Аркадий Липкин - Концепции современного естествознания. Часть 1. Науки о неживом (физика, химия, синергетика)

В Древней Греции науке о природе соответствовала натурфилософия и сливавшаяся с ней физика, определенная Аристотелем как наука о движении. При этом философия, натурфилософия и физика Аристотеля не имели ничего общего с техникой – механикой машин, с помощью которых мастеру удавалось перехитрить природу. Техника – это «вторая природа». Она предполагает существование «первой природы», являющейся предметом натурфилософии, строящей онтологические модели «первой природы». Со времен Древней Греции до Нового времени господствовали представления, что «область механики – область технической деятельности , тех процессов, которые не протекают в природе как таковой без участия и вмешательства человека . Предмет механики – явления, происходящие «вопреки природе», т. е. вопреки течению физических процессов, на основе «искусства» (τεχνη) или «ухищрения» (µηχανη)… «Механические» проблемы… представляют самостоятельную область, а именно – область операций с инструментами и машинами, область «искусства»… Под механикой понимается некое «искусство», искусство делать орудия и приспособления, помогающие одолеть природу… Во второй половине XVII в. продолжало держаться старое представление о механике как теории машин, основанной на началах статики» [Григорьян, с. 9–11].

В XVII в. две рассматриваемые линии двигались раздельно. Математизированная натурфилософия Галилея и Ньютона искала законы естественного движения – «законы природы», не зависящие от деятельности человека . Знаменитый труд Ньютона называется «Математические начала натуральной философии», а не физической механикой, как мы его назвали бы сегодня. Машины же создавались искусством инженеров-механиков, их суть определялась людьми и сводилась к заданным функциям. Действия людей противопоставлялись природным явлениям. Это были две разные области – области «второй» и «первой» природы. К XVII в. сосуществовало три натурфилософские линии рассмотрения «первой» природы: магическая, органическая и механическая. Физика Нового времени растет из последней, в которой природа рассматривается как очень сложная машина (механизм, подобный сложным часам), созданная мастером-Богом (позже – существующая сама по себе) 3 3 Ср. цель Коперника: «… Объяснить ход мировой машины, созданный лучшим и любящим порядок Зодчим» (по [Аршинов, с. 185]). . При познании этого механизма применяется «физическая интуиция, определенная механическими искусствами… Идея физики как всеобщей механики зарождалась в умах ученых с конца XVII в. и впервые была обоснована Декартом» [Григорьян, с. 216]. Этому пониманию природы («первой» природы) отвечает сложившаяся к концу XVII в. механика как раздел физики. Наряду с этим сохраняется прежнее понимание механики как человеческого искусства.

В анализируемой ниже теории падения тела Галилея эти две линии пересекаются и порождают физический эксперимент и новую естественную науку – физику. Это происходит благодаря тому, что Галилей к теоретической модели падения тела подошел как инженер к проекту: он ввел технические элементы инженерной конструкции типа наклонной плоскости, шарика и т. п. Назовем эти действия мастера-механика « операциями приготовления » (<���П|). Другой разновидностью действий мастера-механика являются « операции измерения » (|И>), включающие в себя операции сравнения с эталоном (и наличие эталона). В результате возникает характерная структура физического (и естественно-научного) эксперимента:

(Схема 1.1)

До включения операций приготовления и измерения галилеевская «пустота» и основанная на ней теория падения тела принадлежат еще натурфилософскому умозрению, т. е. математизированной натурфилософии , а не естественной науке, включающей эксперимент.

В структуре (1.1) средний член – предмет исследования с помощью физических (естественно-научных) понятийных средств, а крайние члены – технические средства, связанные с этими понятиями. Важнейшим моментом структуры (1.1) является то, что эти крайние члены – не явления, а операции , действия человека, которые могли быть переданы машине (автомату). Операциональная часть состоит из операций и процедур, относимых к продуктам деятельности человека, а не к явлениям природы . Включение технических средств в структуру физического (естественно-научного) эксперимента отличаетродившуюся в XVII в. естественную науку (физику) от натурфилософии .

Осознание принципиальной границы , проходящей между исследуемым объектом и процедурами (операциями) приготовления и измерения, является очень важным моментом для понимания естественной науки. Этот момент оказался смазанным в рефлексии квантовой механики, что привело к мнимым «парадоксам» и «проблемам» измерения (см. гл. 7).

Еще одно важное изменение в структуре научного знания происходит во второй половине XIX в. Для Галилея и Ньютона главным предметом поиска был закон движения , объект движения был очевиден. Ситуация меняется в середине XIX в. в связи с появлением электродинамики и термодинамики, где вопрос стоял уже и о самом изменяющемся объекте . В результате в теоретической физике установилось представление о явлении как о процессе изменения некоторого физического объекта (физической системы A), описываемом как переход системы из одного состояния (S A(1)) в другое (S A(2)) . Таки образом, в центре внимания физики теперь оказывается физическая система (объект) и ее состояния , а «закон движения» («закон природы») превращается в характеристику физической системы, которая задает связь между состояниями, отображаемую уравнением движения . Именно теоретическая физика, включающая в себя эксперимент, стала адекватной формой построения новых физических сущностей. Это представление, в рамках которого происходит существенное усложнение рассматриваемых физических систем, и составляет суть новой теоретической физики 4 4 А. Пуанкаре делил историю «математической физики» (имея в виду посленьютоновскую физику XVIII–XIX вв., активно использовавшую математику) на три этапа: на первом этапе, относимом им к XVIII в., образцом является небесная механика, основанная на законах Ньютона. Здесь теории строятся на основе моделей, состоящих из точечных частиц и сил между ними. Второй этап – физику второй половины XIX в. – Пуанкаре определяет как «физику принципов», когда к природным объектам относятся как к сложным машинам с неизвестным внутренним строением («черным ящиком»). Свое время (конец XIX – начало XX вв.) он оценивал как кризис «физики принципов», за которым должен последовать новый третий этап [Пуанкаре, с. 232 и далее]. Описываемая ниже «теоретическая физика», по-видимому, и является этим ожидавшимся Пуанкаре третьим этапом. Не случайно именно конец XIXв. ознаменован «появлением кафедр теоретической физики» [12, с. 9]. , в которой формируется теоретико-операциональная структура физического знания, не нашедшая достаточно адекватного описания в философии и методологии науки.