Становление классической науки. Роль Галилея в процессе оформления механистической картины мира

Соединение абстрактно-теоретической (умозрительно натурфилософской) традиции с ремесленно-технической. Науку конституирует единство эмпирической и теоретической деятельности. Однако в периоды антич­ности и средневековья два эти вида деятельности гно­сеологически и социально противопоставлены, разоб­щены. Теоретическая деятельность замыкалась на семь классически свободных искусств — астрономию, диа­лектику, риторику, арифметику, геометрию, медицину, музыку — и только на них. Эмпирическая деятельность проходила по ведомству механических, несвободных искусств — ремесленничества. Дело доходило до курь­езов. Так, теоретическое занятие медициной считалось научным и сводилось к толкованию книг. Практичес­кое занятие медициной — непосредственная терапев­тическая деятельность — научным не считалось и ква­лифицировалось как врачебное дело.

Данное положение, когда теоретические занятия составляли удел абстрактного интеллекта, а эмпиричес­кие (опытно-экспериментальные) занятия — удел кон­кретного ремесла, крайне затрудняло синтез эмпи­рического и теоретического уровней, а значит, делало невозможным формирование науки. Представители ка­бинетной учености, не занимаясь экспериментаторством по психологическим обстоятельствам (отсутствие пре­стижности), обрекали себя на бесплодное системосози-дание и схоластическое теоретизирование. Представи­тели же цехового ремесла, не занимаясь вопросами те­ории по обстоятельствам социальным (сословные барьеры), оказывались не в состоянии перешагнуть рубеж ползучего эмпиризма и беспросветного филис­терского невежества. Разрыву этого порочного круга и радикальному изменению ситуации, приведшему к син­тезу эмпирической и теоретической деятельности, а вместе с этим — к образованию науки, мы обязаны тем социально-практическим процессам, которые составля­ли стержень общественной жизни того времени.

Конечно, было бы вульгарным социологизированием процесс вызревания научного естествознания ин­терпретировать как непосредственное и прямое след­ствие развития капитализма. С нашей точки зрения, этот (безусловно, социокультурный) процесс детерми­нировался обществом более опосредованным и слож­ным образом. Адекватная картина генезиса науки о природе по социокультурной составляющей представ­ляется нам такой.

Оформление естествознания как науки стало воз­можным лишь в условиях капиталистического товар­ного производства, породившего ценностную переори­ентацию познания на получение практически полез­ного знания. Свидетельством этого служат настроения самих деятелей науки того времени, выраженные, к примеру, Гуком, который заявлял: «Задача науки состо­ит в изыскании совершенного знания природы, а так­же свойств тел и причин естественных процессов; эти знания приобретаются не... ради самих себя, а для того, чтобы дать возможность человеку... вызывать и совер­шать такие эффекты, которые могут наиболее способ­ствовать его благополучию в мире». Однако для образования теоретического естествознания самих по себе данных установок недостаточно, поскольку, как уже отмечалось, направленность на достижение прикладных результатов должна сочетаться с использованием мыс­лительных навыков работы с идеализированными объек­тами, с идеальным моделированием действительности.

Для объяснения социальных предпосылок возмож­ности сохранения и развития этих навыков недоста­точно ссылок на развитие капиталистического произ­водства.

Ключ к пониманию причин сохранения и разви­тия античной деятельности по конструированию иде­альных объектов, без которой невозможна наука, зак­лючается в признании особого значения средневеко­вой культуры, сыгравшей исключительную роль в данном отношении. Поскольку для образования есте­ствознания необходим синтез абстрактно-теоретичес­кой и опытно-практической деятельности, а он, как было выяснено, не мог произойти в условиях антично­го рабства, на начальном этапе требовалось, видоиз­меняя систему производственных отношений, препят­ствующих указанному синтезу, сохранить принципы деятельности с идеализациями. Нечто подобное и осу­ществилось в эпоху Средневековья, экономической основой которого было уже не рабство, но феодализм, а интеллектуальной основой — абстрактно-теоретичес­кая деятельность с идеальными конструкциями (тео­логическая спекулятивная система мира). Данными совершенно своеобразными условиями средневековой культуры и объясняется как дальнейший прогресс «теоретического» исследования природы, так и отсут­ствие социальных запретов на «опытное» (алхимия, натуральная магия и пр.) ее изучение. Во всяком слу­чае, путь от идеального моделирования действитель­ности к опыту прокладывался именно в то время.

Насколько непростым, продолжительным и труд­ным был этот путь, можно судить хотя бы по времен­ному показателю — для соединения абстрактно-теоре­тической (умозрительно-натурфилософской) традиции с ремесленно-технической человечеству потребовалось четырнадцать столетий.

Следовательно, существенной вненаучной предпо­сылкой оформления научного естествознания наряду с развитием капиталистических отношений явился факт освоения в рамках феодализма античных куль­турных традиций. Учитывая это, процесс оформления научного естествознания с точки зрения реализации социокультурной детерминации, обеспечившей синтез эмпирической и теоретической деятельности, в самой лапидарной форме может быть реконструирован так.

1. Специфические обстоятельства Средневековья позволили транслировать мыслительные дости­жения Античности (опыт идеального моделирова­ния действительности) в культуру Ренессанса, тогда как специфические обстоятельства после­днего позволили существенно преобразовать эти достижения (данный процесс, как отмечалось, начался уже в эпоху Средневековья — «очаги» опытного естествознания в монастырях) — от ус­тановок на поиск гносеологических средств удо­стоверения результатов естественно-научного по­иска до формирования собственно «техногенного» естествознания. Переходными формами эволюци­онной цепи от умозрительной натурфилософии к эмпирически обоснованному естествознанию яв­ляются такие двухмерные, эмпирико-теоретичес-кие феномены, как астрология, алхимия, натураль­ная магия и т. п., равно как и концепции тогдашних деятелей культуры (Бруно, Р. Бэкон), сочетавших в себе по тем временам буквально несовместимые эмпирические (опытно-экспериментальные) и тео­ретические (теологически-спекулятивные) взгля­ды и установки.

2. В дальнейшем благодаря последовательному вытес­нению на интеллектуальную периферию фидеис­тических, теологических и метафизических комп­лексов (деизм) и все возрастающему стремлению практически эффективизировать научную деятель­ность (прогресс капиталистических отношений) постепенно образуется новый, ранее не известный интеллектуальный феномен — опирающееся на опыт теоретическое естествознание.

Приоритет введения в науку гипотетико-дедуктив­ной тактики исследования по праву принадлежит Г. Га­лилею. Мы имеем в виду, прежде всего разработанную им концепцию пустотной механики, базировавшуюся на принципах рациональной индукции и мысленного эксперимента. Чтобы понять существо методологичес­ких новшеств Галилея, необходимо хотя бы бегло оха­рактеризовать аристотелевскую науку о природе, кри­тика которой стимулировала создание Галилеем новой программы строительства естествознания.

Физика Аристотеля включает общую теорию бы­тия, являющуюся с современной точки зрения конкре­тизацией традиционной онтологии. Собственно физи­ческие проблемы в принятом понимании развиты у Аристотеля слабо, что следует из анализа содержания его немногочисленных произведений, посвященных этим проблемам, в частности — «Физики», «О небе» и «Механических проблем». Аристотелевская «Физика» представляет общее учение о природе, о первых нача­лах и четырех причинах. «О небе» посвящено вопро­сам круговых и прямолинейных, «естественных» и «насильственных» движений. «Механические пробле­мы», по мнению историков, созданные не самим Ари­стотелем, а его эпигонами, и представляющие собой апокриф, обсуждают задачи в основном технического характера, решение которых построено по единообраз­ному методу рычага.

Стержень физической проблематики у Аристоте­ля составляет учение о движении, которое первона­чально связывалось им с концепцией энтелехии, или философской теорией актуализации. Однако, посколь­ку такая трактовка движения оказывалась непригод­ной для решения частных физических задач, Аристо­тель вынужден был ее конкретизировать. С этой це­лью он ввел более частные понятия типов движения (перемещение, изменение, возрастание, уменьшение), а затем предложил еще более уточненное понятие из­менения положения тела с течением времени (понятие локального движения), которое в дальнейшем специ­фицировал на естественное и насильственное. Чтобы понять смысл данной дистинкции, следует охаракте­ризовать аристотелевскую концепцию пространства.

Пространство, по Аристотелю, есть место, грани­ца объемлющего с объемлемым. Тело, снаружи кото­рого имеется объемлющее его тело, находится в месте. В соответствии с учением об элементах земля находит­ся в воде, вода — в воздухе, воздух — в эфире, этот же последний — ни в чем. Исходное местоположение тел обусловливает качественную определенность физичес­ких перемещений (локальных движений) в зависимо­сти от природы носителей. Так, огонь естественно, по природе, движется вверх, а вниз — против природы — насильственно; для земли же пребывание наверху — противоположно естественному и т. д. Так как движе­ние тел изначально предопределено характером суб­страта, тяжелые тела движутся к центру, легкие — на периферию. Таким образом, пространство Аристотеля, конституированное качественными границами между объектами и средами, гетерогенно, векторизовано; неодинаковость его точек дополняется неравноправно­стью, неравноценностью перемещений по направле­ниям, дифференцируемым привилегированными сис­темами отсчета.

Анализ аристотелевской доктрины неоднородного и анизотропного пространства позволяет глубже по­нять существо его механики. Как справедливо отмеча­ет Либшер, в ней не существует относительности меж­ду системами отсчета, ибо не выполняется теорема импульсов: силы там пропорциональны не изменени­ям импульсов, а самим импульсам. Кроме того, «состо­яние равновесия свободного объекта есть покой, что выделяет определенную систему отсчета. При наблю­дении этого состояния равновесия можно в каждой системе отсчета установить, какую скорость она имеет относительно абсолютно покоящейся системы».

В чем гносеологический источник данной естество­ведческой позиции Аристотеля? В грубом некритичес­ком эмпиризме и архинаивнейшем реализме: ставя вопрос, как движутся тела на самом деле — in re, Стагирит а) не в состоянии абстрагироваться от эффектов трения; б) вынужден постулировать зависимость ско­ростей движения от качественных свойств тел, пара­метров среды.

Подобная примитивно-физикалистекая трактовка исключает формулировку столь капитальных законов механики, как законы инерции, падения и т. д. (Идей­ное ядро перипатетической механики составляет закон: движимое движется чем-то — находящий метафизичес­кую проработку в доктринах импетуса и антипериста-сиса.) Именно против подобной — примитивно-физикалистской — постановки вопроса активно выступил Галилей. Он усилил заложенную Коперником много­значительную тенденцию разведения образов (симво­лов) и объектов, содержательного строения знаков (язык науки) и их связи с реальностью. Отправляясь от идей более ранних критиков Аристотеля (Тарталья, Бенедетти, Борро, Пикколомини), Галилей нанес пери­патетической платформе наивного реализма (прими­тивного физикализма) сокрушительный удар.

Уже в первой своей работе, посвященной проблеме движения, сочинении «О движении» (ок. 1590 г.), он подверг критике динамику Аристотеля. В частности, Галилей опроверг перипатетическое учение о есте­ственных и насильственных движениях. Он показал, что если среда движения не воздух, а вода, некоторые тя­желые тела (скажем, бревно) становятся легкими, так как движутся вверх. Следовательно, движения тел вверх или вниз зависят от их удельного веса по отношению к среде, а не от «предназначения». Здесь же Галилей показал беспочвенность того тезиса перипатетиков, что скорости движения тел в менее плотной среде больше, чем в более плотной. Так, тонкий надутый пузырь дви­жется медленнее в воздухе, нежели в воде и т. д.

Позитивная часть физической теории Галилея пред­ставлена фундаментальным трудом «Беседы и матема­тические доказательства». В нем Галилей обращается к анализу изохронности качаний маятника. Он вывел, что разные по весу, но одинаковые по длине маятники со­вершают колебания одинаковой продолжительности. Но движение маятника сводится к падению тела по дуге круга. Отсюда следует, что сила тяжести в одинаковой мере ускоряет различные падающие тела. Значит, если отвлечься от сопротивления среды, все тела при сво­бодном падении должны иметь одинаковую скорость.

Параллельно Галилей проводит опыты с катанием тел по наклонной плоскости и здесь же находит под­тверждение мысли о равномерном ускорении различ­ных тел силой тяжести. Однако доказательность этих опытов не являлась стопроцентной, поскольку проявление закона действия силы тяжести видоизменялось действием внешних причин. Для устранения данного недостатка следовало четко зафиксировать природу этих видоизменений. Последнее требовало радикаль­ной переформулировки оснований господствовавшей перипатетической динамики, приспособленной к ана­лизу эмпирически регистрируемых движений. Что же предпринял Галилей?

Он выработал особую исследовательскую тактику, предписывавшую проводить изучение не эмпиричес­кого, а как бы идеального, теоретического движения, описываемого аппаратом математики. В соответствии с этим новая, развиваемая Галилеем динамика услов­но распадалась на две части. В первой требовалось путем логического вывода получить законы движения в «чистом виде». Во второй, органически связанной с первой, требовалось осуществить опытное оправдание полученных в первой части абстрактных законов дви­жения.

Развивая новую динамику, Галилей подверг кри­тике перипатетический тезис «нет действия без при­чины», трактовка которого распространялась лишь на состояния покоя. А именно: всякое тело не переходит из состояния покоя в состояние движения без действия дополнительной силы. При этом перипатетики полага­ли, что прекращение движения связано с действием эмпирических условий (трение, сопротивление среды) в случае прекращения действия движущей силы. В эту трактовку Галилей вносит существенную поправку: ни одно тело не изменяет скорости ни по величине, ни по направлению без действия дополнительной силы. Дру­гими словами, раз получив импульс, по прекращении действия силы тело продолжает движение с постоян­ной скоростью без учета сопротивления среды и эф­фектов трения. Последнее революционизировало не только сферу науки, фактически отмечая действитель­ное начало физики (закон инерции), но и сферу гносе­ологии, разрушая наивно-физикалистские воззрения Аристотеля. Оценивая гносеологическое значение раз­работанного Галилеем метода идеального моделирова­ния действительности, А. Эйнштейн и Л. Инфельд квалифицируют его как одно «из самых важных дос­тижений в истории человеческой мысли», которое «учит нас тому, что интуитивным выводам, базирую­щимся на непосредственном наблюдении, не всегда можно доверять, так как они иногда ведут по ложному следу».

Исходный пункт физики Галилея абстрактно-гипо­тетичен. Если Аристотель описывал действительные наблюдаемые движения, то Галилей — логически воз­можные. Если Аристотель ставил вопрос относительно реального пространства событий, то Галилей — отно­сительно идеального, в котором «вместо непосред­ственного изучения процессов природы» узаконивал­ся анализ математических предельных законов, какие «можно проверить только при исключительных усло­виях». Вместо движения реальных тел Галилей уви­дел «геометрические тела, движущиеся в пустом без­граничном евклидовом пространстве»; «это был очень трудный переход, настоящая революция в понимании движения»2. Характеризуя гносеологический метод Галилея, исследователи его творчества указывают на мысленный эксперимент как на такой познавательный момент, который существенно обогатил арсенал науч­ной деятельности. В чем, по Галилею, заключается его сущность? Книга природы, считает Галилей, написана на идеальном языке математики. Читая ее, следует абстрагироваться от условий эмпирической данности изучаемых процессов и вскрывать за чувственной ка­жимостью фундаментальные рациональные законы.

В этой связи представляется естественным, что Галилей возрождает гносеологические традиции Пла­тона, разработавшего идеально-логическую трактовку природы знания. Если Аристотель пошел на сознатель­ный идейный разрыв с Платоном («Платон мне друг, но истина мне больший друг»), отказавшись от его трактовки природы знания, то Галилей, обосновывая принцип интеллектуальной рационализации эмпи­рии — необходимость проникать в сущность, скрытую за существованием, — тем самым восстанавливает платонизм.

В понимаемой именно на платоновский манер природе познавательной деятельности, которая со­стоит в исследовании предельных случаев, реализуемых лишь в идеальных условиях, и заключается то новое, что связано с именем Галилея, обогатившего инструментарий науки методом мысленного экспе­римента.

Оценивая творческий метод Галилея, невозможно обойти такую проблему: исключает ли деятельность по постановке мысленных экспериментов деятель­ность по проведению реальных экспериментов или нет? С высоты сегодняшнего дня вопрос кажется нелепым, поскольку нет оснований для противопос­тавления одного типа деятельности другому. Не явля­ясь провизорной стадией обдумывания деталей пред­стоящего реального эксперимента, мысленный экспе­римент выступает независимой и самостоятельной исследовательской процедурой, основанной на изуче­нии идеализированной концептуальной действитель­ности, в то время как реальный эксперимент пред­ставляется процедурой, изучающей объективную дей­ствительность. Поэтому один тип экспериментов не заменяет и не исключает другой.

Факт проведения Галилеем реальных опытов по­зволяет уточнить динамику оформления метода мыс­ленного эксперимента, стимулировавшего образование научного естествознания. Она такова.

1. Результаты реальных экспериментов (побочные эффекты условий эмпирической осуществимости), естественно, не оправдали ожидаемого: удельный вес отрицательных данных был значительным. Последнее обусловило нападки на новую галиле-евскую теорию падения не только исконных про­тивников Галилея — реакционных перипатетиков (критическое выступление пизанской профессуры), но и таких прогрессивных деятелей культуры того времени, как, скажем, Декарт, который упрекал Галилея в нечистоте проведения опытов. Выход из этой драматической ситуации Галилей нашел в том, что рационализировал полученные в опыте резуль­таты. Это позволило ему объяснить отрицательные данные нечистотой условий — погрешностями эмпирического уровня.

2. Гносеологическая рефлексия первоначально ad hoc (для данного случая) приема рациона­лизации негативных свидетельств при опытной апробации теории вместе с оформившимся в ходе этой рефлексии убеждением о чрезвычайно нео­днозначном, опосредованном характере взаимосвя­зи эмпирического и теоретического уровней в научном поиске, подсказали Галилею идею нового метода. Этот метод — рациональная индукция, использование которой соответствовало условиям не естественного, а искусственного, абстрактно-ло­гического пространства — пространства идеальной научной реальности. Так выкристаллизовалась концепция пустотной механики: «если бы совер­шенно устранить побочные эффекты эмпиричес­кого уровня, то...» (мысленный эксперимент).

3. Развитие концепции пустотной механики в каче­стве логического финала имело оформление гипотетико-дедуктивной методологии, поскольку спосо­бом проверки выведенных в рамках пустотной механики идеальных законов движения мог быть только опыт. Если быть точным, надо сказать, что Галилей не выполнил свой план эмпирического обоснования идеальных законов пустотной меха­ники (идея сопоставления идеальных законов с реальными, учитывая специальную систему попра­вок на эффекты эмпирического уровня — трение и т. п.). Этот план был фактически реализован поз­же — с завершением строительства величествен­ного здания классической механики в следующем столетии.

Таким образом, обобщая сказанное относительно столь важного компонента, как утверждение гипотетико-дедуктивной методологии познания, правильно подчеркнуть роль Галилея. Именно Галилей, опровер­гнув аристотелевское: «Никакое движение не может продолжаться до бесконечности» (по существу, это рав­носильно открытию закона инерции, точную формули­ровку которого, однако, дал лишь Ньютон), заложил фактический фундамент науки о природе. Именно Га­лилей, развенчивая наивный квалитативистский феноменализм перипатетиков, возрождая платонистскую интерпретацию природы знания, а также разрабаты­вая исследовательскую тактику мысленного экспери­мента в идеальной реальности, обосновал возможность применения в рамках физики количественного аппа­рата математики, что означало перевод ее на строгую научную основу. Именно Галилей, обращая внимание на необходимость последовательного эмпирического обоснования идеально-логических законов и формули­ровок, создал универсальную методологическую канву естественно-научного познания.

Поэтому именно фигура Галилея, установившего «ясные» и «очевидные» сейчас законы, создавшего сами рамки мышления, которые сделали возможными последующие открытия в науке, реформировавшего интеллект, снабдившего его серией новых понятий, выработавшего специфическую концепцию природы и науки, — фигура Галилея отмечает рождение подлин­но научного естествознания.