Завершение научной революции

Научная революция, начавшаяся в эпоху Возрождения и завершившаяся в новое время, привела к формированию экспериментальной науки и современного стиля научного мышления. Научный, или рациональный стиль мышления стал одной из главных основ современной европейской культуры. Не случайно Макс Вебер считал определяющей чертой культуры Европы эпохи капитализма именно рациональность.

Научная революция XVI—XVII веков была совершена усилиями ряда европейских ученых, наиболее крупными из которых являются Николай Коперник (1473—1543), Иоганн Кеплер (1571—1630), Галилео Галилей (1564—1642) и Исаак Ньютон (1642—1727). Философское обоснование нового научного метода дали Фрэнсис Бэкон (1561—1626) и Рене Декарт (1596—1650).

Идея величия и могущества человека, пронизывающая искусство эпохи Возрождения, первоначально не имела под собой научного обоснования. Объяснить происходящие на Земле события на основе каких-либо точно сформулированных объективных законов человеческий разум еще не мог. Так же не поддавались объяснению и небесные, астрономические явления. Астрономия уже второе тысячелетие билась над разрешением проблемы движения небесных тел. Согласно геоцентрической системе Птолемея (умер ок. 170 г.}, в центре Вселенной находится Земля, вокруг нее вращаются Солнце и другие планеты, звезды являются небесными огнями непонятной природы. Планеты вращаются вместе с твердыми, но прозрачными небесными сферами. Согласно учению Аристотеля солнце и планеты движутся вокруг Земли по круговым орбитам. Но наблюдения за небом приводили ученых к заключению, что на самом деле эти орбиты невероятно сложны. Казалось, например, что по круговой орбите вокруг Земли движется некий воображаемый центр, а уже вокруг этого центра (двигаясь вместе с ним) вращается по кругу сама планета. Но подобные допущения все равно не позволяли предсказать место нахождения небесных тел, не говоря уже о том, что причина их движения была совершенно непонятна: оставалось только ссылаться на божественньй промысел. Несмотря на усилия астрономов, представления этой эпохи недалеко ушли от картины, нарисованной А. С. Пушкиным в знаменитом стихотворении «Подражание корану»:

«Земля недвижна — неба своды,

Творец, поддержаны тобой,

Да не падут на сушь и воды

И не подавят нас собой».

Николай Коперник тщательно изучал различия между реальным положением небесных тел и предсказаниями, базирующимися на системе Птолемея. В результате он пришел к выводу; классическая астрономия содержит в себе какую-то существенную погрешность или даже основывается на ней.

Между тем Европа остро нуждалась в более совершенном календаре, католическая церковь не могла без него регулировать богослужения и управлять жизнью приходов. Руководство церкви решает провести реформу календаря и обращается к молодому Копернику за консультацией по уточнению астрономических ванных. Ученый дает ответ, что запутанное состояние астрономических знаний делает проведение реформы невозможным. Продолжая свои исследования, Коперник исходит из учения древнегреческой философской школы пифагорейцев. С их точки зрения, в основе всех явлений природы лежит число, числовые пропорции. Весь мир пронизан простыми и ясными математическими закономерностями, которые человек способен раскрыть. Оказалось также, что некоторые греческие философы — последователи Пифагора и Платона — выдвигали предположения о движении Земли, хотя это гипотеза никогда не подвергалась проверке методами математики и астрономии. Найдя опору в общепризнанных античных авторитетах, Коперник выдвигает свою главную гипотезу: «В центре Вселенной находится Солнце, а Земля является одной из планет. Видимое движение Солнца и звезд вокруг Земли можно истолковать как обман чувств наблюдателя, создаваемый перемещением самой Земли.

Расчеты и наблюдения показали, что новая система описывает движение небесных тел значительно проще и точнее, чем система Птолемея. Первый вариант новой теории Коперник изложил в 1514 году в работе «Краткий комментарий», с которой ознакомились его друзья. Через 20 лет ученый прочел лекцию о своей системе перед римским папой, высказавшим свое одобрение. Разработанный и введенный церковью новый григорианский календарь основывался на расчетах, произведенных согласно системе Коперника. Она становится известной в Европе, однако долгое время все видели в новых взглядах абсурдное противоречие повседневному опыту. Появилось инструменталистское истолкование гелиоцентрической теории: она якобы не является реальным объяснением устройства неба, а только разрабатывает условный метод, удобный в практике астрономических расчетов. Однако даже эта уловка не спасла систему Коперника от конфронтации с религией.

Первоначально в конфликт с учением Коперника вступает не римская католическая церковь, а протестантизм. Протестанты, как отмечалось в предыдущей главе, считали Библию непререкаемым авторитетом и понимали ее буквально. Между тем гипотеза Коперника прямо противоречила тем местам в священном писании, где говорилось о неподвижности Земли. Почувствовав угрозу главным принципам протестантизма, Мартин Лютер назвал Коперника выскочкой-астрологом, который по глупости тщится перевернуть всю астрономическую науку, вступая в вопиющее проти­воречие с Библией. Позже, во времена Галилея, католическая церковь также была вынуждена встать в решительную оппозицию по отношению к учению Коперника. Стало ясно, что его теория переворачивает всю систему религиозного мировоззрения. Она устраняет различие между царством духа — небесами — и телесной Землей. Вращающиеся небесные сферы с ангельскими воинствами, престол Господа в эмпирее, исключительность положения Земли и человека в космосе, вселенское значение Иисуса Христа как спасителя человечества оказываются в новой теории просто отброшенными. Еще дальше пошел Галилей, открывший новые небесные тела — кометы. Орбиты комет расположены так, что они должны постоянно проходить сквозь небесные сферы, считающуюся с точки зрения католицизма прозрачными, но твердыми. Поэтому учение Коперника было приравнено к безбожию, его последователи среди католического духовенства уволены со своих должностей, а на все сочинения, поддерживавшие идею движения Земли, был наложен запрет.

В наше время обычно забывают, что предложенная Коперником система объяснения небесных явлений была еще незаконченной и не могла ответить на многие вопросы. Так, если Земля вращается вокруг своей оси, причем с большой скоростью, почему находящиеся на ее поверхности предметы не выбрасываются центробежной силой в космическое пространство? Утверждение Коперника, что планеты совершают равномерное круговое движение по своим орбитам, тоже не получило подтверждения на опыте: реальные небесные тела оказывались не в тех точках на небосклоне, где им следовало бы быть по системе великого астронома. Коперник сделал решающий, но все же только первый шаг к созданию последовательной научной теории, в которой будет установлено место Земли как планеты в солнечной системе. Завершили так называемый коперниканский переворот в науке и мировоззрении Кеплер, Галилей, Декарт и Ньютон.

Важнейший шаг в развитии системы Коперника делает Иоганн Кеплер. Начав поиск математических законов движения планет, он вынужден был констатировать, что настоящей формой их орбит должна быть не окружность, а какая-то другая геометрическая фигура. Изучив античную теорию конических сечений, созданную Евклидом (365—ок. 300 до н. э.) и Алоллонием (ок. 260—170 до н. э.), Кеплер, наконец, обнаружил, что эмпирическим наблюдениям как нельзя лучше соответствует эллипсовидная форма орбит. Солнце находится в одном из фокусов эллипса. Сформулированные ученым три закона (так называемые законы Кеплера) впервые в истории науки позволили точно рассчитывать и предсказывать место нахождения планет на небосклоне. Это открытие имело принципиальное мировоззренческое и обще культурное значение: оказалось, что на небе действуют доступные человеческому пониманию законы механики, а не мистический божественный промысел. Существовавшее в средневековом мышлении непреодолимое различие между небесым (божественным, непостижимым, сверхъестественным) и земным (обычным, понятным, повседневным) становится все меньше и меньше.

В том же 1609 году, когда Кеплер опубликовал в Праге исследование о законам движения планет, в Падуе Галилей направил в небо изобретенный им телескоп. Он обнаруживает горы и вулканические кратеры на поверхности Луны, подвижные пятна на Солнце, 4 спутника Юпитера, «неимоверное» число заезд, образующих Млечный Путь. Оказалось, что планеты — это твердые тела с обширной поверхностью, а не световые точки, что размеры Вселенной намного больше, чем ранее считалось. Небесные объекты оказались доступны основному научному методу этой эпохи — эмпирическому исследованию. Галилей широко применял эмпирический метод и для изучения неба, и для раскрытия законов механики на Земле. Так, широко известны его эксперименты на Пизанской башне, позволившие установить постоянство величины ускорения свободного падения для всех тел независимо от их массы. Крупнейшим философом-теоретиком эмпирического (экспериментального) метода научного исследования стал великий английский мыслитель Фрэнсис Бэкон.

Однако даже успехи Галилея не превратили гипотезу Коперника в полностью доказанную научную теорию. Коперниканская революция разрушила устои старой космологии, но не выстроила новой. Остались не ясны ответы на вопросы: каким образом планеты, в том числе Земля, вообще могут двигаться? Почему они описывают вокруг Солнца какие-то странные эллипсы и не слетают со своих орбит (ведь логичнее предположить, что они должны просто лететь по прямой)? Если Земля вращается, то почему земные предметы не выбрасываются центробежной силой в космос, а всегда падают на Землю? Где, наконец, место Богу в этом космосе?

Для объяснения эллиптических орбит планет Кеплер использовал гипотезу Уильяма Гильберта (1540—1603) о магнетизме: Земля представляет собой гигантский магнит. Магнетизм Солнца взаимодействует с магне­тизмом планет и создает эклиптические орбиты. Таким образом, Кеплер впервые высказал предположение о том, что движение планет по орбитам вызвано механическими силами, а не мистическим вращением небесных сфер», постулированным Аристотелем и Птолемеем. Галилей также ввел в физику понятие инерции и доказывал, что движущаяся Земля автома­тически передает всем телам свое собственное движение,

Представление Кеплера о солнечной системе как самоуправляющейся машине, описываемой понятиями земной механики, в целом, верно предвосхитило космологию будущего. Физический мир можно описать в понятиях механики и математики. Но это описание еще не разработано до конца.

Следующий шаг в изучении небесной механики делает великий французский философ, физик и математик Рене Декарт. Весь мир, по Декарту — гигантская механическая система, подчиняющаяся математическим законам и доступная научному познанию. Он обратил внимание на самое важное недостающее звено в объяснении планетарного движения. При отсутствии какой-либо другой сдерживающей сипы инерционное движение планеты, в том числе Земли, обязательно стремилось бы вытолкнуть ее по касательной прямой прочь от изгибающейся вокруг Солнца эллиптической орбиты. Но, поскольку в действительности орбиты остаются замкнутыми кривыми, становится очевидно: какая-то сила притягивает планеты к Солнцу, заставляет их постоянно падать по направлению к нему. Главная проблема новой астрономии — выяснить, какая именно сила вызывает это падение. Тот факт, что планеты вообще находятся в движении, объяснен инерцией. Однако по-прежнему не ясны причины следования планет вокруг Солнца именно по эллиптическим орбитам.

Завершить коперниканскую революцию в науке выпало Исааку Ньютону, родившемуся в год кончины Галилея. После многолетних исследований он сформулировал закон всемирного тяготения. Тяготение — универсальная сила, которая одновременно заставляет предметы падать на Землю и является причиной существования замкнутых орбит, по которым планеты движутся вокруг Солнца. Великая заслуга Ньютона была в том, что он поразительным образом соединил механистическую философию Декарта, законы движения планет Кеплера и законы земного движения Галилея сведя все это в единую всеобъемлющую теорию. Ньютон установил: для того, чтобы планеты удерживались на устойчивых орбитах, определяемых третьим законом Кеплера, их должна притягивать к Солнцу некая сила, обратно пропорциональная квадрату расстояния до Солнца. Тела, падающие на Землю, подчиняются тому же самому закону. Так был, наконец, получен ответ на фундаментальные космологические вопросы, стоявшие перед последователями Коперника — что побуждает планеты к движению, как им удается удержаться на своих орбитах, почему предметы падают на землю — и разрешить вопрос об устройстве Вселенной, о соотношении небесного и земного. С помощью трех законов движения (закон инерции, закон ускорения и закон равенства действия и противодействия) и закона всемирного тяготения Ньютон не только подвел научное основание под все законы Кеплера, но и объяснил морские приливы, орбиты комет, траекторию движения пушечных ядер и прочих метательных снарядов. Все известные явления небесной и земной механики оказались теперь сведены «под одну крышу», то есть под единый свод физических законов. Каждая частица материи во Вселенной притягивает каждую другую частицу с силой, прямо пропорциональной произведению их масс и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними.

В 1686—1687 годах Лондонское Королевское общество опубликовало главный труд Ньютона «Математические начала натуральной философии».

В течение последующих десятилетий ученью празднуют торжество научной мысли над невежеством античности и средневековья. Новая механика кажется великой всеобъемлющей наукой, заключающей в себе объяснение принципов организации Вселенной. Как отмечалось в главе III, в первобытную эпоху явления природы объясняли на основе анимизма— считалось, что в каждом природном явлении заключена духовная сила, управляющая той или иной вещью. Только в XVII веке наука смогла полностью опровергнуть анимистическое мировоззрение и показать; миром управляют не бог и духи, а закон всемирного тяготения и три закона классической механики. Европейская наука и человеческий разум в целом впервые получили более прочный фундамент, чем религиозная вера. Создание законченной механистической картины мира имело далеко идущие общекультурные, идеологические и политические последствия.

Весь XVIII век — так называемая эпоха Просвещения — проходит под знаком величия и могущества человеческого разума, в условиях безграничного доверия к нему. Расцвет науки и окончательная победа капитализма в ведущих странах Европы укрепляет в людях уверенность в возможностях безграничного развития цивилизации, в совершенствовании каждой человеческой личности, в разрешимости всех научных, экономических и политических проблем.