Исаак Ньютон и завершение научной революции

Природа этой силы была открыта Исааком Ньютоном, которому и удалось завершить копернйковскую революцию в науке. Он доказал существование тяготения как универсальной силы – силы, которая одновременно заставляла камни падать на Землю и была причиной замкнутых орбит, по которым планеты вращались вокруг Солнца. После целого ряда математических открытий, среди которых создание дифференциального и интегрального исчислений, Ньютон в 1666 г. установил, что планеты удерживаются на устойчивых орбитах с соответственными скоростями (как об этом говорит третий закон Кеплера) потому, что их притягивает к Солнцу сила, обратно пропорциональная квадрату расстояния до Солнца. Этому же закону подчинялись и тела, падавшие на Землю. Так, в общем виде был сформулирован закон всемирного тяготения: F = Gт₁т₂/r₂. Кроме того, Ньютон математическим путем вывел на основании этого закона эллиптическую форму планетных орбит и перемену их скоростей, следуя определениям первого и второго законов Кеплера. Законы движения планет предстали как следствия закона всемирного тяготения.

И. Ньютон (1643–1727)

В систематическом виде основы новой земной и небесной механики были изложены Ньютоном в 1687 г. в книге «Математические начала натуральной философии». Так на свет появилась первая фундаментальная физическая теория, которая до начала XX века была основой физического познания, ядром классической научной картины мира Нового времени.

Хотя Ньютон громко провозгласил: «Гипотез не измышляю!», все же некоторое количество гипотез было им предложено, и они сыграли очень важную роль в дальнейшем развитии естествознания. Эти гипотезы были связаны с дальнейшей разработкой идеи всемирного тяготения. Когда Ньютон вводил рабочее понятие тяготения как некой силы, действующей на расстоянии, оно первое время смущало его своей схожестью с понятиями герметической философии и алхимии. Поэтому вначале понятие «тяготение» казалось слишком эзотеричным для механики. Но выводы из него были настолько наглядны, что не могли не убеждать. При этом само явление тяготения оставалось достаточно загадочным и непонятным. В частности, необходимо было ответить на вопросы, каков механизм действия этой силы, с какой скоростью она распространяется, есть ли у нее материальный носитель?

Отвечая на эти вопросы, Ньютон предложил подтверждавшийся, как тогда казалось, бесчисленным количеством фактов принцип дальнодействия – мгновенное действие тел друг на друга на любом расстоянии без каких-либо посредствующих звеньев, через пустоту. Принцип дальнодействия невозможен без привлечения понятий абсолютного пространства и абсолютного времени, также предложенных Ньютоном.

Необходимость обращения к этим понятия определялась механистической трактовкой материи, в соответствии с которой материя – это косная масса, способная к движению лишь благодаря воздействию внешних факторов. Именно поэтому Ньютон был вынужден допустить существование Бога и божественного первотолчка, который привел материю в движение. Таким внешним фактором была и сила тяготения. При этом конкретное движение – перемещение с места на место, фиксируемое в опыте, было всегда относительно. Соответственно относительны были как пространство, преодолеваемое движущимся телом, так и время, которым это движение измерялось. И кажется, что пространство и время – это свойства, атрибуты материи. Но относительные пространство и время не годились для концепции дальнодействия, отрицавшей необходимость переносчика взаимодействия. Ведь если нет материального тела – нет и пространства, связанного с этим телом. Поэтому наряду с относительными пространством и временем оказалось необходимым абсолютное пространство как вместилище мировой материи. Его можно сравнить с большим черным ящиком, в который можно поместить материальное тело, но можно и убрать, тогда материи не будет, а пространство останется. Также должно существовать и абсолютное время как универсальная длительность, постоянная космическая шкала для измерения всех бесчисленных конкретных движений, оно может течь самостоятельно без участия материальных тел. Именно в таком абсолютном пространстве и времени мгновенно распространялась сила тяготения. Воспринимать абсолютное пространство и время в чувственном опыте невозможно.

Благодаря работам Ньютона утвердилась новая научная картина мира, ставшая основой новоевропейского мировоззрения. К началу XVIII в. каждый образованный человек на Западе знал, что Бог сотворил Вселенную как сложную механическую систему, состоящую из материальных частиц, которые движутся в бесконечном нейтральном пространстве в соответствии с несколькими поддающимися математическому анализу основными принципами – такими, как инерция и гравитация. В этой Вселенной Земля вращалась вокруг Солнца, а Солнце представляло собой одну из звезд, которых великое множество, Земля же – одну из многих планет. Ни Солнце, ни Земля не являлись центром Вселенной. Поэтому можно говорить, что на первом этапе научной революции произошел переход от геоцентризма к гелиоцентрическим взглядам, а на завершающем этапе утвердились полицентрические представления. Эта новая картина мира стала одним из важнейших итогов первой глобальной научной революции.

Из этой картины мира следовало, что, сотворив столь сложную и подчиненную строгому порядку Вселенную, Бог устранился от дальнейшего деятельного участия или вмешательства в природу и предоставил ее самой себе, чтобы она продолжала существовать на основе тех немногих и совершенных законов, которые были заложены в ней при сотворении мира. Человек же в этой картине, с одной стороны, был венцом творения, так как он с помощью своего разума сумел проникнуть в божественный замысел и понять вселенский порядок. Поэтому отныне он мог пользоваться своим знанием для своей пользы и достижения своего могущества. Но с другой стороны, это высокое мнение человека о себе ничем не подтверждалось с точки зрения науки, которая не видела качественной специфики человека, не могла обосновать его особого места во Вселенной. Но об этом человек предпочитал не задумываться, а пользовался своим знанием о мире во имя своих целей. Поэтому практическим выводом из новой картины мира стало соединение науки с производством, промышленная революция, в ходе которой были созданы современное индустриальное (модернизированное) общество и цивилизация. Ведь до сих пор теоретические знания были сферой абстрактного интеллекта, а эмпирические – уделом конкретного ремесла. Представители кабинетной учености, не занимаясь экспериментами, обрекали себя на бесплодное схоластическое теоретизирование. Представители же цехового ремесла, не занимаясь вопросами теории, оказывались не в состоянии перешагнуть рубеж эмпиризма, выйти за пределы традиционных методов работы, на столетия консервировавших устаревшие представления и не дававших хода техническому прогрессу. Только соединение науки с производством, принятие эксперимента в качестве важнейшего метода естествознания привели к образованию науки нового типа, во многом ориентированной на практическую полезность.

Еще одним результатом научной революции стало утверждение гипотетико-дедуктивной модели познания. Ее внедрение связано с именем Галилея, который выработал особую исследовательскую тактику, предлагавшую проводить изучение не реальных, а абстрактных и идеальных объектов, замещающих реальные вещи и явления, с помощью математического аппарата. Это позволяло получить с помощью логического вывода законы движения в «чистом виде». После этого требовалось осуществить подтверждение полученных абстрактных законов на опыте. Так, отвлекаясь от реальных процессов и явлений, проникая в их сущность, скрытую за многочисленными помехами реальных условий эксперимента, Галилей создал методологию современного научного познания и заложил основы современного естествознания.

Но важнейшим итогом первой глобальной научной революции стало формирование классической науки Нового времени, основанной на иных, чем у античной и средневековой науки, гносеологических предпосылках.