Отправной точкой научной революции, в результате которой появилась классическая наука и современное естествознание, стал выход книги Николая Коперника «О вращении небесных сфер» в 1543 г. Но гелиоцентрические идеи, высказанные там, были всего лишь гипотезой, нуждавшейся в доказательстве. Поиск аргументов в пользу этой гипотезы и стал основной задачей научной революции XVI - XVII вв., которая начинается с работ Г. Галилея.

ГАЛИЛЕЙ И ЕГО РОЛЬ В ВОЗНИКНОВЕНИИ СОВРЕМЕННОЙ НАУКИ

Основы нового типа мировоззрения, новой науки были заложены Галилеем. Он начал создавать ее как математическое и опытное естествознание. Исходной посылкой было выдвижение Галилеем аргумента, что для формулирования четких суждений относительно природы ученым надлежит учитывать только объективные - поддающиеся точному измерению -свойства (размер, форма, количество, вес, движение), тогда как свойства, просто доступные восприятию (цвет, звук, вкус, осязание), следует оставить без внимания как субъективные и эфемерные. Лишь с помощью количественного анализа наука может получить правильные знания о мире. А чтобы глубже проникнуть в математические законы и постичь истинный характер природы, Галилей усовершенствовал и изобрел множество технических приборов - линзу, телескоп, микроскоп, магнит, воздушный термометр, барометр и др. Использование этих приборов придавало эмпиризму новое, неведомое грекам измерение. Прежние дедуктивные схоластические размышления о вселенной должны были уступить место ничем не скованному экспериментальному ее исследованию с целью постижения действующих в ней безличных математических законов.
Очень важно, что свою систематическую ориентацию на опыт Галилей сочетал со стремлением к его математическому осмыслению. Эксперимент для него - планомерно проводимый опыт, посредством которого исследователь как бы задает природе интересующие его вопросы. Ответы, которые он хочет получить, возможны не на путях умозрительно-силлогистических рассуждений, но должны быть итогом дедуктивно-математического осмысления результатов исследования. Галилей ставил такое осмысление столь высоко, что считал возможным полностью заменить традиционную логику, как бесполезное орудие мышления, математикой, которая только и способна научить человека искусству доказательства.
Эта важнейшая сторона методологии Галилея вылилась у него в идею систематического применения двух взаимосвязанных методов - аналитического и синтетического (он называл их резолютивным и композитивным). При помощи аналитического метода исследуемое явление расчленяется на более простые составляющие его элементы. Затем вступает другое методологическое действие в виде того или иного предположения, гипотезы, с помощью которых достигается объяснение интересующих ученого фактов или явлений природы в их большей или меньшей сложности. Эта задача решается проверкой правильности принятой гипотезы, которая не должна находиться в противоречии с фактами, выявленными при анализе опыта. Такого рода проверка осуществляется при помощи синтетического метода. Иначе говоря, Галилей нашел подлинно научную точку соприкосновения опытно-индуктивного и абстрактно-дедуктивного способов исследования природы, дающую возможность связать научное мышление, невозможное без абстрагирования и идеализации, с конкретным восприятием явлений и процессов природы.
Ориентация на математику приводила Галилея к более радикальному развитию аналитической традиции. Он вновь возвращается, хотя и на более высоком уровне, к идеям Пифагора и Платона о числовых архетипах бытия. Действительным языком книги природы он считает язык геометрических фигур.
Математический аналитический метод Галилея приводил к механистическому истолкованию бытия. Можно считать, что великий ученый полностью порвал с сугубо качественным истолкованием природы, присущим как схоластике, так и натурфилософии с ее органицизмом. Натурфилософское познание, основанное на аналогии между организмом и природой (микро- и макрокосмосом), уступило место опытно-аналитическому выявлению конкретных причин бытия. Органистическое истолкование бытия заменялось причинно-детерминистическим, основывавшимся на первых успехах математики и механики.
Особое значение для нас имеют открытия Галилея в области механики, так как с помощью совершенно новых категорий и новой методологии он взялся разрушить догматические построения господствовавшей аристотелевской схоластической физики, основывавшейся на поверхностных наблюдениях и умозрительных выкладках, переполненной телеологическими представлениями о движении вещей в соответствии с их «природой» и целью, о естественных и насильственных движениях, о природной тяжести и легкости тел, о совершенстве кругового движения по сравнению с прямолинейным и т.д. Именно на основе критики аристотелевской физики Галилей создал свою программу строительства естествознания.
Стержень физических представлений Аристотеля составляет учение о движении, которое невозможно понять без обращения к проблеме пространства. Пространство, по Аристотелю, - это место, граница объемлющего с объемлемым. Тело, снаружи которого имеется объемлющее его тело, находится в определенном месте. Так, в соответствии с учением об элементах, земля находится в воде, вода - в воздухе, воздух - в эфире, эфир - ни в чем. Так как пространство обусловлено качественной границей между объектом и окружающей его средой, оно неоднородно. Движение также определяется качественной природой его носителя. Так, огонь естественно, по природе движется вверх, а вниз - против природы - насильственно. В силу этого правила, тяжелые тела всегда движутся к центру, а легкие - на периферию.
Галилей опроверг перипатетическое (аристотелевское) учение о естественных и насильственных движениях. Он показал, что если средой движения является не воздух, а вода, то некоторые тяжелые тела (скажем, бревно) становятся легкими, так как движутся вверх. Следовательно, движения тел вверх и вниз зависят от их удельного веса по отношению к среде, а не от их предназначения.
Аристотель считал, что тяжелое тело должно падать с большей скоростью, чем легкое, по причине своего стихийного влечения к центру земли как к своему естественному местонахождению: чем тяжелее тело, тем сильнее это влечение. Используя математический подход в своих физических опытах, Галилей вначале опроверг эту аксиому, а затем сформулировал закон постоянного ускорения для движения падающих тел -движения, совершенно не зависящего от веса или состава данных тел.
Также он проанализировал метательное движение и пришел к идее инерции, пока еще не сформулированной точно, но сыгравшей в дальнейшем развитии естествознания огромную роль. В отличие от Аристотеля, полагавшего, будто все тела стремятся достичь места, отведенного им природой, и будто всякое иное движение прекращается, если отсутствует некий постоянно возобновляемый внешний импульс, Галилей считал, что движущееся тело стремится пребывать в постоянном движении, если только какая-нибудь внешняя причина не остановит его или не отклонит от направления его движения. Так было опровергнуто одно из главных возражений последователей Аристотеля против теории планетарной Земли:
они утверждали, что предметы, находящиеся на поверхности Земли, в случае ее движения неизбежно оказались бы сброшены с нее и что любой метательный снаряд, запускаемый вверх под прямым углом, обязательно приземлялся бы на некотором расстоянии от исходной точки броска. Поскольку не наблюдалось ни того ни другого, они заключали, что Земля должна быть неподвижной. Но, вооружившись понятием инерции, Галилей доказывал, что пребывающая в движении Земля автоматически передает свое собственное движение всем находящимся на ней предметам или же метательным снарядам и, следовательно, общее инерционное движение остается незаметным наблюдателю, также находящемуся на Земле.
Во времена Галилея более или менее разработанным разделом физики была статика - наука о равновесии тел под действием приложенных к нему сил. Основателем ее был Архимед, которого Галилей считал своим учителем. Сам Галилей разработал динамику - науку о движении тел под действием приложенных сил. Он сформулировал первые законы свободного падения тел, дал строгую формулировку понятий скорости и ускорения, осознал решающее значение свойства движения тел, в будущем названного инерцией. Очень ценна была высказанная им идея относительности движения.
Философское и методологическое значение законов механики, открытых Галилеем, было огромным, ибо впервые в истории человеческой мысли было сформулировано само понятие физического закона в современном значении.
Законы механики Галилея вместе с его астрономическими открытиями подводили ту физическую базу под теорию Коперника, которой сам ее творец еще не располагал. Из гипотезы гелиоцентрическая доктрина теперь начинала превращаться в теорию.
На протяжении своей жизни, отданной науке, Галилей преуспел во многом: действенно поддержал коперниковскую теорию, постулировал полную подчиненность природы законам математики, ввел идею о силе как действующем механическом факторе, изложил основы современной механики и экспериментальной физики, обосновал рабочие принципы современного научного метода. Поэтому не случайно именно эта фигура отмечает рождение подлинно научного естествознания. Галилей начал научную революцию, приведшую к созданию современной науки.
Но оставался еще нерешенным вопрос о соотношении земных и небесных движений, объяснение движения самой Земли.
Гелиоцентрическая гипотеза Коперника пока так же мало соответствовала реальному движению планет, как и Птолемеевская схема. Поисками ответов на эти и некоторые другие вопросы характеризуется дальнейший ход научной революции, окончательно сломавшей старое мировоззрение и создавшей классическую науку.

ОСНОВНЫЕ АСПЕКТЫ НАУЧНОЙ РЕВОЛЮЦИИ

На это же время пришелся всплеск интереса к древнегреческой философии, в частности, к атомизму Левкиппа и Демокрита. Именно эта концепция подсказала верный ответ на вопрос о небесном движении и во многом определила дальнейший ход развития научной мысли. Греческий атомизм выдвинул постулат, что Вселенная состоит из неразличимых для глаза крошечных неделимых частиц, которые свободно перемещаются в бесконечной, лишенной качеств пустоте и, сталкиваясь друг с другом и вступая в различные сочетания, образуют все предметы и явления видимого мира. В этой пустоте нет ни верха, ни низа, ни центра: каждая точка пространства сама по себе нейтральна и равна любой другой. Поскольку Вселенная целиком состоит из одних и тех же материальных частиц. Земля тоже является одним из случайных скоплений этих частиц. При этом она не является ни покоящимся телом, ни центром Вселенной. Следовательно, не существует принципиальной разницы между небесным и земным, так как и то и другое состоит из одних и тех же частиц. А поскольку и протяженность этой пустоты, и число частиц бесконечно, вполне допустимо существование во Вселенной множества «двойников» Земли и Солнца, также порожденных стихийным движением атомов.
Такой подход был принципиально важен для решения проблемы соотношения земных и небесных явлений. Античность и Средневековье считали небо и землю абсолютно разными мирами, живущими по принципиально отличным законам и правилам. Человек, житель земного мира, не мог даже подумать о распространении действия земных законов на небесные сферы, обитель богов. Без снятия дихотомии «земное-небесное» естествознание, как и вся классическая наука, развиваться не могло.
Превращение Земли в планету выбивало почву из-под аристотелевской концепции пространства, окружающего неподвижную Землю. Если Земля является планетой, а не вселенским центром, отпадает необходимость считать Вселенную непременно конечной, бесконечное пространство не может иметь центра.
Движение небесных тел больше не нуждалось в таком объяснении, как внешняя звездная сфера, и отныне допускалось, что звезды могут быть рассеяны до бесконечности. Открытия, сделанные Галилеем с помощью телескопа, обнаружили великое множество звезд, явно находящихся на громадном расстоянии друг от друга, что еще больше подрывало дихотомию земного и небесного.
Все заключения, вытекавшие из коперниковской концепции мироздания: движущаяся и лишенная какого-либо преимущественного положения Земля; бесконечное пространство, не имеющее центра и содержащее великое множество небесных тел; уничтожение различий между небесным и земным, - все это совпадало со взглядами атомистов на Космос. К этому времени здание аристотелевской космологии рухнуло, а на смену ему не пришла ни одна жизнеспособная альтернатива. Поэтому уже готовая и хорошо разработанная атомистическая модель Вселенной стала единственным добротным дополнением гелиоцентрической концепции Н. Коперника. Впервые созвучие между этими двумя системами уловил Д. Бруно, заслугой которого стало выдвижение идеи о бесконечности Вселенной и множественности миров.
Не только коперниковская теория укладывалась в атомистическую схему космоса: атомистические представления о материи на удивление хорошо отвечали новым рабочим принципам и методам, принятым естествоиспытателями. Атомы Демокрита обладали исключительно количественными характеристиками - размером, формой, движением и количеством, а не какими-то субъективными чувственно воспринимаемыми свойствами (вкус, запах, прикосновение или звук). Все видимые качественные изменения, происходящие с теми или иными предметами и явлениями, объясняются разницей в количестве атомов, которые вступают в различные сочетания друг с другом. Следовательно, атомистическая Вселенная в принципе поддается математическому анализу. Атомы не наделены ни целью, ни разумом, их движение подчинено только законам механики.
Так, порожденные античным атомизмом космологические и физические построения открывали путь новым методам исследования - механическому и математическому, которые были подхвачены и разработаны естествоиспытателями уже в XVII в. Атомизм оказал влияние на подход Галилея к природе как к движущейся материи, им восхищался Ф. Бэкон, его использовал Т. Гоббс в своей философии механистического материализма, а П. Гассенди популяризировал его в европейских научных кругах. Но решение самой важной задачи - систематически встроить элементы атомизма в физическое объяснение Коперниковой Вселенной - возьмет на себя Рене Декарт.
В основных принципах античного атомизма можно найти множество параллелей с представлениями Декарта о природе как сложнейшем безличном механизме, управляемом строгими математическими законами. Подобно Демокриту, Декарт полагал, что физический мир состоит из бесконечного числа частиц, или «корпускул», которые механически сталкиваются друг с другом, слипаются и образуют скопления. Будучи христианином, он считал, что эти корпускулы движутся не совсем хаотически, но повинуются определенным законам, данным им от сотворения мира самим Богом-Промыслителем. Декарт дерзнул обнаружить эти законы, для начала задавшись вопросом: каким образом может отдельная корпускула свободно перемещаться в пространстве бесконечной Вселенной, если она не обладает ни абсолютным целеполаганием, ни аристотелевской стихийной тягой к движению? Применив к контексту атомистического пространства схоластическую теорию внешней силы, Декарт пришел к выводу, что покоящаяся корпускула стремится сохранить свое состояние покоя, если отсутствует какой-либо внешний импульс, тогда как движущаяся корпускула стремится продолжать свое движение по прямой линии и с прежней скоростью, если только ничто не отклоняет ее от пути. Так закон инерции был впервые однозначно сформулирован с учетом критической поправки об инерционной линейности. Декарт также утверждал, что любые отклонения от инерционной тяги происходят в результате столкновения одних корпускул с другими. Это дополняло картину корпускулярной Вселенной представлением об исключительно механистическом характере движения в ней.
Атомистическая теория, согласно которой частицы свободно движутся в бесконечном нейтральном пространстве, позволяла по-новому взглянуть на движение. Представления Декарта о корпускулярных столкновениях дали его преемникам возможность развивать идеи Галилея о природе силы и механической инерции. Однако первостепенную важность для обоснования коперниковской теории имело то, что Декарт применил свои теории линейной инерции и корпускулярных столкновений к проблеме планетарного движения, тем самым начав «вычищать» с небес последние остатки аристотелевской физики. Ибо автоматические круговые движения небесных тел, которые все еще отстаивали Коперник и Галилей, были невозможны в атомистическом мире, где частицы могли передвигаться только по прямой линии или же пребывать в состоянии покоя. Применив обе свои теории -инерционную и корпускулярную - к небесным явлениям, Декарт обнаружил самый важный фактор, остававшийся недостающим звеном в объяснении планетарного движения: при отсутствии какой-либо другой сдерживающей силы инерционное движение планеты, в том числе и Земли, обязательно стремилось бы вытолкнуть ее по касательной прямой прочь от изгибающейся вокруг Солнца орбиты. Но поскольку орбиты планет остаются сплошными замкнутыми кривыми и подобного центробежного движения не происходит, то становится очевидным: какая-то сила притягивает планеты к Солнцу - или, как это более ясно сказал Декарт, что-то заставляет планеты постоянно «падать» по направлению к Солнцу. И важнейшей проблемой новой космологии становилось выяснение природы и характера этой силы.
Итак, тот факт, что планеты вообще находятся в движении, отныне объяснялся инерцией. Но из этого объяснения следовало, что движение планет должно происходить по правильным концентрическим орбитам, а это не соответствовало реальному движению планет по эллиптическим орбитам. Эта проблема еще ждала своего решения, которое было найдено после применения декартовского понятия инерции к Кеплеровым эллипсам (его законам, описывающим движение планет).
Многие из гипотез Декарта относительно корпускулярной Вселенной не были поддержаны его последователями. Но главнейшая его концепция - физическая Вселенная как атомистическая схема, управляемая законами механики, - стала ведущей моделью для ученых XVIII в. Также очень важным оказалось выделение Декартом фактора «падения», который стал исходным для попыток построения самостоятельной космологии посткоперниковской наукой.
Но космология, не могла быть построена без ответа на два основных вопроса: 1) если существует инерция, то почему Земля и другие планеты постоянно «падают» по направлению к Солнцу? и 2) если Земля движется и не является центром Вселенной, то почему земные предметы «падают» на нее?
Чем дальше продвигались в своих исследованиях Кеплер, Галилей и Декарт, тем более вероятным делалось предположение, что эти вопросы взаимосвязаны и ответ на них окажется одинаковым. Разрабатывалась также идея о том, что между всеми материальными телами действует некая сила притяжения. К третьей четверти XVII в. Роберт Хук открыто высказал идею о том, что и движением планет, и падающими телами управляет одна и та же сила притяжения. Кроме того, он подтвердил свою догадку при помощи механического маятника, раскачивающегося по удлиненной круговой траектории: его линейное движение постоянно отклонялось в сторону под воздействием центрального притяжения. Этот наглядный пример красноречиво иллюстрировал, что законы земной механики могут быть применены для объяснения небесных явлений. Маятник Хука показал, насколько радикально изменилось мировоззрение человека и место небес и небесных явлений в нем: из положения запредельного царства со своими таинственными законами это место было низведено до статуса, принципиально не отличающегося от земного мира.

ИСААК НЬЮТОН И ЗАВЕРШЕНИЕ НАУЧНОЙ РЕВОЛЮЦИИ