Сергей Валянский и Дмитрий Калюжный
Другая история науки
От Аристотеля до Ньютона
Мне кажется, что предки наши предполагали в механизме мира существование значительно большего числа небесных кругов, главным образом для того, чтобы правильно объяснить явления движения блуждающих звезд, ибо бессмысленным казалось предполагать, что совершенно круглая масса небес неравномерно двигалась в различные времена. […] Заметив это, я стал часто задумываться над вопросами, нельзя ли обдумать более разумную систему кругов, с помощью которой всякую кажущуюся неправильность движения можно было бы объяснить, употребляя уже только одни равномерные движения, вокруг их центров, чего требует главный принцип абсолютного, [истинного], движения. Принявшись за это очень трудное и почти не поддающееся изучению дело, я убедился в конце концов, что эту задачу можно разрешить при помощи значительно меньшего и более соответствующего аппарата, чем тот, который был когда-то придуман с этой целью.
ПРЕДИСЛОВИЕ
История науки - это история процесса накопления знаний многими поколениями людей, осмысления и оформления этих знаний в теориях учёных-одиночек, пересмотра их и применения в практике. Она давно выстроена историками, отшлифована ими и растиражирована в тысячах книг. И вот мы стоим перед этой грандиозной монолитной постройкой, как некогда Николай Коперник перед хрустальным сводом Неба, и думаем: а действительно ли знание развивалось таким причудливым и сложным образом, нельзя ли представить процесс научного взросления человечества более живым, естественным и рациональным?..
Давайте попробуем «грубыми мазками» описать то, что мы знаем. Но сначала определимся, что имеется в виду под словом наука. Если наука - это деятельность людей по получению и первичной обработке знаний, то начало этого процесса лежит в доцивилизационном периоде, в каменном веке. Если науку воспринимать как форму общественного сознания, приведшего к появлению доказательного вида знания, то её история начинается в Древней Греции - как считается, с VI века до н. э. Наука как социальный институт - Новое время, XVI–XVII века, когда появились работы Иоганна Кеплера, Христиана Гюйгенса, Галилео Галилея, Исаака Ньютона, когда возникли научные общества.
Нас интересует тот период развития науки, который предшествовал Новому времени, когда знание возникало, исчезало и вновь возникало по мере своей востребованности. Давать какую-либо хронологию и имена первооткрывателей этого периода очень сложно. Да, наверное, и не надо: время деталей ещё не пришло. В первую голову следует разобраться с общей схемой, а она довольно удивительна.
Итак, начало науки как доказательного знания относят к Греции. Каждому известно, что Греция - это прежде всего Балканы и острова Эгейского моря. Но вы будете удивлены: география возникновения и развития греческой науки - это Малая Азия, север Египта, Сицилия, юг Апеннинского полуострова. Общее у них - греческий язык, и не более того. Это первая странность.
Вторая заключается в том, что кроме древних греков никто ничего выдающегося для науки не сделал вплоть до начала Нового времени. Про римлян говорят, что они были прекрасные воины, но никчемные мыслители. Наследница Рима - Византия, знаменита лишь тем, что в течение тысячелетия своего существования переписывала труды великих эллинов. Тысячу лет!
Арабы тоже умом не блистали. Максимум на что их хватило, если верить историкам, так это на перевод великих греческих трудов на арабский язык.
Но вот средневековье кончается, и Западная Европа, лишь только прочитав переводы хоть с греческого, хоть с арабского, сразу же сообразила, что к чему. Началось развитие науки в точности с того места, на котором остановились древние греки.
Остается непонятным, как же могло происходить это тысячелетнее переписывание, если сами переписчики не понимали, чего они переписывают? При этом возьмите в расчёт, что не было ещё книгопечатания, а значит, не существовало общих правил грамматики, синтаксиса, орфографии. А произнесение слов и их написание - это две больших разницы. Кроме того, каждая наука имеет свой язык: набор терминов, имеющих вполне конкретное значение, - и для непосвящённого их правильное переписывание практически невозможно. Это всё равно, что переписывать текст, написанный от руки на иностранном языке. В результате получится полная ерунда. Но до нас дошли вполне осмысленные тексты!
Вот ещё одна загадка. Знание нельзя просто так «хранить». Так же, например, как для сохранения семян злаков их нельзя просто сложить и накрыть дерюжкой, а надо постоянно высеивать, так и передача знания требует непрерывной работы научных школ, которые постоянно воспроизводят известное знание.
А нам говорят, что после древнегреческого научного расцвета человечество всё в целом снова вернулось в доцивилизационный период, в каменный век, и проделало весь путь ещё раз, чтобы с наступлением Нового времени ссылаться только на древних греков, как на своих непосредственных предшественников!
Что-то здесь не так. Получается уж очень искусственная схема. И не потому ли она такая, что первыми историками науки были европейцы? Не стали ли мы жертвой теории европоцентризма? Зная дальнейшую нашу историю, в это можно поверить. Вот сегодня США формируют мнение, что вся наука может развиваться только у них; имей мы меньше письменных источников о прошлом, то они, с помощью Голливуда, объяснили бы нам, что Европа топталась на месте, пока Америка не указала ей правильный путь развития. Кстати, в истории экономики они практически этого добились. Правда, если посмотреть, кто сегодня в Америке делает науку, то обнаружим среди учёных очень мало лиц, родившихся в США, и возвеличивание американской науки окажется совсем неправильным.
Давайте же откинем шоры европоцентризма и попытаемся беспристрастно оценить историю возникновения знания, рассмотрев эволюцию науки в целом, то есть описав её возможное последовательное развитие.
МНОГОМЕРНАЯ ИСТОРИЯ
Почему история ничему не учит
Если бы во времена господства аристотелевской динамики, или в эпоху флогистонной теории в химии, или птоломеевской системы в астрономии вы стали объяснять людям, что их занятие - сплошное мракобесие и антинаучность, вас бы не поняли. ТОГДА эти уважаемые и общепринятые концепции природы не были ни менее научными, ни более субъективистскими, чем сейчас наши современные. Они были просто другими, а в какой-то момент переменились.
И что же получается? Оказывается, эволюция науки - не монотонное движение вперёд от успеха к успеху, а скачки или «прорывы», в результате которых отрицается многое из предыдущего этапа.
А между тем историками достижения прошлого оцениваются с сегодняшних позиций! Такой подход неизбежно искажает образ реального процесса. Ведь то, что было модным и общепринятым когда-то, практически не находит места в будущем, и выпадает из анализа именно поэтому: модные прежде воззрения стали противоречить новым взглядам. И наоборот: то, что в те времена было на обочине научного развития, вдруг выскакивает на первый план по той простой причине, что именно эти, некогда «неверные» мнения, и оправдались. Анализ, выполненный без учёта этого феномена, спрямляет, а значит, искажает истинный ход эволюции.
Вот, например, Василий Великий в комментарии на «Шестиднев» (шесть дней творения, описанные в книге «Бытие») говорит, что не стуит обращать внимания на рассуждения эллинских философов, раз они сами не могут достигнуть согласия. О чём тут речь?
Между христианским мыслителем Василием и не христианскими (эллинскими) философами то коренное различие, что Василий философствовал, опираясь на Священное писание, а эллины такой опоры не имели, они выдвигали и рассматривали собственные мировоззренческие концепции. Кстати, из одной такой концепции, разве что написанной на еврейском языке, развилось в итоге само Священное писание, ведь больше ему взяться неоткуда. Но нам здесь важно не это, а то, что среди эллинов был огромный разнобой мнений и каждый из учёных мог выбрать то из них, которое ему больше нравилось. Василий выбрал Священное писание. И последующие историки тоже выбирали, что им нравилось, создавая в современном им обществе ложное представление о прошедших временах. Встречая теперь в книгах заявления типа «ещё древние греки знали, что…», задумайтесь, все ли греки знали это, и зачем им было нужно такое знание?
Так, считается, что Аристарх Самосский в III веке до н. э. «предвосхитил» Коперника, и если бы греческая наука была поразворотливее, то гелиоцентрическая астрономия могла начать свое победное шествие на восемнадцать веков раньше, чем это произошло на самом деле. Даже не вдаваясь в хронологическую проблему и не оспаривая времени жизни Аристарха, можем сказать, что утверждать такое - значит, игнорировать весь исторический контекст.
Ведь когда Аристарх высказал свою умозрительную идею, значительно более понятная геоцентрическая система удовлетворяла всем нуждам практики. Не было очевидных оснований для принятия гелиоцентрической системы всерьёз. Даже более тщательно разработанный проект Коперника не был ни более простым, ни более точным, нежели давно известная система Птолемея, и отнюдь не сразу был востребован. Идея же Аристарха, выдвинутая задолго до Коперника, тем более не могла никого заинтересовать, оставалась мало известной и не оказала влияния на науку своей эпохи.
Но если «передовые» для своего времени теории нельзя переоценивать, то, с другой стороны, устаревшие теории тоже нельзя считать ненаучными лишь на том основании, что они были отброшены.
Для того, чтобы правильно хронологизировать исторический процесс, его сначала надо понять. И при этом заниматься следует не историей имён, а историей идей. Как правильно сказал в своей замечательной книге «Структура научных революций» американский физик и историк Т. Кун:
«…надо не столько стремиться отыскать в прежней науке непреходящие элементы, которые сохранились до современности, сколько пытаться вскрыть историческую целостность этой науки в тот период, когда она существовала. Интересен вопрос не о соотношении воззрений древних и современных научных положений, а скорее отношение между их идеями и идеями того научного сообщества, то есть идеями их учителей, современников и непосредственных преемников в истории науки».
Если эволюция науки показывает нам, что эллинские воззрения в родстве со средневековой учёностью, что византийские и арабские учёные - современники или непосредственные преемники древних греков, то какие же у нас есть основания для того, чтобы разделять учителей и преемников сотнями лет?..
Для ранних стадий развития большинства наук характерно постоянное соперничество между множеством различных представлений о природе. Ведь первоначально цели исследований формировались внелогическим путём. Хоть и считается, что любое научное сообщество знает, каков окружающий нас мир, но это не так. Достаточно ознакомиться, например, с энциклопедическими работами Плиния (I век) или даже более поздними «интегральными» работами по естествознанию Ф. Бэкона (XVII век), чтобы обнаружить, что в них описана довольно путаная картина. Даже представления Бэкона о теплоте, цвете, ветре, горном деле и так далее наполнены информацией, часть которой если и не вызывает смех у современного читателя, то только потому, что описание вообще малопонятно.
Кроме того, древняя естественная история обычно упускает в своих неимоверно обстоятельных текстах как раз те детали, в которых позднее будет найден ключ к объяснению. Например, едва ли хотя бы одна из ранних «историй» электричества упоминает о том, что мелкие частички, притянутые натёртой стеклянной палочкой, затем опадают: этот эффект казался «древним» механическим, а не электрическим.
Но как бы там ни было, некоторые общепринятые принципы, содержащие закон, теорию, их практическое применение и необходимое оборудование, в совокупности дающее нам модели, из которых возникают конкретные традиции научного исследования, всё же существуют на любом этапе развития науки между её рывками. Т. Кун предложил назвать это термином парадигма.
Парадигмы приобретают свой статус потому, что их использование приводит к успеху скорее, чем применение конкурирующих с ними способов решения некоторых проблем, которые исследовательская группа признаёт в качестве наиболее остро стоящих.
Например, от глубокой древности до конца XVII века не было такого периода, когда придерживались бы единственной, общепринятой точки зрения на природу света. Вместо этого было множество противоборствующих школ и школок, большинство из которых излагало ту или другую разновидность эпикурейской, аристотелевской или платоновской теории. Одна группа рассматривала свет как частицы, испускаемые материальными телами; для другой свет был модификацией среды; ещё одна группа объясняла свет в терминах взаимодействия среды с излучением самих глаз. Помимо этих были другие варианты и комбинации этих объяснений.
Каждая из школ черпала силу в некоторых частных метафизических положениях, и каждая подчёркивала именно тот набор свойств оптических явлений, который её теория могла объяснить наилучшим образом. А нерешённые проблемы откладывали для дальнейшего исследования.
В течение всего XVIII века представление о свете базировалось на «Оптике» Ньютона (1643–1727), который утверждал, что свет есть поток материальных частиц, корпускул. И это поддерживалось большинством. Но в начале XIX века Парижская академия наук объявила конкурс на объяснение явлений дифракции и интерференции, и Огюст Жан Френель (1788–1827) решил эту проблему, исходя из волнового представления о свете. Более того, из его теории следовало, что если на пути света поставить экран, то при определённых условиях в центре тени от экрана будет светлое пятно. Чтобы доказать ложность теории Френеля, решили поставить описанный в его работе эксперимент и… всё подтвердилось. В центре тени было светлое пятно.
Так благодаря работам Френеля и Томаса Юнга (1773–1829), объяснившего, исходя из волновой теории, цвет тонких плёнок (который видел каждый, кто пускал мыльные пузыри) появилось представление о свете, как поперечной волне. И большинство отвергло корпускулярную теорию: все стали приверженцами волновой.
Но вот наступил 1900 год. Макс Планк (1858–1947) показал, что свет - это поток квантов, то есть он может обладать в одних условиях корпускулярными свойствами, а в других - волновыми. И опять научное сообщество было довольно результатом…
Занимаясь историей наук, следует также учитывать, что развитие знания связано не только с выдвижением новых идей. Очень часто большую ценность имеют новые надёжные методы и приборы для уточнения ранее известных категорий фактов.
Между научными прорывами, - то есть в те периоды, которые можно смело назвать временем «нормального» развития науки, - часто происходит подавление фундаментальных новшеств, потому что они неизбежно разрушают основные установки сложившейся, «успокоившейся» науки. На этом этапе Природу пытаются втиснуть в парадигму, как в заранее сколоченную и довольно тесную коробку. Цель науки в такие периоды - в укреплении достигнутого, а не в рассмотрении новых видов явлений, которые не вмещаются в эту «коробку».
Конечно, на пути различных новшеств обязательно должен быть определённый барьер, чтобы не проскочила заведомо бредовая идея. По воспоминаниям коллег С. П. Королёва, у него был даже свой метод, называемый: «Разрушить дом и найти хозяина». Суть его была в следующем. На любое новое предложение Королёв сразу говорил, что это несусветная ерунда. Чего он при этом достигал? Если идею высказывал не автор, а просто человек, имеющий доступ к генеральному конструктору, то он не будет сражаться за чужое и портить отношения с начальством. Если её высказывал настоящий автор, но не слишком проработавший идею, то он тоже не будет за неё сражаться: а вдруг и впрямь ерунда. Но если для автора идея действительно важна, он, несмотря ни на что, будет её отстаивать.
Такой подход очень полезен. Он позволяет не тратить силы на не слишком продуманные проекты. Конечно, в повседневной практике процесс отторжения происходит стихийно. Просто в периоды развития «нормальной» науки огромная армия конъюнктурщиков требует канонизации того, что в ней достигнуто, и с жестокостью изгоняет всех, кто собирается что-то изменять, - не потому, что они глупые, тупые, или противники прогресса. Совсем нет. Они поступают очень умно и целесообразно, обеспечивая собственное место в науке. Для перемен, которые они бы восприняли, должны созреть условия.
Т. Кун в очерке «Роль истории» пишет следующее:
«История, если её рассматривать не просто как хранилище анекдотов и фактов, расположенных в хронологическом порядке, могла бы стать основой для решительной перестройки тех представлений о науке, которые сложились у нас к настоящему времени. Представления эти возникли (даже у самих учёных) главным образом на основе изучения готовых научных достижений, содержащихся в классических трудах или позднее в учебниках, по которым каждое новое поколение научных работников обучается практике своего дела. Но целью подобных книг по самому их назначению является убедительное и доступное изложение материала. Понятие науки, выведенное из них, вероятно, соответствует действительной практике научного исследования не более, чем сведения, почерпнутые из рекламных проспектов для туристов или из языковых учебников соответствуют реальному образу национальной культуры».
Переход к новому взгляду на мир - очень болезненный процесс. В такие периоды меняются представления о том, постановку какой проблемы нужно считать правомерной, или какое её решение полагать закономерным. Усвоение новой теории требует перестройки прежней, или даже её полной замены, а также переоценки прежних фактов; требует такого революционного перелома, который редко оказывается под силу одному учёному, и никогда не совершается в один день. Ничего удивительного, что историкам науки бывает весьма трудно определить точные даты на этом длительном пути.
Почти всегда люди, которые успешно осуществляют фундаментальную разработку новой парадигмы, были либо очень молодыми, либо новичками в той области знаний, парадигму которой они преобразовывали. Будучи мало связанными с предшествующей практикой, с традиционными правилами «нормальной» науки, они быстрее «стариков» видели, что правила больше не пригодны, и начинали подбирать другую систему правил, которая могла бы заменить предшествующую.
Такие кризисы в науке - процесс, трудно прослеживаемый поздними исследователями, а особую сложность представляет весь период до XV века. При отсутствии печатных изданий и сложностях в коммуникации между различными учёными сильно затруднялось распространение научного знания.
Всё это в полной мере касается и истории, как науки. Она сегодня находится на том же уровне развития, что и аристотелевская физика в своё время, и научная революция ей ещё предстоит.
Кстати, надо иметь в виду, что люди меняют свои взгляды после смены парадигмы вовсе не из-за конъюнктурных соображений. Помните историю со светом? До научной революции учёные видели в световых явлениях проявление его корпускулярных свойств, после неё видели в них проявление только волновых свойств. Читатель достаточно легко найдёт подтверждение и в истории политических революций, когда Россия из царской и православной стала сплошь социалистической и атеистической, и быстро научилась видеть в царизме и православии одни только уродства, а спустя 70 лет вдруг увидела одни уродства уже в социализме и атеизме.
Есть такой психологический тест. Человеку показывают картинку из крючочков и точечек и спрашивают, что он видит. Он говорит, что, например, молодую женщину. Тогда ему показывают, что здесь изображён профиль старой женщины. И испытуемый ясно её видит. При этом предыдущий образ у него исчезает. В других экспериментах выяснилось, что восприятие размера, цвета и тому подобных свойств объектов также меняются под влиянием предшествующего опыта и обучения испытуемого. Всё это наводит на мысль, что предпосылкой самого восприятияявляется некоторый стереотип, или шаблон, напоминающий парадигму.
Природа достаточно сложна для того, чтобы её можно было бы изучать всю сразу. Поэтому для её познания нужна система наук, каждая из которых занимается лишь одной стороной единого целого. Но изучается-то единая Природа! А это значит, что наряду с тенденциями дифференциации наук (анализа знания) должен идти процесс их интеграции (синтез).
Можно говорить о трёх этапах изучения Природы. Первый - синкретический, нерасчленённый. Второй, начавшийся в эпоху Возрождения и длившийся до конца XVIII века, - этап дифференциации наук. И, наконец, третий, идущий и сейчас, их интеграция. Первый этап и есть так называемый «древнегреческий». Следующий сразу за ним второй этап характерен появлением учёных-энциклопедистов. Но говорить надо не об энциклопедичности знаний тех или иных творцов, - их знания вообще-то были очень скудны, - а о необходимости переработки лично каждым всего известного массива научной информации, чтобы дать новую.
Важно также, что история различных наук имеет различную ценность при составлении хронологии развития знания. Наиболее информативны история техники и история химии, потому что практически каждое новшество в них требует определённой предыстории. Только рассмотрев эволюцию разных наук, и сопоставив результаты, можно будет говорить о создании многомерной истории, более или менее точно отражающей реальное научно-техническое развитие человечества.
И, наконец, главное. Первый этап развития науки, то есть длительный период до возникновения науки Нового времени - это во многом история развития знания в Ромейской (Византийской) империи, что, как правило, проходит мимо внимания историков. К этому вопросу мы ещё не раз вернемся, здесь же лишь отметим, что события и достижения учёных этой империи просто растащили, и создали из них то, что мы называем теперь европоцентризмом.
Особенность поведения объектов, составляющих предмет исследования общественных наук, заключается в том, что они обмениваются информацией. То есть эти объекты (люди, социальные и профессиональные группы, государства) обладают информацией, которая управляет образованием самой системы, процессами в ней и взаимодействием с внешним окружением этой системы.
Существующая ныне теория информации создавалась в ХХ веке для технических систем, и естественно, что в ней превалировали вопросы лишь передачии оптимизацииинформации, а вопросам её возникновенияи храненияне уделялось достаточного внимания. Но уже для биологических систем эти проблемы выходят на первое место, не говоря уже об объектах общественных наук. Именно в биологии был поставлен вопрос: «Как осуществляется выбор одного (или нескольких) вариантов из многих возможных, и как сделанный выбор запомнить?»А ведь это и есть процесс создания информации. Запоминание случайного выбора - обычный способ возникновения информации, - пишет, например, Г. Кастлер.
Информационная система должна быть способной создавать или получать информацию, запоминать её и, наконец, выдавать при взаимодействии с другими системами. А это значит, что система (человеческое сообщество в разных своих проявлениях) должна быть, с одной стороны, мультистационарной, то есть множественной и устойчивой во времени (чтобы было, из чего выбирать), а с другой стороны - диссипативной, то есть допускающей переход информации, что и позволяет происходить процессу запоминания.
И, наконец, система должна содержать неустойчивость, благодаря чему осуществляется выбор нового варианта развития; ведь в условиях полной устойчивости для такого выбора нет причин.
Исследуя прошлое, надо учитывать, что общий объём информации, выработанный нашей человеческой «информационной системой» в ходе её развития, в миллионы раз превосходит её объём, отраженный в письменных источниках.
На первый взгляд может показаться, что наше определение информации не годится при анализе результатов человеческой деятельности, ведь они достигнуты не случайным образом, а получены в ходе целенаправленной работы и на основе прошлого опыта. Но если мы рассмотрим нечто новое, сотворённое человеком, то, конечно, увидим, что это якобы новое творение получилось из перестройки чего-то, что уже ранее существовало, и притом перестройки, подчиняющейся вполне определённым законам. Разница между созданием новой информации в результате случайного выбора или в результате акта свободной воли лишь в том, что на процесс случайного выбора - например, на распад радиоактивного атома в данный момент времени - никак не влияет предыстория этого атома. А если выбор определяется актом свободной воли, то имеют место какие-то рациональные соображения, подразумевающие использование предыдущего опыта.
В XIX веке шутили: «Кто мешает тебе выдумать порох непромокаемым?» И всем понятно, в чём юмор. Однако до изобретения пороха шутку «Кто мешает тебе выдумать порох» никто бы не понял, а всё же предыстория у пороха была: военные машины, основанные на ударном принципе действия.