Философия науки и техники. Учебное пособие

7.МЕХАНИСТИЧЕСКАЯ КАРТИНА МИРА

ВНАУКЕ XVII–XVIII ВВ.

7.1.Социально-культурные предпосылки появления

механистической картины мира

Первая научная картина мира возникает в начале XVII в. Ее формирование происходит в два этапа. Первый этап представляет период становления классического естествознания в рамках физического исследования. Опытная наука Галилея-Ньютона начинает изучать отдельные аспекты механического движения, начинает открывать частные законы механики: принцип инерции, закон сохранения импульса Декарта, законы падения тел Галилея, законы движения небесных тел Кеплера и теорию света Гюйгенса. Второй этап был связан с обобщением этих законов в единую развитую теорию механического движения, связанную с именем Ньютона.

Первый этап формирования механистической картины мира был обусловлен влиянием социокультурных факторов (теологии, философии, искусства), изменивших мировоззрение человека при переходе от культуры Средневековья к культуре Ренессанса и Новому Времени и обеспечивших внутренний рост знания. В этот период меняются представления о человеке и его деятельности, о познании и природе, о причинности, пространстве и времени.

Наиболее важными культурными предпосылками для появления опытной и математической науки Галилея–Ньютона были:

1. Снятие различия между естественным и искусственным. Это различие в европейской культуре было связано с традицией, идущей от Платона. В Античности и Средневековье искусство (ремесла) принижается по сравнению с теоретическим знанием – математикой (Платон). В технических искусствах человек познает свою идею, а в природе – Творца. Влияние Платона сохраняется в Средневековье. Тогда существовало разделение на «высшие» и «низшие» искусства в различных сферах деятельности. Например, к «высшим» искусствам, которые преподавались в университетах, относили: грамматику, риторику, диалектику, арифметику, геометрию, асторономию и музыку. К низшим причислялась живопись и механические искусства. Занятия «низшими искусствами» для свободных граждан были недостойными. Только к концу XVII в. ситуация изменилась, поскольку возникло но-

51

вое религиозное движение, называющее себя протестантизмом. Протестантизм содержал идею равенства людей между собой и равенство их перед Богом. Любая человеческая деятельность должна была замечена Им, а это означало, что нет различий между «низшими» и «высшими» сферами деятельности. Глава протестантской церкви Лютер говорил о том, что занятия теологией не более приближают человека

кБогу, чем занятия кузнечным ремеслом.

2.Новое отношение к природе. В Средневековье природа рассматривалась как живой организм, созданный Творцом и заключающий в себе скрытые смыслы творения. Природные вещи – это знаки, смыслом которых являются идеи, вложенные Богом в мир. Природа представляла собой тексты, расшифровать которые можно было с помощью «аналогий», «симпатий» или «антипатий» между вещами, свидетельствующими о божественном промысле. В Возрождении природа понимается как пластический материал в руках мастера. Она несет в себе активность, живые силы или духовность. Человек, владеющий магией, алхимией и астрологией, может раскрыть ее тайны, а перечисленные оккультные науки представляют собой средство познания замысла Бога, приближают человека к Творцу. В XVII в. нивелируется различие между естественным и искусственным и складывается понимание природы как механизма, искусственной вещи. Эта идея выражена в философии Декарта, разделившего мир на две субстанции: мыслящую (Бог, душа) и протяженную (природа). Декарт девитализировал природу, т. е. вынес из нее живую силу, или дух, и назвал ее мыслящей субстанцией. В природе, по словам Лейбница, утвердилась «косность и мертвенное оцепенение вещей».

3.Активный, деятельностный подход человека к миру, сложившийся в эпоху Возрождения. Если в раннем Средневековье познание было направлено на изучение внутреннего мира человека как отношения к Богу (Августин, ок. IV в.), а в позднем Средневековье на выявление скрытых смыслов в природе и соотнесение их с христианскими текстами и трудами Аристотеля (перипатетики, ок. XIV в.), то в эпоху Возрождения человек – деятель и творец. Разум его теперь имеет божественный статус, познание направлено, прежде всего, на наблюдение, подражание и даже преобразование природы. Последняя идея преобразования природы идет от Ф. Бэкона, считавшего, что одного только созерцательного подхода к природе мало для того, чтобы раскрыть причинные зависимости в ней. Нужен эксперимент, во время

52

которого природа будет поставлена в экстремальные условия, только тогда она выдаст свои тайны.

4.Новое понимание причинных зависимостей между явлениями.

Вкультуре Средневековья была принята аристотелевская система при-

чин: целевая, формальная, действующая и материальная. Целью в природе выступал Бог (целевая причина), для создания мира ему нужен план, образец или идеи (формальная причина), средства (действующая причина) и материал, мир (материальная причина). В XVII в. эта система причин подвергнется пересмотру. Наука (классическая механика) возьмет из этих причин только действующую и станет отождествлять ее с силами природы: упругостью, трением, тяготением и т. д.

5. Разработка методов познания сущностных свойств объектов. Ф. Бэкон в работе «Новый Органон» предлагал обосновать фундаментальные постулаты и понятия естествознания с помощью индукции. В качестве примера автор приводит индуктивный вывод о том, что в основе всех тепловых явлений лежит движение частиц. Вывод постулата таков. Нужно составить список всех случаев тепловых явлений (солнечных лучей, молний, горения и разложения различных тел), выделить у них такие физические свойства, как масса, размер, форма и движение, и показать, как тепловые явления от них зависят. Затем следует представить все случаи тепловых явлений, в которых природа теплоты проявляется в меньшей степени (лучи звезд, комет, Луны, снег, лежащий на вершинах гор) и выделить те, в которых из перечисленных физических свойств одно отсутствует. Таким свойством будет движение как расширение. Теперь можно составить таблицы степеней сравнения тепла для разных тел и в них постараться найти примеры, которые говорят, у каких тел (твердых, жидких, газообразных) это свойство проявляется в большей или меньшей степени. Наконец, эти множества явлений нужно сравнить, чтобы исключить факторы, не сопутствующие исследуемому свойству. Путем отбрасывания ненужных факторов получим остаток, сопутствующий интересующему свойству и представляющий его форму или природу. Так, Ф. Бэкон делает вывод о том, что природа теплоты – это движение.

Если у Ф. Бэкона речь идет об обосновании эксперимента с помощью индукции, то Р. Декарт в работе «Рассуждение о методе» выдвигает рациональный дедуктивный метод познания природы. Он представлял собой философское осмысление приемов и обобщений,

53

которыми оперировала математика. Суть рационалистического метода Декарта сводится к двум основным положениям. Во-первых, в познании следует отталкиваться от некоторых интуитивно ясных, фундаментальных идей, а во-вторых, разум должен из этих интуитивных идей на основе дедукции вывести все необходимые следствия. Дедукция необходима потому, что вывод не всегда может представляться ясно и отчетливо. К нему можно прийти лишь через постепенное движение мысли при ясном и отчетливом осознании каждого шага. Мы с помощью дедукции делаем неизвестное известным. Декарт сформулировал следующие три основных правила дедуктивного метода:

–во всяком вопросе должно содержаться неизвестное;

–это неизвестное должно иметь какие-то характерные особенности, чтобы исследование было направлено на постижение именно этого неизвестного;

–в вопросе также должно содержаться нечто известное.

7.2.Познавательные факторы появления механистической картины мира

На первом этапе формирования механистической картины мира можно выделить когнитивные факторы, оказавшие влияние на возникновение новых представлений о природе. К ним следует отнести представления о пространстве, времени и движении в творчестве Галилея. Они вводились на основе мысленных экспериментов, опирающихся на реальные возможности опыта. Галилей начинает создание новой физики с пересмотра аристотелевского понятия пространства, вводившего запрет на пустоту. Полагалось, что скорость падения тел в пространстве, заполненном средой, прямо пропорциональна их тяжести, и если плотность среды нулевая (тело движется в пустоте), то скорость движения должна быть бесконечной. Галилей с помощью мысленного эксперимента доказывает, что это утверждение неверно и что скорость падения в пустоте одинакова для всех тел независимо от их веса. Можно мысленно добавить к одному падающему телу другое так, что суммарно образуется тело большей тяжести. Суммарная тяжесть будет падать с той же скоростью, что и два составляющих ее тела. Различие между скоростью падения легких и тяжелых тел в опыте объясняется только сопротивлением среды: чем меньше это сопро-

54

тивление, тем меньше будут различаться скорости падения. При переходе к пустоте все тела будут падать с одинаковой скоростью.

Галилей, опираясь на философские представления Коперника и Бруно о бесконечности мира, вводит в физику понятие бесконечного однородного пространства, в котором взаимодействуют природные тела. Он снова использует мысленный эксперимент для доказательства однородности пространства. Если наблюдать за движением предметов внутри равномерно и прямолинейно движущегося корабля, то оно будет таким же, как если бы этот корабль находился в состоянии покоя. Понятие однородности пространства привело его к формулировке принципа относительности и закона инерции.

Принцип относительности утверждал, что механические процессы протекают одинаково, независимо от того, в какую точку отсчета перемещается инерциальная система отсчета (пространство однородно).

Принцип инерции устанавливался также с помощью мысленного эксперимента. Галилей проводит мысленные опыты по скатыванию по наклонным плоскостям тяжелых металлических шаров. Чем меньше становился угол наклона плоскости, тем меньше была величина ускорения шаров. Он рассудил, что шар на горизонтальной поверхности будет находиться в покое или в состоянии равномерного прямолинейного движения бесконечно долго. Движение его происходит за счет сохранения собственного количества движения, т. е. по инерции. Равномерное прямолинейное движение, т. е. движение по инерции, также требует пустого однородного пространства.

Все три принципа механики (однородности пространства, относительности движения и движения по инерции) были внутренне скоррелированы и служили методологическим ядром для открытых впоследствии частных и общих законов механики.

7.3. Атомистическая и континуалистская интерпретация механистической картины мира

На второй этап формирования механистической картины мира оказали влияние две исследовательские программы: атомистическая

иконтинуалистская. Атомистическая программа (Гассенди, Галилей, Ньютон, Бойль, Гюйгенс) восходила к идеям античной атомистики

ипредставляла материю как дискретную среду, заполняющую пространство. Континуалистская программа (Декарт и картезианцы) опи-

55

ралась на идеи Аристотеля о том, что пространство бесконечно делимо и материя, заполняющая пространство также бесконечно делима.

Полемику между этими двумя программами образно описал Вольтер: «Француз, прибывший в Лондон, замечает в философии, как и во всем прочем, сильные перемены. Он покинул заполненный мир, а прибыл в пустой; в Париже вселенную считают состоящей из вихрей тончайшей материи – в Лондоне не усматривают ничего подобного; у нас давление Луны вызывает морские приливы, у англичан же, наоборот, море тяготеет к Луне; дело доходит до того, что тогда, когда вы считаете, будто Луна должна вызвать отлив, и, к несчастью, это не подлежит проверке, ибо, чтобы внести в это дело ясность, необходимо исследовать Луну и моря с первого момента творения… У ваших картезианцев все совершается путем импульса, абсолютно непостижимого; у господина Ньютона действует притяжение, причина которого неясна; в Париже вы воображаете себе Землю в форме дыни,

вЛондоне она сплюснута с двух концов. Для картезианцев свет разлит

ввоздухе, для ньютонианца он приходит за шесть с половиной минут от солнца».

Обе программы выражали новое понимание природы как совокупности объектов, подчиняющихся законам механического движения. Но каждая имела свое философское обоснование. В целом, обе программы науки противостояли средневековой схоластике. В них можно выделить структурные блоки механистической картины мира: представления об объектах, об их взаимодействиях, о пространстве, времени и причинности.

Врамках картезианской программы пространство, время, движение объектов мыслились бесконечно делимыми, пространство заполняли вихри, а движение объектов описывал закон сохранения импульса. В ней применялись подходы, связанные с описанием механических

процессов в терминах сохранения работы, количества движения, и был сформирован принцип наименьшего действия (природа действует наикратчайшим путем, например, луч света распространяется прямолинейно в разных средах). Эта программа, в основном, объясняла явления природы с помощью умозрительных теорий, не подкрепленных фактами, поэтому она осталась метафизической системой

ине обрела статус научной картины мира.

Встановлении программы науки Ньютона можно выделить два момента. Сначала складываются представления об атомах и их движе-

56

нии в пустом пространстве (идеальная ситуация, когда среда не влияет на движения и законы механики даны в «чистом», незамутненном виде). Тогда остро ставился вопрос: как осуществляется взаимодействие тел на расстоянии, без материальной среды или с ней? На этом этапе действуют социально-культурные факторы. Ньютон опирается на:

1)идею Леонардо да Винчи о взаимосвязи силы тяжести и движения;

2)учение Коперника о том, что все падающие на Землю тела стремятся к ее центру, благодаря чему она имеет шарообразную форму, а все тела в космосе взаимно притягиваются друг к другу; 3) идеи Гилберта о том, что небесные тела представляют собой шаровые магниты и все планеты удерживаются на орбитах благодаря силам магнитного взаимодействия; 4) идеи Ф. Бэкона об универсальности сил притяжения и отталкивания во вселенной. Все эти идеи послужили Ньютону материалом для разработки концепции о действии сил на расстоянии.

Затем действует внутренняя логика развития науки. Решающим моментом было выявление Ньютоном общих законов для земной и небесной механики и открытие закона всемирного тяготения, из которого в качестве следствия выводились законы Кеплера, описывающие движения планет. Ньютон нашел аналогию между движением плане- ты-спутника вокруг Солнца и круговым движением тела, закрепленного на нити (маятника). Он сопоставил математическое уравнение движения для маятника с законом Кеплера и пришел к формулировке закона всемирного тяготения.

7.4. Философские основания классической механики Галилея–Ньютона

В результате в ньютоновской программе сложились следующие философские основания классической механики: 1) неделимость и неразрушимость атомов; 2) все тела (твердые, жидкие, газообразные) имеют атомное строение; 3) движение атомов происходит как их механическое перемещение в абсолютном пространстве с течением абсолютного времени; 4) абсолютное пространство однородно, поэтому к нему применимы принципы инерции и относительности Галилея; 5) тела движутся в природе под действием сил, в частности сил тяготения; причины сил неизвестны, поэтому гипотезы об их природе не измышляются; 6) в пустом пространстве силы передаются мгновенно (принцип дальнодействия); 7) природа понимается как машина, все

57

части которой жестко связаны друг с другом; в природе царит только необходимость и ее выражают законы классической механики. В любой заданный момент времени, зная начальные координаты тела и его траекторию, можно точно вычислить его конечное положение. Случайность рассматривалась как степень незнания природного процесса.

Ньютоновская программа опиралась на метод, который принес ей успех. Согласно ему, движение тел рассматривалось как перемещение их центра тяжести по континууму точек пространства с течением времени. Движение происходит так, будто все «количество материи», составляющей тело, находится в центре тяжести. Так в механику вошла идеализация материальной точки. Ее прообразом выступала неделимая, бесконечно малая и плотная частица – атом. Неделимость и неразрушимость атомов означали постоянство их массы. Поэтому Ньютон определил массу как количество материи, которое, в силу неделимости атома, всегда является постоянной величиной. Идея точечной массы была применена им для определения скорости и ускорения в точке. Понятие материальной точки облегчало также введение Эйлером и Лагранжем математического аппарата (дифференциального и интегрального исчисления) в классическую механику. Математизация механики Ньютона способствовала разработке ее новых разделов – механики твердого тела, упругих тел и механики жидкостей. В этом заключается успех и победа ньютоновской программы науки над декартовской.

58

8.МЕХАНИСТИЧЕСКАЯ КАРТИНА МИРА

ВНАУКЕ XVIII–XIX ВВ.

8.1.Дифференциация естественных наук и появление специальных научных картин мира

Второй этап в развитии механистической картины мира охватывает период с конца XVIII по середину XIX вв. Механистическая картина мира утрачивает общенаучный статус. Это связано с изменениями внутри массива научного знания. Было накоплено множество эмпирических фактов, которые не укладывались в узкие рамки классической механики. Она потеряла свой объяснительный и предсказательный характер. Увеличиваются объем и разнообразие знаний. В науке происходит процесс их дифференциации: появляются новые естественные, технические, гуманитарные и социальные науки. Единая механистическая картина мира утрачивает позиции универсальной научной онтологии. Она расщепляется на ряд частных (специальнонаучных) картин мира. Каждая специальная картина мира имеет свой предмет исследования в соответствующих научных дисциплинах. В XVIII–XIX вв. появляется дисциплинарно-организованное естествознание. Этому способствовало три фактора: 1) появление новой функции науки – прагматической; 2) расшатывание механических идей в естествознании и рост нового знания; 3) институционализация науки.

8.2. Появление прагматической функции науки

Наука становится ценностью цивилизации. Она не только является духовно-познавательной деятельностью, активно участвуя в формировании мировоззрения, но и обнаруживает прагматическую ценность. Это означает возможность постоянного и систематического внедрения новых знаний в производство в виде техники и технологии. В этот исторический период начинается тесное взаимодействие науки и техники, которое называется научно-техническим прогрессом. С конца XVIII в. происходит скачок в развитии техники. Были открыты машины, автоматически производящие продукты потребления. То, что раньше делал ремесленник, теперь делала машина. Она пряла, ткала, пилила, стругала, отжимала, отливала, производила весь предмет целиком.

59

Возникла необходимость в изобретении машин, с помощью которых можно было бы производить множество продуктов. Поворотным пунктом стало открытие парового двигателя (в 1776 г.); вслед за этим появился универсальный двигатель-электромотор (динамомашина в 1867 г.). Полученная из угля или силы воды энергия направлялась повсюду, где в ней нуждались. Древней механике, единственно определяющей в течение тысячелетия состояние техники, противостояла теперь современная энергетика. Прежняя механика располагала лишь ограниченной мощью в виде мускульной силы человека или животного, силы ветра или воды, приводившей в движение мельницы. Теперь в распоряжении человека оказалась в тысячу крат большая сила, которую, как сначала казалось, можно увеличивать до бесконечности.

Подобное развитие техники стало возможным только на основе естественных наук. Они дали нужное знание и открыли возможности, немыслимые в рамках прежней механики. Необходимой предпосылкой новой технической реальности стали, в первую очередь, электричество и химия. Человек получил новые источники энергии.

Для того, чтобы эти открытия были реализованы в экономике, требовалось еще одно условие: свобода общества, где допускается свободное соревнование между предпринимателями. Этому способствовали, во-первых, предоставление кредитов, во-вторых, организация труда, предусматривающая наличие на «рынке труда» свободной, пригодной для любой производственной операции рабочей силы, оплата которой, фиксировалась договором, и, в-третьих, наличие права, заставляющего соблюдать условия договора между предпринимателем и рабочим.

Так началось на Западе техническое и экономическое наступление предпринимателей XIX в., в ходе которого прежнее ремесло практически исчезло, за небольшим исключением совершенно необходимых его отраслей. Каждый, кто совершал бесполезные в техническом смысле поступки, безжалостно уничтожался. При этом крушение претерпевали подчас и самые плодотворные идеи. Тот, кто не справлялся с тем, что от него требовалось в данной ситуации, объявлял себя банкротом или увольнялся с должности. Однако иногда достигался сказочный успех. На начальной стадии происходил отбор самых дельных людей. Предприниматели постепенно осознали практическую полезность и экономическую выгодность науки, стали вкладывать средства в науку и технику и получать огромные дивиденды.

60