Спор «математиков-астрономов» с «физиками-философами»

Теория Птолемея хорошо согласовывалась с наблюдениями, но была сложна и контринтуитивна – трудно представить причину, по которой планеты должны двигаться столь причудливым образом. С теорией Аристотеля дело обстояло ровно наоборот. Споры между сторонниками Птолемея, коих часто именовали «математиками» и «астрономами», и Аристотеля («философы» и «натурфилософы», что часто переводят как «физики») продолжались до победы ОМОНА Кеплера. Астрономы упирали на наблюдения, философы – на то, что надо постичь «природу» и «суть», и фиг с наблюдениями. В качестве иллюстрации позиции «философов» Вайнберг приводит (с. 119-120) отрывок из Гемина Родосского (ок. 70 г. до н. э.). Отрывок до странности напоминает творчество современных научных фриков – Авт. Аргументы философов местами были – на наш сегодняшний взгляд – просто смешны. Утверждалось, например, что описанные Птолемеем траектории планет не могут существовать, потому что «ужасны» и «не подходят Небу» – цитаты из итальянского философа Фракасторо (1478-1553).

Спор между «астрономами» и «физиками» начался еще в эллинистический период, продолжился в Риме, был отчетливо выражен в арабской науке и унаследован Европой. В 1610 г. Галилей уехал из принадлежащей Венецианской республике Падуи во Флоренцию. Он поехал за титулом «придворного философа». Статус философа маркировал бы его как человека, изучающего, «как на самом деле все устроено», в отличие от математика и астронома, который может вычислить, когда и где появится планета, но не может ничего знать о «природе» и «сущности» небесных тел. Более высокий статус тех, кто занимается «природой» и «сущностью» путем умозрительных рассуждений, существовал тогда и неформально, и формально (например, в иерархии университетских профессоров). К моделям «математиков-астрономов» все еще относились как к фокусам, которые, быть может, позволяют что-то посчитать, но никак не могут претендовать на описание реальности. Многие философы по-прежнему считали такой «моделью исключительно для расчетов» систему Птолемея, теперь тот же статус получила и система Коперника. Вайнберг приводит цитату из иезуита и кардинала Роберто Беллармино (кстати, одного из тех, кто приговорил Джордано Бруно к сожжению), что, мол, принять предположения Коперника для вычислений – прекрасно, но настаивать, что все так на самом деле и есть – опасная ересь. До мысли, что наблюдаемые факты и модели, их увязывающие и предсказывающие, и есть вся доступная нашему познанию «природа», «сущность» и «на самом деле», было еще очень далеко. До мысли, что возможность что-то посчитать и есть признак самого лучшего описания реальности, тоже. А Галилей хотел, чтобы к его открытиям относились как к реальным фактам. Он открыл, какова Луна (Юпитер, Млечный Путь) на самом деле, и не собирался соглашаться на меньшее.

Некоторые философы (в частности, Прокл в V в.) находили в разнообразии моделей, описывающих движение планет, повод поговорить о тщете разума: мол, вон сколько мнений, а истина ведома лишь Богу. То, что одни модели описывали наблюдения существенно лучше других, Прокл проигнорировал.

Римская империя. Упадок науки в христианскую эпоху

Эпоха, не давшая натурфилософии почти ничего нового, по-видимому, не имела вклада в научный метод. Вайнберг упоминает нескольких комментаторов древних текстов и обсуждает роль христианства в упадке античной науки.

Арабский мир

В арабском мире (Вайнберг оговаривается, что всех ученых, писавших по-арабски, он будет для краткости именовать арабскими, хотя их национальная принадлежность могла быть различной, а иногда ее трудно установить) отчетливо выразилось разделение на «математиков-астрономов» и «физиков-философов», о котором мы говорили выше. «Математики и астрономы» мало интересовались философией и предпочитали систему мира Птолемея, а «философов», многие из которых были врачами, мало заботила математика, а из астрономии им была интересна только астрология; они предпочитали систему гомоцентрических сфер Аристотеля. Вайнберг ставит вопрос, почему именно практикующие врачи отвергали Птолемея в пользу Аристотеля – и отвечает, что: 1. Они были впечатлены качеством его (Аристотеля) биологических работ. 2. Они находились под влиянием Галена, восхищавшегося Аристотелем. 3. Не будучи астрономами-практиками, они могли сквозь пальцы смотреть на расхождение модели Аристотеля с наблюдениями (ну расходится, ну и что, рано или поздно кто-нибудь что-нибудь подкрутит, и все наладится). Астрономы же не могли ждать, когда настанет «рано или поздно», и выбирали Птолемея.

Большая группа арабских астрономов занималась измерениями размера Земли, по-прежнему не имея понятия о погрешностях, но получая, как правило, вполне хорошие результаты (аль-Бируни, например, ошибся всего на 4%).

Именно говоря об арабском мире, Вайнберг впервые заводит речь о химии (или алхимии, у нас нет никакого разумного повода разделять их в ту эпоху). Вайнберг делит тогдашних химиков-алхимиков на тех, кто объяснял свойства веществ через человеческие качества и религиозные символы, и тех, кто этого не делал.

Огромным вкладом арабов если не в научный метод, то в научный инструментарий стало внедрение индийских цифр, которые мы так и называем арабскими.

Средневековая Европа

В раннем Средневековье, конечно, ни о какой науке речь не шла. Птолемей, Евклид, Аристотель и др. были переведены с арабского только в XII в. В XIII-XIV вв. появляются философы, заявляющие о приоритете опытного знания (Гроссетест, Р. Бэкон, Буридан, Орем). Вайнберг подчеркивает, однако, что у Гроссетеста и Буридана речь шла только о наблюдении, а не об эксперименте. Относительно Бэкона и Орема он таких уточнений не делает. В сочинениях Бэкона упомянуты примитивные эксперименты: «В старинных книгах сказано, что алмаз можно расколоть с помощью козлиной крови. Я смачивал алмаз козлиной кровью, и у меня ничего не вышло» – Авт. Также упоминаются близкие к деизму идеи, что мир управляется законами, в которые Бог не вмешивается или почти не вмешивается, хоть Он их и установил (Буридан). Добавим, что в XIII в. в образованных кругах Европы получает распространение пантеизм, жестоко преследуемый церковью. См.: История Средних Веков под ред. Н. Ф. Колесницкого. М.: Просвещение, 1986. – Авт. Орем в XIV в. применяет неубиваемый богословский аргумент «Библию не всегда нужно понимать буквально», обкатанный богословами для оправдания многочисленных странностей Писания (например, тех мест, где Бог гневался, раскаивался и вообще вел себя странно для всеведущего существа), для оправдания расхождений Писания с идеей о движении Земли. Подход, который ныне применяется христианскими богословами, чтобы защитить религию от науки, внедрялся для того, чтобы защитить науку от религии.

6. Научная революция (от Коперника до Ньютона)

Вайнберг отмечает, что научную революцию ХVI-ХVII вв. не стоит абсолютизировать. С одной стороны, научный прогресс начался еще в Высокое Средневековье, а с другой, даже величайшие ученые наступившей эпохи не расстались с мистикой: Галилей составлял гороскопы, даже если за них не платили, Ньютон объяснял свечение звезд и устойчивость Солнечной системы напрямую Господней волей, и т.д. Некоторые историки на этом основании делают вывод, что революции не было, была эволюция. Вайнберг с этим не согласен. «За исключением нескольких очень ярких греческих ученых, вся наука до XVI в. кажется мне совершенно непохожей на то, с чем я ежедневно сталкиваюсь в своей работе или с тем, что я вижу в работах своих коллег. До научной революции наука была насыщена религией и тем, что мы сейчас называем философией; кроме того, все еще не был выработан математический аппарат. После XVII в. в физике и астрономии я чувствую себя как дома. Я узнаю многие черты науки моего времени: поиск объективных законов, выраженных математически, которые позволяют предсказывать широкий спектр явлений и подтверждены сравнением этих предсказаний с наблюдением и экспериментом». Полагаю, Вайнбергу, прочитавшему эти тексты глазами современного физика, виднее, чем каким угодно историкам – Авт.

В эпоху научной революции мысль, что опыт является необходимым источником знания, постепенно завоевывает умы. Рупором ее стал Ф. Бэкон, хотя сам он не поставил ни одного эксперимента, и Вайнберг считает его роль в научной революции преувеличенной. Во всяком случае, Галилей начал свои опыты без всякого Ф. Бэкона, а опыты Леонардо были почти на столетие раньше. Т.е. идея о важности опытного знания носилась в воздухе, а не была поведана Ф. Бэконом замершему в изумлении человечеству. Тем более что, будучи только философом, а не практиком, он впадал в крайности, отвергая вообще всякое теоретизирование.

Галилей открывал собой целую плеяду блестящих экспериментаторов. Гюйгенс (который даже учитывал погрешности экспериментов, хоть общепринятой практикой это станет лишь к началу XX в.), Торричелли, Паскаль, Бойль… В опытах Бойля, откачивавшего воздух из сосуда и таким образом установившего, что воздух необходим для горения, поддержания жизни и распространения звука, Вайнберг видит новый подход к исследованию природы: не довольствоваться наблюдением и воспроизведением встречающихся в жизни ситуаций, а смело ставить природу в сколь угодно искусственные условия и смотреть, как она себя поведет. Это понимание, что никакой фундаментальной разницы между естественным и искусственным нет, которого не было у Аристотеля и его последователей.

Галилей в работе «Беседы и математические доказательства, касающиеся двух новых наук», обсуждая падение тел, говорит, что принцип «скорость падения не зависит от массы» выполняется хотя и не строго, но гораздо лучше, чем аристотелевский «скорость падения пропорциональна массе». Вайнберг видит в этом понимание того важного факта, что физика работает с приближениями, и отказ от погони за химерой абсолютной точности, которой пытались достичь греки, дедуктивно выводя свои физические построения из аксиом.

Гюйгенс в «Трактате о свете» декларирует, что утверждения трактата не выводятся, как в геометрии, из аксиом, принятых в силу своей очевидности. Сделанные предположения подтверждаются наблюдаемыми следствиями из них. Вайнберг отмечает, что и это уже не античная погоня за лаврами Евклида, а вполне современная методология физики.

Кроме метода, преобразуется и понятийный аппарат. Наука постепенно очищается от «духов», «предназначений» и прочей метафизики. Декарт, по Вайнбергу, «отвергает действие сверхъестественных сил на расстоянии – вещи взаимодействуют друг с другом путем непосредственных толчков или тяги». В этом можно усмотреть впадение в крайность – так можно объявить «сверхъестественной силой» магнетизм или гравитацию, и Вайнберг указывает, что возражение сторонников Декарта против теории тяготения Ньютона в том и состояло, что сила, мол, не может действовать через пустоту. При желании можно, напротив, сказать, что в своем неприятии взаимодействия через пустоту Декарт оказался в итоге прав – ведь взаимодействия передаются вполне материальными полями и с вполне конечной скоростью, – и вместо ошибки усмотреть здесь гениальное предвидение. Но даже если это был самый наивный «механический» взгляд, как идеологический противовес средневековой мистике он был полезен. А крайности при революциях – вещь обычная. Рьяно устремившись на противоположный полюс и обнаружив, что там, в общем, тоже холодно, человек обретает взвешенную позицию, обогащенную знанием обоих полюсов – Авт. Другой пример: открыв, что планета движется медленнее, когда находится дальше от Солнца, Кеплер пришел к выводу, что причина этого движения – «вещественная» сила со стороны Солнца, а не «дух», который, по мысли Кеплера, не должен зависеть от расстояния.

Наконец, законы Ньютона вместе с законом всемирного тяготения дали действующий поныне образец того, какой должна быть физическая теория: набор нескольких простых количественных законов, объясняющих широкий спектр явлений.

Если говорить о научном инструментарии, в этот период возникает многое из того, без чего невозможно представить себе современную физику: алгебраические формулы и их преобразования (Декарт), аналитическая геометрия (снова Декарт), дифференциальное и интегральное исчисление (Ньютон и Лейбниц).

Конечно, нельзя сказать, что во времена Ньютона физика обрела современный вид. Еще не стало общепринятой практикой учитывать погрешности расчетов и измерений. Еще не существовало международных единиц длины и массы, так что результаты измерений часто публиковались как пропорции «средняя плотность Земли равна 5.48 плотности воды»). Матан еще только начинался и не был толком обоснован. Еще не придумали векторов. Вообще, много чего еще не придумали, а тот же Ньютон гораздо больше пользовался геометрией, чем алгеброй. Но с высоты птичьего полета после Ньютона наука стала уже достаточно похожей на то, что она есть сейчас. И на этом Шахерезада прекращает дозволенные речи.

Подводя итоги, Вайнберг констатирует, что передовая наука никогда не соответствовала представлению философов о том, как следует постигать истину. На этом основании он говорит (с. 249), что попытки теоретически вывести правила научного поиска бесплодны. Эти правила вырабатываются опытом научных исследований и больше никак.