Страница:
продолжает Гюйгенс, - правило 5 учит, что если большее тело В ударяет покоящееся меньшее С, то оно теряет кое-что из своей скорости. А по второму
закону, если В сталкивается с тем же самым меньшим телом С, идущим навстречу с такой же скоростью, то В ничего не потеряет из своей скорости. Оба эти правила будут совместны только в том случае, если мы скажем, что движущееся тело встречает большее сопротивление от неподвижного, а не от
налетающего на него с противоположной стороны, что, конечно, нелепо".
В своем трактате "О движении тел под влиянием удара" Гюйгенс иначе формулирует закон соударяющихся тел: "Если с покоящимся телом соударяется одинаковое с ним тело, то ударившееся тело приходит в состояние покоя, а покоящееся тело приходит в движение со скоростью ударившегося о него". Это
- принципиально важная поправка, которую внес Гюйгенс в шестое правило Декарта. Однако закон Гюйгенса имеет силу только по отношению к упругим
телам, или, как говорит сам Гюйгенс, к телам абсолютно твердым. Отождествление упругости с абсолютной твердостью - важный принцип именно
атомистической программы Гюйгенса. О том, что в рамках других научных программ упругость тел не отождествлялась с твердостью, свидетельствует весьма интересный спор Гюйгенса с Лейбницем о понятии атома, который мы приведем ниже, а также характерное замечание Ньютона: "По теории Рена и
Гюйгенса, - пишет Ньютон, - тела абсолютно твердые отскакивают одно от
другого со скоростью, равной скорости встречи. Точнее это следовало бы
сказать о телах вполне упругих".
Допущения, на которых держится теория ударяющихся тел Гюйгенса, еще не требует атомизма в качестве их философского обоснования, потому что, как подчеркивает сам Гюйгенс, он не ставит своей задачей рассмотрение причины
отскакивания твердых тел после соударения, а пытается установить лишь законы их движения. Для этого ему достаточно трех допущений, или гипотез:
1) допущения инерции движущегося тела, 2) допущения закона сохранения энергии соударяющихся тел и 3) допущения принципа относительности движения. Правда, в качестве четвертой гипотезы Гюйгенс вводит постулат абсолютной твердости тел, а этот постулат уже требует, так сказать, "метафизического"
подкрепления и потому отсылает к атомистической программе.
Необходимость сформулировать принципы научной программы появляется у
Гюйгенса позднее, когда он работает над своим "Трактатом о свете". И вызвана эта необходимость тем, что Гюйгенс здесь не удовлетворяется только установлением законов распространения света, его отражения и преломления, но хочет найти также причины, которые могли бы объяснить явления света, а
не только описать их. Для описания явлений распространения света, как подчеркивает Гюйгенс, достаточно опыта и геометрии. Но для их объяснения опыта и геометрических доказательств мало. "Доказательства, применяющиеся в
оптике, - пишет Гюйгенс, - так же, как и во всех науках, в которых при
изучении материи применяется геометрия, - основываются на истинах, полученных из опыта. Таковы те истины, что лучи света распространяются по прямой линии, что углы падения и преломления равны и что при преломлении
излом луча происходит по правилу синусов... Большинство писавших по
вопросам, касающимся разных отделов оптики, довольствовались тем, что просто принимали эти истины заранее. Но некоторые, более любознательные, стремились выяснить происхождение и причины этих истин, рассматривая их самих как замечательные проявления природы. По этому поводу был высказан ряд остроумных соображений, однако все же не настолько удовлетворительных,
чтобы более сильные умы не пожелали еще более удовлетворительных объяснений. С целью способствовать, насколько я в силах, разъяснению этого отдела естествознания, который не без основания признается одним из самых
трудных, я и хочу изложить здесь свои, посвященные ему, размышления".
Как видим, Гюйгенс четко различает установление законов движения света, с одной стороны, и объяснение причин световых явлений, т.е. интерпретации этих законов, с другой. "...Никто еще не дал вероятного объяснения таких основных и замечательных явлений света, как распространение его по прямым линиям или как тот факт, что видимые лучи, исходя из бесконечного числа
различных мест, пересекаются, нисколько не препятствуя друг другу".
Сам Гюйгенс считает, что дать объяснение причин световых явлений можно не иначе, как обращаясь к философии, поскольку именно последняя содержит в себе принципы объяснения мира. "Я постараюсь в этой книге, - пишет Гюйгенс, - с помощью принципов, принятых в современной философии, дать более ясные и
более правдоподобные объяснения, во-первых, свойствам прямо распространяющегося света, во-вторых, свойствам света, отражающегося при
встрече с другими телами".
Именно философские принципы, с помощью которых естествоиспытатель интерпретирует открываемые им и описываемые математически законы явлений, мы и называем его научной программой. В своем "Трактате о свете" Гюйгенс как раз формулирует основные положения атомистической научной программы, одним из наиболее крупных представителей которой он и был в XVII в. Прежде всего Гюйгенс подчеркивает, что признаваемая им за истинную философия может
быть только механицизмом, а потому научная программа атомизма носит механистический характер, не отличаясь в этом пункте ни от декартовской, ни от ньютоновской программ, разве только своей крайней последовательностью. Истинная философия, по словам Гюйгенса, - это та, "в которой причину всех
естественных явлений постигают при помощи соображений механического характера. По моему мнению, так и следует поступать, в противном случае приходится отказаться от всякой надежды когда-либо и что-нибудь понять в
физике".
Все явления в природе должны быть объяснены с помощью материи и движения тезис, который - хотя он и не всегда высказывается именно в этой форме
объединяет все научные программы XVII вё включая не только Декарта и
Гюйгенса, но и Ньютона и Лейбница. Этот тезис и составляет содержание
механицизма, то есть истинной философии, как ее понимает Гюйгенс.
Применительно к явлению света эта программа требует исходить из двух
компонентов: некоторого вещества и его движения, которых, по Гюйгенсу, достаточно, чтобы объяснить законы распространения, отражения и преломления
световых лучей.
Какую же интерпретацию законов распространения света предлагает Гюйгенс?
Поскольку лучи света проходят один сквозь другой, не мешая друг другу, постольку, полагает Гюйгенс, свет не может быть понят как перенос самой материи. По аналогии с распространением звука Гюйгенс считает, что свет
распространяется от светящегося тела с помощью движения, сообщаемого
веществу, находящемуся между светящимся телом и нашим глазом. Ключ к пониманию того, что представляет собой это движение вещества, Гюйгенсу дала
его теория удара. И в самом деле, обратим внимание на заключительное,
тринадцатое положение трактата Гюйгенса "О движении тел под влиянием удара": "Покоящееся тело получает от движущегося, неравного ему тела тем больше движения, чем больше промежуточных тел включено между двумя данными
телами. При данном числе промежуточных тел наилучшая передача движения достигается в том случае, если включенные тела составляют вместе с крайними телами геометрическую прогрессию". Моделью движения света становится для Гюйгенса удар, причем удар абсолютно упругих и совершенно одинаковых тел,
ибо в противном случае по закону соударяющихся тел частицы получили бы движение вперед и назад; и, наконец, это удар, передаваемый посредством
промежуточных тел.
Такого рода движение является волновым. "Движение, сообщаемое существу...
распространяется так же, как и при звуке, сферическими движениями и волнами: я называю эти поверхности волнами по сходству с волнами, которые
можно наблюдать на воде, в которую брошен камень, и которые изображают собой указанное постепенное распространение кругами, хотя оно и происходит по другой причине и в плоской поверхности". Как отмечает С. И. Вавилов, "волновая теория света высказывалась с давних времен, но обычно в весьма расплывчатой, большею частью поэтической форме. Только в XVII в. Гюйгенс
дал ей отчетливую формулировку".
Объясняющая модель Гюйгенса требует нескольких допущений. Во-первых, допущения, что распространение света происходит не мгновенно, как полагал Декарт, а с конечной, хотя и очень большой скоростью. Во-вторых, допущения
о характере материи, из которой состоят тела, испускающие и проводящие
свет. И тут у Гюйгенса положение об атомарном строении вещества играет
кардинальную роль. Рассмотрим детальнее атомизм Гюйгенса в его связи с
экспериментальной и математической сторонами его теории света.
Чтобы объяснить возникновение "светового удара", Гюйгенс допускает, что "те
светящиеся тела, которые, как пламя и, по-видимому, Солнце и звезды,
являются жидкими, состоят из плавающих в значительно более утонченной
материи частиц; эта материя приводит их в весьма быстрое движение и заставляет ударяться о частицы окружающего их эфира, причем эти последние значительно меньше первых. Что же касается твердых светящихся тел... то у них рассматриваемое движение вызывается сильным сотрясением частиц металла
или дерева, причем те частицы, которые находятся на поверхности, тоже
ударяются о частицы эфирной материи".
Что касается эфира, то он, согласно Гюйгенсу, состоит из частиц, гораздо
меньших, чем те, что составляют воздух. Самое же главное свойство, без которого эфир не мог бы служить проводником света, составляет абсолютная
твердость его частиц. Ибо модель световой волны, как ее видит Гюйгенс, невозможна, если частицы эфира не будут обладать абсолютной упругостью. "Ничто не мешает нам, - говорит Гюйгенс, - считать частицы эфира состоящими из материи, сколь угодно приближающейся к совершенной твердости и сколь
угодно быстро восстанавливающей свою форму". По Гюйгенсу, нет лучшего
способа последовательной передачи движения, чем упругость, потому что последняя наиболее согласуется с равномерностью распространения движения: ведь свет даже и на очень больших расстояниях сохраняет огромную скорость.
Второе свойство, которым должны обладать частицы эфира для того, чтобы
соответствовать модели Гюйгенса, - это равенство их размеров.
Модель Гюйгенса позволяет понять также, почему лучи света, пересекаясь, не
препятствуют друг другу: одна и та же частица может служить для
распространения нескольких волн.
Как видим, атомарная структура материи играет важную роль - роль модели - в объяснении Гюйгенсом таких свойств света, как распространение по прямой, взаимная прозрачность лучей света, характер его преломления и отражения. Допуская различные размеры материальных частиц, Гюйгенс, однако, в отличие от Декарта, считает их все образованными из первичных, далее не делимых
частиц - атомов, обладающих абсолютной твердостью.
Заключения о свойствах атомов Гюйгенс делает, сообразуясь с теми
следствиями, которые известны относительно движения света из опыта и
которые возможно математически описать. Эти заключения, таким образом,
получены в результате сложной системы опосредований, связанных с гюйгенсовской теорией удара, с одной стороны, и теорией света - с другой. С помощью атомистической гипотезы как раз и достигается согласование этих двух теорий. Система сложных опосредований, включающая в себя эксперимент с
соударяющимися телами, математическое описание законов движения сталкивающихся тел, геометрическое описание законов отражения и преломления световых лучей, анализ феномена преломления в кристаллах исландского шпата,
отличает атомизм как научную программу XVII в. от античного атомизма.
Последний непосредственно соотносит учение об атомах и пустоте с теми
явлениями, которые наблюдаются в опыте.
Изучение творчества Гюйгенса позволяет представить атомистическую научную
программу "в действии". Один из исследователей творчества X. Гюйгенса,
шведский историк науки А. Эльзинга, в этой связи отмечает: "В действительности у великих новаторов науки "исследовательская теория есть существенный момент. Историки науки, так же как исследователи метанауки, должны считаться с этим, когда они изучают взаимосвязь между наукой и так
называемой метафизикой, или мировоззрением".
Научная программа Гюйгенса отличается от картезианской и еще в одном существенном пункте. Как мы знаем, Декарт считал материю пассивным началом, а источник движения видел в Боге. В отличие от Декарта Гюйгенс вслед за Гассенди полагает, что для объяснения источника движения нет надобности прибегать к божественному началу. "Порядок небесных тел, их постоянные и
изменчивые движения издавна удивляли людей и заставляли их не только считать Бога источником этих движений, но даже полагать, что Бог постоянно заботится о них и сам приводит их в движение. Но с тех пор, как мы поняли
простоту этого движения, которое само себя сохраняет, по-видимому, нет
необходимости объяснять движение с помощью Бога".
Как мы уже отмечали в связи с анализом учения Гассенди, в атомистической
программе нового времени наиболее последовательно проводились принципы
механицизма - еще последовательнее, чем в программах картезианцев и ньютонианцев. Гассенди и Гюйгенс считают движение свойством самой материи и сводят всякое движение только к механическому - перемещению и столкновению
атомов.
3. Роберт Бойль. Трактовка эксперимента
В рамках атомистической программы работал также выдающийся ученый XVII в., талантливый экспериментатор Роберт Бойль (1627-1691). Бойль был одним из первых, кто попытался создать химию как теоретическую науку, построенную на
принципах механической натурфилософии, представителей которой (т.е. естествоиспытателей своего времени) Бойль называл "корпускуляристами". Во времена Бойля химия все еще рассматривалась по преимуществу как особого рода искусство, целью которого было превращение металлов или создание новых
фармакологических препаратов. Стремясь превратить химию в науку, Бойль считал необходимым опереться на определенные теоретические принципы - а именно принципы атомизма (корпускуляризма), рассматривая при этом все формы
корпускуляризма (включая и декартовский) как имеющие основную общую предпосылку - механическое взаимодействие частиц материи. С точки зрения Бойля, атомизм дает возможность научного объяснения всех явлений природы,
сущность которых ранее стремились понять с помощью перипатетических
"субстанциальных форм", "скрытых качеств", "симпатии" и "антипатии" элементов и т.д. Почти все качественные определенности природных объектов и процессов могут, по Бойлю, быть объяснены с помощью движения, величины,
фигуры и расположения атомов. В этом вопросе Бойль полностью разделяет
убеждение Галилея, Декарта, Ньютона и других в субъективном характере
чувственных качеств и пытается внедрить механистическую программу
исследования в химию, где она к тому времени еще не получила широкого
применения.
В отличие от античного атомизма Лукреция, а также атомизма Гассенди, Бойль
не наделял атомы вечным движением; подобно Декарту, он видел основное
определение материи в протяжении, а движение считал происходящим от высшего, божественного начала, а не от материи как таковой. В этом состоит специфика атомизма XVII в. в отличие от более поздних его форм: Декарт,
Бойль, Гюйгенс, Ньютон - большинство ученых, в той или иной мере
использовавших в своих построениях принцип атомизма, отличали его как
начало материи от иного, высшего начала силы и движения. С этой особенностью связана и другая черта атомизма Бойля - рассмотрение им атомов
не как неких самостоятельных субстанций, имеющих в самих себе все свои
определения и все свое "содержание", как это мы видели у Демокрита, Эпикура, Лукреция. Они, скорее, вторичны, производны от движения, в том смысле, что без движения их свойства не могут вообще быть реализованы, а
остаются чем-то вроде предпосылки. "...Хотя величина, фигура, покой,
расположение (situation) и сочетание (texture) сопутствуют природным явлениям, однако по сравнению с движением они во многих случаях кажутся
результатами, а во многих других - едва ли не более чем условиями, предпосылками, причиной sine qua non, лишь модифицирующими то воздействие,
которое одна часть материи производит на другую посредством движения".
Корпускулы у Бойля имеют даже меньше "субстанциональности",
самостоятельности, чем мы это видели у Декарта.
Атомизм Бойля имеет и еще одну весьма характерную особенность: Бойль мыслит корпускулы не по аналогии с мельчайшими "кусочками вещества", а по аналогии
с невидимыми глазу, мельчайшими "инструментами", "орудиями", благодаря которым видимый нами мир представляет собой нечто вроде гигантских часов,
приводимых в движение "часовщиком Вселенной" - Богом.
Для механицизма XVII в. именно такое понимание очень характерно, мы
встречаем его также и у Лейбница, который говорит, что созданная Богом "машина мира" является "машиной" вплоть до мельчайших своих деталей: все ее части и части этих частей до бесконечности представляют собой механизмы в отличие от тех машин, которые строит человек, употребляя в качестве деталей уже далее не обработанное вещество. Вот почему аналогия Вселенной с часами
является такой популярной в науке XVII в.: она предполагает, что эти
"вселенские часы" созданы "Мастером" и им же приводятся в движение. Объясняя целесообразность как мира в целом, так и всех его элементов, Бойль
пишет: "По нашему мнению, это так, как в редкостных часах, например,
находящихся в Страсбурге, где все искусно слажено; и, когда механизм
приведен в движение, все происходит в соответствии с первоначальным замыслом мастера, и движения маленьких статуй, совершающих в определенные часы известные действия, как и движения заводных кукол, не требуют особого
вмешательства мастера или какого-нибудь его разумного помощника, но выполняют свои функции в положенные сроки, благодаря общей и первоначальной
слаженности всего аппарата".
В отличие от деистов, которые полагали, что после того, как мир был
сотворен и ему было сообщено движение, механизм мира не нуждается в
божественном вмешательстве, Бойль был убежден, что законы мироздания поддерживаются благодаря непрерывному содействию Бога, а потому не может
быть исключена и возможность чудес. Согласие механики с библейским
вероучением у протестантов Бойля, Гука, Ньютона было предметом их
постоянной заботы, что существенно отличало их от Галилея, Гассенди и
Декарта.
Сравнение Бойля с Гассенди интересно еще и потому, что показывает, какие большие различия существовали между атомистами XVII в. Гассенди тяготеет к
эпикурейскому атомизму, признавая основные положения последнего, в том числе и убеждение в том, что мир возник в результате случайного скопления
атомов, что из их случайных движений и сочетаний возникают предметы и явления внешнего мира. Гассенди также приписывал подвижность самим атомам, соглашаясь в этом пункте с Эпикуром и Лукрецием и существенно расходясь с Декартом, Бойлем и другими своими современниками, не наделявшими материю движением. Эпикуреизм близок Гассенди также и в мировоззренческом аспекте, тогда как пуританин Бойль, напротив, склонен скорее к аскетизму и, подобно
Ньютону, в научной деятельности видит своего рода аскезу в миру.
Но есть и еще более важное различие между атомизмом Бойля, с одной стороны, Эпикура, Лукреция и Гассенди - с другой. Если для Гассенди все многообразие явлений зависит прежде всего от формы, размера и веса атомов, то, с точки
зрения Бойля, для которого атом - не просто частица материи, но скорее инструмент, главные характеристики атомов - это их движение и связанное с этим последним взаимное отношение, расположение или сочетание атомов. Если античные атомисты описывали многообразие форм атомов, то Бойль описывает многообразие свойственных им движений. Движения могут быть различными по
скорости, говорит Бойль, равномерными и неравномерными, при этом
неравномерное движение может быть замедляющимся или ускоряющимся, тело может двигаться по прямой или по самым различным кривым, которых гораздо
больше, чем их описали до сих пор геометры; движения могут быть волнообразными, тела могут обладать сложными движениями, поступательными и вращательными одновременно, и все эти виды движений могут вступать между
собой в бесконечное множество соотношений. Вот эти движения и их многообразие как раз и обусловливают действие частиц, которые Бойль называл
minima naturalia или prima naturalia.
Бесконечное многообразие движений порождает бесконечное многообразие отношений между корпускулами, а также, по-видимому, внутри корпускул. "Для Бойля, в сущности, безразлично, имеют ли такие корпускулы "простую" или
"сложную" природу, - пишет в этой связи В. П. Зубов, - важно, что их
составные части столь крепко соединены, "что их нельзя совершенно разъединить или рассеять ни посредством того градуса огня или жара, когда материя, как принято говорить, улетучивается, ни посредством осаждения", т.е. мокрым путем... Простые (неразложимые) в химическом отношении тела
могут иметь, по Бойлю, весьма сложную физическую структуру".
Поскольку корпускулы, таким образом, наделены определенной структурой, а последняя может быть в принципе изменена, а тем более может быть изменена структура, составленная из этих корпускул, учитывая, что эта перестройка
связана с изменением того типа движений, которыми эти структуры и определяются, то понятно, что Бойль должен допускать трансмутацию природных тел, элементов, т.е. допускать возможность превращения едва ли не любой вещи в другую. В этом пункте тоже существует принципиальное различие между атомистами древними и новыми. При химическом взаимодействии тел, по мысли
Бойля, происходит не просто соединение и разъединение одних и тех же
неизменных атомов, своего рода постоянных "кирпичиков" мироздания, напротив, при этом взаимодействии видоизменяются отношения между атомами, появляются их новые сочетания. А это значит, что в атомистической концепции
Бойля не столь важны сами атомы как неизменные субстанции, сколько
отношения между ними, которые воплощаются в различные виды движений.
Убеждение в возможности трансмутации элементов и радикального изменения природы тел ведет у Бойля к новому пониманию эксперимента, его сущности и его главной цели. Хотя родоначальником экспериментального метода нового времени обычно считают Галилея, но большинство экспериментов Галилея, как
мы уже видели, представляют собой как бы "вещественное" воплощение
теоретического построения, - их целью является экспериментальное
обоснование допущения, после которого это допущение становится
подтвержденной теорией. Не случайно у Галилея мы так часто встречаем
мысленный эксперимент.
Не так обстоит дело у Бойля. Как справедливо пишет в этой связи Т. Кун, цель эксперимента у Бойля, так же как и у Гильберта, Гука и др., состоит в
"обнаружении природных реакций в таких условиях, которые раньше не
наблюдались и тем самым не существовали". Главное отличие от Галилея заключается при этом в том, что Бойль заранее не может предсказать, как поведут себя природные тела в той или иной химической реакции. Хотя, как мы
уже отмечали, именно Бойль хотел превратить с помощью атомистической
гипотезы химию в науку, тем не менее его экспериментальная практика оставалась ближе всего к тому пониманию эксперимента, какое предложил Фр.
Бэкон. И это сказывается не только в том, что Бойль подчеркивает практическую пользу науки, не только в его стремлении к изменению природы, из которого растет его экспериментальный метод, но, что не менее важно, в
его ориентации на реальный, а не мысленный эксперимент, т.е. на такой
эксперимент, исход которого неизвестен, потому что экспериментатору
непонятно, какие именно изменения происходят с веществом во время соединения его с другим. Т. Кун в интересной статье, посвященной анализу математической и экспериментальной традиции в развитии физики, указывает на различие двух типов эксперимента, которые опираются на разное понимание
опыта: пассивное наблюдение и активное вмешательство в ход природных процессов. Первую традицию он называет математической, или классической, а вторую - в собственном смысле экспериментальной, или бэконианской. В науке
нового времени, по мнению Куна, нашли себе применение обе: первая - по большей части у Галилея, Торричелли, в ньютоновских "Началах", т.е. прежде всего в механике, вторая - главным образом в химии, а также при изучении
магнетизма и электричества.
Здесь, однако, нужна оговорка. Хотя отмеченное Куном различие в понимании
эксперимента действительно имело место в науке XVII-XVIII вв., однако видеть в галилеевском эксперименте продолжение античного понимания опыта как наблюдения было бы неверно. Как раз тенденция к созданию искусственной, противоречащей видимому опыту ситуации была одинаково характерна как для
закону, если В сталкивается с тем же самым меньшим телом С, идущим навстречу с такой же скоростью, то В ничего не потеряет из своей скорости. Оба эти правила будут совместны только в том случае, если мы скажем, что движущееся тело встречает большее сопротивление от неподвижного, а не от
налетающего на него с противоположной стороны, что, конечно, нелепо".
В своем трактате "О движении тел под влиянием удара" Гюйгенс иначе формулирует закон соударяющихся тел: "Если с покоящимся телом соударяется одинаковое с ним тело, то ударившееся тело приходит в состояние покоя, а покоящееся тело приходит в движение со скоростью ударившегося о него". Это
- принципиально важная поправка, которую внес Гюйгенс в шестое правило Декарта. Однако закон Гюйгенса имеет силу только по отношению к упругим
телам, или, как говорит сам Гюйгенс, к телам абсолютно твердым. Отождествление упругости с абсолютной твердостью - важный принцип именно
атомистической программы Гюйгенса. О том, что в рамках других научных программ упругость тел не отождествлялась с твердостью, свидетельствует весьма интересный спор Гюйгенса с Лейбницем о понятии атома, который мы приведем ниже, а также характерное замечание Ньютона: "По теории Рена и
Гюйгенса, - пишет Ньютон, - тела абсолютно твердые отскакивают одно от
другого со скоростью, равной скорости встречи. Точнее это следовало бы
сказать о телах вполне упругих".
Допущения, на которых держится теория ударяющихся тел Гюйгенса, еще не требует атомизма в качестве их философского обоснования, потому что, как подчеркивает сам Гюйгенс, он не ставит своей задачей рассмотрение причины
отскакивания твердых тел после соударения, а пытается установить лишь законы их движения. Для этого ему достаточно трех допущений, или гипотез:
1) допущения инерции движущегося тела, 2) допущения закона сохранения энергии соударяющихся тел и 3) допущения принципа относительности движения. Правда, в качестве четвертой гипотезы Гюйгенс вводит постулат абсолютной твердости тел, а этот постулат уже требует, так сказать, "метафизического"
подкрепления и потому отсылает к атомистической программе.
Необходимость сформулировать принципы научной программы появляется у
Гюйгенса позднее, когда он работает над своим "Трактатом о свете". И вызвана эта необходимость тем, что Гюйгенс здесь не удовлетворяется только установлением законов распространения света, его отражения и преломления, но хочет найти также причины, которые могли бы объяснить явления света, а
не только описать их. Для описания явлений распространения света, как подчеркивает Гюйгенс, достаточно опыта и геометрии. Но для их объяснения опыта и геометрических доказательств мало. "Доказательства, применяющиеся в
оптике, - пишет Гюйгенс, - так же, как и во всех науках, в которых при
изучении материи применяется геометрия, - основываются на истинах, полученных из опыта. Таковы те истины, что лучи света распространяются по прямой линии, что углы падения и преломления равны и что при преломлении
излом луча происходит по правилу синусов... Большинство писавших по
вопросам, касающимся разных отделов оптики, довольствовались тем, что просто принимали эти истины заранее. Но некоторые, более любознательные, стремились выяснить происхождение и причины этих истин, рассматривая их самих как замечательные проявления природы. По этому поводу был высказан ряд остроумных соображений, однако все же не настолько удовлетворительных,
чтобы более сильные умы не пожелали еще более удовлетворительных объяснений. С целью способствовать, насколько я в силах, разъяснению этого отдела естествознания, который не без основания признается одним из самых
трудных, я и хочу изложить здесь свои, посвященные ему, размышления".
Как видим, Гюйгенс четко различает установление законов движения света, с одной стороны, и объяснение причин световых явлений, т.е. интерпретации этих законов, с другой. "...Никто еще не дал вероятного объяснения таких основных и замечательных явлений света, как распространение его по прямым линиям или как тот факт, что видимые лучи, исходя из бесконечного числа
различных мест, пересекаются, нисколько не препятствуя друг другу".
Сам Гюйгенс считает, что дать объяснение причин световых явлений можно не иначе, как обращаясь к философии, поскольку именно последняя содержит в себе принципы объяснения мира. "Я постараюсь в этой книге, - пишет Гюйгенс, - с помощью принципов, принятых в современной философии, дать более ясные и
более правдоподобные объяснения, во-первых, свойствам прямо распространяющегося света, во-вторых, свойствам света, отражающегося при
встрече с другими телами".
Именно философские принципы, с помощью которых естествоиспытатель интерпретирует открываемые им и описываемые математически законы явлений, мы и называем его научной программой. В своем "Трактате о свете" Гюйгенс как раз формулирует основные положения атомистической научной программы, одним из наиболее крупных представителей которой он и был в XVII в. Прежде всего Гюйгенс подчеркивает, что признаваемая им за истинную философия может
быть только механицизмом, а потому научная программа атомизма носит механистический характер, не отличаясь в этом пункте ни от декартовской, ни от ньютоновской программ, разве только своей крайней последовательностью. Истинная философия, по словам Гюйгенса, - это та, "в которой причину всех
естественных явлений постигают при помощи соображений механического характера. По моему мнению, так и следует поступать, в противном случае приходится отказаться от всякой надежды когда-либо и что-нибудь понять в
физике".
Все явления в природе должны быть объяснены с помощью материи и движения тезис, который - хотя он и не всегда высказывается именно в этой форме
объединяет все научные программы XVII вё включая не только Декарта и
Гюйгенса, но и Ньютона и Лейбница. Этот тезис и составляет содержание
механицизма, то есть истинной философии, как ее понимает Гюйгенс.
Применительно к явлению света эта программа требует исходить из двух
компонентов: некоторого вещества и его движения, которых, по Гюйгенсу, достаточно, чтобы объяснить законы распространения, отражения и преломления
световых лучей.
Какую же интерпретацию законов распространения света предлагает Гюйгенс?
Поскольку лучи света проходят один сквозь другой, не мешая друг другу, постольку, полагает Гюйгенс, свет не может быть понят как перенос самой материи. По аналогии с распространением звука Гюйгенс считает, что свет
распространяется от светящегося тела с помощью движения, сообщаемого
веществу, находящемуся между светящимся телом и нашим глазом. Ключ к пониманию того, что представляет собой это движение вещества, Гюйгенсу дала
его теория удара. И в самом деле, обратим внимание на заключительное,
тринадцатое положение трактата Гюйгенса "О движении тел под влиянием удара": "Покоящееся тело получает от движущегося, неравного ему тела тем больше движения, чем больше промежуточных тел включено между двумя данными
телами. При данном числе промежуточных тел наилучшая передача движения достигается в том случае, если включенные тела составляют вместе с крайними телами геометрическую прогрессию". Моделью движения света становится для Гюйгенса удар, причем удар абсолютно упругих и совершенно одинаковых тел,
ибо в противном случае по закону соударяющихся тел частицы получили бы движение вперед и назад; и, наконец, это удар, передаваемый посредством
промежуточных тел.
Такого рода движение является волновым. "Движение, сообщаемое существу...
распространяется так же, как и при звуке, сферическими движениями и волнами: я называю эти поверхности волнами по сходству с волнами, которые
можно наблюдать на воде, в которую брошен камень, и которые изображают собой указанное постепенное распространение кругами, хотя оно и происходит по другой причине и в плоской поверхности". Как отмечает С. И. Вавилов, "волновая теория света высказывалась с давних времен, но обычно в весьма расплывчатой, большею частью поэтической форме. Только в XVII в. Гюйгенс
дал ей отчетливую формулировку".
Объясняющая модель Гюйгенса требует нескольких допущений. Во-первых, допущения, что распространение света происходит не мгновенно, как полагал Декарт, а с конечной, хотя и очень большой скоростью. Во-вторых, допущения
о характере материи, из которой состоят тела, испускающие и проводящие
свет. И тут у Гюйгенса положение об атомарном строении вещества играет
кардинальную роль. Рассмотрим детальнее атомизм Гюйгенса в его связи с
экспериментальной и математической сторонами его теории света.
Чтобы объяснить возникновение "светового удара", Гюйгенс допускает, что "те
светящиеся тела, которые, как пламя и, по-видимому, Солнце и звезды,
являются жидкими, состоят из плавающих в значительно более утонченной
материи частиц; эта материя приводит их в весьма быстрое движение и заставляет ударяться о частицы окружающего их эфира, причем эти последние значительно меньше первых. Что же касается твердых светящихся тел... то у них рассматриваемое движение вызывается сильным сотрясением частиц металла
или дерева, причем те частицы, которые находятся на поверхности, тоже
ударяются о частицы эфирной материи".
Что касается эфира, то он, согласно Гюйгенсу, состоит из частиц, гораздо
меньших, чем те, что составляют воздух. Самое же главное свойство, без которого эфир не мог бы служить проводником света, составляет абсолютная
твердость его частиц. Ибо модель световой волны, как ее видит Гюйгенс, невозможна, если частицы эфира не будут обладать абсолютной упругостью. "Ничто не мешает нам, - говорит Гюйгенс, - считать частицы эфира состоящими из материи, сколь угодно приближающейся к совершенной твердости и сколь
угодно быстро восстанавливающей свою форму". По Гюйгенсу, нет лучшего
способа последовательной передачи движения, чем упругость, потому что последняя наиболее согласуется с равномерностью распространения движения: ведь свет даже и на очень больших расстояниях сохраняет огромную скорость.
Второе свойство, которым должны обладать частицы эфира для того, чтобы
соответствовать модели Гюйгенса, - это равенство их размеров.
Модель Гюйгенса позволяет понять также, почему лучи света, пересекаясь, не
препятствуют друг другу: одна и та же частица может служить для
распространения нескольких волн.
Как видим, атомарная структура материи играет важную роль - роль модели - в объяснении Гюйгенсом таких свойств света, как распространение по прямой, взаимная прозрачность лучей света, характер его преломления и отражения. Допуская различные размеры материальных частиц, Гюйгенс, однако, в отличие от Декарта, считает их все образованными из первичных, далее не делимых
частиц - атомов, обладающих абсолютной твердостью.
Заключения о свойствах атомов Гюйгенс делает, сообразуясь с теми
следствиями, которые известны относительно движения света из опыта и
которые возможно математически описать. Эти заключения, таким образом,
получены в результате сложной системы опосредований, связанных с гюйгенсовской теорией удара, с одной стороны, и теорией света - с другой. С помощью атомистической гипотезы как раз и достигается согласование этих двух теорий. Система сложных опосредований, включающая в себя эксперимент с
соударяющимися телами, математическое описание законов движения сталкивающихся тел, геометрическое описание законов отражения и преломления световых лучей, анализ феномена преломления в кристаллах исландского шпата,
отличает атомизм как научную программу XVII в. от античного атомизма.
Последний непосредственно соотносит учение об атомах и пустоте с теми
явлениями, которые наблюдаются в опыте.
Изучение творчества Гюйгенса позволяет представить атомистическую научную
программу "в действии". Один из исследователей творчества X. Гюйгенса,
шведский историк науки А. Эльзинга, в этой связи отмечает: "В действительности у великих новаторов науки "исследовательская теория есть существенный момент. Историки науки, так же как исследователи метанауки, должны считаться с этим, когда они изучают взаимосвязь между наукой и так
называемой метафизикой, или мировоззрением".
Научная программа Гюйгенса отличается от картезианской и еще в одном существенном пункте. Как мы знаем, Декарт считал материю пассивным началом, а источник движения видел в Боге. В отличие от Декарта Гюйгенс вслед за Гассенди полагает, что для объяснения источника движения нет надобности прибегать к божественному началу. "Порядок небесных тел, их постоянные и
изменчивые движения издавна удивляли людей и заставляли их не только считать Бога источником этих движений, но даже полагать, что Бог постоянно заботится о них и сам приводит их в движение. Но с тех пор, как мы поняли
простоту этого движения, которое само себя сохраняет, по-видимому, нет
необходимости объяснять движение с помощью Бога".
Как мы уже отмечали в связи с анализом учения Гассенди, в атомистической
программе нового времени наиболее последовательно проводились принципы
механицизма - еще последовательнее, чем в программах картезианцев и ньютонианцев. Гассенди и Гюйгенс считают движение свойством самой материи и сводят всякое движение только к механическому - перемещению и столкновению
атомов.
3. Роберт Бойль. Трактовка эксперимента
В рамках атомистической программы работал также выдающийся ученый XVII в., талантливый экспериментатор Роберт Бойль (1627-1691). Бойль был одним из первых, кто попытался создать химию как теоретическую науку, построенную на
принципах механической натурфилософии, представителей которой (т.е. естествоиспытателей своего времени) Бойль называл "корпускуляристами". Во времена Бойля химия все еще рассматривалась по преимуществу как особого рода искусство, целью которого было превращение металлов или создание новых
фармакологических препаратов. Стремясь превратить химию в науку, Бойль считал необходимым опереться на определенные теоретические принципы - а именно принципы атомизма (корпускуляризма), рассматривая при этом все формы
корпускуляризма (включая и декартовский) как имеющие основную общую предпосылку - механическое взаимодействие частиц материи. С точки зрения Бойля, атомизм дает возможность научного объяснения всех явлений природы,
сущность которых ранее стремились понять с помощью перипатетических
"субстанциальных форм", "скрытых качеств", "симпатии" и "антипатии" элементов и т.д. Почти все качественные определенности природных объектов и процессов могут, по Бойлю, быть объяснены с помощью движения, величины,
фигуры и расположения атомов. В этом вопросе Бойль полностью разделяет
убеждение Галилея, Декарта, Ньютона и других в субъективном характере
чувственных качеств и пытается внедрить механистическую программу
исследования в химию, где она к тому времени еще не получила широкого
применения.
В отличие от античного атомизма Лукреция, а также атомизма Гассенди, Бойль
не наделял атомы вечным движением; подобно Декарту, он видел основное
определение материи в протяжении, а движение считал происходящим от высшего, божественного начала, а не от материи как таковой. В этом состоит специфика атомизма XVII в. в отличие от более поздних его форм: Декарт,
Бойль, Гюйгенс, Ньютон - большинство ученых, в той или иной мере
использовавших в своих построениях принцип атомизма, отличали его как
начало материи от иного, высшего начала силы и движения. С этой особенностью связана и другая черта атомизма Бойля - рассмотрение им атомов
не как неких самостоятельных субстанций, имеющих в самих себе все свои
определения и все свое "содержание", как это мы видели у Демокрита, Эпикура, Лукреция. Они, скорее, вторичны, производны от движения, в том смысле, что без движения их свойства не могут вообще быть реализованы, а
остаются чем-то вроде предпосылки. "...Хотя величина, фигура, покой,
расположение (situation) и сочетание (texture) сопутствуют природным явлениям, однако по сравнению с движением они во многих случаях кажутся
результатами, а во многих других - едва ли не более чем условиями, предпосылками, причиной sine qua non, лишь модифицирующими то воздействие,
которое одна часть материи производит на другую посредством движения".
Корпускулы у Бойля имеют даже меньше "субстанциональности",
самостоятельности, чем мы это видели у Декарта.
Атомизм Бойля имеет и еще одну весьма характерную особенность: Бойль мыслит корпускулы не по аналогии с мельчайшими "кусочками вещества", а по аналогии
с невидимыми глазу, мельчайшими "инструментами", "орудиями", благодаря которым видимый нами мир представляет собой нечто вроде гигантских часов,
приводимых в движение "часовщиком Вселенной" - Богом.
Для механицизма XVII в. именно такое понимание очень характерно, мы
встречаем его также и у Лейбница, который говорит, что созданная Богом "машина мира" является "машиной" вплоть до мельчайших своих деталей: все ее части и части этих частей до бесконечности представляют собой механизмы в отличие от тех машин, которые строит человек, употребляя в качестве деталей уже далее не обработанное вещество. Вот почему аналогия Вселенной с часами
является такой популярной в науке XVII в.: она предполагает, что эти
"вселенские часы" созданы "Мастером" и им же приводятся в движение. Объясняя целесообразность как мира в целом, так и всех его элементов, Бойль
пишет: "По нашему мнению, это так, как в редкостных часах, например,
находящихся в Страсбурге, где все искусно слажено; и, когда механизм
приведен в движение, все происходит в соответствии с первоначальным замыслом мастера, и движения маленьких статуй, совершающих в определенные часы известные действия, как и движения заводных кукол, не требуют особого
вмешательства мастера или какого-нибудь его разумного помощника, но выполняют свои функции в положенные сроки, благодаря общей и первоначальной
слаженности всего аппарата".
В отличие от деистов, которые полагали, что после того, как мир был
сотворен и ему было сообщено движение, механизм мира не нуждается в
божественном вмешательстве, Бойль был убежден, что законы мироздания поддерживаются благодаря непрерывному содействию Бога, а потому не может
быть исключена и возможность чудес. Согласие механики с библейским
вероучением у протестантов Бойля, Гука, Ньютона было предметом их
постоянной заботы, что существенно отличало их от Галилея, Гассенди и
Декарта.
Сравнение Бойля с Гассенди интересно еще и потому, что показывает, какие большие различия существовали между атомистами XVII в. Гассенди тяготеет к
эпикурейскому атомизму, признавая основные положения последнего, в том числе и убеждение в том, что мир возник в результате случайного скопления
атомов, что из их случайных движений и сочетаний возникают предметы и явления внешнего мира. Гассенди также приписывал подвижность самим атомам, соглашаясь в этом пункте с Эпикуром и Лукрецием и существенно расходясь с Декартом, Бойлем и другими своими современниками, не наделявшими материю движением. Эпикуреизм близок Гассенди также и в мировоззренческом аспекте, тогда как пуританин Бойль, напротив, склонен скорее к аскетизму и, подобно
Ньютону, в научной деятельности видит своего рода аскезу в миру.
Но есть и еще более важное различие между атомизмом Бойля, с одной стороны, Эпикура, Лукреция и Гассенди - с другой. Если для Гассенди все многообразие явлений зависит прежде всего от формы, размера и веса атомов, то, с точки
зрения Бойля, для которого атом - не просто частица материи, но скорее инструмент, главные характеристики атомов - это их движение и связанное с этим последним взаимное отношение, расположение или сочетание атомов. Если античные атомисты описывали многообразие форм атомов, то Бойль описывает многообразие свойственных им движений. Движения могут быть различными по
скорости, говорит Бойль, равномерными и неравномерными, при этом
неравномерное движение может быть замедляющимся или ускоряющимся, тело может двигаться по прямой или по самым различным кривым, которых гораздо
больше, чем их описали до сих пор геометры; движения могут быть волнообразными, тела могут обладать сложными движениями, поступательными и вращательными одновременно, и все эти виды движений могут вступать между
собой в бесконечное множество соотношений. Вот эти движения и их многообразие как раз и обусловливают действие частиц, которые Бойль называл
minima naturalia или prima naturalia.
Бесконечное многообразие движений порождает бесконечное многообразие отношений между корпускулами, а также, по-видимому, внутри корпускул. "Для Бойля, в сущности, безразлично, имеют ли такие корпускулы "простую" или
"сложную" природу, - пишет в этой связи В. П. Зубов, - важно, что их
составные части столь крепко соединены, "что их нельзя совершенно разъединить или рассеять ни посредством того градуса огня или жара, когда материя, как принято говорить, улетучивается, ни посредством осаждения", т.е. мокрым путем... Простые (неразложимые) в химическом отношении тела
могут иметь, по Бойлю, весьма сложную физическую структуру".
Поскольку корпускулы, таким образом, наделены определенной структурой, а последняя может быть в принципе изменена, а тем более может быть изменена структура, составленная из этих корпускул, учитывая, что эта перестройка
связана с изменением того типа движений, которыми эти структуры и определяются, то понятно, что Бойль должен допускать трансмутацию природных тел, элементов, т.е. допускать возможность превращения едва ли не любой вещи в другую. В этом пункте тоже существует принципиальное различие между атомистами древними и новыми. При химическом взаимодействии тел, по мысли
Бойля, происходит не просто соединение и разъединение одних и тех же
неизменных атомов, своего рода постоянных "кирпичиков" мироздания, напротив, при этом взаимодействии видоизменяются отношения между атомами, появляются их новые сочетания. А это значит, что в атомистической концепции
Бойля не столь важны сами атомы как неизменные субстанции, сколько
отношения между ними, которые воплощаются в различные виды движений.
Убеждение в возможности трансмутации элементов и радикального изменения природы тел ведет у Бойля к новому пониманию эксперимента, его сущности и его главной цели. Хотя родоначальником экспериментального метода нового времени обычно считают Галилея, но большинство экспериментов Галилея, как
мы уже видели, представляют собой как бы "вещественное" воплощение
теоретического построения, - их целью является экспериментальное
обоснование допущения, после которого это допущение становится
подтвержденной теорией. Не случайно у Галилея мы так часто встречаем
мысленный эксперимент.
Не так обстоит дело у Бойля. Как справедливо пишет в этой связи Т. Кун, цель эксперимента у Бойля, так же как и у Гильберта, Гука и др., состоит в
"обнаружении природных реакций в таких условиях, которые раньше не
наблюдались и тем самым не существовали". Главное отличие от Галилея заключается при этом в том, что Бойль заранее не может предсказать, как поведут себя природные тела в той или иной химической реакции. Хотя, как мы
уже отмечали, именно Бойль хотел превратить с помощью атомистической
гипотезы химию в науку, тем не менее его экспериментальная практика оставалась ближе всего к тому пониманию эксперимента, какое предложил Фр.
Бэкон. И это сказывается не только в том, что Бойль подчеркивает практическую пользу науки, не только в его стремлении к изменению природы, из которого растет его экспериментальный метод, но, что не менее важно, в
его ориентации на реальный, а не мысленный эксперимент, т.е. на такой
эксперимент, исход которого неизвестен, потому что экспериментатору
непонятно, какие именно изменения происходят с веществом во время соединения его с другим. Т. Кун в интересной статье, посвященной анализу математической и экспериментальной традиции в развитии физики, указывает на различие двух типов эксперимента, которые опираются на разное понимание
опыта: пассивное наблюдение и активное вмешательство в ход природных процессов. Первую традицию он называет математической, или классической, а вторую - в собственном смысле экспериментальной, или бэконианской. В науке
нового времени, по мнению Куна, нашли себе применение обе: первая - по большей части у Галилея, Торричелли, в ньютоновских "Началах", т.е. прежде всего в механике, вторая - главным образом в химии, а также при изучении
магнетизма и электричества.
Здесь, однако, нужна оговорка. Хотя отмеченное Куном различие в понимании
эксперимента действительно имело место в науке XVII-XVIII вв., однако видеть в галилеевском эксперименте продолжение античного понимания опыта как наблюдения было бы неверно. Как раз тенденция к созданию искусственной, противоречащей видимому опыту ситуации была одинаково характерна как для