошения почвы строились каналы, благодаря изобретению очков продолжилась активная жизнь всех тех, кому для работы было необходимо хорошо видеть (художников, ученых и ремесленников), механизация повысила продуктивность обработки и производства текстиля (токарные и ткацкие станки, прялки с ножным приводом), а когда появились на свет часовой механизм и часы с боем, могло исчезнуть различное деление дня летом и зимой. Удалось овладеть производством алкоголя, серной и азотной кислот, масляных красок и бумаги. В поздние средние века к это-
му прибавились производство пороха, доменная плавка, книгопечатание и др.
Как и технологическому прогрессу, энергия посвящалась научному познанию природы. Однако новые естественнонаучные сведения находили гораздо меньшее применение, они были призваны, прежде всего, служить пониманию Письма. Иллюстрацией такого подхода может быть средневековая оптика. Поскольку свет принадлежал к первым творениям Бога, познание законов света в определенном смысле означало понимание сущности сотворения. В связи с изучением света искался, например, ответ на вопрос, что такое радуга. Таким же важным теологическим целям служило и познание природы движения. Когда Фома (Томас) Аквинский доказывал неизбежность существования Бога, он использовал аксиому Аристотеля: «Все, что движется, должно иметь источником своего движения нечто иное».
Откровенно говоря, утверждать, что Средние века с научной точки зрения были бесплодны, также нелепо, как считать беременную женщину бесплодной, пока она не родит.
Мало кто не согласиться с тем, что из духовного завета предков нас гораздо более, чем естественные и технические науки, интересуют те области, важнейшим средством выражения которых является речь. Совсем не просто достичь всеобщего понимания того проверенного столетиями факта, что культуру составляют не только литература, музыка и изобразительные искусства, но и математика, физика, химия и астрономия. Противники этого утверждения, к сожалению, все еще находятся в преимуществе. Поддержки не проявляют даже философы, точнее сказано, философствующие политики. А ведь именно они по долгу профессии должны были бы знать слова чешского писателя Карла Чапка: «Даже самая специализированная наука имеет в принципе некий всеобщий, чисто культурный смысл; все науки выросли из первоначальной потребности в жизненной мудрости и, в конце концов, возвращаются к ней. Некогда философы утверждали, что познание созидает мир. Ну, даже если научное познание не созидает дейтвительный мир, оно может возвести перед нашими глазами лучший и высший мир, без которого ни научный ни любой другой труд не имеет смысла. Нет науки, которая бы не была призвана к этому». И также убедительно отвечает Чапек всем тем, кто сваливает вину за недуги нашего мира на технику: «Техника, то есть всякое преднамеренное овладение материей и естественными силами ... вручает людям безграничные возможности, но она не имеет ни малейшего влияния на то, что люди с ними сделают хорошего или плохого».
Тот, кто начинает собирать факты о началах физики, не перестает удивляться множеству взаимосвязей между явлениями природы, которые удалось обнаружить ученым Старых и Средних веков. Достойно изумления тем, как искусно они обходились со своим интеллектом и из горстки эмпирических сведений создавали остроумные теории о космосе и микромире. Они достигли успеха, потому что не скупились на время и раздумья.
Работа возникла при поддержке проекта MSM 6840770021
Рис. 7. Готический собор Св. Барборы в Кутной Горе (Чешская Республика)
I. Kraus, G. Gosmanova ABOUT THE ORIGINS OF PHYSICAL SCIENCE
The short review of the physical science development is given and the general ideas about itts history origins are discussed.
УДК 165
С. Ю. Пискорская
СТИЛЬ НАУЧНОГО МЫШЛЕНИЯ И СТИЛЬ НАУЧНОГО ПОЗНАНИЯ
Рассматривается проблема существования стилей научного познания. Выявляены основные отличия стиля научного познания от стиля научного мышления.
Актуальность указанной проблематики не вызывает сомнения, поскольку в современном мире наука представляет основу, на которой перестраиваются и рационализируются многие сферы человеческой деятельности. Проблема же исторической и логической реконструкции процесса научного познания направляет философско-методологические изыскания на выявление специфики историко-культурных форм организации мышления, в связи с чем и возникает понятие «стиль мышления».
Отметим, что осознание стилевых особенностей научного мышления достаточно полно освещалось в отечественной философии науки. Так, понятие «стиль мышления» анализировалось в трудах целого ряда ученых, в том числе И. Д. Андреева, Т. В. Барчуновой, Н. А. Белоусова, С. Б. Крымского, И. Б. Новик, Б. А. Парахомского, Ю. В. Сачкова, В. А. Устюгова. На социально-культурную обусловленность данного феномена обращали внимание также А. С. Кравец, В. В. Остапенко, В. Н. Порус. Соотношение стиля мышления и метода выявляли И. Д. Андреев, С. Б. Крымский, В. М. Лысенко, В. В. Остапенко, Б. А. Па-рахомский, Ю. В. Сачков. Особенности стиля научного мышления как формы выражения индивидуальности (научной школы или отдельного ученого) устанавливали Л. М. Андрюхина, В. С. Библер, М. Борн, М. А. Холодная и др.
Такая широкая направленность исследований показывает, что понятие «стиль мышления» употребляется в различных смыслах: от стиля мышления выдающегося ученого или конкретной научной школы до стиля мышления целой исторической эпохи.
Так, И. Д. Андреев отмечает, что в стиле мышления главным и основным является исторически сложившаяся специфическая общность определенных логико-методологических принципов, лежащих в основе познающего мышления всех или определенных обширных областей исследований действительности. В нем отражается «специфика общих для данной эпохи логических, методологических и социальных идей, взглядов, мировоззрений. Он оказывает существенное влияние на постановку научных проблем и подходов к их решению, на методы, формы и средства научного познания» [1]. В результате чего понятие «стиль мышления» может быть использовано для характеристики целых научных направлений, крупных областей иссле-
дования. С помощью этого понятия выражается особенность задач, актуальных для определенного времени и идей, лежащих в основе их решения.
Исследуя вопрос об историческом характере стилей мышления, ряд авторов (И. Д. Андреев, В. И. Купцов, В. В. Остапенко, Ю. В. Сачков и др.) отмечают, что стиль научного мышления определяется фундаментальными исследованиями, осуществляющимися в ту или иную эпоху, их местом и ролью в системе научного познания. В рамках такого подхода, каждая эпоха в развитии науки и научных знаний характеризуется не только специфическими для нее приемами, методами и формами познания, но и своим стилем мышления. При этом отмечается, что в течение определенного времени господствующий в данную эпоху стиль научного мышления удовлетворяет потребностям данной научной эпохи и способствует успешному осуществлению научных исследований. Однако рано или поздно наступает такой период в развитии науки, когда наличный логико-методологический и категориальный аппарат науки начинает проявлять его ограниченность в решении новых проблем.
Подобные моменты приводят к существенному преобразованию и формированию нового стиля научного мышления, соответствующего новой научной эпохе. «Говоря о стилях мышления, прежде всего, хотят выделить и емко охарактеризовать основные, исторически сложившиеся этапы в развитии познания» [2], - пишет в связи с этим Ю. А. Сачков.
Важно отметить, что стиль научного мышления неразрывно связан с социальными условиями, в которых развиваются научные знания. Его логические и методологические принципы синтезируются с мировоззренческими устоями, включая определенные идеалы и установки. Так, Т. В. Барчунова характеризует стиль мышления как единицу измерения историко-научного процесса [3], В.В. Остапенко - как исторически сложившуюся систему особенностей мышления, имеющую место в ту или иную историческую эпоху, что, по мнению В. В. Остапенко, и обусловило «появление известного выражения: стиль - это эпоха» [4]. Проблема стиля мышления связывается с выявлением основных этапов в развитии мыслительной деятельности и анализом ее харак-
