Гернот Бёме, Вольфганг ван ден Дале, Вольфганг Кронa Сциентификация техники

В средние века строительство соборов поручалось архитектурным цехам. В организации и технике строительства архитекторы и ремесленники полагались на традиционное знание. При строительстве Миланского собора, начатом в 1386 г., неожиданно возникли проблемы математики и статики. Тогдашний экономический и политический статус Милана требовал возведения величайшего для того времени здания, причем город желал, чтобы проект не следовал североевропейским образцам. Согласно римской традиции и ломбардской эстетике, стиль северной готики считался слишком арочным и в нем, как полагали, смешивались системы опор и легких контрфорсов. Далее, этот стиль определялся прочно установленными принципами строительства, в соответствии с которыми высота церкви должна была быть равна ширине. Миланский цех, однако, решил положить в основу поперечного сечения равносторонний треугольник. Мастера надеялись, что менее арочный фасад позволил бы избежать смешанной системы опор, даже если бы по размеру собор превзошел готические конструкции.

Северная готическая архитектура воплощала самое передовое знание и опыт того времени. Судя по документам Миланского цеха, его члены не осознавали, что их решение отклонится от этого опыта и приведет к серьезным проблемам. Недостаточным окажется умение архитекторов арифметически определять высоту равностороннего треугольника и невозможно было приступить к строительству в соответствии с готическими правилами единой меры измерения. Исходя из модели ad triangulum, архитекторы не могли бы вычислять заранее длину, по которой рабочие должны изготовлять подсекции для

104

За математической проблемой последовала проблема статики. Было очень рискованно реализовать проект такого масштаба, пренебрегая готической техникой контрфорсов. Городской совет, вновь засомневавшись, пригласил научных экспертов, на этот раз иностранцев с севера. Экспертное мнение одного из них, французского инженера Жана Миньо, было резко критическим: в соответствии с геометрическими основами готической статики, заметил он, сооружение в целом не будет прочным. Теория требовала гораздо более сильных опор, тогда как, чтобы сделать проект осуществимым в соответствии с геометрическим методом, было бы необходимо поднять главный неф храма. Миланские строители и архитекторы, говорил он, недостаточно подготовлены для решения проблем, возникших из-за масштаба увеличения конструкции по модели ломбардских провинциальных церквей. Мнение Миньо относительно статических идей миланских мастеров сохранилось в документах:

«Сделанные предложения были, пожалуй, более волевыми, чем обоснованными; что еще хуже, в них отрицалось, что наука геометрии имеет отношения к этому делу, так как наука — это, мол, одно, а искусство нечто другое. Мастер Жан (Миньо) сказал, что искусство без науки — ничто (ars sine scientia nihil est)»².

Напротив, местные мастера-строители обращались к ломбардским традициям архитектуры. Они утверждали, что не видят непреодолимых трудностей в перенесении ломбардской техники строительства на более монументальные проекты. Практически ориентированный ответ Миньо заканчивался утверждением «scientia sine arte nihil est» («наука без искусства ничто»). Местные цехи своим аргументом одержали победу над иностранными экспертами, хотя их понятия не были достаточно обоснованными ни теоретически, ни практически. Единственным аргументом, который говорит в пользу понятия «scientia sine arte nihil est» является то, что кафедральный собор Милана еще стоит, хотя он был построен в противоречии с теорией готики³.

105

Этот диспут между опытными практиками и теоретика ми-вычислителями предполагает, что в принципе существуют два различных подхода к решению одной и той же проблемы. Впервые техника и наука, как можно видеть, состязались относительно лучших средств для получения определенного результата⁴. От греков вплоть до раннего Ренессанса напряженность между теорией и практикой первоначально имела моральную природу; речь шла о ценности — теоретической (анализирующей) или практической (полезной) жизни. В миланском споре не ставился вопрос ни о стиле жизни, ни о мировоззрении, а скорее о практической применимости теоретического знания и недостатках традиционного знания для решения новых проблем. Представитель теоретиков был не философом, а инженером. А именно инженеры, художники и математики-практики и должны были играть решающую роль в развитии и социальном одобрении этого нового типа практически ориентированной теории.

Эти новые теории — или по крайней мере новые притязания на теорию — не могут быть безоговорочно отнесены ни к искусствам, ни к наукам. Это только частично объясняется тем фактом, что в эпоху Ренессанса наука и искусство (scientia и ars) означали нечто иное, чем в новое время: точно так же трудно отнести эти теории к соответствующим техническим и фундаментальным дисциплинам. Причина этой неопределенности заключена скорее в том, что данные теории нарушают традиционные границы между естественным и искусственным, между пониманием явлений (теоретическим рассмотрением) и конструированием артефактов (пойетической практикой).

Леонардо да Винчи (1452—1519) был одним из первых ученых, который сочетал техническое конструирование желаемой реальности с познанием реальности. Таким образом, Леонардо привнес новые идеи в гидрофизику, одновременно решая проблемы, которые возникли с новыми проектами регулирования водных потоков (таких, как строительство каналов, регулирование рек, ирригация) , и наблюдая метеорологические или гидрологические процессы в природе (например, образование облаков или водяных вихрей). Открытия Леонардо были в такой же

106

В середине XVI века математиком и инженером Никколо Тарталья (1499? —1577) была разработана теория баллистики, которая сочетала естественную силу (гравитацию) с искусственной (импульс снаряда) и привела к единому геометрическому выражению их обеих. Тарталья опубликовал свою теорию в книге, которая носила программное название «Новая наука» («Nova Scientia»). Она была адресована «любым спекулятивно мыслящим в математике, артиллеристам». Трудно определить, кем является спекулятивно мыслящий артиллерист: естествоиспытателем или техником?

Соединение натурфилософии и техники и трансформация их обеих в новый тип науки происходили в XV и XVI веках во многих областях важнейших тогда наук. Парацельс (1494—1541), Амбруаз Паре (1510—1590) и Анд рей Везалий (1514—1565) революционизировали науки о человеке, основанные как на натурфилософии, так и на средневековой медицине, заложив основы фармакологии и хирургии.

Вильям Гильберт (1544—1603) набросал теорию магнетизма, стремясь охватить и земной магнетизм, и искусственно индуцированный ферромагнетизм. Петр Апиан (1501 — 1552), Герхард Меркатор (1512—1594) и другие работали над теориями и процессами, с помощью которых можно было бы скоординировать ориентирование на земле и астрономию.

В науке позднего Возрождения нет числа ученым, работавшим над установлением связей между наукой и техникой. Можно, конечно, поставить законный вопрос, сопровождались ли эти попытки разработкой новой концепции природы, связывающей ее объяснение и управление. Тогдашние ученые и философы если и не сделали этого, то по крайней мере считали, что сделали.

Более позднее и, следовательно, более глубокое, чем у ученых эпохи Возрождения, описание этого нового понятия природы и естествознания дал Декарт (1596 —1650) в своем «Рассуждении о методе»⁵. Для этой цели необходимо открыть принципы, или первые причины всего того, что есть и может быть в этом мире. Переделка при роды в нечто, воспринимаемое как возможное, но еще не существующее,— это и есть техника. Если, следователь но, понятие природы не ограничивается тем, что объективно дано, но охватывает и то, что объективно возможно, понятие природы будет включать процедуры и продукты техники. Цель познания природы — не только открыть факты, но также сконструировать «артефакты» в соответствии с правилами, которые очерчивают реальность возможных состояний природы. В контексте средневекового ремесла правила были просто инструкциями для делания чего-то. Для Декарта они стали одновременно и законами, которые были вложены в природу, как и законами, которые устанавливают свою систему возможных операций⁶. Некоторые заметки Леонардо указывают на то, что это понятие природы уже лежало в основе исследований, которые он проводил почти на столетие раньше. О полезности этих результатов Леонардо пишет: «Эти правила позволяют вам отличать истину от лжи и таким образом поставить перед вами самими только вещи возможные...»⁷ «Если бы вы спросили меня, что же эти правила влекут за собой и чем полезны они, я ответил бы вам, что они предостерегают изобретателей и исследователей от обещания себе и другим вещей, которые невозможны...»⁸ Наконец, соображение Леонардо относительно понятия природы как реальности, которая может быть сконструирована, имея в виду некоторый особый результат: «О ты, исследующий вещи, не хвались тем, что ты познал вещи, которые производит природа сама, радуйся, лишь если тебе удастся познать цель тех вещей, которые сформированы твоим сознанием»⁹. В этой концепции феноменализм аристотелевского естествознания заменяется конструктивной точкой зрения: познание природы стало идентичным экспериментальному и дедуктивному конструированию.

Кассирер сформулировал новую мысль, лежащую в основе этой программы, как переход от субстанциального к релятивному мышлению, процесс, который получил свой импульс от художников и инженеров Возрождения. Параллелизм художественного осмысления природы и ее геометрического описания дает первенство формальным закономерностям в природе, а не ее онтологическим качествам .

108

Пиаже характеризует этот переход от субстанциального к релятивному мышлению как децентрированный процесс, в котором выявляется, что структура, через которую мы воспринимаем природу, конструируется в соответствии с когнитивными операциями . Кант установил, что эта революция нашего «Denkungsart» (образа мышления) была осуществлена «осознанием» того, «что разум усматривает в природе только то, что создает он сам по своему наброску». Эта связь сознания и действия дает более глубокое представление о независимости по знающего субъекта и познаваемых объектов, чем только идеи традиционной натурфилософии или идеи передового ремесленного мастерства.

Исторически это единство составлялось только шаг за шагом и лишь в отдельных науках и областях техники. С одной стороны, это было обусловлено тем, что социальное признание новых наук зависело от внешних условий, которые формировались лишь постепенно с развитием капиталистического общества. Далее, применение к различным сферам природы того эпистемологического принципа, что познание и действие взаимозависимы, сдерживалось эмпирическими проблемами, которые могли быть решены только последовательно.

Процесс интеллектуального осознания и социального восприятия программы новых наук подразделяется нами на три фазы.

Первая фаза (около 1660—1750) начинается в эпоху Реставрации в Англии и распространения абсолютизма на континенте. С точки зрения истории науки, удобной для наблюдения, этому соответствует институциональная и когнитивная дифференциация сфер науки и техники. Тем не менее ориентация науки на технику остается важной в двух аспектах. Во-первых, это приводит к особому раз витию технологии, т.е. техники научных инструментов и процедур. Во-вторых, технический принцип познания в виде механистической картины мира становится универсальной моделью (образцом) объяснения.

Вторая фаза начинается с промышленной революции и

109

На третьей фазе взаимный обмен в спросе и предложении между наукой и техникой становится систематически и стратегически планируемым. Этот процесс начинается во второй половине XIX века и начинает играть все более важную роль в научной политике и планировании исследований в XX веке. Научный прогресс становится целенаправленным, развитие технологий планируется в соответствии с теориями.

В свете первого раздела читатель не удивится, что институционализация «новых наук» в XVII веке включила в себя и традицию натурфилософии (космология, теория материи и силы и т.д.), и традиции техники (механика, хронометрия, навигация, горное дело и т.д.). Уставы большинства научных институтов, возникших после основания Британского Королевского общества и Французской академии наук, предполагают научное исследование, которое должно вести к результатам и новым, и полезным.

С социологической точки зрения, однако, представляется странным, что институционализированное соединение новизны и полезности не продолжалось долго. Видимо, инновации в промышленности и социальной структуре ни в коем случае не были главнейшей целью абсолютистских правительств, но все же нововведения играли достаточно важную роль в войнах, внешней торговле, производстве предметов роскоши, стандартизации и измерениях (как основы для налогообложения) и на транспорте.

Сочетание изучения книг и ремесленной техники в эпоху Ренессанса появилось из преодоления когнитивных и институциональных барьеров и осуществлялось художниками, инженерами и отдельными учеными. Однако

110

результатом была не единая «техническая наука», а, с од ной стороны, новая техника, соединенная с научным методом, и, с другой, новая естественная наука, которая анализировала природу с помощью техники и интерпретировала ее в соответствии с моделью такой техники. Хотя идеи ученых были тесно связаны с техническими проблемами, сами они не руководствовались «техническим интересом в познании»¹⁰. Напротив, несмотря на близость обеих областей, различные цели исследования влекли за собой новое отделение науки от техники. В то время как инженер проектировал технику и совершенствовал ее функции, технически реализуя практические цели, ученый пытался понять, как она функционирует, и направлял свое внимание на теорию. Хотя ученые достаточно часто начинали свои исследования в связи с технологией, по мере того как эти исследования развивались, они как бы обретали собственную жизнь, независимую от технологического начала. В центре интереса ученых была «истинная натурфилософия».

Траектории снарядов также были, несомненно, чрезвычайно интересным предметом для ученых, занимавшихся проблемами механики, однако в центре их внимания была теория первотолчка, т.е. вопрос о том, как тело поддерживается в движении без движущего фактора. В этом случае теоретический интерес возникал при разработке проблем механики независимо от разработок в области артиллерии.

Научный интерес в понимании естественных и искусственных событий действовал как источник возникновения внутренних проблем, которые делали науку автономной от ориентированной на производство техники. Уже на рубеже XVII столетия интерес к теории стал перевешивать интерес к исследованию, ориентированному на практические нужды даже в Королевском обществе и в Академии наук, чьи уставы ставили условием поощрение торговли

111

Поскольку ученые стали действовать независимо, сосредоточившись на развитии теорий, и поскольку их вклад в прогресс производства, военного дела и навигации становился все меньшим, систематическое совершенствование этих областей перешло к инженеру, а сама инженерия стала также институционализированной. Абсолютистские государства организовали инженерное дело конкретно для удовлетворения нужд транспорта, горного дела, военного дела и военно-морского флота. Это привело к учреждению различных технических корпораций и школ во Франции Ếcole des Ponts et Chaussees (1750 г., Corpsdes Ponts et Chaussees была основана раньше, в 1720 г.), Ếсо1е du Corps des Ingenieurs des Mines (1778 г.), Ёсо1е Royale Militaire (1753 г.), Ёсо1е du Corps Royaldu Genie (1665, для обучения архитекторов), артиллерийских школ и военно-морских коллежей. В Англии подобными институтами были Институты механики, а в Германии — горные академии в Берлине (1775 г.) и во Фрайбурге (1765 г.) и школы агрономии. Эти школы готовили инженеров, и их учебные курсы включали в себя основы математики и естественных наук. Они не всегда были центрами новых наук, однако именно внутри этой структуры происходит тот поворот, который сыграл важную роль в новом сближении с научными учреждениями в XIX веке.

Хотя с XVII до XIX века новые науки развивались, и когнитивно и институционально, в стороне от техники, они тем не менее оставались технически ориентированными. Одной из причин оказалось то, что для современной науки наблюдение природы опосредовано приборами, которые совершенствовались в соответствии с научными стандартами. Данные стандарты устанавливались без ссылки на полезность этих приборов, за исключением их научных целей. Другое основание постоянной технической ориентации науки в том, что теория в начальной ее стадии развивалась в рамках механистической картины мира. Теории естествознания оказывались инструментальными теориями частично потому, что они проистекали непосред-

112

ственно из анализа техники, частично потому, что они интерпретировали природу по образцу «больших часов». Таким образом, внутренняя динамика научного прогресса включала в себя техническую динамику¹¹.

Познание природы нового времени основано на исследовании законов и на применении технических устройств. Опытным знанием является то, что добыто в соответствии с определенными правилами и с данными, воспроизводимы ми любым естествоиспытателем, соблюдающим эти правила, но не индивидуальное восприятие событий. Данные науки — это не то, что дано непосредственно чувствами, но их объективированное выражение, то есть эффект, полученный с помощью прибора и в приборе. И воспроизведение и объективация событий были уже установлены ремесленниками и инженерами; в связи с наукой, однако, они в большей степени подвергаются спецификации и стандартизации. Это и есть то, что определяет развитие научных инструментов и процедур¹².

Научные приборы и другие инструменты были либо разработаны для научных целей как таковых, либо же там, где они уже существовали в связи с технико-практическими нуждами, они совершенствовались далее для научных целей и в соответствии с научными требованиями. Последним был случай, например, с часами и насосом. Развитие часов в их внутринаучном употреблении отделяется от их функций при описании небесных движений и определяется идеей абсолютной изохронности периодических процессов. Это было обеспечено созданием маятника^b. Развитие насоса происходило подобным же образом. Естественно, насосы были уже разработаны для технических и практических целей. Но их усовершенствование в виде вакуумного насоса было связано с чисто научным интересом к явлениям, обнаруживаемым барометром, и руководствовались при этом идеей совершенного вакуума. Философски не может существовать пространство без какой-либо материи; экспериментально оно оказалось с некоторым приближением достижимым.

113
Конкретное описание научных требований, которое приводит к разработке аппаратов и новых процедур, облегчается подразделением их в соответствии с различением, заимствованным из химии, на аналитические и синтетические аппараты и процедуры. Термин «аналитический» относится к таким избирательным приборам, как часы, термометр, калориметр, барометр, вольтметр и амперметр, и таким процедурам, как анализ Либихом элементов или обнаружение виноградного сахара раствором Фелинга. Термин «синтетический» относится к таким аппаратам, как вакуумный насос, Вольтов столб или электромагнит, и к таким процессам, как процесс синтетического производства ализарина. Вообще любое экспериментальное устройство, служащее выявлению эффекта или субстанции, может считаться синтетическим аппаратом или процессом.

Научные требования, определяющие разработку аналитических инструментов,— это увеличение точности, выявление точного отношения данных к переменным, универсальная сравнимость весов и мер и обобщение измерений по целому рангу параметрической шкалы. Возрастание точности научных измерительных приборов далеко превосходило существовавшую практически точность производственной техники или ту, которую инженеры могли вы числить математически. Прежде всего важно, что новые требования точности отделялись от стандартов, которые давались первоначальной парадигмой природы. Научные стандарты точности были определены в соответствии с теоретическими идеалами. Подобным же образом даже в античности технические стандарты, определяющие вертикальное и горизонтальное, переступались с помощью евклидовой геометрии. Таким же образом стандарты небесных движений для конструирования часов (ежедневный зенит солнца, лунный месяц, солнечный год) были заменены идеалом абсолютной изохронии. Термометрика первоначально определяла свои шкалы, используя самый теплый и самый холодный дни года (Фаренгейт) или состояния водяной жидкости (Цельсий). Эти шкалы были в свою очередь заменены абсолютной шкалой Кельвина, давшей возможность установить адекватность таких ранее использовавшихся функций, как температурный стандарт.

Требование, чтобы приборы давали однозначное прочтение, также не относилось к техническим целям вне

114

рамок науки. Фермер, металлург и пивовар нуждались в индикаторах изменений, происходящих в процессах, с которыми они работали. Однако, как правило, они руководствовались общими впечатлениями, которые с научной точки зрения вызывались многими взаимодействующими переменными. Научные приборы, напротив, ориентированы на то, чтобы реагировать на одну или только две переменные. Так, после изобретения термометра Галилеем, Дреббелем, Флудом и Санторио другие ученые пытались сделать термометр максимально независимым от давления воздуха и материальных качеств вещества.

Точно таким же образом генерализация не является стандартом непосредственного технического интереса. Генерализация означает установление процедур измерения, покрывающих целый диапазон параметрической шкалы. У гончара есть один метод определения температуры, а у пивовара — другой. Корреляция их шкал является делом, безразличным для них обоих. Ученый, однако, ищет теоретическое понятие теплоты, для которого различные процедуры измерения — лишь частичные интерпретации.

Когда в XIX веке производство открыло мировой рынок, создавая повсюду сильную потребность в чистоте материалов, точности частей машин и универсальности мер и весов, аналитические аппараты и процедуры для проверки

115

Разработка синтетических аппаратов и процедур направлялась различными стандартами. Эмпирические исследования в рамках современной естественной науки, таким образом, предполагали изолирование явлений, их воспроизводимость и применимость, невзирая на региональные или сезонные факторы. Таким образом, хотя электричество было обнаружено при трении янтаря о кошачий мех или при вспышке молнии, для прогресса науки важно изолировать электрические явления от родственных им явлений, подобных магнетизму, и сделать электричество свободно доступным, что было достигнуто с помощью электрической машины Хоксби и, позже, лейденской банки и электрической батареи Вольта. Аналогичные примеры могут быть найдены в химии. Условия для анализа структур и свойств вещества должны быть такими, чтобы изолировать его и произвести в достаточном количестве и чистоте. Синтетические аппараты и процедуры служат для того, чтобы изолировать и представлять вещества и эффекты, и там, где они про являются недостаточно сильно или с недостаточным напряжением для исследования, хранить, накоплять и усиливать их.

Когда нужда в этих веществах и эффектах возникает в экономике или в военной промышленности, технические средства, развитые в науке, сами становятся частью промышленной техники.

Техническая ориентация в теоретической механике и в механистической картине мира

Наука и техника не только расходились в разработке приборов и процедур; они также разделялись в своих теоретических понятиях. Даже если механические теории выдвигались при предположении, что они имеют отношение, по крайней мере в «принципе», к техническим результатам, в процессе их формирования необходимо было разработать понятия, которые не имели отношения к техническим целям, внешним по отношению к науке. Наиболее бросающийся в глаза пример — идеализация тел

116

в понятии «точечная масса» в механике после Ньютона. Формирование научных теорий приобретает направление, отличное от идеала производства полезного знания. До тех пор, пока было или слишком сложно математически или не имело смысла «дедуцировать» технические устройства из механических теорий, в технический прогресс мог быть сделан лишь незначительный вклад.

Декартовская механистическая философия реализовала это единство, хотя его теории в физике и биологии были рациональными конструкциями, а не объяснительными структурами, в основе которых лежал эксперимент¹³. Декартовская модель природы была технической моделью — изменение движения вызывалось исключительно толчком, притяжением и давлением; то есть он объяснял естественное искусственным движением, пред полагающим сохранение постоянного количества движения. Таким образом, силы, которые известны как действующие в механических устройствах, являются, как утверждалось, единственно возможными силами, существующими в природе. Но даже если отвлечься от его собственных трудностей, данный аргумент дает лишь половинчатый ответ. Чтобы объяснить природу исходя из принципов технической механики, необходимо, чтобы механика была объяснена исходя из природы.

Если механика, как предполагается, является не только имитационной моделью природы, но также ее реальным представлением, тогда механические силы должны быть выведены из некоторых универсальных принципов движения как таковых. Ньютоновская теория движения и силы весьма успешно сформулировала этот общий базис науки и техники¹⁴. Тем не менее сравнение этой научной механики с технической механикой так называемых пяти простых машин — колесо с осью, рычаг, блок, клин и

117