Часть 4.
АСТРОНОМИЯ ЭПОХИ ВОЗРОЖДЕНИЯ (XV1-XVH вв.). ОТ КОПЕРНИКА ДО НЬЮТОНА
Глава 10. Гелиоцентрическая теория Коперника и начало первой универсальной научной революции в естествознании.
1. Кризис в астрономической теории и практике
Как мы видели, в XIV—XV вв. европейские астрономы все более критически относились к общепринятой, узаконенной, ставшей традиционной картине мира, опиравшейся на космологию и космофизику Аристотеля и планетную теорию Птолемея. Все более осознавалась несовместимость этих основ. Полностью их объединяло лишь одно, но коренное, имевшее мировоззренческий характер утверждение — постулат о неподвижности Земли. Но уже ее статус единственного центра мира (в истинно геоцентрической картине Вселенной, по Аристотелю) нарушался в эпициклической, наполненной эксцентрическими орбитами теории Птолемея. А введение экванта нарушило и чистоту постулата о равномерности даже истинных круговых движений, к которым как наиболее совершенным должны были сводиться сложные неправильные и неравномерные видимые движения небесных тел. Дело в том, что догматизированная теория Птолемея давно утратила смысл математической модели (какой ее представлял сам автор), построенной с целью описания и предвычисления (или, по древнегреческой терминологии, спасения) явлений, а не объяснения их сути. Даже наиболее крупные астрономы XV в. (например, Пурбах!) воспринимали ее как описание истинного устройства мира!
Эти внутренние противоречия в основах картины мира заставляли астрономов — теоретиков совершенствовать геоцентрическую теорию Птолемея (начиная с Насирэддина Туей) и приводили даже к отказу от нее и возрождению «чистой» геоцентрической космологии из гомоцентрических сфер (Альпетрагий, Фракасторо).
Но и общая основа картины мира — принцип неподвижности Земли - иногда вызывала сомнения. Однако высказывания на этот счет не выходили за рамки философских рассуждений и логических допущений (Арьябхата, Бируни, а в и Николай Орем). Никто не решался дать на этот вопрос четкий положительный ответ. Это значило бы восстать против «здравого смысла», против основ мировоззрения, узаконенного и христианством, и другими религиями мира. А, кроме того, это требовало серьезных доказательств, наблюдательных и теоретических обоснований. Таким разрушителем (отчасти даже против своих первоначальных намерений!) стал великий польский астроном Николай Коперник (1473—1543).
2. Рождение гелиоцентрической системы мира Коперника Главный изъян теории Птолемея Коперник увидел не только в ее громоздкости, но, главное, в несогласованности ее частей. Движения небесных тел в
ней представлялись сложной системой вспомогательных окружностей — деферентов и эпициклов, причем для каждого тела требовался свой, независимый набор таких кругов. Таким образом, ее коренным методологическим пороком было нарушение принципа экономии причин при объяснении явлений: «природа не терпит лишнего», или, согласно афоризму знаменитого английского философа и логика XIV в. У. Оккама, «сущности не следует умножать без необходимости» (известный методологический принцип «бритвы Оккама»).
К тому же некоторые физические следствия теории Птолемея (например, ожидаемое изменение видимых размеров Луны), не соответствовали действительности. Существенным стимулом вообще к такой ревизии явилась для Коперника и чисто практическая задача, поставленная перед астрономами церковным Латеранским собором 1512 г., на котором была окончательно осознана непригодность юлианского календаря для расчета пасхалий и необходимость его реформирования. Коперник был в числе первых авторитетов, к кому отцы церкви — инициаторы реформы обратились за помощью.
Другим объективным стимулом уточнения астрономических теорий в эпоху начавшихся кругосветных плаваний становилась необходимость более точных астрономических таблиц для определения долготы на море методом «лунных расстояний».
В поисках иных идей Коперник столкнулся с упоминаниями у древнеримских писателей Цицерона и Плутарха о еще более древнем «мнении о движении Земли» греков — Хикета (пифагорейца ) и давно отвергнутом и забытом учении «пифагорейца Филолая» — о вращении Земли «около огня по косому кругу, совершенно так же, как Солнце и Луна», а также и о вращении ее «как бы на оси вроде колеса» вокруг собственного центра (мнение пифагорейца Экфанта и Гераклида Понтийского). Вдохновленный этой идеей подвижности Земли, Коперник уже к 1512 г. построил основные контуры новой теории устройства мира, в основу которой положил принципы подвижности Земли и подлинного гелиоцентризма. (В рукописи его труда было вначале упомянуто также имя Аристарха Самосского, но затем вычеркнуто. Из комментария переводчика к русскому переводу сочинения Коперника видно, что о мнении Аристарха он знал лишь понаслышке и не отличал его от истинно пифагорейской гипотезы Филолая. Так что можно думать, что к идее подлинного гелиоцентризма Коперник пришел самостоятельно.) Ее развитие и доработка (с отвлечением на другие дела и обязанности: Коперник имел официальное духовное звание и занимал пост каноника, участвовал в управлении и экономической жизни своей Вармийской епархии, проводил денежную реформу; был к тому же весьма авторитетным врачом, а во время войны с немецким орденом организовал защиту своей Ольштынской крепости) заняли свыше трех десятилетий. К 1530 г. труд в основном был завершен.
Осознавая революционность своей гелиоцентрической теории (хотя он и пытался сам преуменьшить ее рядом предварительных оговорок и пояснений), Коперник лишь по настоянию близких друзей из высшего духовенства согласился на его опубликование. Он вышел из печати весной 1543 г. почти одновременно с кончиной самого ученого. Так появилось одно из величайших творений в истории человеческой мысли — «Николая Коперника Торунского. О вращениях небесных сфер. Шесть книг».
Подобно «Альмагесту», содержанием шести книг (глав) «О вращениях небесных сфер» стала вся астрономия. Коперник изложил математическую теорию сложных видимых движений Солнца, Луны, пяти планет и сферы звезд, с приложением соответствующих математических таблиц и звездного каталога. Но в центре мира (то есть всей Вселенной!) он поместил Солнце, вокруг которого движутся планеты и среди них вновь (после почти двухтысячелетнего «перерыва») зачисленная в ранг «подвижных светил» Земля, сохранившая статус «центра» только для одного небесного тела — Луны. В этой картине, как и в прежней, сфера «неподвижных » звезд помещалась на огромном, почти бесконечном расстоянии от всей системы планет. Это утверждение теперь диктовалось самим гелиоцентрическим принципом системы: только так Коперник мог согласовать его с очевидным отсутствием у звезд необходимых при этом параллактических смещений.
Гелиоцентрическая система была несколько проще для математических расчетов (хотя и в ней частично сохранялись эпициклы — 34, поскольку и Коперник не отошел еще от идеи круговых равномерных истинных движении планет). На ее основе уже в 1551 г. немецкий астроном Э. Рейнгольд вычислил первые гелиоцентрические «Прусские таблицы». Другим ближайшим практическим результатом стало уточнение тропического года и проведение в 1582 г. долгожданной календарной реформы, с заменой юлианского календаря григорианским (для перехода к этому «новому стилю» день 5 октября 1582 г. посчитали за 15 октября). Преимущество теории Коперника стали усматривать именно в ее практической пользе.
Однако это преимущество оказалось иллюзорным. И вместе с тем трудно найти в наше время человека с физико-математическим или философским образованием, который бы не слышал о «коперниканской революции» в естествознании, о том, что именно с появления коперниканского гелиоцентризма началось развитие нового естествознания и формирование подлинно естественнонаучного мировоззрения.
В чем же была истинная сила теории Коперника? Почему она вызвала революционное преобразование всего естествознания и коренные изменения в самом мировоззрении?
Во-первых, в том, что в теории Коперника был соблюден основной методологический принцип истинно научной теории - объяснить как можно большее число явлений предельно малым числим причин. Все видимые движения планет объяснялись двумя причинами — подвижностью Земли и гелиоцентрическим устройством всей системы, так что Земля сама оказывалась планетой. Первым же физическим следствием этого стал обратный вывод Коперника о родстве других планет с Землей (как одной из планет), т. е. о том, что и они являются телами, обладающими тяжестью и т. п. Таким образом, вторым достоинством теории было то, что уже с первых своих следствий она описывала не искусственную вспомогательную математическую модель мира, а реальную физическую систему тел — нашу Солнечную систему.
Физическим основанием для выделения Солнца послужили для Коперника, как некогда для Аристарха Самосского, его уже давно общепризнанные огромные размеры по сравнению с Землей. Не менее важным аргументом стала кинематическая выделенность Солнца в самой системе Птолемея. Солнце в ней разделяло планеты на две группы: «нижние» (ближе к Земле, чем Солнце) и «верхние». Нижние — Меркурий и Венера «сопровождали» Солнце, совершая около него лишь небольшие колебания, тогда как верхние могли быть и в соединении, и в противостоянии. В комбинации кругов для описания видимого движения каждой планеты обязательно присутствовал один круг с годичным, как у Солнца, периодом обращения по нему. Для верхних планет это были их первые, или главные эпициклы. Для нижних — главные деференты. Радиусы-векторы первых эпициклов для верхних и первых деферентов для нижних всегда (!) были либо параллельны (для первой группы) направлению на Солнце, либо (для второй) совпадали с этим направлением!
Вместе с тем, как уже сказано, сохраненный Коперником принцип обязательности круговых равномерных небесных движений вынудил его сохранить и в гелиоцентрической модели несколько десятков (!) эпициклов (34, вместо 80). Все это усложняло расчеты и не позволяло составлять достаточно точные и долгосрочные планетные таблицы и на новом принципе.
Это облегчало борьбу против новой теории для ее противников. Слабым местом теории был и ее «абсолютный гелиоцентризм» — помещение Солнца в центре всей Вселенной. Но именно революционная идея подвижности Земли как рядовой планеты, с одной стороны, и обращения всех планет вокруг звезды (а в тождественности природы Солнца и звезд уже не было сомнения), с другой, взорвало фундамент традиционного миропонимания, а физические следствия теории Коперника впервые раскрыли необъятные перспективы для изучения окружающего мира как реальной физической Вселенной.
Глава 11. Эпоха «бури и натиска» в развитии астрономической картины мира. Тихо Браге, Джордано Бруно, Галилео Галилей.
1. Последние попытки спасти геоцентризм и фактическое создание наблюдательного фундамента для торжества гелиоцентризма. Тихо Браге и др.
Новая теория Коперника сразу же нашла применение в астрономии. Уже в 1561 г. были созданы первые гелиоцентрические планетные таблицы («Прусские»). С 1588 г. швейцарский астроном Вурстейзен читал свои университетские лекции «по Копернику». Первоначально теория Коперника была встречена спокойно, так как в ней многие увидели чисто математический прием описания явлений (не последнюю роль в этом сыграло осторожное анонимное предисловие редактора к книге). В те же годы, однако, некоторые астрономы обратили внимание и на существо теории и посчитали его неприемлемым по мировоззренческим соображениям. Понимая невозможность вернуться к громоздкой птолемеевой теории, Тихо Браге, Эразм Рейнгольд, и Реймерс Бэр (в 1588 г., независимо) предложили компромиссную систему мира. Сохраняя за Землей неподвижность и ее центральное положение в мире, они допускали обращение всех планет вокруг Солнца, а вместе с ним уже вокруг Земли (Бэр допускал при этом и осевое вращение Земли, решавшее проблему смены дня и ночи).
Между тем с ростом точности наблюдений произошел первый взлом физического двойного мира Аристотеля: сам Тихо Браге как основоположник точной наблюдательной астрономии в Европе положил этому начало. Точность его измерений угловых расстояний между светилами достигала 10", а по утверждению некоторых современных историков, даже 5"! Обычной же для него, при массовых измерениях положений звезд, была точность в 1'. В1577 г он и измерил параллакс новой кометы и убедился, что это не явление «подлунного» мира, а небесное тело, двигавшееся намного выше Луны! В 70-е гг. XVI в. к таким же заключениям об этой комете пришел и англичанин Томас Диггес. Тихо Браге первым в Европе начал проводить систематические наблюдения светил. У него наблюдений одного только Солнца — причем непрерывных изо дня в день, из года в год на протяжении 20 лет — насчитывалось несколько тысяч. В результате он измерил длину тропического года с ошибкой менее 1" и составил таблицы движения Солнца, по которым его положение на небе определялось с точностью до 1'. В движении Луны он открыл два новых неравенства — вариацию (к чему подходил еще Абу-ль-Вэфа в X в.) и годичное уравнение. Ему принадлежит открытие — теперь уже как наблюдательного факта — колебаний наклона лунной орбиты к эклиптике. (В свое время Птолемей вынужден был прибегнуть к модели движения Луны с изменяющим свой наклон, колеблющимся деферентом, назвав это колебание «просневзис»). Браге открыл также неравномерность движения лунных узлов — точек пересечения лунной орбиты с эклиптикой. Большим вкладом в астрономию явился составленный Браге первый в Европе оригинальный каталог звезд, включавший традиционное их число — 1000, причем координаты 800 из них были измерены им заново и с высокой точностью — до 1'.
Но наиболее важными для последующего развития астрономии оказались систематические и весьма точные измерения положений Марса, проводившиеся на обсерватории Браге непрерывно в течение 16 лет, то есть на протяжении восьми полных периодов обращения планеты! Этот уникальный наблюдательный материал стал вершиной деятельности Тихо Браге как наблюдателя, но одновременно и причиной полного фиаско его надежд. Дело в том, что он задумал еще в юности построить новую, более точную теорию движения планет, поскольку все существовавшие тогда планетные таблицы — и гео - и гелиоцентрические обнаружили свою несостоятельность в отношении точности предсказаний. Это относилось, прежде всего, к Марсу. Именно с этой целью Браге проводил скрупулезные измерения его движения. На основании своих наблюдений он надеялся доказать и справедливость своей компромиссной системы мира. Не будучи сильным математиком, Браге завещал их обработку своему талантливому помощнику-вычислителю И. Кеплеру.
2. Борьба за гелиоцентризм
2.1. Космология Джордано Бруно. В те же 80-е гг. XVI в. в Италии, перекинувшись затем в другие страны Западной Европы — Францию, Англию, Швейцарию, спокойствие в кругах ученых и даже за их пределами сменилось бурей, — после того как гениальный итальянский натурфилософ Джордано Бруно (1548—1600) занялся публичной пропагандой новой системы мира Коперника как теории реального устройства нашего планетного мира и пошел в своих философских обобщениях гораздо дальше ее автора. Подвергнув критике саму коперникову идею «абсолютного гелиоцентризма», согласно которой Солнце рассматривалось как единственный центр Вселенной, и глубоко проникнувшись космологическими идеями Николая Кузанского об однородности и безграничности Вселенной, о распространенности в ней жизни, Бруно распространил идею гелиоцентризма нашей планетной системы на всю звездную Вселенную и выдвинул на этой основе противоречившую Библии гипотезу о множественности обитаемых миров.
К натурфилософии Бруно восходит своими истоками многоплановая современная картина вечной, никем не сотворенной Вселенной, вещественно (точнее, материально) единой, бесконечно разнообразной в своих частях, развивающейся, с бесконечным числом очагов Разума в ней. Во многом его идеи опередили развитие науки на четыре столетия. Еще не была раскрыта организующая сила Вселенной — всемирное тяготение. Но уже близилось время открытия ее первых «вселенских» законов — пока еще в рамках нашей планетной системы. Предстоял долгий и трудный путь дорисовки этого эскиза, наполнение его красками и четкой прорисовкой связей между явлениями, и, наконец, превращения в новую физическую картину мира.
Многие идеи Бруно оказались преждевременными, недоступными для понимания и были надолго забыты. Но одна уже вскоре овладела умами. Это возрожденная им впервые на естественнонаучной основе идея множественности обитаемых миров. Она существенно меняла астрономическую картину мира, став одним из первых мировоззренческих следствий великой революции Коперника.
Католическая церковь беспощадно расправилась с Бруно. И хотя не последней причиной были его резко критические выступления и против ряда церковных догматов, но в обвинительных протоколах его допросов на процессе звучала, прежде всего, обвинения в распространении еретической идеи гелиоцентризма и множественности миров. В 1600 г. 17 февраля после семилетнего1 пребывания в тюрьме римской инквизиции и судебного процесса Бруно был предан сожжению.
2.2. Галилео Галилей и начало телескопической астрономии. Первые наблюдательные свидетельства в пользу гелиоцентризма. Неоценимую роль в укреплении гелиоцентризма сыграл великий итальянский физик-механик, инженер и астроном Галилео Галилей (1564—1642). С изобретением телескопа (еще в виде подзорной трубы,1609), который он одним из первых самостоятельно сконструировал и использовал для изучения небесных объектов, первые же его наблюдения (1610) стали вскрывать новые и новые признаки истинности коперниканской гелиоцентрической теории устройства нашего планетного мира. При всех огромных заслугах Галилея как механика, не менее значительным и даже более впечатляющим стал его вклад в развитие астрономии, в революционный процесс ломки естественнонаучной картины мира, в формирование нового мировоззрения. Астрономические результаты Галилея изложены в его знаменитом «Sidereus Nuncius» (Звездный Вестник, 1610), в не менее знаменитых трех его письмах 1612 г. «О солнечных пятнах» к его ученику Б. Кастелли (опубликованы в 1613 г.) и в главном астрономическом сочинении Галилея «Диалог о двух главнейших системах мира, птолемеевой и коперниковой» (1632). После его открытий в 1610 г. спутников у Юпитера, гор на Луне, фаз у Венеры (все это противоречило узаконенной картине мира Аристотеля—Птолемея ) и главным образом после того, как в третьем из упомянутых писем Галилей взял под защиту гелиоцентрическую систему, сочинение Коперника в 1616 г. было запрещено и внесено в церковный «Индекс» еретических книг. Запретив уже в 1632 г. и «Диалог» Галилея, римская инквизиция в 1633 г. принудила 69-летнего Галилея к публичному отречению от своих взглядов и обрекла блестящего итальянского физика и астронома на домашний арест. Но революционное преобразование в естествознании, начавшееся под воздействием гелиоцентрической системы мира исследование реальной Вселенной, остановить было невозможно.
«Еретические» сочинения Галилея, ломающие древнюю картину мира и в механике, и в астрономии, стали выходить в далекой и тогда еще более терпимой протестантской Голландии. Начиналась эра формирования нового экспериментально-теоретического естествознания.
Глава 12. Революция в представлениях о механике неба и новое понимание Гармонии мира. Кеплер.
И Коперник, и Галилей понимали законы движения небесных тел еще традиционно — в духе Аристотеля и Птолемея — как круговые и равномерные. Правда, в отличие от Коперника, допускавшего здесь действие божественной силы, Галилей принял гипотезу чисто механического, но бессилового кругового движения (так, в духе Аристотеля, он понимал инерционное движение). Революционный переворот в небесной механике (как это сделал Галилей в земной) совершил в начале XVII в. великий немецкий астроном Иоганн Кеплер (1571—1630), открывший три основных закона истинного движения планет.
В ходе этой колоссальной работы проявилась не только гениальность Кеплера как астронома и математика, но и смелость мысли, свобода духа, благодаря которым он сумел преодолеть тысячелетние космологические традиции и вместе с тем возродить и поставить на службу науке известные с древности,
но, по существу, забытые натурфилософские принципы, наполнив их более глубоким содержанием.
В его работах, наряду с изложением точных законов, выведенных из наблюдений, немало философских, а то и чисто мистических на первый взгляд рассуждений, связанных с идеей «мировой гармонии» и поисками «правильных» (простых числовых, в духе пифагорейцев) отношений в мире. Общие идеи, составляющие большую часть сочинений Кеплера «Новая, изыскивающая причины астрономия, или физика неба» (1609) и «Гармония мира» (1619), где изложены его законы, рассматривались многими как неизбежная дань эпохе, лишь мешающая восприятию его научных открытий. Так к нему относился даже его друг Галилей.
Пять лет отняла у Кеплера трудоемкая математическая обработка огромного материала наблюдений за движением Марса (оставленного ему Тихо Браге). И только отказавшись от традиционного принципа круговых орбит, он установил и опубликовал первые два закона движения планет (1605 и 1609). К1619 г. Кеплер установил зависимость между периодами обращения планет и средними расстояниями их от Солнца (третий закон). Это окончательно убедило его в том, что движением планет управляет Солнце, и что аристотелев принцип «естественности» небесных движений также оказался несостоятельным.
В «Новой астрономии» (1609) и «Кратком изложении коперниковой астрономии» (в трех частях, 1618—1621) Кеплер сделал первую в новое время попытку решить вопрос о физической природе и точном математическом законе действия силы, движущей планеты, сравнив ее с действием магнита. В работе 1609 г. он развил представление о механизме действия силы, движущей планеты, как о вихре, возникающем в эфирной среде от вращения магнитного Солнца и увлекающем с собой планеты, для чего ему приходилось преодолевать их инерцию покоя. Кеплеру принадлежит заслуга введения в физику понятия инерции покоя, как и самого термина «инерция», а также формулировка соответствующего принципа инерции, с помощью которого он впервые правильно объяснил сохранение ориентации в пространстве оси вращения Земли. В более поздних работах (в «Коперниканской астрономии», а также в сочинении об астрономии Луны «Сон», опубликованном лишь посмертно в 1634 г.) Кеплер развил идею силы тяготения как универсального свойства всех небесных тел.
Благодаря Кеплеру астрономия после 15-векового перерыва вновь прониклась идеей физической причинности. Но у творца первой физической картины мира Аристотеля физика была для астрономии своего рода «стимулом к бездействию», поскольку в этой картине орбиты планет и характер движения по ним заранее постулировались. У Кеплера физика движения входила в астрономию как объект исследования, как новый аспект изучения Вселенной, раскрывающий более глубокое содержание наблюдаемых астрономических явлений. Именно физический, динамический смысл, который Кеплер вкладывал в открытые им законы, как и точность самих законов, направили мысль исследователей по новому руслу. Это привело к формированию новой физической картины мира и новой науки - небесной механики, со всеми ее грандиозными результатами: от предсказания открытия новых планет до расчета трасс межпланетных кораблей.
Существенную роль в открытиях Кеплера сыграло новое понимание им философских, наблюдательных и методологических основ науки и гибкое диалектическое их сочетание. Это относится, прежде всего, к идее мировой гармонии. На протяжении веков все великие исследователи Вселенной опирались на философский принцип гармонии мира. Но понимали его по-разному. Для Кеплера это - обобщенный философский принцип неслучайности, закономерности всех явлений в природе. Подобные представления (уходящие своими корнями в древнюю философию и Востока, и Запада) в его время были не новы но все еще отличались крайней прямолинейностью, упрощенностью (яркий пример тому - астрология). Кеплер понимал закономерность как существование точных количественных отношений между измеряемыми характеристиками явлений. В свою очередь, количественные законы для него лишь необходимое средство познания качественной сущности явления. «Как глаз для цветов, ухо для тонов, - писал Кеплер, - точно так же человеческий дух создан для познания не всякого рода любых вещей, а для познания величин он тем вернее постигает сущность вещи, чем более приближается к чистым количествам как ее основанию». Покончив с моделированием планетного мира Кеплер положил начало выявлению его действительных свойств на основе динамических представлений, точных наблюдений и новых, частью разработанных им самим, математических методов их анализа.
Расцвет эпохи Возрождения в естествознании в конце XVI - начале XVII в в. ознаменовался появлением ученых-трибунов, какими были в астрономии Бруно и Галилей. Их яркая страстная пропаганда новых, революционных идей звала на борьбу за новое миропонимание и сыграла огромную роль в его утверждении. Но рядом шел другой, быть может, еще более значительный по своим последствиям, хотя и менее заметный процесс ломки самого фундамента старого мировоззрения, старой картины мира и создания новой науки. Идеологами и деятелями такой «скрытой» революции в естествознании были Коперник и Кеплер.
Глава 13. Возрождение эволюционной вихревой модели Вселенной на основе гелиоцентризма (картезианская физическая картина мира)
1. Декарт. Учение о Методе
С именем Р. Декарта () связана целая эпоха в развитии естествознания в Европе, включая его философское и методологическое обоснование и создание нового математического аппарата. Картезианство (от латинской транскрипции фамилии Декарта - Картезий) - это совершенно новый для XVII в взгляд на природу, отрицавший непосредственное вмешательство божественной силы в ее процессы. За Богом сохранялся лишь акт творения материи приведения ее в движение и подчинение этого движения законам механики. Декартом были заложены основы для формирования новой физической (механистической) картины мира. Он утверждал, что природа способна самостоятельно «распутать хаос» и создать упорядоченную развивающуюся Вселенную.
Декарт четко отделяет религию от науки, от естествознания. Исследование природы он отдавал целиком Разуму человека и разработал для этой цели свои знаменитый рационалистический метод познания.
Из утверждения о возможности найти естественную причину каждого явления (т. е. объяснить его как следствие определенных механических движений), следовала возможность рассматривать явления и объекты материального мира в их становлении, постепенном развитии и, более того,- ставить вопрос о происхождении тех или иных объектов вплоть до всей упорядоченной Вселенной Космоса. Важнейшая заслуга Декарта перед историей науки — внедрение в естествознание идеи эволюции, развития окружающего мира. Наконец, картезианство означало дерзкий вызов самой Природе со стороны Человека: утверждалась ее познаваемость до самой сути, до конечных причин всех ее явлений. Картезианство стало завершающим этапом борьбы против всей схоластической, книжной «науки» Средневековья.
Наряду с этим Декарт был и физиком-практиком, ставил опыты, шлифовал линзы и изготовлял оптические инструменты.
2. Вихревая космогония Декарта
На основе своей физики, по существу развивая древнюю идею Анаксагора о вихревом зарождении нашего мира, и под влиянием аналогичных представлений Кеплера о вихревой структуре Солнечной системы Декарт создал первую механистическую (и в этом смысле материалистическую) эволюционную космологию и космогонию, всеобъемлющую картину развивающейся Вселенной. Именно Декарт (а не Кант, как принято считать, — см. о нем ниже) является родоначальником эволюционной космогонии в новое время. В более раннем и откровенном варианте его космогонии — в «Трактате о свете» у Декарта есть еще одна чрезвычайно любопытная с точки зрения современной эволюционной космологии идея. Первоначальное состояние материи, уже разделенной на три основных элемента, описывается им как некий подвижный хаос — состояние непрерывного перехода одних частиц в другие (!) в результате столкновений, дробления одних и сцепления других. И только после формирования вихрей частицы начинают разделяться центробежной силой по своим размерам и плотности и упорядочение размещаются в пространстве.
Чрезвычайно своеобразно, с попыткой опереться на наблюдаемые явления Декарт описывает процесс формирования планет: из неких менее подвижных, но недостаточно плотных, пористых или ветвистых частиц третьего рода, которые поэтому не отбрасываются далеко от центра, а, сцепляясь, образуют на поверхности центрального огненного тела нечто вроде множества пятен. Эти промежуточные образования в виде пятен затем, под действием центробежной силы, отбрасываются от центрального тела и образуют планеты. (Здесь не была интересна идея возникновения промежуточных тел, нечто вроде «планетезималей»! (А в начале следующего XVIII в. эта идея выбрасывания материи солнечных пятен стала первой основой для объяснения - голландским физиком Гартсокером - происхождения комет как членов Солнечной системы.) По Декарту же кометы формировались на периферии вихря, где, как он полагал. Должны были собираться наиболее грубые и большие частицы этого третьего элемента. Действие центробежной силы на эти последние должно было быть столь велико, что часть их могла быть выброшена из своего вихря в соседний и далее. Так что кометы во вселенной Декарта могут переходить из одного вихря в другой и странствовать по сложным изогнутым путям. Солнечная система - один из таких вихрей. Звезды - другие солнца, центры других вихревых систем. Таким образом, естественно возникала картина Космоса с множеством миров - «солнечных систем».
Планеты движутся не самостоятельно, а, в духе Кеплера, увлекаются общим вихревым движением. Следуя Кеплеру, Декарт утверждал, что движение планет происходит почти в одной плоскости, по эллиптическим орбитам. Видимо, за Галилеем он повторил, что Сатурн обладает двумя неподвижными лунами.
Самую древнюю загадку космофизики - природу тяготения - Декарт пытался объяснить как эффект давления в вихре частиц друг на друга. Здесь важно, что впервые тяжесть стала рассматриваться им не как врожденное, а как производное качество, возникающее в результате взаимодействия материальных частиц. Декарт рассматривал и вопрос о неком равновесии соседних вихрей, что обеспечивало их сосуществование без смешивания. В то же время, рисуя процесс возникновения осевого вращения формирующихся планет в результате более быстрого движения более далеких частей общего вихря нашей Солнечной системы (твердотельное вращение околосолнечной туманности), - он допускал таким образом возникновение меньших локальных вихрей Поглощением новым локальным вихрем, возникающим вокруг закручивающейся планеты, другого, меньшего, Декарт объяснял возникновение у некоторых планет спутников.
Во вселенной Декарта нет не только пустоты, но и неподвижных точек, осе заполнено материей, все движется. «Я не сомневаюсь, - писал он своему другу физику Мерсенну, - что и звезды всегда несколько изменяют свое взаимное расположение [!], хотя их и считают неподвижными». Явление туманностей и вид Млечного Пути он объяснял (явно под влиянием первых телескопических наблюдений Галилея) как собрания звезд, лучи от которых сливаются вместе из-за их огромных расстоянии.
Пожалуй, одним из первых Декарт осознал наличие атмосферы около Земли как некоего образования, выделенного из общей мировой среды, мирового эфира (материя всего вихря составляла у него «большое небо», а материя, вращающаяся вокруг Земли - «малое»). Напомним, что прежде воздушное околоземное пространство простирали до Луны (в духе Аристотеля). Вся космофизическая картина и объяснение ряда конкретных явлений (таких загадочных, как приливы и отливы, например) опирались у Декарта на утверждение подвижности Земли.
Революционная по своей сути, направленная против средневековой схоластики — опоры на древние, узаконенные церковью авторитеты — физика Декарта и построенная им впервые в новое время грандиозная картина развивающейся Вселенной, живущей по своим естественным (механическим) законам, захватила многие умы и насторожила религиозные круги. В 1640-е гг. в протестантской Голландии, где многие годы жил Декарт, его лекции были запрещены, даже раньше, чем в католических странах.
Можно сказать, вся вторая половина XVII в. и значительная часть XVIII в. в европейской философии и естествознании прошла под сильнейшим влиянием общего естественнонаучного учения Декарта — картезианства. Материалистическая основа его физики (несмотря на противоречия и ошибочность конкретных теорий) стала основой для формирования естественнонаучной механистической картины мира и материалистической философии, особенно во Франции. В России последователем Декарта-физика и натурфилософа был .
Огромное влияние на развитие европейского мировоззрения оказала эволюционная космогоническая теория Декарта. Влияние Декарта — космолога впервые и особенно ярко проявилось в знаменитом сочинении французского популярного писателя — картезианца Б. Фонтенеля «Беседы о множественности миров» (1686).
3. Рождение идеи островной иерархической Вселенной на основе картезианской физической картины мира. Сведенборг.
Астрономические сочинения Сведенборга (первое вышло в 1707 г.) касались различных вопросов, например, злободневной тогда проблемы определения долготы на море с помощью наблюдений Луны. Но основным вкладом его в эту науку, вернее, в астрономическую картину мира стала его космогоническая концепция (1729).
В области космогонии Солнечной системы Сведенборг опирался на вихревую концепцию Вселенной Декарта, будучи одним из последних крупных сторонников и защитников картезианской физики и философии, жившим уже в эпоху укрепления ньютоновской физики и ньютонианского мировоззрения. Однако его космогоническая планетная концепция отличается от картезианской. Планеты в ней предполагались образующимися из самого солнечного вещества. Эта идея, возможно, независимо, многократно возрождалась в дальнейшем в гипотезах Бюффона, Канта, Лапласа, Чемберлина-Мультона и удерживалась как одно из главных направлений в космогонии планетной системы еще в начале XX в. По гипотезе Сведенборга планеты сформировались в результате возникновения в солнечном веществе и постепенного развития вихря материи, который, ускоряясь, расширялся под действием центробежных сил. От внешних частей его в некоторый момент отделилось кольцо материи, разбившееся затем на отдельные массы — родоначальницы планет. Аналогично представлялось возникновение спутников из вещества протопланет. Движение планет вокруг Солнца у Сведенборга объяснялось в духе Кеплера-Декарта: увлечением их околосолнечным вихрем. Ошибочная с точки зрения механики космогоническая гипотеза Сведенборга вместе с тем также содержала глубокую идею эволюции материи во Вселенной.
В основу своей, предложенной им в том же 1729 г., модели мира Сведенборг положил идею, согласно которой все явления и процессы в природе, независимо от масштабов, должны подчиняться некоторым общим принципам. Занимаясь особенно много изучением магнитных явлений, он считал, что правильное распределение мельчайших частиц материи относительно магнита должно проявляться и в распределении колоссальных космических тел солнц. Отсюда он сделал вывод, что полоса Млечного Пути должна соответствовать некоторому особому направлению в пространстве, относительно которого и упорядочены звезды. Это направление понималось им либо как «ось» системы звезд (аналогично оси магнита), либо как ее экватор. Главная ценность гипотезы Сведенборга состояла в том, что упорядоченность звезд, по-видимому, впервые связывалась в ней с какой-то физической причиной. Млечный Путь впервые определялся как реально существующая динамическая система звезд, удерживаемых вместе физическими силами.
Идея реальной упорядоченности звезд была в эти же годы (1729, 1734) высказана Т. Райтом, однако, на совершенно иных, теологических основаниях, и лишь к 1750 г. более или менее оформилась в его гравитационную (опиравшуюся уже на ньютонову физику) концепцию островных вселенных. Позднее эту идею развили Кант и независимо Ламберт.
На основе своего системного представления о структуре мироздания Сведенборг попытался нарисовать универсальную картину природы, в которой объекты разных масштабов объединялись в общую цепь. Она охватывала объекты всех встречающихся и мыслимых масштабов от мельчайших частиц до грандиозных космических систем. Более того, Сведенборг, по-видимому, первым высказал идею космической иерархии существования сложных систем высших порядков, элементами которых являются целые млечные пути, и т. д. (Такая идея была независимо высказана Кантом в 1755 г., а также Ламбертом в 1761 г., который первым и разработал ее более детально.)
Глава 14. Создание гравитационной физической картины мира и завершение первой универсальной научной революции XVII в. Ньютон, его предшественники и последователи.
Вторая половина XVII в. — это начало реализации нового направления мысли и нового подхода к познанию природы, заданных коперниканской научной революцией. Научное творчество впервые вставало на прочный фундамент точного количественного наблюдения и эксперимента. Ученых объединяли теперь общие, более ясно осознаваемые проблемы земной и небесной динамики, понимание важности нового наблюдательно — экспериментально математического исследования природы.
Идеи носились в воздухе и приходили на ум порой нескольким естествоиспытателям одновременно. Повысилась роль взаимного стимулирования через научную переписку, общение ученых в создаваемых в это время научных объединениях - академиях и ученых обществах. В результате наука как процесс выработки знаний наполнялась «обратными связями» и приобретала характер резко ускоренного нелинейного процесса.
1. Количественно-феноменологическое направление ньютоновой физики и астрономии
Наиболее актуальной проблемой астрономии рассматриваемой эпохи становилось объяснение физических причин существования самой Солнечной системы и движения небесных тел в ней, которое подчинялось загадочным, точным, но все еще не объясненным эмпирическим правилам Кеплера. Эта проблема была решена Ньютоном.
Все главное, связанное с именем величайшего английского физика, математика, астронома и конструктора-изобретателя Исаака Ньютона (1643—1727). знакомо каждому со школьных лет: три основных закона механики (динамики), открытие сложного спектрального состава белого света и изобретение нового типа телескопа - рефлектора; создание (одновременно с Лейбницем) новых могучих математических методов исследования природных процессов дифференциального и интегрального исчислений, наконец, едва ли не главное - открытие закона всемирного тяготения! В математике и физики, в подходе к явлениям и методах исследования природы, наконец, в самом стиле научного мышления в течение двух столетий безраздельно господствовало направление, известное под именем ньютонианского.
В основе метода Ньютона лежит экспериментальное установление точных количественных закономерных связей между явлениями и вывод из них общих законов природы методом индукции, то есть переходом от приближенных выводов из конечного числа конкретных наблюдений (экспериментов) к предельным, абстрагированным от частностей точным законам. Развитие индуктивного метода в физике начал Галилей. Ньютон довел его до логического завершения.
Вразрез с многовековыми традициями в науке и, казалось бы, с главной целью ученого, Ньютон впервые вполне сознательно отказался от поисков «конечных причин» явлений и законов и ограничился, в противоположность картезианцам, точным количественным изучением проявления закономерностей в природе. (Таким феноменологическим подходом к изучению окружающего мира Ньютон был отчасти близок к Птолемею.) В этом сознательном самоограничении — а по существу в умении выделить главную и реалистическую задачу на данном этапе развития науки - состояла особенность и сила гения Ньютона.
2. Создание системы классической математической физики [механики] и открытие закона всемирного тяготения
2.1. Предшественники Ньютона. Ко времени начала научной деятельности Ньютона, то есть к 60-м гг. XVII в., уже были заложены основы теории движения (Галилеем) и выявлены некоторые принципы механического взаимодействия тел (Декартом). Ньютон завершил создание системы классической механики, в основе которой лежат три установленных им закона динамики — закон инерции в наиболее полной его классической формулировке как закон сохранения состояния покоя или равномерного прямолинейного движения; закон пропорциональной зависимости между действующей силой и сообщенным ею ускорением (F = та) и закон равенства действия противодействию. Ньютон завершил также начатое Галилеем и продолженное Декартом создание системы понятий и принципов классической механики.
В астрономии фундаментом для изучения Солнечной системы стали законы Кеплера. Но на протяжении более полувека после их открытия астрономы тщетно пытались найти их физическое основание. В поле зрения физиков вновь вошла идея тяготения как некая вполне реальная сила. Представление о такой силе как центральной, распространяющейся из точки во все стороны, начало формироваться (еще в XIII в.) на основе оптико-геометрической аналогии — картины распространения света, которая и подсказала впервые обратно квадратичный закон уменьшения такой силы с расстоянием. Такая сила проявлялась, например, и в магнетизме, которым Кеплер впервые попытался объяснить физическую связь между планетами и Солнцем. Но здесь самого Кеплера и его последователей могла ввести в заблуждение способность этой центральной силы действовать не только в радиальных направлениях, но и тангенциально, перпендикулярно радиусу. Это, видимо, и сформировало первоначальное ошибочное представление о движении планет под действием силы, направленной вдоль орбиты. Во всяком случае, магнитные «силовые лучи» удерживали планеты возле центрального источника этой силы — Солнца. Видимо, открытие вращения Солнца способствовало возрождению образа вихревого движения — среда должна была закручиваться вокруг него, увлекая и находящиеся в ней планеты (что вместе с тем вполне отвечало привычной картине движения под действием толкающей или тянущей силы — вихрь «волочил» планеты за собой). Однако выросшая на этой основе картезианская вихревая космология, вдохновившая сначала многих своим эволюционным материалистическим содержанием, во второй половине XVII в. уже показала свое бессилие как чисто качественная гипотеза. Пытаясь проникнуть без достаточных оснований в самую суть, природу тяготения, она давала простор фантазии, но не открывала пути количественного изучения явления.
Астрономы и физики вновь возвращались к обсуждению силы тяготения Солнца (в ее существовании после Кеплера уже не было сомнения) с феноменологической стороны, стремясь установить закон ее проявления, закон феномена тяготения. Ее обсуждали после Кеплера Гассенди, Буйо, Борелли, Гюйгенс, Роберваль, Рэн, Гук, Галлей.
Вновь обсуждался вопрос о зависимости ее от расстояния. Один из ранних предшественников Ньютона Исмаэль Буйо (Буллиальд, 1605—1694) в 1645 г. еще утверждал, вслед за Кеплером, обратную пропорциональность этой силы самому расстоянию (F~ 1/г). Но уже в 1665 г. другой современник Ньютона Борелли (1608—1679) в своей первой теории движения спутников Юпитера писал о том, что при криволинейном движении тела по орбите оно находится под действием двух сил — центробежной и уравновешивающей ее силой притяжения центрального тела. При этом древнее понятие центробежной силы получало физическое обоснование: уже в результате поздних работ Галилея и затем Декарта становилось все более ясно, что она возникает в результате сложения инерциального прямолинейного (в каждой точке орбиты) движения и радиального притяжения центрального тела системы.
Закон криволинейного движения и выражение для центробежной силы открыл в 1673 г. Гюйгенс (): F= mv2/r.
В 1674г. непременный ученый секретарь Лондонского Королевского (1635—1703) — неистощимый на новые идеи, но не доводивший, однако, большинство из них до детальной разработки, уже писал о притяжении тел Землею с силой обратно пропорциональной квадрату расстояния (Р~1/г) и не сомневался, что и движение планет объясняется притяжением их к Солнцу.
Вставала главная проблема - по какой кривой должно двигаться тело под действием такой центральной силы?
Один из состоятельных членов Королевского Общества, физик и архитектор X. Рэн (1632—1723) назначил даже от себя премию в 40 шиллингов своим оппонентам за решение этой задачи. В этом «состязании» принял участие и молодой астроном Э. Галлей (1656—1742). В 1684 г. он вывел из третьего закона Кеплера, что сила тяготения Солнца действительно обратно пропорциональна квадрату расстояния. Но вывести траекторию движения под действием такой силы никому не удавалось.
Между тем задача была решена уже за 18 лет до этого, в 1666 г., никому тогда не известным молодым физиком из Кембриджа Исааком Ньютоном.
2.2. Этапы творчества Ньютона. Все свои великие открытия Ньютон сделал в возрасте до 30 лет. В 1665—1666 гг.: создание метода флюксий (основы дифференциального и интегрального исчислений), закончено в 1671 г., полностью опубликовано в 1736 г. В1664 г. — начало работ по оптике, спектральное разложение света (1666). В 1668 г. — изобретение рефлектора; в 1672 г. — построение корпускулярной теории света. В 1666 г. — начало создания теории тяготения.
Начав с расчетов для упрощенной модели — равномерных круговых движений планет под действием тяготения Солнца (на основе открытого им самостоятельно закона криволинейного движения и эмпирических планетных законов Кеплера), Ньютон доказал, что сила тяготения должна изменяться обратно пропорционально квадрату расстояния планеты.
Контролем служил расчет ускорения свободного падения на расстоянии Луны и вычисление отсюда его величины у поверхности Земли. Неуверенность результата (не удовлетворившее его соответствие ускорений — 9,5 м/с для Луны у поверхности Земли и экспериментально полученного физиками 9 8 м/с2) из-за неточности сведений о размерах Земли заставила его оставить работу (даже расчеты были утеряны). Но в 1670-е гг. после новых градусных измерений Пикара (с точностью до нескольких метров) такой контроль полностью подтвердил теорию. В 1679 г. Ньютон показал, уже для реальных эллиптических движений планет, что из второго закона Кеплера следует центральный характер силы тяготения Солнца, а из первого, что и для эллиптической орбиты сила эта F ~ 1/г2. После обращения Галлея Ньютон заново повторил утерянные расчеты и получил новый результат: из третьего закона Кеплера для реальных некруговых орбит сила притяжения Солнца F ~ 1/г. К тому же Ньютон уточнил третий закон Кеплера, введя в него массы рассматриваемых небесных тел. Таким образом, им было показано, что все три закона Кеплера — прямые следствия общего обратно квадратичного закона притяжения планет к Солнцу. Так был получен ответ и о типе траектории движения тел под действием центральной силы Солнца — это конические сечения. Уже в конце 1684 г. рукопись была готова. Большую роль в ее издании сыграли хлопоты и финансовая помощь Галлея. В итоге в начале июля 1687 г. вышел из печати главный физико-астрономический труд Ньютона «Philosophiae Naturalis Principia Mathematica» (Математические начала натуральной философии).
3. Создание основ небесной динамики. О содержании «Начал». Труд Ньютона состоял из обширного введения и трех книг. Содержанием его стала доведенная Ньютоном до завершения вся классическая механика и впервые опиравшаяся на ее законы и закон всемирного тяготения динамика небесных тел. В третьей книге содержалась и новая гравитационная система мира Ньютона.
Именно третий закон механики (в тяготении взаимодействуют не одно, а оба тела) подводит Ньютона к установлению общего закона тяготения: каждая частица материи притягивает каждую другую частицу с силой пропорциональной произведению их масс и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними (у самого Ньютона такой единой краткой формулировки не было: закон частями формулировался им в разных местах «Начал»). Большая часть первой и третьей книг посвящены выведению из общего закона тяготения и трех законов механики всех особенностей движения тел Солнечной системы. Даже при учете ничтожности масс всех планет в сравнении с Солнцем задача была очень трудной.
Ньютон вывел как следствие неизбежность небольших отклонений от законов Кеплера — неравенств в движениях небесных тел и впервые дал физическое объяснение всех уже известных тогда неравенств: движения линии апсид земной орбиты (впервые подмечено как движение солнечного апогея еще аль-Баттани в начале X в.); неправильности в движении Сатурна под влиянием Юпитера (так называемое Большое неравенство Юпитера и Сатурна, открытое впервые И. Горроксом, первая половина XVII в.); движения лунных узлов и апогея лунной орбиты под влиянием Солнца. Ньютон открыл и новые малые неравенства в движении Луны, а также указал на существование неправильностей в движениях спутников Юпитера и Сатурна. В механике Ньютона впервые получило физическое объяснение явление прецессии, явление приливов и отливов.
В отличие от прежних общих натурфилософских рассуждений Декарта «Начала» были насыщены конкретными физическими результатами и математическими расчетами. (1) Ньютон дал метод определения относительной массы тела, имеющего спутника, и нашел в результате, что масса Солнца равна 1067 массам Юпитера (современные данные — 1047), 3021 массам Сатурна (350Ньютон ввел понятие центра тяжести системы — неподвижной точки в динамической системе типа Солнечной. (В нашей Солнечной системе он находится в пределах Солнца, но не в его центре!) (3) После обнаружения в 1672 г. различий в периоде качаний маятника в высоких широтах и близ экватора (Рише) Ньютон сделал вывод, что (вопреки противоположному утверждению знаменитого астронома, тогдашнего директора Парижской обсерватории Дж. Кассини) Земля сжата с полюсов вследствие взаимного притяжения ее частей и ее осевого вращения (его оценка сжатия — 1/230, в действительности — 1/297). Ньютон распространил этот вывод на все планеты и теоретически нашел сжатие Юпитера (что в 1691 г. подтвердил и его «оппонент» Дж. Кассини). (4) Впервые Ньютон дал динамическое объяснение прецессии как результата притяжения Солнцем и Луной несферической Земли. Его оценка постоянной прецессии случайно оказалась очень точной (50" в год), поскольку сложилась из солнечной (9") и лунной (якобы в 4,5 раза большей, на деле — немногим больше, чем в 2 раза). (5) Ньютон впервые дал физическое объяснение приливам и отливам — главным образом, притяжением Луны и обосновал наблюдавшиеся — два прилива и отлива в сутки, с max в ново - и полнолунии и min в квадратурах. (6) Он впервые оценил массу Луны по высоте приливов в max и min (правда, с ошибкой в два раза). (7) Наконец, совершенно новыми были выводы Ньютона о кометах: он показал, что траектории комет должны быть также коническими сечениями — скорее очень вытянутыми эллипсами или параболами и гиперболами. Для яркой кометы 1680—81 гг. геометрическим методом была вычислена параболическая орбита (расчет ее проще). Однако на основании исторических сравнений Галлей счел эту комету (впервые) периодической, и ее орбиту — чрезвычайно вытянутым эллипсом, оценив период кометы в 575 лет. Это сыграло существенную роль в формировании представлений о физической природе комет — о чрезвычайном разогреве, испарении и сублимации ее вещества в перигелии (идеи Ньютона) и ледяном состоянии тела кометы вдали от Солнца (идея Эпинуса) и в формировании первых космогонических гипотез на основе механики Ньютона (Уистон, Бюффон). Хвосты комет Ньютон сравнивал с выделяющимся из тела кометы (при ее сближении с Солнцем) «дымом», освещенным Солнцем. Первой реакцией на «Начала» было недоверие к ним на континенте, особенно к идее тяготения через, по-видимому, пустое (!) пространство (хотя сам Ньютон допускал при этом существование некоего посредника-агента) (среди противников оказались Гюйгенс, Кассини). Но уже вскоре теория тяготения Ньютона получила полное признание. Закон всемирного тяготения стал фундаментом небесной механики (точнее, небесной динамики) и рабочим инструментом исследования окружающего мира.
4. Создание фундамента физической оптики. Изобретение рефлектора.
Поиски анаберрационных объективов для рефракторов (1664—1666) привели Ньютона к открытию явления спектра. Исследуя преломление монохроматических лучей, он установил причину хроматической аберрации объективов рефракторов и пришел к выводу о ее неустранимости. Результатом стали разработка им основ физической оптики и изобретение в 1668 г. рефлектора (независимо от Дж. Грегори, 1663 и Зукки, 1616, которые, однако, не строили реальных инструментов) и создание корпускулярной теории света (1672). За свое изобретение Ньютон был избран в 1672 г. в члены Лондонского королевского общества. Итоговое же его сочинение «Оптика» было опубликовано в 1704 г.
5. Вселенная Ньютона
Несмотря на свой широко известный девиз «Гипотез я не измышляю», Ньютон обсуждал в 1690-е гг. в переписке с обратившимся к нему молодым священником Р. Бентли проблему общей структуры, конечности или бесконечности Вселенной.
Первый его вывод — гравитирующая Вселенная должна быть бесконечной, об этом говорит уже наличие множества звезд.
Второй вывод, по проблемам космогонии, — Ньютон считал невозможным создать все качественное разнообразие из механических движении бескачественных частии,.
Открытие возмущений, тем более, вековых (каким представлялось тогда неравенство Юпитера и Сатурна) поставили перед Ньютоном проблему устойчивости Солнечной системы. Загадкой оставалось и начало движения планет по орбитам. Для него единственным объяснением этого оставалась божественная сила — «первый толчок», равно как и вмешательство ее для подправления системы (подзавода «мировых часов» — образ принадлежит Лейбницу).
6. Ньютон и ньютонианская картина мира
Как это бывает обычно, последователи Ньютона в массе своей нередко отходили от подлинно глубоких идей самого Ньютона, или вовсе не зная, или забыв о его осторожных и тонких замечаниях. Вспомним, что в свое время последователи Птолемея вульгаризировали его математическую модель мира, представляя его эпициклы и деференты действительно существующими материальными ободами и колесами. В XVIII в. точно так же более сложная физическая картина мира, проступавшая перед мысленным взором Ньютона, была огрублена и «избавлена» от недомолвок (в которых заключается порой глубокий смысл). Утвердилось представление о существовании бесконечного, пустого межзвездного мирового пространства. Между тем сам Ньютон склонялся, скорее, к идее крайней разреженности мировой материи, не вызывающей поэтому заметного торможения планет. В пылу борьбы с картезианством утвердился и жесткий принцип дальнодействия — как передачи действия тяготения через пустоту и мгновенно, т. е. с бесконечной скоростью. Ньютон же считал необходимым наличие некоего передатчика этого действия, «агента», допуская, правда, и его нематериальную природу. Но подобные «объясняющие» идеи уже не вдохновляли XVIII век — век просвещения, рационализма, возрождающихся материалистических (механистических) учений, набиравшего темп экспериментального и математизированного естествознания. На этом этапе развития научного познания наиболее эффективным оказался именно феноменологический подход в объяснении явлений — с сознательным отсеканием вопроса о конечной причине явления, могучий индуктивный метод Ньютона. Феноменологическая, но опиравшаяся на строгие количественные законы, физика Ньютона определила и главные черты новой, сформировавшейся на ее основе гравитационной физической картины мира, а точнее, космофизической, которая под именем ньютонианской на два века стала направляющим и контролирующим фактором в развитии естествознания.
Сформировавшись на основе механики Ньютона, она в своих деталях и нюансах отличалась от воззрений ее основателя, утеряв свойственные подлинно научному подходу сомнения, незавершенность знаний. Напротив, идеи Ньютона обрели вид абсолютных утверждений. А полученные на основе наблюдений и точных измерений, проведенных в пределах Солнечной системы, законы были, опять же традиционно, перенесены (экстраполированы) на всю мыслимую Вселенную. Что же представляла собой эта ньютонианская гравитационно-механическая картина мира?
Ее стержнем была идея материального единства небесного и земного, т. е. мира в целом, который, хотя и создан некогда Богом, но существует и изменяется по естественным законам. В основе всех явлений и процессов лежит механическое движение (ньютонова идея начального божественного толчка и предложенный Лейбницем образ «Мирового Часовщика» уже вскоре покинули эту картину мира как излишние). Универсальной и главной силой в Космосе представлялась гравитация. Физическая картина мира рисовалась с помощью абсолютных категорий: абсолютное пространство и абсолютное время, существующие и без материи, без материальных тел, сами по себе. Бесконечный набор любых величин для любых процессов: допускались любые значения для скорости, направления движений, масштабов материальных тел (а в дальнейшем и их систем)
Астрономическая картина мира, или, вернее, астрономический аспект картины мира, включая в качестве фундамента эти физические идеи и представления, дополнялся специфическими идеями и представлениями об устройстве, составе и состоянии Вселенной. Вселенная представлялась бесконечной, по крайней мере, в пространственном отношении. Момент божественного творения ее отвергался. Сотворение же самой материи представлялось теперь как некая краткая и отдаленнейшая увертюра к бесконечно долгой пьесе, действие в которой развивается уже по своим естественным законам, главным образом, под действием гравитации. По мере накопления наблюдательных сведений о составе, структуре, свойствах ранее известных или вновь открываемых в Космосе объектов формировались все более сложные модели Вселенной на базе гравитации.
Литература к части 4
Бруно Д. Диалоги. М., 1949. С. 163—294 (О причине, начале и едином); С. 295—448 (О бесконечности, Вселенной и мирах).
Диалог о двух важнейших системах мира: птолемеевой и коперниковой. М.-Л., 1948.
Звездный вестник // Вопросы истории естествознания и техники. 1964. Вып. 16. С. 3-28.
Астрономические интересы, литература и образование в истории Москвы до середины XVIII в. // ИЛИ. 2000. Вып. 25. С. 156-198.
О вращениях небесных сфер. М., 1964. См. также: Поли. собр. соч. Т. 2. Варшава—Краков, 1986.
