Стивен Хокинг - Высший замысел. Взгляд астрофизика на сотворение мира

Фалесу приписывают первое предсказание солнечного затмения в 585 г. до н. э., хотя высокая точность его предсказания была, скорее всего, счастливой случайностью. Его личность овеяна тайной: он не оставил после себя никаких рукописных свидетельств. Его дом был одним из центров интеллектуальной жизни Ионии – области, которая была колонизирована греками и влияние которой со временем распространилось от Турции на запад, вплоть до Италии. Ученые Ионии с их огромным интересом к открытию фундаментальных законов, объясняющих явления природы, сформировали важный этап в истории развития человеческой мысли. Они использовали рациональный подход и во многих случаях пришли к выводам, поразительно сходным с теми, которые мы делаем в настоящее время с помощью более сложных методов. Это было великое начало. Но несколько столетий спустя большинство достижений ионийской науки были забыты, и приходилось заново открывать или изобретать (иногда неоднократно) то, что уже было известно.

Согласно легенде, первая математическая формулировка того, что сейчас мы могли бы назвать законом природы, принадлежит ионийцу Пифагору (ок. 580–490 гг. до н. э.). Его имя нам хорошо известно благодаря одноименной теореме о том, что квадрат гипотенузы (самой длинной стороны) прямоугольного треугольника равен сумме квадратов катетов (остальных двух сторон). Считается, что Пифагор открыл числовую связь между длиной струн музыкальных инструментов и гармоническими сочетаниями звуков. На современном языке мы бы описали эту зависимость, сказав, что частота (число колебаний в секунду) струны, вибрирующей при фиксированном натяжении, обратно пропорциональна длине струны. С практической точки зрения это объясняет, почему струны на бас-гитарах должны быть длиннее, чем на обычных. Вполне возможно, что на самом деле это открытие не принадлежит Пифагору, как и формулировка теоремы, носящей его имя. Но есть свидетельства, подтверждающие, что об определенной зависимости между длиной струны и высотой тона в его времена было известно. И если так, то эту простую математическую формулу можно называть первым примером того, что сейчас мы называем теоретической физикой.

Иония.Ученые древней Ионии одними из первых стали объяснять природные явления при помощи законов, а не мифов или религиозных представлений.

Помимо вывода Пифагора о струнах единственными физическими законами, известными древним в правильной формулировке, были три закона, сформулированные Архимедом (ок. 287–212 гг. до н. э.), который, бесспорно, являлся самым выдающимся физиком Античности. В современном преломлении закон рычага гласит, что, приложив малую силу, можно поднять большой вес, поскольку рычаг увеличивает силу пропорционально отношению расстояний от точки опоры. Закон плавучести утверждает, что на любой предмет, погруженный в жидкость, действует выталкивающая сила, равная весу вытесненной им жидкости. А закон отражения постулирует, что угол между падающим лучом света и зеркалом равен углу между зеркалом и отраженным лучом. Но Архимед не называл это законами и не объяснял их с помощью наблюдений или измерений. Он рассматривал их как чисто математические теоремы в системе аксиом, весьма похожей на ту, что была создана Евклидом для геометрии.

По мере распространения влияния ионийской школы появлялись другие мыслители, подметившие, что во Вселенной присутствует внутренний порядок, который можно понять с помощью наблюдений и умозаключений. Анаксимандр (ок. 610–546 гг. до н. э.), друг и, возможно, ученик Фалеса, утверждал: поскольку младенцы рождаются беспомощными, то, если первый человек, появившийся на Земле, походил бы на младенца, он не выжил бы. В своих рассуждениях, которые, возможно, были первыми в истории человечества намеками на теорию эволюции, Анаксимандр делал вывод о том, что люди должны были развиться из других животных, чьи детеныши более выносливы. На Сицилии Эмпедокл (ок. 490–430 гг. до н. э.) наблюдал за использованием клепсидры – инструмента, который иногда применяется в качестве ковша и состоит из сосуда сферической формы с открытым горлышком и маленькими отверстиями в дне. При погружении в воду клепсидра наполняется, и, если закрыть горлышко, вода не станет выливаться. Эмпедокл заметил, что если перед погружением в воду закрыть горлышко, клепсидра не наполняется. Он сделал вывод, что нечто невидимое мешает воде проникнуть в сосуд через отверстия. Так он открыл вещество, которое мы называем воздухом.

Приблизительно в то же время Демокрит (ок. 460–370 гг. до н. э.) из ионийской колонии на севере Греции размышлял о том, что происходит, когда предмет разбивают или разрезают на части. Он утверждал, что этот процесс невозможно продолжать бесконечно. Демокрит высказал мысль о том, что всё, включая всех живых существ, состоит из простейших частиц, которые невозможно разрезать или иначе разделить на части. Он назвал эти частицы атомами (это слово происходит от греческого прилагательного, означающего «неделимый»). Демокрит считал, что все физические явления – результат столкновения атомов. Согласно этой точке зрения, получившей название «атомизм», все атомы движутся в пространстве и, если на них не оказывается воздействие, будут двигаться вперед бесконечно. В настоящее время эта идея называется законом инерции.

Революционную мысль о том, что мы – всего лишь обычные обитатели Вселенной, а не особые существа, удостоенные чести находиться в ее центре, первым высказал Аристарх Самосский (ок. 310–230 гг. до н. э.), один из последних ионийских ученых. До нас дошел лишь один из его расчетов – сложный геометрический анализ тщательно выполненных наблюдений за размерами тени Земли на Луне во время лунного затмения. Из своих данных он сделал вывод, что Солнце должно быть гораздо больше Земли. Возможно, вдохновленный идеей о том, что малые объекты должны обращаться вокруг гигантских, а не наоборот, он стал первым человеком, утверждавшим, что Земля не является центром нашей планетной системы, а, как и другие планеты, обращается вокруг куда более крупного Солнца. От понимания того, что Земля – лишь одна из планет, остается всего один шаг до мысли о том, что наше Солнце тоже не является исключительным. Аристарх подозревал, что это именно так, и полагал, что звезды, которые мы видим на ночном небе, на самом деле не что иное, как далекие солнца.

Ионийская школа была лишь одной из многих философских школ Древней Греции, каждая из которых имела свои собственные традиции, часто противоречившие традициям других школ. К сожалению, взгляд ученых Ионии на природные явления, сводивший их к простому набору принципов и закономерностей, имел сильное влияние в течение всего лишь нескольких столетий. Одна из причин такой недолговечности заключалась в том, что в ионийских теориях зачастую не находилось места для таких понятий, как «свобода воли» или «предназначение», или для концепции вмешательства богов в происходящее в мире. Эти поразительные упущения вызывали у многих греческих мыслителей такое же сильное беспокойство, как и у многих наших современников. Философ Эпикур (341–270 гг. до н. э.), например, выступал против традиционного атомизма на том основании, что «лучше следовать мифам о богах, чем стать "рабом" судьбы натурфилософов». Аристотель тоже отрицал существование атомов, поскольку не мог принять идею о том, что человеческие существа состоят из бездушных, неживых объектов. Идея мыслителей Ионии о том, что человек не является центром Вселенной, была важной вехой в понимании космоса, но она была отброшена и пребывала в забвении, не получив всеобщего признания, в течение почти двадцати столетий, пока не появились работы Галилео Галилея.