9.5.3. Наукова програма Ньютона

Наприкінці XVII ст., а саме в 1687 р., вийшла у світ праця, якій призначено було визначати розвиток природничонаукової думки понад двісті років – «Математичні перні натуральної філософії» Ісака Ньютона (1642­-1727). У цій фундаментальній праці Ньютон запропонувала ученому світу нову наукову програму,¹⁷¹ яка через кілька десятиліть відтіснила на задній план інші програми XVII ст. і приблизно з 50-х рр. XVIII ст. стала провідною не лише на Британських островах, а й на континенті, де картезіанська програма досить довго втримувала свої позиції.

Свою наукову програму Ньютон називає «експериментальною філософією», підкреслюючи при цьому, що в дослідженнях природи він спирається на досвід, який потім узагальнює за допомогою методу індукції. Навпаки, картезіанці воліють іти дорогою назад – від загальних самоочевидних тверджень («гіпотез») до менш загального через дедукцію – метод, який і Гюйгенс критикував за «апріорність». Головний докір на адресу Декарта зводиться до того, що він, не звертаючись належною мірою до досвіду, конструює «гіпотези», «оманні припущення» для пояснення природних явищ.

І хоча все математичне природознавство Нового часу, починаючи з Галілея, спирається на експеримент і послідовно прагне вигнати з науки абстрактну спекуляцію, проте, саме в ньютонівській програмі експеримент,

¹⁷¹ У цій та інших своїх працях Ньютон сформулював поняття і закони класичної механіки, дав математичне формулювання закону всесвітнього тяжіння, теоретично обґрунтував закони Кеплера (створивши тим самим небесну механіку), і з єдиного погляду пояснив великий обсяг досвідних даних (нерівність руху Землі, Місяця і планет, морські припливи й ін.). За висловом Дж. Бернала – це «біблія нової науки», «джерело подальшого розширення викладених у ній методів»

197

досвід справді відіграють вирішальну роль. У цьому відношенні з Ньютоном можна порівняти лише його співвітчизника Р.Бойля, який теж був великим експериментатором, доводячи свої переконання за допомогою експерименту. Досвіди Ньютона відрізнялися разючою точністю й прагненням кількісно фіксувати характер спостережуваних процесів. У своєму прагненні довіряти експерименту, взагалі досвіду більше, ніж умогляду, Ньютон – ыстинний спадкоємець традиції англійського емпіризму. Великий фізик настійно рекомендує натуралістам спиратися на цей метод, який вимагає виходити не із загальних тверджень розуму, а з досвідів і спостережень. Навіть математика, за Ньютоном, повинна користуватися методом аналізу, заснованим на індукції, а тим більше – фізика. Тільки ті висновки, які отримані на базі експериментів, мають право претендувати на науковість і вірогідність,- і це незважаючи на те, що, як визнає Ньютон, до загальних тверджень можна прийти лише шляхом повної індукції, що, строго кажучи, буває дуже рідко. Гіпотезам, тобто твердженням, отриманим раціонально, а не емпіричним шляхом, не повинно бути місця в науці.

Зміст наукового методу Ньютона (методу принципів) зводиться до наступного:

• провести досліди, спостереження, експерименти;

• за допомогою індукції вичленувати в чистому вигляді окремі сторони природного процесу та зробити їх об'єктивно спостережуваними;

• зрозуміти керуючі цими процесами фундаментальні закономірності, принципи, основні поняття;

• здійснити математичне вираження цих принципів, тобто математично сформулювати взаємозв'язки природних процесів;

• побудувати цілісну теоретичну систему шляхом дедуктивного розгортання фундаментальних принципів¹⁷².

Сам Ньютон за допомогою свого методу розробив класичну механіку як цілісну систему знань про механічний рух тіл. Його механіка стала класичним зразком наукової теорії індуктивного типу й еталоном наукової теорії взагалі, зберігши своє значення дотепер. Отже, Ньютон завершив побудову нової для того часу картини природи, сформулювавши основні ідеї, поняття, принципи, які склали механічну картину світу. При цьому Ньютон уважав, що «було б бажано вивести з первнів механіки й інші явища природи».

Основний зміст механічної картини світу, створеної Ньютоном, зводиться до наступних моментів. Увесь світ, весь Всесвіт (від атомів до людини) розумівся як сукупність величезної кількості неподільних і незмінних часток, які переміщаються в абсолютному просторі й часі, взаємопов՚язаних силами тяжіння, що миттєво передаються від тіла до тіла через порожнечу (ньютонівський принцип далекодії). Відповідно до цього принципу будь-які події жорстко визначені законами класичної механіки, тому якщо б існував, за висловом Лапласа, «всеосяжний розум», то він міг би їх однозначно передбачати і напред обчислювати.

¹⁷² Як показав Т. Кун у своєму дослідженні двох традицій у науці нового часу, емпірико-експериментальна лінія в епоху наукової революції, представлена в працях Бойля, Гюйгенса і Гука, істотно відрізнялася від раціоналістично-математичної, що знайшла своє вираження в Галілея, Декарта, Торічелі й інших. Першу традицію Кун називає беконіанською, а другу – класичною, вказуючи при цьому на різне розуміння та використання експерименту в рамках кожної з цих традицій. Якщо в класичній традиції експеримент відігравав роль своєрідної перевірочної інстанції – він повинен був або підтвердити, або відкинути припущення вченого, побудоване ним виходячи з деяких теоретичних передумов, то в беконіанській традиції експеримент ставився без попередньої теоретичної розробки. Справедливо вказуючи на дві тенденції в розвитку науки XVII-XVIII ст. (на них задовго до Куна вказав П.Дюгем), не слід, очевидно, занадто різко протиставляти їх: у деяких учених можна помітити поєднання тієї і тієї

198

Основними в механіці Ньютона є поняття сили, маси, простору і часу, які органічно пов'язані між собою, і поза їхнім зв'язком неможливо осмислити зміст кожного з них. У цьому розумінні наукова програма Ньютона не відрізняється принципово від декартівської: вона являє собою строго продуману систему принципів. Сам же зміст цих принципів радикально відрізняється як від картезіанських, так і від атомістичних. Якщо в Декарта властивості тіла зводяться до протяжності, фігури і руху, причому джерелом руху Декарт уважає Бога, якщо атомісти для визначення природи тілесного первня вводять ще й непроникність (твердість), уважаючи її головною властивістю матерії, то Ньютон приєднує до перелічених властивостей ще одну – силу, і ця остання стає в нього вирішальною. Сила, якою наділені всі тіла без винятку, як на Землі, так і в космосі, є, за Ньютоном, тяжінням.

Саме сила тяжіння тіл є та причина, за допомогою якої, за переконанням Ньютона, можна пояснити, – а не лише математично описати – явища природи. Це та остання причина, до якої сходить будь-яке фізичне, або механічне пізнання природи; сама ж вона, як підкреслюють Ньютон і його послідовники, у рамках механіки пояснена бути не може. Оскільки все, що неможливо було пояснити за допомогою механічних причин, у XVII-XVIII ст. кваліфікувалась як «прихована властивість» і виганялася з науки, то опоненти Ньютона наполегливо вимагали або виключити «гіпотезу тяжіння», або знайти їй пояснення, виводячи її якщо не з явищ, то з більш простої і зрозумілої причини. Упродовж декількох років Ньютон намагався знайти спосіб об'єднання сили тяжіння як космічної сили, що визначає рухи планет, із силою ваги земних тіл. У 1685 р. він відкрив закон, відповідно до якого земна куля притягує розташоване поза нею тіло так, ніби вся маса Землі була сконцентрована в одній точці – центрі. Це відкриття дозволило Ньютонові підійти до точного математичного порівняння двох сил – земного тяжіння і космічного притягання. У «Первнях» ці дві сили ототожнені.

Важливе значення в розробці механістичної картини світу має закон інерції.

Його намагалися сформулювати і Кеплер, і Декарт. Кеплер, так само як і Аристотель, уважав, що для приведення тіла в рух і для збереження цього руху всяке тіло – як земне, так і небесне – має потребу в двигуні. Рушійна причина, або сила, необхідна, згідно з Кеплером, щоб тіло могло рухатися. Інакше трактує закон інерції Декарт, а за ним і Ньютон. Сформульований Декартом закон інерції говорить: кожна річ перебуває в тому стані, в якому вона перебуває, доки ніщо її не змінить; у цьому відношенні стани руху і спокою рівноправні; і при цьому кожна частка матерії зокрема прагне продовжувати свій рух не по кривій, а винятково по прямій.

У Ньютона закон інерції звучить так: уроджена сила матерії є властива їй здатність опору, відповідно до якої будь-яке окремо взяте тіло, оскільки воно надано самому собі, утримує свій стан спокою або рівномірного прямолінійного руху. Закон інерції необхідно припускає нескінченний ізотропний простір і однорідну матерію, яка складає речовину як земних, так і космічних теі. Ці обидві передумови є спільними у Декарта у Ньютона, як, утім, і у двох інших наукових програм класичної науки – атомістичній та ляйбніцівській.

199

Однак якщо нескінченний ізотропний простір мислиться в картезіанській програмі як відносний, то в Ньютона він дістає зовсім іншу інтерпретацію. Уводячи поняття абсолютного простору і часу, Ньютон вступає в полеміку не лише з картезіанцями, а й з атомістами, і з Ляйбніцем. Разом з поняттями абсолютного простору і часу Ньютон уводить також поняття абсолютного руху. Ця концепція простору і часу як арени для рухомих тіл, властивості яких незмінні й незалежні від самих тіл, становила основу механічної картини світу.

В ученні про абсолютний простір знайшли своє вираження філософсько-теологічні погляди Ньютона, які грали в його мисленні важливу роль¹⁷³. Як одну з філософських передумов ньютонівської динаміки варто вказати на його переконання в тому, що матерія за природою є первень пасивний, а тому повинен існувати деякий активний первень, який слугував би, образно кажучи, джерелом «живлення» всесвіту. Таке уявлення про матерію в Ньютона збігається з картезіанським: у Декарта, як ми знаємо, джерелом руху у світі є Бог. Далеко не випадково принцип тяжіння має як свій корелят у ньютоніанській фізиці поняття абсолютного простору. Адже останній Ньютон наділяє особливою властивістю активності, називаючи його «чувствилищем бога» (Sensorium Dei). Ньютонів абсолютний простір є, по суті, щось на кшталт світової душі неоплатоніків, яка ніби здійснює зв'язок усіх речей у всесвіті, подібно до того, як душу тварини – зв'язок усіх її органів. На користь такого розуміння абсолютного простору говорить і той факт, що він, відповідно до Ньютона, не є діленим. Однак Ньютон не згодний уважати простір світовою душею: поняття світової душі несумісне з християнством, він заявляв, що простір – це атрибут Бога, а не його субстанція.

У ньютоніанців у XVIII ст. закріпилось і абсолютизувалось уявлення про ньютонівську наукову програму як програму насамперед емпіричну. І хоча в роботах Ньютона було чимало підстав для такого тлумачення його методу, однак поширене у XVIII ст. уявлення про принципи ньютоніанської фізики було все-таки однобічним: з наукової програми Ньютона, по суті, повністю елімінувалось її філософське ядро. У результаті й виник той вигляд ньютонівської фізики, який згодом виявився одним з аргументів на користь позитивістського тлумачення науки та її історії.

А.Айнштайн писав: «значення праць Ньютона полягає не тільки в тому, що ним була створена практично застосовна і логічно задовільна основа механіки, а й у тому, що до кінця XIX ст. ці праці слугували програмою всіх теоретичних досліджень у фізиці»¹⁷⁴, – і не тільки в ній, але й в інших науках.

У числі вчених XVIII ст., які працювали у рамках наукової програми Ньютона – П՚є Симон Лаплас (1749-1827), видатний французький математик і астроном. Його п'ятитомний твір «Трактат про небесну механіку» ніби підсумував розвиток класичної механіки. Саме в небесній механіці Лаплас, як і інші вчені XVIII ст., бачить вершину механіки як науки, у якій знаходить своє повне підтвердження принцип механічного

¹⁷³ Вводячи абсолютний простір, Ньютон вводит у физику ту саму «гіпотезу», яка не може бути доведена одними лише засобами механіки, а, навпаки, є філософсько-теоретичною передумовою, на якій тримається фізична теорія.

¹⁷⁴ Эйнштейн А. Физика и реальность. – М., 1965. – С. 15.

200

розуміння природи. Лаплас повністю переконаний у тому, що фізика повинна бути зведена до механіки, а остання вирішує всі завдання шляхом диференціального обчислення. Досить проінтегрувати систему диференціальних рівнянь, які описують рух усіх без винятку тіл і часток, що складають всесвіт, щоб одержати вичерпне знання про те, що є, що було і що буде. Будь-яка випадковість, відповідно до цієї програми, буде результатом нашого незнання. Тут він близький до французьких матеріалістів, про що досить переконливо свідчить його відповідь на репліку Наполеона, який одержав у подарунок екземпляр «Викладу системи світу» Лапласа: «Ньютон у своїй книзі говорив про Бога, у Вашій же книзі я жодного разу не зустрів ім'я Бога». – «Громадянин Консул, у цій гіпотезі я не мав потреби».

Важлива особливість функціювання механічної картини світу в якості фундаментальної дослідницької програми – синтез природничонаукового знання на основі редукції (зведення) різного роду процесів і явищ до механічних. Незважаючи на обмеженість рівнем природознавства XVII ст., механічна картина світу зіграла в цілому позитивну роль у розвитку науки і філософії. Вона давала природничонаукове розуміння багатьох явищ природи, звільнивши їх від міфологічних і релігійних схоластичних тлумачень. Вона орієнтувала на розуміння природи з неї самої, на пізнання природних причин і законів природних явищ.