Анатолий Ахутин - История принципов физического эксперимента от античности до XVII века

Может быть, наиболее фундаментальной работой по оптике после трактата Аль Хайсама была «Перспектива» Витело. Основу ее составляет та же неоплатоновская метафизика света, он также рассматривает изучение света как средство введения математической достоверности в физику и основу для физического понимания вообще. «Полагая, что сила, формы,— пишет Витело,— одним и тем же способом дана чувствам и тому, что противоположно чувствам, что свет есть самая первая чувственно-воспринимаемая форма и что мы намереваемся исследовать действующие причины всех чувственно воспринимаемых вещей, в которых зрение обнаруживает столь великое разнообразие, нам кажется желательным изучать эти причины посредством видимых сущностей. Именно такого рода исследования находим мы у мужей, которых раньше было довольно много, известных как исследователи оптики ( perspectivorum ). Название оптиков кажется мне подходящим для них, хотя, чтобы настоящая работа соответствовала своим задачам, автор в большей степени будет стремиться показать наиболее скрытые способы действия естественных форм... Поскольку к любому способу видения может быть применен метод математического или естественнонаучного доказательства, я... буду иметь дело с тем, что относится к естественным действиям форм посредством видимых действий, которые можно изучать в соответствии с тремя способами видеть» 156 . Эти способы видеть: прямой, отраженный и преломленный луч.

Экспериментальное искусство в области диоптрики достигает у Витело весьма высокого уровня. Продолжая исследования радуги, он сконструировал лучшую для своего времени призму для изучения спектра. Гексагональный кристалл он покрывал с двух сторон непрозрачным воском, оставляя между ними свободную плоскость. Располагая затем кристалл так, что три оставшиеся грани были направлены к солнцу, лучи которого проникали в темную комнату через маленькую дырочку, он получал очень яркий спектр, изменяющийся при вращении кристалла. В заключение он приводит эксперименты со сферическим сосудом, заполненным водой

Наиболее разработанную теорию радуги на основе исследования рефракционных явлений дал Теодорик Фрайбургский (Майстер Дитрих), немецкий доминиканец, умерший в 1311 г. Его работа завершает линию исследований, начатую Гроссететом, и являет собой пример продуктивности этого метода. Достижения этих оптиков стоят непосредственно у порога тех открытий, которые были сделаны в оптике XVII—XVIII вв. Кромби убежден, что основные положения ньютоновой теории спектра были известны уже этим средневековым оптикам. Он цитирует писателя XIV в. Тимона Иудея, который полагает, что «цвета получаются не из-за различия плотности среды, а из-за разной природы лучей ( propter naturam lucis )» 158 . «Витело, Теодорик и Тимон... впервые установили,— утверждает Кромби в другом месте,— что каждый видимый в спектре цвет, который производит солнечный свет, проходя через призму или гексагональный кристалл, представляет собой особый род лучей, производимый модификацией белого света при различных углах преломления. Эта работа,— заключает он,— не была забыта; она прямо связана с работами Гюйгенса и Ньютона» 15Э . Заметим, что второе основное утверждение Ньютоновской теории, что монохроматические лучи не разлагаются при дальнейшей рефракции, было открыто Иоганом Маркусом Марци из Кронланда 160 в начале XVII в.

Наконец непосредственную связь с работами Теодорика и Витело обнаруживает и Декарт в своих «Метеорах». Обращает на себя внимание также само название первой фундаментальной его книги, которая в целостном виде так и не появилась: « Le Mond , ou Traite de la Lumier » («Мир или трактат о свете»). Таким образом, мы, пожалуй, можем утверждать, что «оптическая физика» оксфордцев представляла собой реальную основу для разработки универсальной экспериментальной физики, что ее собственные экспериментальные успехи отнюдь не случайны и представляют собой как бы след гораздо более фундаментального замысла, что, наконец, этот замысел давал о себе знать вплоть до XVII в., когда постепенно был вытеснен иным экспериментально-теоретическим проектом, основывавшемся на всеобщей механике.

Глава четвертая

Галилей. Принципы эксперимента в новой (классической) физике

Введение в проблему

Научная ситуация XVII в. представляет для современной физики особый интерес. После того, как целый исторический период предстал перед глазами в качестве законченного целого («классическая физика») и современный физик осознал себя в некотором новом состоянии, стало в особенности важно освободиться от той наивной точки зрения, будто рождение новой науки в XVII в. — это наконец-то свершившееся раскрытие глаз человека, которые увидели чистую природу с незамутненной непосредственностью.

Тот процесс самосознания физической науки, которым сопровождалось развитие физики в XX в., выдвинул на первый план не только логические и гносеологические проблемы, но и в не меньшей степени историко-физические проблемы. «Классическая» физика представляет собой не только некоторое законченное и сложившееся целое, логический анализ которого мог бы выяснить «что это такое», она вся целиком содержится в системе современной физики, и ее «законченность» носит двойственный характер. С одной стороны, она противопоставлена чему-то новому («классическое» — «неклассическое»), с другой же — она открыта, и переход к новому непрерывен («соответствие»). Это противоречие наводит на мысль, что «неклассическая» физика не столько есть «следующая» ступень в однообразном прогрессивном развитии науки, сколько преобразование некоторых фундаментальных начал самого физического мышления. Опять-таки опыт современной физики заставляет подозрительно отнестись к «классичности» прошлой физики. Именно в этом логический и гносеологический анализ смыкаются с историческим и даже переходят в него. Исторический анализ того процесса, в котором закладывались основы новой науки, формы ее теоретической и экспериментальной деятельности, дает возможность увидеть весь «неклассический» проблематизм этих исходных принципов. Может быть, после Ньютона этот проблематизм уходит глубоко в подтекст научной работы, и физика приобретает свой «классический» лоск, на глади которого к концу XIX в. осталось уже, как известно, лишь «два пятнышка» — не только предвестники ее будущих потрясений, но и метки ее прошлых конфликтов.

Историк, переходя к эпохе XVII в., впервые чувствует себя «на родине» и освобождается от неловкого чувства чужака, который вынужден объяснять, почему люди так долго занимались «не тем», «не так», «не с той целью», вводя в дело «идолов», «наваждения» и «неудачи» 2 .