Фредди Ромм Как сделать машину времени? Вит Ценёв Сам себе доктор Хаус
жүктеу/скачать 0.77 Mb.
|
| В общих чертах стоящая перед учеными и мореплавателями задача была решена к 1474 году, когда появились из печати первые «Эфемериды» (от гр. ephemeris (ephemeridos) – дневник, поденные записи; астрономические таблицы заранее вычисленных положений небесных светил на любой избранный момент времени) Региомонтана, быстро распространившиеся и приобретшее достаточно большое значение в практической астрономии. Эти вычисления, сделанные в рамках уточненной птолемеевой системы и не лишенные ряда крупных ошибок, обусловленных самой теорией, тем не менее имели крупное значение, ибо вели к неизбежному крушению всей системы древнего мировоззрения и появлению теории Коперника. Что касается астрономических таблиц Региомонтана, то они представляли частное исправление «Альфонсиновых таблиц» и уже в XVI веке выглядели неудовлетворительными, но тем не менее в свое время сослужили большую службу, хотя «Альфонсиновы таблицы» не были окончательно заменены даже трудами Коперника и его последователей.
Ко времени научной деятельности Региомонтана европейская математика ограничивалась рамками евклидовой геометрии и решением простейших арифметических задач. Еще не существовало алгебры и тригонометрии. Решение уравнений первой степени фактически не было известно, за редким исключением. Поэтому для достижения своих результатов Региомонтан должен был развить соответствующие методы вычисления. Показательно, что он проявил свою незаурядность и самостоятельность в тригонометрии, открыв ряд теорем и дав первое на Западе связное ее изложение, независимое от приложений к астрономии. К тому же он впервые вычислил точные таблицы синусов, отчасти продолжив при этом работы Пурбаха. Региомонтан, ничего не зная о том, проделал в конце XV века примерно ту же работу, которую в середине XIII века осуществил выдающийся ученый-энциклопедист Мухаммед ибн Мухаммед ибн ал-Хасан Абу Джафар Насирэддин ат-Туси (1201–1274), основатель астрономической обсерватории в Мараге (Азербайджан), где под его руководством были составлены знаменитые «Ильханские астрономические таблицы». При этом Региомонтан даже не дошел до тех открытий, какие осуществил его великий предшественник, а именно: региомонтановская тригонометрия была все еще далека от тригонометрических достижений ученых мусульманского Востока. Но если история научной мысли фиксирует заслуги ат-Туси, прозванного Насирэддином, как дань полузабытому гению прошлого, о котором вспомнили лишь в XIX веке, то благодаря книгопечатанию мы знаем Региомонтана как ученого, который в рамках европейской христианской культуры своими теоретическими и научно-практическими достижениями сделал первый смелый шаг в деле сокрушения старых представлений о Вселенной. Характерно, что еще в конце XVI века Региомонтана считали изобретателем книгопечатания. Например, так думал известный французский гуманист, философ, математик и астроном Пьер Рамус (Пьер де ла Раме, 1515–1572). Дело в том, что в 1471 году Региомонтан поселился в Нюрнберге, богатом имперском городе, славившимся своими специалистами по металлообработке, слесарями, оружейниками, художниками, золотых дел мастерами и медиками. Здесь были основаны типографии, работники которых отличались своей предприимчивостью; они брали заказы из других городов и стран (в Нюрнберге лились буквы для первых русских книг конца XV – начала XVI веков, издававшихся в Кракове и Праге). Не остался в стороне от книгопечатания и Региомонтан, который вместе с богатыми нюрнбержцем Бернгардом Вальтером завел типографию, астрономическую обсерваторию и мастерскую для изготовления научных инструментов. Если бы не преждевременная и внезапная смерть Региомонтана (ходили слухи, что он был отравлен одним из своих оппонентов), то можно допустить следующее: талантливый и напористый ученый должен был в конце концов увидеть, что все исправления теории Птолемея приводят к выводам, которые дают отклонения, большие, нежели возможные ошибки наблюдений, и, следовательно, необходимо строить радикально новую теорию, ту теорию, которую вскоре построил Коперник. Отрицательную роль в утверждении гелиоцентрического учения сыграла не борьба с религией, которой не было и не могло быть, а оппозиция церковникам, фанатично отстаивавшим незыблемость мировоззренческих догм. Не случайно Коперник предлагает рассматривать построенную им теорию чуть ли не в качестве маловероятной гипотезы, о которой мы судим не по ее истинности, а по ее утилитарной полезности, поскольку данная гипотеза приводит к вычислениям, удовлетворяющим нашим наблюдениям. В рамках одних лишь астрономических дискуссий, когда по обоюдному согласию участников дискуссии можно допускать «фиктивные гипотезы» в духе Коперника, институтам католицизма ничего не угрожало, но как только эта дискуссия была перенесена на почву философско-богословских рассуждений об Истине картина резко изменилась: гелиоцентрические симпатии стали чреваты костром инквизиции, «очищающим» Истину от «сора» вредных заблуждений. Таким образом, было бы крупной ошибкой считать борьбу копернико-ньютоновской системы с птолемеевской борьбой двух враждебных мировоззрений – научного и чуждого науке. Это была внутренняя борьба между представителями одного научного мировоззрения. Для тех и других лиц окончательным поводом к изменению взглядов на окружающий мир служат точно зафиксированные факты; те и другие в объяснении природы идут путем систематических наблюдений и опыта, путем точных измерений и вычислений. На взгляды лучших представителей обеих сторон одинаково мало влияли соображения вненаучного характера, исходившие то ли от философов, то ли от религиозных деятелей, то ли от других субъектов с властными полномочиями. Таким образом, до тех пор, пока научно не была доказана невозможность основных посылок птолемеевской системы, она могла быть вполне законной частью научного мировоззрения. У Птолемея не было единой математической связи между отдельными планетарными структурами, а было только общее сходство в методах, используемых для каждой из этих моделей. Можно лишь с известными оговорками говорить о метафизическо-космологической системе, но никак о математико-астрономической системе. Сравнительно с Птолемеем самым важным аспектом теории Коперника является изобретение математической планетарной системы, а не переход от геоцентризма к гелиоцентризму. Коперник переоткрыл вопрос о подвижности Земли и показал, что эта гипотеза не является математически ущербной. Кроме того, его важный математический вклад в астрономию заключался в признании общих черт в отдельных планетарных моделях Птолемея, а также в использовании этого общего свойства для построения единой планетарной системы. Иными словами, если у Птолемея все космические дистанции между планетами были условны, релятивны, то в теории Коперника они соотносились с общим элементом системы Солнце–Земля и посредством этого соотносились друг с другом. Как математическая система, система Коперника была более привлекательной, нежели теория, которая нуждается в специальных уточнениях применительно к каждой планете. В этом смысле она выглядит лучше и привлекательнее. Однако в реальной практике совершенно посторонние причины вынудили Коперника сделать его систему более громоздкой, в результате чего она стала проигрывать по сравнению с теорией Птолемея. Более того, несмотря на системность математического подхода Коперника к построению гелиоцентрической модели, в математическом плане он ничего нового и оригинального не внес. Поэтому после Птолемея математическая астрономия впервые была продвинута вперед не Коперником, а Кеплером. Кстати будет заметить, что когда решается вопрос о том, какая теория истинна, а какая – нет, мы часто пользуемся критерием простоты. В принципе любую теорию можно «заставить работать», если в достаточной степени усложнить ее. Поэтому из эстетических соображений, а также потому, что пользоваться сложными теориями слишком утомительно, мы выбираем как «верную» наиболее простую из имеющихся теорий (конечно, если она описывает и интерпретирует явление не хуже других). Как и Коперник, Кеплер многое унаследовал от пифагорейско-платонистской традиции, постоянно присутствовавшей на всех этапах развития христианской идеологии. В определенной степени это было обусловлено особенностями его жизненной эволюции. Например, занятия астрономией являлись не результатом внутренней потребности, а результатом внешних обстоятельств, когда его, студента философии и теологии, университетские власти направили учителем математики и астрономии в австрийский город Грац. Вот почему начиная с самых ранних сочинений и до конца жизни Кеплер сохранял направленность и интенсивность своих религиозно-философских интересов. В научной деятельности это проявилось в том, что, исчерпав возможности физики для объяснения явлений природы, он обращался к метафизике и теологии. Эта тяга к столь вычурному синтезу научного и вненаучного могла окончиться для Кеплера как астронома беспомощным эклектизмом, но мы видим обратное: Кеплер стремится, и небезуспешно, нарисовать новую картину мира, которая объединяла бы небесную и земную сферы при помощи представления об универсальной физической силе. Для пущей монолитности предлагаемой картины мира Кеплер использует «цементирующие» образы, навеянные христианской теологией, а также античной метафизикой и эстетикой. В результате ему так и не удается осуществить свой первоначальный замысел – дать строго механическое объяснение наблюдаемому движению планет, но зато ему удается по крайней мере навести мосты между старым взглядом на мир как на неизменный Космос и новым взглядом на мир как на арену действия динамических и математических законов. Симпатии творцов новой революционной теории строения Вселенной к пифагореизму и платонизму отнюдь не были данью мистике и иррационализму. Это скорее был своеобразный протест против схоластики и выхолащенного аристотелизма. Пионеров новой науки подкупал у Платона скептицизм в оценке познавательных возможностей языка, которые античный философ ставил ниже чувственного познания вещей. Правда, нередко приверженцы Платона закрывали глаза на то, что чувственное познание вещей является с точки зрения Платона недостойным занятием для мыслителя-теоретика. Характерно, что у Кеплера и других новаторов той далекой эпохи мистическая часть пифагорейско-платонистских воззрений играла сравнительно небольшую роль. Взгляды Кеплера представляют собой своеобразный переход от воззрений платоников эпохи Возрождения к механистическому миропониманию. Кеплер является как раз таким мыслителем, который занимает некое среднее положение между Джероламо Кардано и Джордано Бруном, с одной стороны, и Галилеем и Декартом – с другой. Начав в тесной связи изучать оптику и гармонию, он быстро пришел к выводу, что внутреннее единство этих наук определяется их общим базисом – математикой. Средневековые неоплатоники и неоплатоники эпохи Возрождения во многом способствовали инкорпорации философско-математических идей и методов в научное мировоззрения ученых XIII–XIV веков. Этим ученым особенно импонировало то, что природа, согласно утверждениям неоплатоников, в своей основе математична, а следовательно, должна объясняться с помощью математических законов. Любопытно, что для Аристотеля математика является второстепенной наукой, поскольку ее объекты наделены абстрактным бытием, то есть бытием в мышлении, а не в реальности. Математику и физическую (чувственную) реальность разделяет непреодолимая пропасть. Поэтому нельзя применять математику к изучению физического мира, в котором нет «чистых» (абстрактных) кругов, эллипсов и геометрически прямых линий. В физическом мире объекты неточны, приблизительны с математической точки зрения. Стремление точно определить размеры какого-либо природного объекта не имеют под собой никаких прочных оснований и выглядит чем-то несерьезным. Но то, что недостижимо в земном мире, вполне приемлемо для небесных явлений. На небесах совершенные, абсолютно упорядоченные движения сфер и звезд осуществляются в полном соответствии со строгими и незыблемыми законами геометрии. Поэтому математическая астрономия возможна, а математическая физика – нет. Эта точка зрения вполне соответствовала широко бытующим в то время научным представлениям. Вот почему греческая наука, создавшая небесную кинематику, никогда не пыталась математизировать различные формы движений в поднебесном мире. В лучшем случае измерялись тяжести и протяженность (скажем, расстояние). Согласно древнегреческим авторам, главная цель астрономической теории заключается в «спасении» явлений, то есть астрономическая теория должна так интерпретировать явления и так описывать их в количественных терминах, чтобы это описание согласовывалось с астрономическими наблюдениями. Подобный подход к целям и задачам астрономии соответствует современным воззрениям. Однако следует иметь в виду, что данный методологический принцип не имел универсального характера в древнегреческой науке, поскольку для многих греческих философов астрономия и физика имели совершенно разные цели. Они учили, что от астрономии требуется лишь «спасти явление» тогда как физик должен «вывести истину» то есть должен объяснить явление, исходя из соответствующих первопричин и действующих в Космосе сил. К этому можно добавить следующее. Хотя вавилоняне и египтяне обладали обширными познаниями в геометрии, тем не менее греки достигли большего благодаря тому, что придали исключительно важное научное значение логическим доказательствам, тогда как геометрические знания их предшественников были в основном прагматическими. Теоретическими достижениями древнегреческих геометров воспользовались прежде всего астрономы, которые утверждали, что небесные тела движутся в соответствии с определенными геометрическими моделями. Основная задача состоит в отыскании такого рода моделей на основе анализа данных астрономических наблюдений. В значительной степени это было процессом решения геометрических задач. Разрушение картины античного Космоса означало революционный переворот, который совершил человеческий разум после утверждения картины Космоса древними греками. Новое понятие «универсальный закон природы» заменило средневеково-схоластическую интерпретацию аристотелевской «формы», с понятием которой было связано признание неизменных качественных различий между различными материальными субстанциями. Например, средневековый философ Роберт Гроссетест (Роберт Большая Голова, 1175–1253), опираясь на неоплатонистскую традицию в своих исследованиях оптики (неоплатонистская идея «метафизики света») и греко-арабскую натурфилософию, двигался в направлении математизации понятия природы, тем самым переходя от аристотелевской «формы» к новому понятию «универсального закона» как предмету самоценного научного исследования. Новая наука с самого начала находилась в довольно странной и даже парадоксальной ситуации. Она берет геометрическую точность в качестве своего методологического принципа и утверждает, что реальность является геометрически упорядоченной и, следовательно, подлежит точному математическому изучению. Эта наука открывает и математически формулирует законы, которые позволяют ей рассчитать положение и скорость тела в каждой точке его траектории и в любой момент его движения, и в то же время она не способна использовать данные законы, поскольку не располагает никакими средствами для определения времени и измерения скорости. Но без таких измерений законы новой динамики остаются абстрактными и пустыми. Чтобы наполнить их реальным содержанием, необходимо владеть средствами измерения времени, то есть точными часами. Проблемы новой физики усугублялись еще и тем, что требовалось научно осмыслить принцип действия на расстоянии. Во всей докоперниковской физике существование притяжения начисто отрицалось, а гравитация объяснялась стремлением тяжелого тела приблизиться к центру мира. Фактически даже в физике Коперника, которая вместо стремления к центру мира ставит стремление некоторой части тела к целому телу (кусок Земли стремится соединиться с Землей как целым), притяжение рассматривается как сила, действующая извне и без какого-либо материального посредника. Может показаться, что для Кеплера нет ничего более легкого, чем сделать еще один шаг и прийти к понятию всеобщего притяжения (attraction universalle). Однако Кеплер не смог сделать такого решающего шага. Для Кеплера, как и для Коперника, гравитационное притяжение существует лишь между «родственными» телами. Вот почему оно имеет место между Землей и Луной, но не между Землей и планетами, а также между планетами, которые не обладают одинаковой природой и посему не являются «родственными». Еще меньше оно имеет место между планетами и Солнцем. В кеплеровской концепции планеты не притягиваются к Солнцу (как, например, Луна – к Земле), они движимы Солнцем. Кеплер не знал и закона инерции. Для него термин «инерция», который он изобрел или, по крайней мере, ввел в науку, означал лишь сопротивление движению, а не сопротивление изменению состояния движения и покоя. Следовательно, для Кеплера сохранение движения состоит в действии постоянной силы на тело. Анализируя взаимосвязь философского мировоззрения с целями научных исследований, мы обнаруживаем следующее: гелиоцентризм системы Коперника во многом объясняется тем, что великому польскому астроному Солнце казалось божественным Разумом, управляющим миром и в то же время создающим его. Влиянием философско-мировоззренческих факторов объясняются и астрономические открытия Кеплера. Кеплера глубоко вдохновляла идея всемирной гармонии, идея создания Богом мира согласно законам математической гармонии. Древнегреческие астрономы связывали возможное движение Земли с вопросом о том, является ли Космос конечным или бесконечным. Если Земля находится в состоянии покоя, а Космос обращается вокруг нее, то Космос должен быть конечным. В противном случае элементы Космоса, находящиеся от Земли на бесконечном расстоянии, имели бы бесконечные скорости, а это невозможно даже помыслить. Следовательно, предположив неподвижность Земли, мы неминуемо получаем конечный Космос. Мы, вероятно, никогда не узнаем, почему греческие астрономы отвергли гелиоцентрическую систему, но можно предположить, что главная причина была философско-мировоззренческой, а не собственно научной. Для большинства древнегреческих философов Земля считалась наиболее важным объектом в Космосе, поскольку Земля – обитель человека. Совершенно немыслимо представить, чтобы Земля в качестве центра Космоса имела какое-нибудь движение, свидетельствующее о ее несовершенстве. Даже для древнегреческих астрономов их философская антипатия к движению Земли могла легко перевесить ту простоту, которую это движение привносило в астрономическую теорию. Критически относясь к геоцентрической теории Птолемея, следует учитывать и несомненные заслуги этого ученого Древнего мира. Так, например, его трактат по географии знаменует собой начало математической географии. А вот что касается основополагающего трактата по астрономии, представляющего исключительно важный этап в становлении математической астрономии, то здесь обстоит не все так просто. Хотя на протяжении четырнадцати веков птолемеевский астрономический труд был своего рода «Библией» для астрономов, тем не менее сегодня такой статус астрономических произведений древнегреческого ученого весьма аргументировано оспаривается. Астрономический трактат Птолемея называется по-гречески »), а по латыни – «Magna constructio», что в«Мегале синтаксис» (« переводе на русский язык означает «Великое построение». Средневековые арабские астрономы перевели название этого трактата как «Аль Маджисти» («Величайшее построение»), откуда (через латинскую транслитерацию) берет свое начало русское звучание названия указанного трактата – «Альмагест». Возможно, первоначальное название «Альмагест» («Величайший») относилось к размерам трактата, а не к качеству его содержания. Однако теперь под этим названием понимается высокая научная ценность данного трактата. Поскольку же книга Птолемея, по мнению некоторых современных историков науки, грандиозная фальшивка, а не великое достижение древнегреческой астрономии, постольку она не заслуживает названия «Альмагест». Вот почему ряд современных ученых предпочитают использовать нейтральное название «Синтаксис». В тринадцати книгах птолемеевского «Синтаксиса» рассматриваются все вопросы древнегреческой астрономии. Благодаря своей энциклопедичности птолемеевский астрономический трактат длительное время пользовался популярностью не только у профессиональных астрономов, но и среди широких кругов просвещенной публики. Создатель гелиоцентрической системы мира Николай Коперник свято верил в непогрешимость и честность Птолемея как ученого. Однако в результате самого тщательного исследования научного наследия древнегреческого астронома современные ученые приходят к выводу, что абсолютное большинство наблюдений, положенных в основу геоцентрической картины мироздания и приписываемых Птолемеем самому себе, а также другим ученым, откровенно сфабрикованы или подделаны им; к тому же основные достижения античной астрономии изложены неполно и необъективно. Наконец, «Синтаксис» изобилует грубыми теоретическими ошибками и ошибочными данными наблюдений, если таковые вообще имели место. Нельзя пройти и мимо того прискорбного факта, что бездумное преклонение перед «Синтаксисом» привело к забвению и потере многих трудов древнегреческих астрономов. Вместо них последующие поколения ученых получили в наследство лишь одну модель мира – гелиоцентрическую, да и то еще вопрос, принадлежит ли эта модель самому Птолемею. Сегодня бытует мнение, что «Синтаксис» нанес астрономии больше вреда, чем любая другая когда-либо написанная работа, и было бы намного лучше для астрономии, если бы этой книги вообще не существовало. Величайшим астрономом античности Птолемей не является, дерзко заявляет кое-кто из наших современников, но зато он является еще более необычной фигурой: он самый удачливый обманщик в истории науки. Не будет лишним отметить и то, что в споре Коперника с Птолемеем основной интерес для нас представляет не техническая сторона вопроса, а мировоззренческая. Ведь если ограничиться чистой техникой система отсчета, связанная с Землей, не более ложна и не более истинна, чем система отсчета, связанная с Солнцем. Подобная равноправность разных систем отсчета в пределах кинематики давно уже не вызывает сомнений. Термины «истинная система отсчета» и «ложная система отсчета» совершенно неприменимы для характеристики систем Птолемея и Коперника. Истина в данном случае состоит совсем в другом – в особенностях и всей совокупности параметров, определяющих строение Солнечной системы и могущих описываться как в геоцентрических, так и в гелиоцентрических координатах. Различия между кинематикой и динамикой очень важны для современной науки. Если кратко охарактеризовать кинематику и динамику, то можно сказать так: кинематика – это наука, описывающая движение, тогда как динамика – это наука, изучающая соотношение между движением и силой. Если нас интересует динамика, то мы говорим, что Земля обращается вокруг Солнца. Если же нас интересует только кинематика, то даже в современной астрономии мы обычно говорим, что Солнце обращается вокруг Земли. Это подчеркивает принцип относительности движения. Таким образом, мы свободны принять самое простое описание и соответствующее ему объяснение, а простейшее объяснение зависит от того, что мы хотим и пытаемся сделать. Примечательно, что система Птолемея широко используется в астрономии и сейчас, если учитывается позиция субъекта, наблюдающего с Земли за Солнечной системой и определяющего положение светила на небесной сфере в координатах, связанных с Землей, а уже затем производящего переход к другим координатным системам. Чтобы конкурировать с высокой точностью математических расчетов Птолемея или тех астрономов, труды которых Птолемей использовал, Коперник, возрождая гелиоцентрическую идею, должен был значительно превзойти древнегреческих ученых в математической и практической аргументации. Однако ни Коперник, ни Тихо Браге, ни Кеплер не смогли сокрушить систему Птолемея по всему фронту. Например, Коперник утверждая, что Земля обращается вокруг Солнца, в то же время сохранил ряд положений птолемеевской теории, в частности было сохранено учение об эпициклах и вспомогательных кругах для объяснения движения планет. Аналогичные просчеты наблюдаются и в теоретико-математических выкладках Тихо Браге. Печальная участь постигла и кеплеровское открытие законов движения планет, поскольку эти законы выглядели слишком умозрительными и обладали слабой эмпирической поддержкой. Отличительной чертой данной абстрактной умозрительности, отпугивавшей Галилея и картезианцев, было то, что Кеплер для объяснения обнаруженных им закономерностей ссылался на такой сомнительный аргумент, как «система духов» целесообразно двигающих светила в небесном пространстве. В этом плане Кеплер был верным сыном своего времени, выразившим как новые веяния в европейской духовной культуре, так и традиционные мифологические фикции. жүктеу/скачать 0.77 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|