Основной отличительной особенностью новой науки стало сочетание математических объяснений с количественными наблюдениями. Еще за столетие до Галилея Коперник отстаивал важность математической простоты. Для согласования системы Птолемея, согласно которой Солнце и планеты вращаются вокруг Земли, с имеющимися астрономическими данными требовались все новые и новые поправки, введение новых кругов внутри кругов. Все эти дополнения были крайне громоздкими и произвольными. Модель Коперника, согласно которой планеты и Земля вращаются вокруг Солнца, достаточно четко соотносилась с имеющимися результатами наблюдений и с математической точки зрения была значительно проще. Коперник превозносил красоту небольшого количества концентрических кругов, продолжая пифагорейскую традицию веры в гармонию чисел. При отсутствии новых данных, он получил философскую поддержку, ибо возрождение платонизма привело к уменьшению роли Аристотеля, который придерживался птолемеевских взглядов.
|
|
В трудах Иоганна Кеплера в начале XVII века вера в математическую гармонию получила еще более восторженное выражение. Он смог показать, что данные точных наблюдений, унаследованные им от Тихо Браге, согласуются с усовершенствованной системой Коперника, если считать орбиты планет не круговыми, а эллиптическими. Кеплер считал само по себе «геометрическое совершенство» достаточным основанием для того, чтобы планеты двигались по математически точным орбитам. В его представлениях о «тайне чисел», «музыке сфер» и «Боге как вечном геометре» сочетались как эстетические и религиозные, так и научные мотивы8. Но по мере того как все большее значение приобретали точные наблюдения и математические отношения, ситуация менялась: вселенная все чаще рассматривалась как математическая структура. Наибольшее значение приобретали количественные взаимосвязи, а не качественные, как это было у Аристотеля. Без математических достижений были бы невозможны ни научная революция XVII столетия, ни открытия, совершенные физиками XX века.
Наблюдения Галилея стали дополнительными свидетельствами в пользу теории Коперника. В 1610 г. с помощью вновь изобретенного телескопа он обнаружил горы на Луне, доказав, что Луна - это неровный физический объект, а не идеальная «небесная сфера». Открытие Галилеем спутников Юпитера показало, что Земля не является центром любого движения, а его данные о фазах Венеры также соответствовали предположениям Коперника.
При изучении движения Галилей, помимо использования математических уравнений, делал особый упор на эксперимент. Теорию и эксперимент сочетали, конечно, и раньше (ученые в Северной Италии в XV веке, оккамисты в Оксфорде в XIV веке, а такие личности, как Архимед,- еще в Древней Греции), но очевидным этот синтез стал лишь в скрупулезных исследованиях Галилея. Описание Галилеем открытия уравнения ускоренного движения с использованием шара, катившегося по наклонной плоскости, - это классический пример сочетания теории и эксперимента. Он пользуется такими понятиями, как длина, время и скорость, которые можно измерить и выразить в математических символах. Галилей описывает, как он рассматривал возможные математические соотношения между скоростью и расстоянием и благодаря этому создал искомый закон движения. Когда итог не совпадал с результатами эксперимента, он принимал другие теоретические допущения, выводил из них уравнения и проводил эксперименты для проверки этих уравнений. Мы видим здесь все отличительные особенности новой науки: Галилей использует определенный тип понятий, сочетает теорию с экспериментом и ставит перед собой задачу выразить законы природы через математические отношения измеряемых переменных9.
|
|
Экспериментальная сторона новой науки была, безусловно, наиболее важна. Кроме того, ее развитию способствовали такие факторы, как более совершенные инструменты и рост интереса к практическим проблемам, порожденный развитием технологии (например, в мореплавании, металлургии, производстве вооружения). Однако было бы ошибкой отождествлять науку исключительно с наблюдениями, как поступал во времена Галилея сэр Фрэнсис Бэкон или, позднее, Дэвид Юм и современные позитивисты. Бэкон считал, что наука состоит из сбора и классификации наблюдений. Он настаивал на том, что индукция является легчайшей дорогой к познанию: наблюдай, суммируй наблюдения и обобщай. Бэкон считал, что открытие может быть рутинным и автоматическим процессом, совершающимся «как бы механически», и поэтому требуется лишь терпение, а не сложная или абстрактная мысль. Бэкон оставлял в стороне всю теоретическую сторону науки и, кроме того, пренебрегал ролью творческого воображения при формировании новых концепций.
В качестве примера новой концепции, рожденной благодаря воображению, рассмотрим идею Галилея о движении при отсутствии сопротивления воздуха (которая стала ключом к принципу инерции). Его заслуга состояла здесь не только во «внимательном наблюдении», но и в попытке понять те стороны мира, которые мы не можем постичь опытным путем. Галилей представил, что изучаемое движение состоит из двух компонентов, ни один из которых невозможно созерцать по отдельности: непрерывное и постоянное инерционное движение и замедляющая сила трения. Взгляды Аристотеля были ближе к повседневным наблюдениям: телега, предоставленная самой себе, достигает своего «естественного» состояния покоя, если нет лошади, которая бы ее двигала. Галилей вообразил идеальный случай, при котором сила трения отсутствует, и предмет, предоставленный сам себе, продолжает постоянное движение. Отталкиваясь от этого «идеального случая», Галилей доказывает, что телега приходит в состояние покоя не из-за естественной склонности к нему, а потому, что трение препятствует ее постоянному движению.
Галилея интересовала проблема не почему движутся предметы, но кок они движутся. Он с удовольствием описывал развитие явлений, но полностью игнорировал вопросы о целях, достижению которых они служат, и считал, что эти вопросы не относятся к привлекающим его внимание проблемам. Задачи, интересовавшие Галилея в природе, кардинально отличались от тех, которые занимали умы средневековых мыслителей. Его интерес был направлен не на целевые причины, обращенные в будущее, и не на формальные причины, относящиеся к сущности предмета, а на действующие. Работа Галилея во всех отношениях представляла собой подход, типичный для новой науки, который вел к новому идеалу объяснения явлений.