Стивен Вайнберг - Объясняя мир. Истоки современной науки

Трудно судить, насколько важным оказалось влияние внешних факторов на научную революцию. Но, хотя я не могу сказать, почему в Англии конца XVII в. Исаак Ньютон открыл классические законы механики и притяжения, я думаю, что знаю, почему эти законы приобрели ту форму, какую они имеют. Это весьма просто – с очень хорошим приближением мир следует законам Ньютона.

Завершив обзор истории физической науки от Фалеса до Ньютона, я бы хотел поделиться некоторыми осторожными мыслями о том, что привело нас к современной концепции науки, которую представляют достижения Ньютона и его последователей. В древние времена или Средневековье никто даже не думал о том, что построение чего-то напоминающего современную науку может быть целью. На самом деле, если бы наши предки могли только представить, какой будет наука в наши дни, возможно, это им совсем бы не понравилось. Современная наука обезличена, в ней нет места сверхъестественному вмешательству и (не считая бихевиористики) человеческим ценностям. В ней нет никакого понятия цели и смысла, и она не оставляет никакой надежды на определенность. Так как же мы пришли к этому?

Сталкиваясь со ставящими в тупик явлениями окружающего мира, в любой культуре люди пытались найти им объяснение. Даже когда они отказывались от мифологии, большая часть попыток что-либо объяснить не приводила ни к чему мало-мальски убедительному. Фалес пытался понять, что такое материя, предположив, что она является водой, но что он мог сделать с этой идеей? Какую новую информацию она ему дала? Никто в Милете или где-либо еще не мог вывести что-либо из мысли о том, что все вокруг – вода.

Но время от времени кому-нибудь удавалось найти способ объяснить какое-либо явление. Найденное им объяснение так хорошо подходило к этому явлению и проясняло так много, что награждало нашедшего чувством глубокого удовлетворения, особенно когда понимание можно было выразить количественно и наблюдения хорошо подтверждали его. Представьте себе, что должен был почувствовать Птолемей, когда, добавив эквант к эпициклам и эксцентрикам Аполлония и Гиппарха, он получил теорию движения планет, которая позволила предсказать с достаточной точностью, где на небе можно будет найти планету в любой момент. Мы можем понять охватившую его радость из строк, которые я уже цитировал ранее: «…когда я в мыслях неустанно и жадно прослеживаю пути светил, тогда я не касаюсь ногами земли: на пиру Зевса наслаждаюсь амброзией – пищей богов» {282}.

Но радость была с изъяном – как всегда. Не нужно быть последователем Аристотеля, чтобы озадачиться странными петлеобразными движениями планет по эпициклам в теории Птолемея. Также в ней имела место чудовищная подгонка данных: требовался ровно один год для одного оборота центров эпициклов Меркурия и Венеры вокруг Земли, а Марсу, Юпитеру и Сатурну – для одного оборота вокруг своих эпициклов. Более тысячи лет философы спорили о том, какова же на самом деле была роль таких астрономов, как Птолемей: действительно ли он понял небесное движение или просто подогнал данные?

Какое удовлетворение должен был почувствовать Коперник, когда смог объяснить, что вся подгонка и петлеобразные орбиты в схеме Птолемея появились из-за того, что мы смотрим на Солнечную систему с движущейся Земли. Все еще с изъяном, теория Коперника не полностью совпадала с данными наблюдений без введения чудовищных усложнений. Как же должен был наслаждаться математически одаренный Кеплер, заменив беспорядок Коперника движением по эллипсам, которое объясняли его три закона!

Таким образом, мир обучал нас, подкрепляя наши хорошие идеи моментами удовлетворения. Спустя века мы поняли, как можем исследовать окружающий мир. Мы научились не волноваться о цели мироздания, потому что стремление к его пониманию никогда не приводило к той радости, которая нам была нужна. Мы научились отказываться от полной определенности, потому что объяснения, которые делали нас счастливыми, никогда не были окончательными и определенными. Мы научились проводить эксперименты, не беспокоясь об искусственности наших построений. Мы развили эстетическое чувство, позволяющее предугадывать, какие теории могут работать, и оно добавляет нам удовлетворения, когда наши теории начинают работать. Элементы нашего понимания суммируются. Это процесс, который нельзя запланировать или предсказать, но его результат – надежные знания и, попутно, радость открытий, которой мы наслаждаемся.

Великие открытия Ньютона оставили массу загадок. Природа материи, свойства других сил, которые вместе с силой притяжения воздействуют на материю, удивительные свойства живой природы все еще были окутаны тайной. В эпоху после Ньютона удалось добиться огромного прогресса {283}, для описания которого мало будет одной книги, не говоря уж о главе. Цель этого эпилога – подчеркнуть только одну мысль: с прогрессом, достигнутым в науке после Ньютона, начала вырисовываться примечательная картина – выяснилось, что мир управляется законами природы, гораздо более простыми и унифицированными, чем это можно было представить во времена Ньютона.

Сам Ньютон в Книге III «Оптики» упоминает теорию материи, которая могла бы по крайней мере сосредоточить в себе и оптику, и химию.

«Мельчайшие частицы материи могут сцепляться посредством сильнейших притяжений, составляя большие частицы, но более слабые; многие из них могут также сцепляться и составлять еще большие частицы с еще более слабой силой – и так в ряде последовательностей, пока прогрессия не закончится самыми большими частицами, от которых зависят химические действия и цвета природных тел; при сцеплении таких частиц составляются тела заметной величины» {284}.

Также он обращает внимание на силы, действующие в этих частицах:

«Ибо мы должны изучить по явлениям природы, какие тела притягиваются и каковы законы и свойства притяжения, прежде чем исследовать причину, благодаря которой притяжение происходит. Притяжения тяготения, магнетизма и электричества простираются на весьма заметные расстояния и таким образом наблюдались просто глазами, но могут существовать и другие притяжения, простирающиеся на столь малые расстояния, которые до сих пор ускользают от наблюдения…» {285}

По этому замечанию видно, что Ньютон вполне осознавал, что в природе помимо тяготения существуют другие силы. О статическом электричестве знали уже давно. Платон упоминает в «Тимее», что если потереть кусок янтаря (по др. – гр. ἤλεκτρον – электрон), то он приобретает способность притягивать легкие предметы. Магнетизм был известен благодаря особенностям магнитного железняка естественного происхождения, который китайцы использовали для геомантии [24]. Их детально изучил придворный врач королевы Елизаветы Уильям Гилберт. Ньютон в своей книге оставляет подсказки, говорящие о существовании сил, о которых еще не было известно из-за их ничтожной величины. Это было предвосхищение слабых и сильных атомных взаимодействий, открытых в XX в.