 |
Эволюция механической картины мира
|
|
|
|
Первый сокрушительный удар по системе мира Аристотеля нанес выдающийся польский ученый Николай Коперник. В мае 1543 г. увидело свет его сочинение «О вращениях небесных сфер». В обращении к читателю, напечатанном на титульном листе, автор указывал, что в книге рассмотрены движения звезд и планет, «представленные на основании как древних, так и современных наблюдений; развитые на новых и удивительных теориях». Обращение заканчивалось словами: «Поэтому, усердный читатель, покупай, читай и извлекай пользу. Да не входит никто, не знающий математики». С выходом этой книги в науке началось формирование представлений о гелиоцентрической системе мира.
В системе мира Коперника Земля вращается вокруг своей оси и вместе с другими планетами вокруг Солнца. Сфере звезд Коперник приписал покой. Так Земля перестала быть центром мироздания, стала обычной планетой Солнечной системы. Эти взгляды противоречили вековым, установившимся представлениям о мире, поддерживаемым не только наукой, но и церковью. К отрицанию системы мира, созданной Аристотелем, Коперника привели размышления над этой системой: диаметр сферы, на которой укреплены звезды, огромен, поэтому она должна иметь невероятно большую скорость, чтобы успеть обернуться вокруг Земли за сутки. Почему природа именно так устроила мир? Не проще ли было Земле вращаться вокруг своей оси, ведь эффект был бы тот же... И Коперник приходит к выводу, что вращается Земля.
«Почему не признать,- пишет он,- что небу принадлежит только видимость суточного обращения, действительность же его - самой Земле, так что здесь происходит то, о чем сказано в «Энеиде» Вергилия: «От гавани мы отплываем, а земли и села от нас убегают. Ибо когда корабль движется спокойно, то все, что находится вне его, представляется морякам таким, как если бы все это двигалось по подобию корабля: самих себя и все, что при них, они считали покоящимися». Так в науке вместе с гелиоцентрической картиной мира появляется идея относительности механического движения.
|
|
|
Сам Коперник мало успел сделать, чтобы утвердить свое учение, он боялся церкви и не спешил обнародовать свои идеи. Однако великое творение Коперника сыграло огромную роль не только в истории естествознания, но и в истории мировой науки. Ф. Энгельс так характеризует его значение: «Революционным актом, которым исследование природы заявило о своей независимости... было издание бессмертного творения, в котором Коперник бросил - хотя и робко и, так сказать, лишь на смертном одре - вызов церковному авторитету в вопросах природы». Отсюда начинает свое летосчисление освобождение естествознания от теологии.
Тяготы и гонения выпали на долю других ученых, добровольно взявших на себя защиту и утверждение в науке учения Коперника. Одним из таких мучеников науки был Джордано Бруно. Он не только пропагандировал учение Коперника, которое низвергло Землю с центра Вселенной, он учил, что центра Вселенной нет вообще. Наш мир - один из бесчисленных миров, которых во Вселенной множество, среди них есть миры, населенные живыми существами, человек - лишь мелкое звено в ряду творений... Этого не могла стерпеть церковь. Более семи лет томился Бруно в застенках инквизиции, подвергаясь пыткам и истязаниям. 17 февраляя1600 г. он был сожжен на площади Цветов в Риме. Ныне на этом месте стоит памятник Бруно.
Следующий решающий шаг в борьбе за систему Коперника был сделан Галилео Галилеем. В 1610 г. вышел «Звездный вестник», в котором Галилей оповещал о своих открытиях, сделанных с помощью изобретенной в 1609 г. подзорной трубы: на Луне существуют горы и глубокие кратеры, вокруг Юпитера движутся спутники точно так же, как Луна вокруг Земли, Млечный Путь - это группы звезд и отдельные звезды, Венера имеет фазы, как и Луна. И это все можно увидеть! Всем желающим Галилей позволял увидеть при помощи подзорной трубы движущиеся вокруг Юпитера четыре «луны».
|
|
|
Законы, по которым движутся планеты, были открыты Иоганом Кеплером. Все расчеты, приведшие к открытию этих законов, были изложены в двух книгах «Новая астрономия» (1609) и «Гармония мира» (1619). Это открытие обессмертило его имя.
От законов Кеплера и законов, установленных Галилеем (законы равноускоренного движения) принцип относительности механического движения), началось развитие науки механики, законы которой стали основой объяснения явлений окружающего мира,- началось создание механической картины мира. Среди ее создателей нельзя не вспомнить Декарта.
Рене Декарт - философ, математик, физик, анатом - национальная гордость Франции. Он первый после Аристотеля взялся за создание единой картины мира, способной охватить все его частности. В опубликованных им в 1644 г. «Началах философии» планетная система изображалась как огромное скопление материальных вихрей, вращающихся вокруг Солнца и движущих при этом планеты. Согласно Декарту, мир первоначально представлял бесформенную, лишенную всяких качеств, обладающую некоторым количеством движения материю, образующую вихри. Солнечная система представляла собой огромный вихрь, в центре которого находилось Солнце. Центрами других вихрей, вращающихся вокруг Солнца, являлись планеты, вокруг которых в подчиненных им вихрях кружились луны.
Декарт развил представление о движении как форме существования материальных тел. Отождествляя тело и занятое им в пространстве место, Декарт считал, что для отделения тела от среды необходимо, чтобы существовала разница скоростей движения тела и среды, которая его окружает. Граница тела с пространством становится реальной, когда тело движется, движение определяет размеры и форму тела!
В мире Декарта нет ничего, кроме движущихся бескачественных частиц. Многокрасочный мир он заменяет бесцветной схемой, все процессы сводит к механическому перемещению частиц. Согласно его теории, между живым организмом и механизмом, построенным человеком, нет разницы; живой организм может образоваться из неорганического вещества: движущиеся частицы при этом давят на окружающую среду и уплотняют ее, образуя стенки сердца. Кровь, также уплотняя при движении окружающую среду, образует кровеносные сосуды, затем образуются различные органы, они связаны множеством рычагов, питей и т. д. Так Декарт объяснял появление живых существ без вмешательства бога, противоречия его при этом не смущали. Он считал, что задача ученого состоит в том, чтобы из ненадежных гипотез выводить правильные и полезные следствия.
|
|
|
Противоположного мнения на этот счет придерживался другой создатель механической картины мира - Исаак Ньютон. Материал для теоретических обобщений он черпал из опыта. Его основной тезис: «Гипотез не измышляю!»
23 апреля 1686 г. Ньютон передал в Королевское общество свой труд «Математиччские начала натуральной философии», в котором, как указывается в протоколе общества, «дается математическое доказательство гипотезы Коперника в том виде, как она была предложена Кеплером, и все небесные движения объясняютсяяна основании единственного тяготения к центру Солнца, обратно пропорционального квадрату расстояний». Этот труд состоит из трех книг, в которых представлена картина мира, основанная на законах механики,-доказано всемирное тяготение как следствие из применений механики к движениям небесных тел. В книгах сформулированы три закона движения (законы Ньютона), даны четкие определения физических величин, изложены основы кинематики и динамики материальной точки, твердого тела, механика жидкостей и газов. Венцом труда можно считать третью книгу - «О системах мира», в которой изложен закон всемирного тяготенияя а также «Правила философских умозаключений», на которых было воспитано не одно поколение ученых. Вот они:
1. Не принимать иных причин явлений, кроме тех, которые достаточны для их объяснения.
2. Аналогичные явления относить к одной и той же причине.
|
|
|
3. Считать свойством тел такие свойства, которые присущи всем телам, над которыми мы можем экспериментировать.
Именно следование этим правилам и помогло Ньютону открыть закон всемирного тяготения, закон, на основе которого и была построена им картина мира.
Понимание действия закона пришло к Ньютону в процессе систематизации разнородных фактов: яблоко притягивается к Земле, воды океанов - к Луне, планеты - к Солнцу, значит, все тела притягиваются друг к другу вследствие наличия у них массы. Метод Ньютона - метод индукции - как форма умозаключения, обеспечивающая возможность перехода от единичных фактов к общим положениям, стал широко применяться во всем естествознании. В науке этот период известен под названием «ньютоно-линнеевская» школа, так как первым среди последователей Ньютона можно назвать Карла Линнея.
Для природоведения XVIII в. работы Линнея были тем же, чем периодическая система элементов для химии XIX в. Линней классифицировал и систематизировал знания о природе. Всю природу он разделил на минералы, растения и животных; растения в свою очередь были разделены на 24 класса, а мир животных - на 3 класса: млекопитающих, рыб и птиц. Как вы знаете, не все в этой классификации соответствовало действительности, но биология получила основу для дальнейшего исследования природы.
Картина мира, которая господствовала в XVIII в., была картиной неизменной, однажды созданной природы, и Ньютон также не мог вырваться из рамок господствовавшего тогда мировоззрения. Его теория тяготения позволила объяснить существование такой системы мира, понять, на чем «держится» мир. Эта загадка не давала покоя многим поколениям ученых. Еще Леонардо да Винчи задавал вопрос, на который не мог найти ответа: «Луна, плотная и тяжелая Луна, на чем она держится, эта Луна?» Благодаря Ньютону стало ясно, что Луна, и Солнце, и планеты, и множество звезд во Вселенной удерживаются всемирным тяготением.
Вселенная Ньютона состоит из движущихся тел и пустоты. Пространство в ней только вместилище тел., а время -длительность процессов. Пространство и время Ньютона не связаны между собой и с движением материальных объектов. По Ньютону, Вселенная бесконечна в пространстве и времени и неизменна со дня сотворения и на веки веков. Как она образовалась? На этот вопрос Ньютон не отвечает. А чтобы привести ее в движение, Ньютону понадобился «первый толчок» какого-то таинственного божества. Как видите, сфера «деятельности» бога сужается. Если у Аристотеля бог призван был денно и нощно крутить небосвод, то здесь ему надо было привести в движение Вселенную только в первый момент, а дальше все уже происходило в согласии с законами природы. Чем больше человечество познавало мир, тем меньше в нем оставалось места необъяснимому - сверхъестественной силе.
|
|
|
Известный французский ученый Ж. Лагранж сказал о Ньютоне: «Он самый счастливый человек - систему мира можно создать только один раз». Уже это высказывание характеризует Лагранжа как сторонника механистического мировоззрения, для которого природа представлялась неизменной в своем вечном повторении, следовании вечным законам, как некий механизм, однажды отрегулированный и запущенный на вечные времена, подобно заведенным и пущенным в ход часам или музыкальной шкатулке. Все предопределено этими законами, и отступление от них невозможно. Вот как об этом писал II. Лаплас: «Мы можем рассматривать настоящее состояние Вселенной как следствие ее прежних состояний и как причину для будущих. Разумное существо, которое могло бы знать в какой-то момент времени все действующие в природе силы, а также соответствующие положения всех составных частей природы, смогло бы, при наличии достаточных аналитических способностей для оценки этих данных, охватить движение небесных тел и мельчайших атомов с помощью одной формулы. Ничто не укрылось бы от существа; прошедшее и будущее, в равной степени открытые, легли бы перед ним». Вот как рассуждал один из выдающихся ученых того времени. Зная законы движения, скорости и координаты всех частиц во Вселенной, мифическое существо могло бы предсказать судьбу не только миров, но и государств, и отдельных людей. Расположением частиц в незапамятные времена были предопределены чья-то внезапная смерть сегодня или чье-то рождение завтра. Для нас это абсурд, но для людей того поколения это было научное объяснение явлений природы: ведь не по велению бога человек умирал или рождался - эти процессы определялись объективными законами природы. Согласно механистическому мировоззрению на основе законов механики можно было объяснить самые различные явления природы, начиная от космических и кончая явлениями живой природы. Принцип однообразия природы, однотипные законы, объясняющие явления природы, единство сил и единство происхождения всего сущего в живой и неживой природе стали методом подхода к объяснению окружающего мира. Такое объяснение превращало многокрасочный мир в бесцветную схему, согласно которой в нем нет ничего, кроме движущихся неизменных бсскачественных частиц, различающихся только своим положением в пространстве и скоростями. Конечно, эта схема не отражала с достаточной степенью точности мир, но она соответствовала данному этапу развития науки и мировоззрению эпохи. Анализируя принципы понимания природы на этом этапе развития представлений о ней, Энгельс* указывал, что для него особенно характерна «выработка своеобразного общего мировоззрения, центром которого вляется представление об абсолютной неизменяемости природы». Согласно этому взгляду природа, каким бы путем она сама ни возникла, оставалась всегда неизменной. Планеты и их спутники, однажды приведенные в движение таинственным «первым толчком», продолжали кружиться по предначертанным им эллипсам во веки веков. Звезды покоились неподвижно на своих местах, удерживая друг друга в этом положении посредством «всеобщего тяготения». Земля оставалась неизменно одинаковой. Ее материки существовали всегда, имели всегда те же самые горы, долины и реки, тот же климат, ту же флору и фауну, если не говорить о том, что изменено или перемещено рукой человека. Виды растений и животных были установлены раз и навсегда при своем возникновении, одинаковое всегда порождало одинаковое...
Господствовавшей биологической доктриной в XVIII в. была теория преформизма - вложенных зародышей, согласно которой в яйцеклетке или спермин любого живого существа содержится уже готовый маленький организм, материализованный «чертеж» взрослого организма, в соответствии с которым без всякого развития происходит увеличение в масштабе всех органов до размеров взрослого организма; в зародышах находятся свои зародыши и так до бесконечности. Подтверждение справедливости этой идеи о бесконечно длинной и нелепой шеренге вложенных друг в друга зародышей преформисты якобы находили при помощи микроскопов. Но в то время микроскопы были так несовершенны, что при желании в икре лягушек можно было увидеть нечто похожее на живых лягушек.
Опровергнуть теорию преформизма было трудно, потому что в естествознании все еще имел силу аристотелевский тезис о бесконечном делении материи без качественного изменения ее свойств.
Но в недрах механистического мировоззрения зреет идея развития, эволюции, природы. Первый кирпичик в фундамент эволюционной картины мира был положен Иммануилом Кантом с выходом его «Всеобщей естественной истории и теории неба» в 1755 г. Этой работой Канта,, по словам Ф. Энгельса, впервые было поколеблено представление, что природа не имеет никакой истории во времени.
Эволюционные идеи в науке. Иммануил Кант для кенигсберцев был олицетворением постоянства и точности. По времени, в которое он выходил на прогулку, обедал со своими постоянными гостями, а потом засыпал после обеда под яблоней в саду, можно было проверять часы. Его костюмы шил один и тот же портной, и каждый следующий костюм был точной копией предыдущего. В его кабинете все вещи неизменно оставались на своих местах. Когда в саду соседа разрослась яблоня и ветка ее изменила вид из окна кабинета, господин Кант не успокоился, пока сосед не разрешил ему отпилить эту ветку. Словом, как в представлениях о природе в то время царила неизменность, так и в повседневной жизни вокруг себя Кант следовал этим представлениям. Но недаром тезис Канта «Имей мужество пользоваться своим умом» известен многим людям, даже очень далеким от занятий философией. Кант имел мужество выступить против царившего в науке представления о неизменности окружающего мира. Именно мужество надо было иметь, чтобы в противовес общепринятому мнению о созданном творцом мире, в котором все так совершенно, что больше ничего уже в нем не может измениться, заявить, что в деяниях природы нет ни добрых, ни злых целей, что все в ней идет своим чередом, гибель или возникновение в ней любых ее творений только этап в общем процессе развития. «Творение никогда не завершено. Некогда оно началось, но оно никогда не прекратится»,- разъяснял Кант общеизвестные сейчас истины. Согласно Канту, начало Солнечной системе дала туманность, состоящая из частиц, которые двигались хаотически. Силы притяжения и отталкивания между частицами вызывали вихревые движения, которые привели к вращению туманности. При этом периферийные ее части отрывались, превращаясь в планеты, а центральная часть стала Солнцем. Аналогично объяснялось образование и других солнечных и звездных систем Млечного пути. Идеей эволюции природы проникнута не только книга Канта «Всеобщая естественная история и теория неба», но и его статьи, посвященные Лиссабонскому землетрясению (1775 г.). Это землетрясение послужило мощным толчком, который ускорил созревание новых идей, крушение иллюзий о вечной гармонии природы, созданной творцом на вечные времена. Даже самым яяым приверженцам устоявшихся взглядов трудно было согласиться с существованием творца, который в мгновение ока погубил 60 000 невинных людей.
В геологии также утверждаются эволюционные идеи. В 1757 г. появляется работа М. В. Ломоносова «Слово о рождении металлов от трясения Земли», в которой доказывается, что вся история Земли - это цепь непрерывных изменений.
Труднее всего идея эволюции завоевывала биологию. Сам Кант признавался в том, что решение загадки развития живых существ - непомерная трудность. «...Дайте мне материю, и я покажу вам, как из нее должен образоваться мир. Но... в состоянии ли мы сказать: дайте мне материю, и я покажу вам, как можно было бы произвести гусеницу?» - пишет он.
Но нашлись люди, которые попытались объяснить, как происходит развитие живых организмов. Первым среди них следует назвать профессора Петербургской академии наук Каспара Вольфа.
«Характерно, что почти одновременно с нападением Канта на учение о вечности Солнечной системы К. Ф. Вольф произвел в 1759 г. первое нападение на теорию постоянства видов, провозгласив учение об эволюции»,- писал Ф. Энгельс. В своей диссертации «Теория генерации» (1759 г.) К. Вольф рассматривает первоначальное развитие живого тела, начиная от микроскопического, лишенного структуры зачатка, до сложного организма, обладающего тканями, органами и т. д., т. е. развитие организма в начале жизни с новообразованием всех необходимых для жизни органов - развитие путем эпигенеза. Как вы помните, это было время господства преформизма - теории вложенных зародышей, которая в корне отрицала всякое новообразование, развитие. Работа Вольфа стала объектом споров на ближайшие полвека: ведь он замахнулся не только на развитие отдельных организмов - на развитие видов, которые согласно царившему мировоззрению были созданы раз и навсегда и так были совершенны, что их не надо было изменять.
У Вольфа были предшественники в прошлом, и прежде всего Аристотель. Но в настоящем были только враги, и среди них такие могущественные, как Галлер и Лейбниц.
Попробуем разобраться, почему теорию преформизма защищали гениальные ученые, а теория развития организма, несмотря на свое начало еще от Аристотеля, с таким трудом прокладывала себе путь.
Аристотель первый увидел в эмбриональном развитии новообразование из «бесформенной» материи. Но он не мог ответить на вопрос, почему из эмбриона курицы всегда появляется курица (петух), а не крыса, например, или какое-то другое существо. Теперь мы знаем, что в зародыше курицы есть молекулы ДНК, в которых закодированы все признаки будущей курицы, в свою очередь в ее яйцеклетках в молекулах ДНК будут закодированы признаки следующего поколения этой породы кур (петухов), и так будет продолжаться, пока этот вид существует.
Сторонники преформизма искали внутреннюю «модель», вещественный чертеж организма, который сам способен к росту, они отрицали развитие с образованием нового. Но многие факты вступили в противоречие с их взглядами. Например, как объяснить явление регенерации? Ящерица отращивает новый хвост, тритон- лапу, из одной гидры можно получить несколько, если разрезать ее на куски. Почему у нормальных родителей бывают уродливые дети? Эпигенез мог ответить на эти вопросы: форма рождалась из бесформенной материи. Он был ближе к той истине, которая сейчас известна нам: форма рождается заново, модель же ее заложена в хромосомах. Но слабой стороной эпигенеза было допущение о существовании жизненной или формирующей организм силы, которую, однако, найти не могли. Именно эта «сила» и вызывала критику эпигенеза. Эпигенетики утверждали прогрессивную идею развития в природе, они способствовали формированию представлений о естественном образовании новых видов животных и растений и даже о зарождении живого из неживого. А это уже было покушение на религиозную точку зрения, согласно которой только верховному творцу было под силу творение живого.
Идея эволюции в живой природе овладевала все новыми и новыми умами. Профессор Петербургской академии наук К. Бэр высказывает мысль о том, что живые существа возникли из одной простой формы. Этим он объяснял сходство эмбрионов различных видов животных.
Утверждению идеи эволюции в биологии способствовали и работы французских ученых, в особенности Ламарка.
Ламарк придерживался того мнения, что природа создавала различные живые тела, постепенно переходя от самого простого к более сложному, что природа непосредственно, т. е. без помощи какого-либо органического акта, могла создать только наиболее просто организованные тела как в царстве животных, так и в царстве растений. Ламарк полагал, что самозарождение происходит из «желатинообразных частиц», что в ходе эволюции особи, составляющие вид, остаются неизменными до тех пор, пока не изменяются внешние обстоятельства, влияющие на образ их жизни. По Ламарку, причиной эволюции являются изменения окружающей организмы среды. Они приводят к изменению в применении тех или иных органов животных и к наследственным изменениям как формы, так и функций этих органов. Заслуга Ламарка в развитии эволюционной теории огромна, хотя его учение не могло объяснить многое в живой природе.
Мы оставляем биологию в тот момент, когда где-то в последующие годы будет готовиться к кругосветному путешествию корабль «Бигл», на котором молодой Ч. Дарвин будет вести наблюдения. А в городе Брюнне, в ботаническом саду монастыря св. Фомы, монах Грегор Мендель будет ставить массовые опыты по гибридизации 34 сортов гороха. Мы знаем, что в 1859 г. будет издана книга «Происхождение видов». Дарвин станет властителем умов, его учение произведет первое заметное разрушение механической картины мира. Мендель умрет, так и не узнав о признании своего открытия: оно слишком опередило его время. Но и закон естественного отбора, и законы Менделя займут свое достойное место в научной картине мира.
А теперь мы обратимся к химии. Развитие этой науки, так же как и биологии, доказывало, что мир образован не механическим сложением частей, где каждая его часть выполняет определенную функцию, предначертанную ей с момента создания мира, что природа не так проста, чтобы все процессы и явления, происходящие в ней, объяснять только перемещением бескачественных, вечных, неизменных частиц, подходить к ним с одинаковыми законами.
|
|
|
