Шон Кэрролл - Вселенная

Здесь Авиценна удивительно близко подходит к современной идее инерции . Объект может плавно двигаться по инерции, если не испытывает внешних воздействий. В XIV веке Жан Буридан — французский священник, вероятно испытавший влияние Авиценны, — получил количественную формулу, согласно которой импетус объекта равен произведению его веса и скорости. Однако на тот момент ещё не была известна разница между массой и весом. Галилей, в свою очередь испытавший влияние Буридана, предложил термин «импульс» и указал, что импульс тела останется постоянным, если на это тело не будут воздействовать никакие внешние силы. Однако Галилей не вполне различал импульс и скорость. Только Рене Декарт открыл, что импульс равен произведению массы и скорости, но даже он (хотя и является изобретателем аналитической геометрии) не уловил, что импульс имеет вектор и магнитуду. Это открытие совершил голландский учёный Христиан Гюйгенс, живший в XVII веке. Затем пришло время Исаака Ньютона, который, опираясь на эту концепцию, заново изобрёл всю науку о движении, которая по сей день преподаётся в школах и университетах.

* * *

Почему сохранение импульса столь важно? Мы не станем изучать здесь ньютоновскую механику, сколь бы полезно это ни было. Не будем решать задачи, связанные с блоками и наклонными плоскостями. Мы собираемся поразмыслить о фундаментальной природе реальности.

Аристотель понимал физику как историю о натурах и причинах. Если в природе существовало какое-то движение, то у него должен был существовать источник: движущая причина. Аристотель использовал более широкое определение «движения», чем привычное нам сегодня, — это определение было ближе к «трансформации». Например, Аристотель относил к движению изменение цвета того или иного объекта либо переход свойств в эффекты. Однако здесь действуют всё те же принципы; по убеждению Аристотеля, все эти трансформации подразумевают существование преобразующих причин. В этой идее нет ничего абсурдного. Согласно нашему обыденному опыту, вещи не происходят «просто так» — у каждого действия есть причина, которая его вызывает. Аристотель, не располагая никакими современными научными знаниями, пытался вписать в определённую систематическую структуру известные ему факты об устройстве мира.

Итак, Аристотель наблюдает мир, наполненный бесчисленными изменяющимися вещами, и логически выводит причину каждого изменения. A движется под действием B , которая, в свою очередь, движется под действием C и т. д. Разумно будет спросить: а с чего всё началось? Вплоть до чего мы можем проследить эту цепочку движений и причин? Аристотель с порога отметает возможность того, что какие-либо события могут обусловливать сами себя либо что цепочка причинно-следственных связей может оказаться бесконечной. Она должна завершиться на каком-то феномене, который вызывает движение, но сам остаётся в покое — на неподвижном перводвигателе.

Аристотель в основном изложил свою теорию движения в книге «Физика», но подробно рассказал о перводвигателе в более позднем труде «Метафизика». Хотя Аристотель и был язычником, в этой работе он приравнивает перводвигатель к Богу: не просто абстрактному принципу, а бессмертному и милосердному существу. Это неплохой аргумент в пользу существования Бога, но он достаточно уязвим, если не признавать его базовых посылок. Может быть, некоторые движения действительно обусловливают сами себя, а бесконечная регрессия вполне допустима. Тем не менее данный «космологический аргумент» оказался крайне весомым, его восприняли и развили Фома Аквинский и другие философы.

Для нас наиболее важно, что вся структура аристотелевского аргумента о перводвигателе основана на идее, согласно которой у каждого движения должна быть причина. Однако с учётом сохранения импульса эта идея выдыхается. Можно спорить о деталях — не сомневаюсь, что Аристотель смог бы каким-нибудь хитроумным способом учесть в своей теории и такие объекты, которые с постоянной скоростью движутся по поверхности, на которой трение отсутствует. Но в данном случае важно, что новая физика Галилея и его соратников предполагала совершенно новую онтологию, глубокие перемены в наших представлениях о природе реальности. «Причины» утратили то основополагающее значение, которое когда-то имели. Вселенная не нуждается в первом импульсе; она может просто существовать.

Сложно переоценить важность этой перемены. Разумеется, и сегодня мы продолжаем рассуждать о причинах и следствиях. Однако если открыть современный аналог аристотелевской «Физики», например книгу по квантовой теории поля, то в ней вы не найдёте таких слов. Мы всё ещё говорим о причинах, но они более не являются частью нашей базовой онтологии.

Наблюдаемый мир — это проявление многоуровневой природы в наших представлениях о реальности. На самом глубинном её уровне, который нам сегодня известен, основными феноменами являются такие вещи, как «пространство–время», «квантовые поля», «уравнения движения» и «взаимодействия». И никаких причин — материальных, формальных, движущих или целевых. Но существуют более высокие уровни, описываемые уже в другой терминологии. Действительно, там, где это уместно, можно количественно восстановить элементы аристотелевской физики, равно как и элементы ньютоновской механики, где центральное место занимают трение и потеря энергии. Ведь кофейные чашки в конце концов останавливаются. Точно так мы легко можем понять, почему в повседневном опыте так удобно опираться на причины и следствия, хотя они и отсутствуют в базовых уравнениях. Чтобы освоиться в этом мире, приходится рассказывать много разных полезных историй о реальности.

Исаак Ньютон, самый влиятельный учёный всех времён, был очень религиозным человеком. Его взгляды были совершенно еретическими по меркам англиканской веры, в которой его воспитали; он отрицал Троицу и написал множество работ о пророчествах и толковании Библии; среди заголовков глав встречаются и такие, как «О том, как одиннадцатый рог четвёртого зверя Даниила способен менять времена и законы». Он не мог удовлетвориться аргументом бытия Бога, основанном на аристотелевском перводвигателе. В его собственных трудах описана Вселенная, пребывающая в идеальном движении под действием заключённых в ней же сил. Однако, как он указывал в «Главной Схолии» — эссе, выпускавшемся в качестве приложения к более поздним изданиям его основного труда «Математические начала натуральной философии», кто-то должен был всё это устроить:

Такое изящнейшее соединение Солнца, планет и комет не могло произойти иначе, как по намерению и по власти могущественнейшего и премудрого существа.