Основные аспекты научной революции

На это же время пришелся всплеск интереса к древнегреческой философии, в частности, к атомизму Левкиппа и Демокрита. Именно эта концепция подсказала верный ответ на вопрос о небесном движении и во многом определила дальнейший ход развития научной мысли. Греческий атомизм выдвинул постулат, что Вселенная состоит из неразличимых для глаза крошечных неделимых частиц, которые свободно перемещаются в бесконечной, лишенной качеств пустоте и, сталкиваясь друг с другом и вступая в различные сочетания, образуют все предметы и явления видимого мира. В этой пустоте нет ни верха, ни низа, ни центра: каждая точка пространства сама по себе нейтральна и равна любой другой. Поскольку Вселенная целиком состоит из одних и тех же материальных частиц. Земля тоже является одним из случайных скоплений этих частиц. При этом она не является ни покоящимся телом, ни центром Вселенной. Следовательно, не существует принципиальной разницы между небесным и земным, так как и то и другое состоит из одних и тех же частиц. А поскольку и протяженность этой пустоты, и число частиц бесконечно, вполне допустимо существование во Вселенной множества «двойников» Земли и Солнца, также порожденных стихийным движением атомов.

Такой подход был принципиально важен для решения проблемы соотношения земных и небесных явлений. Античность и Средневековье считали небо и землю абсолютно разными мирами, живущими по принципиально отличным законам и правилам. Человек, житель земного мира, не мог даже подумать о распространении действия земных законов на небесные сферы, обитель богов. Без снятия дихотомии «земное-небесное» естествознание, как и вся классическая наука, развиваться не могло.

Превращение Земли в планету выбивало почву из-под аристотелевской концепции пространства, окружающего неподвижную Землю. Если Земля является планетой, а не вселенским центром, отпадает необходимость считать Вселенную непременно конечной, бесконечное пространство не может иметь центра.

Движение небесных тел больше не нуждалось в таком объяснении, как внешняя звездная сфера, и отныне допускалось, что звезды могут быть рассеяны до бесконечности. Открытия, сделанные Галилеем с помощью телескопа, обнаружили великое множество звезд, явно находящихся на громадном расстоянии друг от друга, что еще больше подрывало дихотомию земного и небесного.

Все заключения, вытекавшие из коперниковской концепции мироздания: движущаяся и лишенная какого-либо преимущественного положения Земля; бесконечное пространство, не имеющее центра и содержащее великое множество небесных тел; уничтожение различий между небесным и земным, - все это совпадало со взглядами атомистов на Космос. К этому времени здание аристотелевской космологии рухнуло, а на смену ему не пришла ни одна жизнеспособная альтернатива. Поэтому уже готовая и хорошо разработанная атомистическая модель Вселенной стала единственным добротным дополнением гелиоцентрической концепции Н. Коперника. Впервые созвучие между этими двумя системами уловил Д. Бруно, заслугой которого стало выдвижение идеи о бесконечности Вселенной и множественности миров.

Не только коперниковская теория укладывалась в атомистическую схему космоса: атомистические представления о материи на удивление хорошо отвечали новым рабочим принципам и методам, принятым естествоиспытателями. Атомы Демокрита обладали исключительно количественными характеристиками - размером, формой, движением и количеством, а не какими-то субъективными чувственно воспринимаемыми свойствами (вкус, запах, прикосновение или звук). Все видимые качественные изменения, происходящие с теми или иными предметами и явлениями, объясняются разницей в количестве атомов, которые вступают в различные сочетания друг с другом. Следовательно, атомистическая Вселенная в принципе поддается математическому анализу. Атомы не наделены ни целью, ни разумом, их движение подчинено только законам механики.

Так, порожденные античным атомизмом космологические и физические построения открывали путь новым методам исследования - механическому и математическому, которые были подхвачены и разработаны естествоиспытателями уже в XVII в. Атомизм оказал влияние на подход Галилея к природе как к движущейся материи, им восхищался Ф. Бэкон, его использовал Т. Гоббс в своей философии механистического материализма, а П. Гассенди популяризировал его в европейских научных кругах. Но решение самой важной задачи - систематически встроить элементы атомизма в физическое объяснение Коперниковой Вселенной - возьмет на себя Рене Декарт.

В основных принципах античного атомизма можно найти множество параллелей с представлениями Декарта о природе как сложнейшем безличном механизме, управляемом строгими математическими законами. Подобно Демокриту, Декарт полагал, что физический мир состоит из бесконечного числа частиц, или «корпускул», которые механически сталкиваются друг с другом, слипаются и образуют скопления. Будучи христианином, он считал, что эти корпускулы движутся не совсем хаотически, но повинуются определенным законам, данным им от сотворения мира самим Богом-Промыслителем. Декарт дерзнул обнаружить эти законы, для начала задавшись вопросом: каким образом может отдельная корпускула свободно перемещаться в пространстве бесконечной Вселенной, если она не обладает ни абсолютным целеполаганием, ни аристотелевской стихийной тягой к движению? Применив к контексту атомистического пространства схоластическую теорию внешней силы, Декарт пришел к выводу, что покоящаяся корпускула стремится сохранить свое состояние покоя, если отсутствует какой-либо внешний импульс, тогда как движущаяся корпускула стремится продолжать свое движение по прямой линии и с прежней скоростью, если только ничто не отклоняет ее от пути. Так закон инерции был впервые однозначно сформулирован с учетом критической поправки об инерционной линейности. Декарт также утверждал, что любые отклонения от инерционной тяги происходят в результате столкновения одних корпускул с другими. Это дополняло картину корпускулярной Вселенной представлением об исключительно механистическом характере движения в ней.

Атомистическая теория, согласно которой частицы свободно движутся в бесконечном нейтральном пространстве, позволяла по-новому взглянуть на движение. Представления Декарта о корпускулярных столкновениях дали его преемникам возможность развивать идеи Галилея о природе силы и механической инерции. Однако первостепенную важность для обоснования коперниковской теории имело то, что Декарт применил свои теории линейной инерции и корпускулярных столкновений к проблеме планетарного движения, тем самым начав «вычищать» с небес последние остатки аристотелевской физики. Ибо автоматические круговые движения небесных тел, которые все еще отстаивали Коперник и Галилей, были невозможны в атомистическом мире, где частицы могли передвигаться только по прямой линии или же пребывать в состоянии покоя. Применив обе свои теории -инерционную и корпускулярную - к небесным явлениям, Декарт обнаружил самый важный фактор, остававшийся недостающим звеном в объяснении планетарного движения: при отсутствии какой-либо другой сдерживающей силы инерционное движение планеты, в том числе и Земли, обязательно стремилось бы вытолкнуть ее по касательной прямой прочь от изгибающейся вокруг Солнца орбиты. Но поскольку орбиты планет остаются сплошными замкнутыми кривыми и подобного центробежного движения не происходит, то становится очевидным: какая-то сила притягивает планеты к Солнцу - или, как это более ясно сказал Декарт, что-то заставляет планеты постоянно «падать» по направлению к Солнцу. И важнейшей проблемой новой космологии становилось выяснение природы и характера этой силы.

Итак, тот факт, что планеты вообще находятся в движении, отныне объяснялся инерцией. Но из этого объяснения следовало, что движение планет должно происходить по правильным концентрическим орбитам, а это не соответствовало реальному движению планет по эллиптическим орбитам. Эта проблема еще ждала своего решения, которое было найдено после применения декартовского понятия инерции к Кеплеровым эллипсам (его законам, описывающим движение планет).

Многие из гипотез Декарта относительно корпускулярной Вселенной не были поддержаны его последователями. Но главнейшая его концепция - физическая Вселенная как атомистическая схема, управляемая законами механики, - стала ведущей моделью для ученых XVIII в. Также очень важным оказалось выделение Декартом фактора «падения», который стал исходным для попыток построения самостоятельной космологии посткоперниковской наукой.

Но космология, не могла быть построена без ответа на два основных вопроса: 1) если существует инерция, то почему Земля и другие планеты постоянно «падают» по направлению к Солнцу? и 2) если Земля движется и не является центром Вселенной, то почему земные предметы «падают» на нее?

Чем дальше продвигались в своих исследованиях Кеплер, Галилей и Декарт, тем более вероятным делалось предположение, что эти вопросы взаимосвязаны и ответ на них окажется одинаковым. Разрабатывалась также идея о том, что между всеми материальными телами действует некая сила притяжения. К третьей четверти XVII в. Роберт Хук открыто высказал идею о том, что и движением планет, и падающими телами управляет одна и та же сила притяжения. Кроме того, он подтвердил свою догадку при помощи механического маятника, раскачивающегося по удлиненной круговой траектории: его линейное движение постоянно отклонялось в сторону под воздействием центрального притяжения. Этот наглядный пример красноречиво иллюстрировал, что законы земной механики могут быть применены для объяснения небесных явлений. Маятник Хука показал, насколько радикально изменилось мировоззрение человека и место небес и небесных явлений в нем: из положения запредельного царства со своими таинственными законами это место было низведено до статуса, принципиально не отличающегося от земного мира.