Механистическая картина мира

Одним из наиболее важных вопросов, как философии, так и естествознания является проблема материи. Представления о строении материи нашли свое выражение в борьбе двух концепций: прерывности (дискретности) материи – корпускулярная концепция и непрерывности (континуальности) материи – континуальная концепция. С ними тесно связаны проблемы взаимодействия материальных объектов, которые проявляются как концепции близкодействия (передача действия от точки к точке) и дальнодействия (передача действия без физической среды).

Корпускулярная концепция опирается на идеи Демокрита, отождествившего пространство с пустотой и приписавшего пустоте индивидуальное существование. По Демокриту, пространство есть то, что существует само по себе независимо от материи и является «вместилищем» тел. Оно может быть заполнено телами, а может быть абсолютно пустым в виде особого реального объекта. Ньютон в своей механике эту идею развил до четкого представления об абсолютном пространстве и абсолютном времени, которые не зависят друг от друга и не связаны с материей. Ньютон разработал концепцию прерывности. Его подход основывался на признании дальнодействующих сил. В 1672–1676 годах он распространил атомистику на световые явления и создал корпускулярную теорию света. По своему мировоззрению Ньютон был вторым после Декарта великим представителем механистического материализма в естествознании XVII–XVIII веков. Декарт стремился построить общую картину природы, в которой все явления объяснялись как результат движения больших и малых частиц, образованных из единой материи. Недостатки механистической атомистики:

– отсутствие достоверного экспериментального материала;

– атомы рассматривались как частицы, лишенные возможности превращения;

– единственной формой движения принималось механическое движение.

Механическая программа описания природы, впервые выдвинутая в античном атомизме, наиболее полно реализовалась в классической механике при изучении объектов макроуровня. Поэтому изучение макромира начнём с рассмотрения концепции механистической научной картины мира.

В XVI веке Г. Галилей обосновал гелиоцентрическую систему Н. Коперника и открыл закон инерции: тело, когда на него не действуют никакие силы, находится в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения. Также Галилей разработал методологию нового способа описания природы – научно-теоретического. Суть его заключалась в том, что выделялись только некоторые физические и геометрические характеристики, которые и становились предметом научного исследования. Такое выделение отдельных характеристик объекта позволило строить теоретические модели и поверять их в условиях научного эксперимента.

И. Ньютон, опираясь на труды Галилея, разработал строгую научную теорию механики, описывающую и движение небесных тел, и движение земных объектов одними и теми же законами. Не будет преувеличением сказать, что 28 апреля 1686 г. – одна из величайших дат в истории человечества. Именно в этот день Ньютон представил Лондонскому королевскому обществу свои «Математические начала натуральной философии». В них не только были сформулированы основные законы движения, но и определены такие фундаментальные понятия, как масса, ускорение и инерция, которыми мы пользуемся до сих пор (см. тему «История Естествознания»).

Воображение ученых захватывала простота той картины мира, которая складывалась на основе ньютоновской клас­сической механики. В этой картине, носящей абстрактный характер, отбрасывалось все «лишнее»: не имели значения размеры небесных тел, их внутреннее строение, идущие в них бурные процессы. Оставались только массы и расстоя­ния между центрами этих масс, к тому же связанные не­сложной формулой. Как пишет известный японский физик X. Юкава, «Ньютон многое отсек у реального мира, о ко­тором размышляют физики... Конечно, Ньютон абстраги­руется, но он оставляет самое существенное и создает еди­ную картину мира. Ему принадлежит, по крайней мере, построение теории Солнечной системы. Это один из ми­ров. Остается еще... и множество других миров. В них он не успел разобраться, но Солнечная система прекрасно вос­создана в рамках его механики».

Согласно современным представлениям и терминологии, в первом и втором законах под телом следует понимать материальную точку (точка, имеющая массу), а под движением – движение относительно инерциальной системы отсчёта (система отсчёта, в которой справедлив закон инерции). Природа рассматривалась как сложная механическая система. В рамках механистической картины мира сложилась дискретная (корпускулярная) модель реальности. Материя рассматривалась как вещественная субстанция, состоящая из отдельных частиц, – атомов и корпускул. Атомы абсолютны, прочны, неделимы, непроницаемы, характеризуются наличием массы и веса.

Итогом механистической картины мира явился образ Вселенной как гигантского и полностью детерминированного механизма – большие механические часы, где события и процессы являют собой цепь взаимозависимых причин и следствий. Отсюда вера в то, что теоретически можно точно реконструировать любую прошлую ситуацию или предсказать будущее.

Механистический подход к описанию природы оказался необычайно плодотворным. Вслед за ньютоновской механикой были созданы гидродинамика, теория упругости, механическая теория тепла, молекулярно-кинетическая теория, в русле которых физика достигла огромных успехов. Однако были две области – оптических и электромагнитных явлений, которые не могли быть полностью объяснены в рамках механистической картины мира.