Механистическая картина мира

ВВЕДЕНИЕ

В основе современного научного миропонимания лежит признание фундаментальности пространства и времени. Эта традиция восходит к временам Галилея и Ньютона.

Становление механистической картины мира справедливо связывают с именем Галилео Галилея, который установил законы движения свободно падающих тел и сформулировал механический принцип относительности. Но главная заслуга Галилея в том, что он впервые применил для исследования природы экспериментальный метод вместе с измерениями исследуемых величин и математической обработкой результатов измерений. Если эксперименты спорадически ставились и раньше, то математический их анализ впервые систематически стал применять именно он.

Так Ньютон всю свою механику строил на законах, в которых в качестве физических величин фигурировали пространственные координаты x,y,z и время t. Он выдвинул совершенно новый принцип исследования природы, согласно которому вывести два или три общих начала движения из явлений и после этого изложить, каким образом свойства и действия всех телесных вещей вытекают из этих явных начал, - было бы очень важным шагом в философии, хотя причины этих начал и не были еще открыты.

Физика как наиболее разработанная область естествоиспытания, задавала фон для развития других отраслей науки. Последние же тяготели к рационально- методологическим принципам и понятиям физики, механики.

Открытие принципов механики означает подлинно революционный переворот, который связан с переходом от натурфилософских догадок и гипотез о «скрытых» качествах и т.п. спекулятивных измышлений к точному экспериментальному естествознанию, в котором все предположения, гипотезы и теоретические построения проверялись наблюдениями и опытом.

1. МЕХАНИСТИЧЕСКИЙ ПЕРИОД ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ

1.1 Сущность и причины появления механистической картины мира

К совершенству стремились в XVII-XIX веках именно частные науки, которые только-только начинали обретать статус самостоятельности и науки. Это был период прорыва их к новым горизонтам истин. Классическая механика выработала иные представления о мире, материи, пространстве и времени, движении и развитии, отмеченные от прежних и создала новые категории мышления - вещь, свойство, отношение, элемент, часть, целое, причина, следствие, система - сквозь призму которых сама стала смотреть на мир, описывать и объяснять его. Новые представления об устройстве мира привели к созданию и Новой Картины мира - механистической, в основе которой лежали представления о вселенной как замкнутой системе, уподобляемой механическим часам, которые состоят из незаменимых, подчиненных друг другу элементов, ход которых строго подчиняется законам классической механики. Законам механики подчиняются все и вся, входящие в состав вселенной, а, следовательно, законам этим приписываются универсальность. Как и в механических часах, в которых ход одного элемента строго подчинен ходу другого, так и во вселенной, согласно механистической картине мира, все процессы и явления строго причинно связаны между собой нет места случайности и все предопределено.

В механистической картине мира задаются мировоззренческие ориентации и методологические принципы познания. Механицизм, детерминизм, редукционизм образуют систему принципов, регулирующих исследовательскую деятельность человека. Открывая законы, описывающие природные явления и процессы, человек противопоставляет себя природе, возвышает себя до уровня хозяина природы. Так человек ставит свою деятельность на научную основу, ибо он, исходя из механистической картины мира, уверился в возможность с помощью научного мышления выявить универсальные законы функционирования мира. Эта деятельность оформляется в рационалистическую. Безусловно, предполагается, что такая деятельность целиком должна основываться на целевых установках, принципах, нормах, методах познания объекта. Поступки (научные) и действия исследователя, основанные на предписаниях методического характера обретают черты устойчивого образа деятельности. В рассматриваемый период исследовательская деятельность в астрономии, механике, физике была достаточно рационализирована, а сами эти науки занимали лидирующее место в естествознании.

Физика как наиболее разработанная область естествоиспытания, задавала фон для развития других отраслей науки. Последние же тяготели к рационально- методологическим принципам и понятиям физики, механики. Как это на самом деле происходило можно проследить на историко-научном материале биологии.

XVII- нач. XIX вв. - то период господства механической картины мира. Законы механики рассматриваются как универсальные и единые для всех отраслей естествознания. Эмпирические факты биологии, являющиеся фиксацией наблюдаемых в периоде единичных явлений, редуцируются к механическим закономерностям, Иными словами, способ формирования фактов в биологии строится на механистических представлениях о мире. Например, такие факты, как: «Птица, которую потребность влечет к воде, чтобы найти здесь себе жизненное пропитание, раздвигает пальцы на ногах, готовясь грести и плыть по водной поверхности»; «Кожа, соединяющая пальцы при основании, привыкает растягиваться благодаря этим беспрестанно повторяющимся раздвиганиям пальцев. Так, со временем образовались те широкие перепонки между пальцами уток, грей, какие видим сейчас», целиком детерминированы идеями механистического детерминизма. Это однозначно видно из интерпретации указанных фактов. «Частое пользование органом, обратившееся в привычку, увеличивает способность того органа, развивает его самого и сообщает ему размеры и силу действия»; «Неупотребление органа, сделавшееся постоянным вследствие усвоенных привычек, постепенно ослабляет этот орган и, в конце концов, приводит его к исчезновению и даже к полному уничтожению». Механистический подход к системе адаптации «животный организм-окружающая среда» дает соответствующий эмпирический материал.

1.2 Принцип инерции и принцип относительности Галилея

Становление механистической картины мира справедливо связывают с именем Галилео Галилея, который установил законы движения свободно падающих тел и сформулировал механический принцип относительности. Но главная заслуга Галилея в том, что он впервые применил для исследования природы экспериментальный метод вместе с измерениями исследуемых величин и математической обработкой результатов измерений. Если эксперименты спорадически ставились и раньше, то математический их анализ впервые систематически стал применять именно он.

Одним из первых основополагающих событий, знаменующих собой начало классического периода естествознания, явилась формулировка Галилеем принципа инерции и принципа относительности. Принцип инерции утверждает, что любое тело сохраняет состояние покоя или движется равномерно и прямолинейно до тех пор, пока воздействие других тел не выведет его из этого состояния. Принцип относительности утверждает, что если система движется равномерно и прямолинейно, то, не выходя за ее пределы, никакими приборами невозможно обнаружить факт ее движения или покоя, так как такое движение не влияет на ход процессов, протекающих в данной системе. Какое из тел, движущихся равномерно и прямолинейно, действительно движется, а какое покоится однозначно сказать невозможно. Только задавшись точкой, относительно которой мы будем измерять характеристики движения (например скорость), можно внести в задачу элемент определенности.

Таким образом, впервые появилась необходимость ввести в задачи механики понятие системы отсчета.

Важнейшим результатом принципа относительности явилось правило сложения скоростей (рис.1) (v'= v₀ + v, где v' - скорость движения тела относительно неподвижной системы отсчета, v₀ - скорость движения подвижной системы отсчета относительно неподвижной, v - скорость движения тела относительно подвижной системы отсчета) и преобразование координат (x'= x - v₀t, y'= y, z'= z, где x',y',z' - координаты тела в неподвижной системе координат, x,y,z - координаты тела в системе координат, движущейся относительно неподвижной со скоростью v₀ в направлении оси x').

Рис. 1. Правило сложения скоростей Галилея

Подход Галилея к изучению природы принципиально отличался от ранее существовавшего натурфилософского способа, при котором для объяснения явлений природы придумывались априорные, не связанные с опытом и наблюдениями, чисто умозрительные схемы.

Натурфилософия, что следует из ее названия, представляет собой попытку использовать общие философские принципы для объяснения природы. Такие попытки предпринимались еще с античной эпохи, когда недостаток конкретных данных философы стремились компенсировать общими философскими рассуждениями. Иногда при этом высказывались гениальные догадки, которые на многие столетия опережали результаты конкретных исследований. Достаточно напомнить хотя бы об атомистической гипотезе строения вещества, которая была выдвинута древнегреческим философом Левкиппом (V до н.э.) и более детально обоснована его учеником Демокритом (ок. 460 до н.э.-год смерти не изв.), а также об идее эволюции, высказанной Эмпедоклом (ок. 490-ок. 430 до н.э.) и его последователями. Однако после того, как постепенно возникали и отделялись от нерасчлененного философского знания конкретные науки, натурфилософские объяснения стали тормозом для развития науки.

В этом можно убедиться, сравнив взгляды на движение Аристотеля и Галилея. Исходя из априорной натурфилософской идеи, Аристотель считал «совершенным» движение по кругу, а Галилей, опираясь на наблюдения и эксперимент, ввел понятие инерциального движения. По его мнению, тело, не подверженное воздействию каких-либо внешних сил, будет двигаться не по кругу, а равномерно по прямой траектории или оставаться в покое. Такое представление, конечно, - абстракция и идеализация, поскольку в действительности нельзя наблюдать такую ситуацию, чтобы на тело не действовали какие-либо силы. Однако эта абстракция является плодотворной, ибо она мысленно продолжает тот эксперимент, который приближенно можно осуществить в действительности, когда, изолируясь от действия целого ряда внешних сил, можно установить, что тело будет продолжать свое движение по мере уменьшения воздействия на него посторонних сил.

Переход к экспериментальному изучению природы и математическая обработка результатов экспериментов позволили Галилею открыть законы движения свободно падающих тел. Принципиальное отличие нового метода исследования природы от натурфилософского состояло, следовательно, в том, что в нем гипотезы систематически проверялись опытом. Эксперимент можно рассматривать как вопрос, обращенный к природе. Чтобы получить на него определенный ответ, необходимо так сформулировать вопрос, чтобы ответ на него был однозначным. Для этого следует так построить эксперимент, чтобы по возможности максимально изолироваться от воздействия посторонних факторов, которые мешают наблюдению изучаемого явления в «чистом виде». В свою очередь, гипотеза, представляющая собой вопрос к природе, должна допускать эмпирическую проверку выводимых из нее некоторых следствий. В этих целях, начиная с Галилея, стали широко использовать математику для количественной оценки результатов экспериментов.

Таким образом, новое экспериментальное естествознание в отличие от натурфилософских догадок и умозрений прошлого стало развиваться в тесном взаимодействии теории и опыта, когда каждая гипотеза или теоретическое предположение систематически проверяются опытом и измерениями. Именно благодаря этому Галилею удалось опровергнуть прежнее предположение, высказанное еще Аристотелем, что путь падающего тела пропорционален его скорости. Предприняв эксперименты с падением тяжелых тел (пушечных ядер), Галилей убедился, что этот путь пропорционален их ускорению, равному 9,81 м/с². Из астрономических достижений Галилея следует отметить открытие спутников Юпитера, а также обнаружение пятен на Солнце и гор на Луне, что подрывало прежнюю веру в совершенство небесного космоса.

1.3 Строение солнечной системы

Одним из наиболее значительных успехов классического естествознания, основанного на механике Ньютона, было практически исчерпывающее описание наблюдаемого движения небесных тел.

Первоначально считалось, что Земля неподвижна, а движение некоторых небесных тел (планет) казалось весьма сложным. Новый крупный шаг в развитии естествознания ознаменовался открытием законов движения планет. Галилей одним из первых высказал предположение о том, что наша планета не является исключением и тоже движется вокруг Солнца. Эта концепция (гелиоцентрическая) была встречена достаточно враждебно. Тихо Браге решил не принимать участия в дискуссиях, а заняться непосредственными измерениями координат тел на небесной сфере.

Если Галилей имел дело с изучением движения земных тел, то немецкий астроном Иоганн Кеплер (1571-1630) осмелился исследовать движения небесных тел, вторгся в область, которая раньше считалась запретной для науки.

Кроме того, для своего исследования он не мог обратиться к эксперименту и поэтому вынужден был воспользоваться многолетними систематическими наблюдениями за движениями планеты Марс, проведенными датским астрономом Тихо Браге (1546-1601). Перепробовав множество вариантов, Кеплер остановился на гипотезе, что траекторией Марса, как и других планет, является не окружность, а эллипс. Результаты наблюдений Тихо Браге соответствовали этой гипотезе и тем самым подтверждали ее.

Открытие законов движения планет Кеплером имело неоценимое значение для развития естествознания. Оно свидетельствовало, во-первых, о том, что между движениями земных и небесных тел не существует непреодолимой пропасти, поскольку все они подчиняются определенным естественным законам; во-вторых, сам путь открытия законов движения небесных тел в принципе не отличается от открытия законов земных тел. Правда, из-за невозможности осуществления экспериментов с небесными телами для исследования законов их движения пришлось обратиться к наблюдениям.

Тем не менее и здесь исследование осуществлялось в тесном взаимодействии теории и наблюдения, при тщательной проверке выдвигаемых гипотез измерениями движений небесных тел.

1.4 Законы механики Ньютона их место в механистической картине мира

Формирование классической механики и основанной на ней механистической картины мира происходило по двум направлениям:

1) обобщение полученных ранее результатов и, прежде всего, законов движения свободно падающих тел, открытых Галилеем, а также законов движения планет, сформулированных Кеплером;

2) создание методов количественного анализа механического движения в целом.

Известно, что Ньютон создал свой вариант дифференциального и интегрального исчисления непосредственно для решения основных проблем механики: определения мгновенной скорости как производной от пути по времени движения и ускорения как производной от скорости по времени или второй производной от пути по времени. Благодаря этому, ему удалось точно сформулировать основные законы динамики и закон всемирного тяготения. В наши дни количественный подход к описанию движения кажется чем-то само собой разумеющимся, но в XVIII в. это было крупнейшим завоеванием научной мысли. Для сравнения достаточно отметить, что китайская наука, несмотря на ее несомненные достижения в эмпирических областях (изобретение пороха, бумаги, компаса и другие открытия), так и не смогла подняться до установления количественных закономерностей движения. Решающую же роль в становлении механики сыграл, как уже отмечалось, экспериментальный метод, который обеспечил возможность проверять все догадки, предположения и гипотезы с помощью тщательно продуманных опытов.

Ньютон, как и его предшественники, придавал большое значение наблюдениям и эксперименту, видя в них важнейший критерий для отделения ложных гипотез от истинных. Поэтому он резко выступал против допущения так называемых скрытых качеств, с помощью которых последователи Аристотеля пытались объяснить многие явления и процессы природы.

Сказать, что каждый род вещей наделен особым скрытым качеством, при помощи которого он действует и производит эффект, - указывал Ньютон, - значит ничего не сказать.

В связи с этим он выдвигает совершенно новый принцип исследования природы, согласно которому вывести два или три общих начала движения из явлений и после этого изложить, каким образом свойства и действия всех телесных вещей вытекают из этих явных начал, - было бы очень важным шагом в философии, хотя причины этих начал и не были еще открыты.

Эти начала движения и представляют собой основные законы механики, которые Ньютон точно формулирует в своем главном труде «Математические начала натуральной философии», опубликованном в 1687 г.

Чтобы ясно оценить революционный переворот, осуществленный Ньютоном в механике и точном естествознании в целом, необходимо прежде всего противопоставить его метод принципов чисто умозрительным построениям прежней натурфилософии и широко распространенным в его время гипотезам о «скрытых» качествах. О натурфилософском подходе к изучению природы мы уже говорили, отметив, что в подавляющем большинстве такие взгляды были ничем не подкрепленными умозрениями и спекуляциями. И хотя в заголовке книги Ньютона тоже встречается термин «натуральная философия», в XVII и XVIII вв. он обозначал изучение природы, т.е. естествознание. Утверждение Ньютона, что гипотезы не должны рассматриваться в экспериментальной философии, было направлено против гипотез о «скрытых» качествах, подлинные же гипотезы, допускающие экспериментальную проверку, составляют основу и исходный пункт всех исследований в естествознании. Как нетрудно догадаться, сами принципы тоже являются гипотезами глубокого и весьма общего характера.

При разработке своего метода принципов Ньютон ориентировался на аксиоматический метод, блестяще примененный Евклидом при построении элементарной геометрии. Однако вместо аксиом он опирался на принципы, а математические доказательства отличал от экспериментальных, поскольку последние имеют не строго достоверный, а лишь вероятностный характер. Важно также обратить внимание на то, что знание принципов или законов, управляющих явлениями, не предполагает раскрытия их причин. В этом можно убедиться из оценки Ньютоном закона всемирного тяготения. Он всегда подчеркивал, что этот закон устанавливает лишь количественную зависимость силы тяготения от тяготеющих масс и квадрата расстояния между ними.

Что же касается причины тяготения, то он считал ее раскрытие делом дальнейших исследований.

Довольно того, что тяготение на самом деле существует и действует согласно изложенным нами законам и вполне достаточно для объяснения всех движений небесных тел и моря, - писал Ньютон.

1.5 Концепция биологической эволюции

Принцип роста энтропии входил в прямой конфликт с достижениями другой естественно-научной дисциплины - биологии, где примерно в то же самое время был сформулирован принцип биологической эволюции, движущей силой которой, по мнению Дарвина, является естественный отбор. В процессе эволюции происходит формирование новых видов живых организмов, которые, подчиняясь требованиям окружающей среды, оказываются все более сложными и совершенными, по сравнению со своими предшественниками. Таким образом, естествознание впервые вышло на уровень формулировки фундаментальных законов, описывающих живой мир. И сразу же возникает парадокс несогласия с данными физики, где уже твердо обосновался принцип роста энтропии. Не случайно Больцман считал, что жизнь является следствием глобальной случайности, имеющей крайне малую вероятность возникновения. С точки зрения физики XIX века, возникнув однажды, любая упорядоченная система (например живой организм или жизнь вообще) может только разрушаться, деградировать. В то же время мы воочию можем наблюдать, например, как формирует сам себя организм ребенка, упорядочивая рассеянные в окружающей среде элементы.

Парадоксы подобного рода вообще типичны для механистической картины мира. Их причина стала понятной только в XX веке.

1.6 Значение открытий механистического периода естествознания

Открытие принципов механики действительно означает подлинно революционный переворот, который связан с переходом от натурфилософских догадок и гипотез о «скрытых» качествах и т.п. спекулятивных измышлений к точному экспериментальному естествознанию, в котором все предположения, гипотезы и теоретические построения проверялись наблюдениями и опытом. Поскольку в механике отвлекаются от качественных изменений тел, постольку для ее анализа можно было широко пользоваться математическими абстракциями и созданным самим Ньютоном и одновременно Лейбницем (1646-1716) анализом бесконечно малых. Благодаря этому изучение механических процессов было сведено к точному математическому их описанию.

Для такого описания необходимо и достаточно было задать координаты тела и его скорость (или импульс mv), а также вывести уравнение его движения. Все последующие состояния движущегося тела точно и однозначно определялись его первоначальным состоянием. Таким образом, задав это состояние, можно было определить любое другое его состояние как в будущем, так и в прошлом. Выходит, что время не оказывает никакого влияния на изменение движущихся тел, так что в уравнениях движения знак времени можно было менять на обратный. Очевидно, что подобное представление было идеализацией реальных процессов, поскольку оно абстрагируется от фактических изменений, происходящих с течением времени.

Следовательно, для классической механики и механистической картины мира в целом характерна симметрия процессов во времени, которая выражается в обратимости времени. Отсюда легко возникает впечатление, что никаких реальных изменений при механическом перемещении тел не происходит.

Задав уравнение движения тела, его координаты и скорость в некоторый момент времени, который часто называют начальным его состоянием, мы можем точно и однозначно определить его состояние в любой другой момент времени в будущем или прошлом. Сформулируем характерные особенности механистической картины мира.

1. Все состояния механического движения тел по отношению ко времени оказываются в принципе одинаковыми, поскольку время считается обратимым.

2. Все механические процессы подчиняются принципу строгого или жесткого детерминизма, суть которого состоит в признании возможности точного и однозначного определения состояния механической системы ее предыдущим состоянием.

Согласно этому принципу, случайность целиком исключается из природы. Все в мире строго детерминировано (или определено) предшествующими состояниями, событиями и явлениями. При распространении указанного принципа на действия и поведение людей неизбежно приходят к фатализму. Сам окружающий нас мир при механистической картине превращается в грандиозную машину, все последующие состояния которой точно и однозначно определяются ее предшествующими состояниями. Такую точку зрения на природу наиболее ясно и образно выразил выдающийся французский ученый XVIII в. Пьер Симон Лаплас (1749-1827):

Ум, которому были бы известны для какого-либо данного момента все силы, одушевляющие природу, если бы вдобавок он оказался достаточно обширным, чтобы подчинить все данные анализу, обнял бы в одной формуле движения величайших тел Вселенной наравне с движениями легчайших атомов; не осталось бы ничего, что было бы для него недостоверно, и будущее, так же как и прошедшее предстало бы перед его взором.

3. Пространство и время никак не связаны с движениями тел, они имеют абсолютный характер.

В связи с этим Ньютон и вводит понятия абсолютного, или математического, пространства и времени. Такая картина напоминает представления о мире древних атомистов, которые считали, что атомы движутся в пустом пространстве. Подобно этому в ньютоновской механике пространство оказывается простым вместилищем движущихся в нем тел, которые не оказывают на него никакого влияния.

4. Тенденция свести закономерности более высоких форм движения материи к законам простейшей его формы- механическому движению.

Такое стремление встретило критику со стороны биологов, медиков и некоторых химиков уже в XVIII в. Против него выступили также выдающиеся философы-материалисты Дени Дидро (1713-1784) и Поль Гольбах (1723-1789), не говоря уже о виталистах, которые приписывали живым организмам особую «жизненную силу», наличием которой они отличаются якобы от неживых тел. Из курса философии вы уже знаете, что механицизм, пытавшийся подходить ко всем без исключения процессам с точки зрения принципов и масштабов механики, явился одной из предпосылок возникновения метафизического метода мышления.

5. Связь механицизма с принципом дальнодействия, согласно которому действия и сигналы могут передаваться в пустом пространстве с какой угодно скоростью.

В частности, предполагалось, что гравитационные силы, или силы притяжения, действуют без какой-либо промежуточной среды, но сила их убывает с квадратом расстояния между телами. Сам Ньютон, как мы видели, вопрос о природе этих сил оставил решать будущим поколениям.

Все перечисленные и некоторые другие особенности предопределили ограниченность механистической картины мира, которые преодолевались в ходе последующего развития естествознания.

2. ИЗМЕНЕНИЯ В МЕХАНИСТИЧЕСКОЙ КАРТИНЕ МИРА КАК ИЗМЕНЕНИЯ ПРИНЦИПОВ РАЦИОНАЛЬНОСТИ В ФИЗИКЕ XIX ВЕКА

Некоторые свойства механистической парадигмы остались неизменными к последним десятилетиям XIX века. Сохранялась идея абсолютного времени и абсолютного пространства, не зависимых между собой, по-прежнему предполагалось, что всегда можно построить, найти, угадать интуитивным путем некую функцию (которая уже перестала зависеть только от координат, а в которую могли входить и скорости), эта функция давала всю доступную наблюдению информацию о системе, в частности, позволяла определить траекторию любой части этой системы. Из этих свойств следовал и лапласовский детерминизм, остававшийся неизменным и после появления первых работ по статистической физике и классической термодинамике, поскольку возникающие там неопределенности и связанные с ними вероятности объяснялись не принципиальной невозможностью определить траекторию каждой из частиц, а лишь трудоемкостью процесса определения всех этих траекторий и незнанием начальных условий. Как заметил В.А.Фок по этому поводу, «...вековое развитие физики, включая XIX век, привело к тому, что абсолютный характер физических процессов, возможность их неограниченной детализации и их однозначная детерминированность стали считаться основанием физической науки. Эти принципы обычно не формулировались явно, но считались как бы априорными основами науки и научной философии».

Однако сведение описания физической системы к уравнениям аналитической механики, что тоже трактовалось как механическое объяснение, не давало достаточно наглядной модельной картины поведения системы, и поэтому оставалось некоторое неудовлетворение подобной редукцией. Одной из попыток выхода из сложившейся ситуации и можно считать предложенные Г.Герцем в 90-ые годы (книга вышла посмертно в 1894 г.) модификации традиционного механистического подхода. Книга Герца свидетельствует о том, насколько сильны были идеалы механистического объяснения и в самом конце XIX века, Герц так и начинает свою работу «Принципы механики»: «Все физики согласны с тем, что задача физики состоит в приведении явлений природы к простым законам механики. Однако в вопросе о том, какими являются эти простые законы, мнения расходятся. Большинство понимает под этими законами просто ньютоновские законы движения. На самом же деле последние получают свой внутренний смысл и физическое значение только благодаря невысказанной мысли, что силы, о которых говорят эти законы, имеют простую природу и простые свойства».

И внутри самой механики требования механической редукции также не были повсеместными, и один из наиболее влиятельных мыслителей конца века Э.Мах в своей «Механике», уже в той ее части, которая относится к первому изданию 1883 года, однозначно высказывается по поводу подобного редукционизма: «Воззрение, что механику следует рассматривать как основу всех остальных отраслей физики и что все физические процессы следует объяснять механически, есть, на мой взгляд, предрассудок. Не всегда исторически более древнее должно оставаться основой для понимания позднее найденного». Но отмечая, что этот подход обоснован возможностью описывать «отвлеченное количественное выражение фактического» и желанием обойтись «без лишних ненужных представлений», Мах констатирует в позднейшем дополнении, что в 1883 г. эта точка зрения поддержки у физиков еще не имела.

Но рассмотренные выше примеры с книгами по механике двух выдающихся ученых XIX века - Герца и Маха - позволяют нам получить первое подтверждение существованию связи между идеями и идеалами классической науки и проблемой механистического редукционизма, или, иначе говоря, требованием того, чтобы механистическая картина мира была принята в качестве основополагающей. А именно, объективно способствовавший становлению классической физики и прежде всего электромагнитной теории, уравнениями которой он и придал современную форму, Герц, требовавший редукции к механике, является сторонником одной единой возможной интерпретации, защищая классический идеал научной теории. Тогда как Мах отказывавший механицизму в том, что он служит основой физической картины мира, был, как это известно, одним из создателей современной методологии неклассической науки, вернее, создал предпосылки для ее возникновения.

К последней четверти XIX века произошло изменение понятия механической интерпретации, поскольку прямо лапласовско-ньютоновскую систему классической механики уже явно как образец для объяснения не использовали, однако, именно в идеале к механическим моделям и сводилось по-прежнему конечное объяснение физических явлений. Модели зачастую не объясняли механизм данного явления, а лишь указывали на возможность формальной аналогии при математическом соответствии. Любую интерпретацию старались в конечном итоге свести к механическим моделям. Это отметил и Ф.Клейн в 1926 г., выделив «процесс, постепенно подчинявший формальному методу классической механики все новые и более далекие области применения, в результате чего достигалось удовлетворительное овладение наблюдаемыми явлениями без всякого истинного проникновения в истинные свойства, лежащие в их основе» Действительно, сведение к механической интерпретации не определяло и не расшифровывало физических законов взаимодействия, однако помогало упорядочивать имеющийся эмпирический материал и математически строго описывать его в рамках гамильтоново-лагранжева формализма. К последней четверти XIX века процесс, который принято отождествлять с возникновением классической физики, явными примерами возникновения которой являлась электромагнитная теория Максвелла, уравнение теплопроводности Фурье, статистическая физика и т.д., был непосредственно связан с процессом укрепления несколько модифицированной, но механической парадигмы.

Модифицировалось и само понятие классической механики, перейдя в понятие классической физики, но оставался неизменным механистический модельный рационализм, лежавший в основе этого подхода, так же как и строгая определенность устанавливаемых действующих законов.

Сведение к механическим моделям не было основной задачей работавших физиков-теоретиков, и наличие феноменологических законов, не получивших механической интерпретации, является подтверждением данного факта, но интенция на получение интерпретируемой в терминах модифицированной классической механики картины явления оставалась неизменной на всем протяжении XIX века. Переход же от дискретного корпускулярного подхода, свойственного классической механике, к континуальной волновой картине, входившей в основание классической физики вновь на уровне гальмитоновского формализма и оптико-геометрической аналогии делал возможным расширение понятий, входивших в наборы классической механической интерпретации. Совершенно другой (и здесь не разбираемый) вопрос -это проблема сложности и реальной достижимости такой интерпретации. Принципиальной возможности механически моделировать, по наборам с бесконечным числом классических «механических» осцилляторов максвелловское электромагнитное поле дает тому подтверждение. Среди основных характеристик классической механики И.Пригожин называет детерминизм, выделяя еще одну особенность как механики, так и классической физики как таковой - ее статичность, как определяет это свойство Пригожин, что фактически означает, что рассматриваются физика и механика установившихся процессов, все имеющиеся в ней уравнения обладают свойством интегрирования, а пространство и время представляют собой независимые переменные.

Основные изменения, которые можно назвать переходом к иной парадигме и отказом от классики, связанные с тем, что, во-первых, пространственные и временные характеристики оказались связанными, т.е. уже, строго говоря, не могли фигурировать как независимые переменные в абсолютном пространстве - времени, во-вторых, рассматриваемые системы уже не были детерминистически определены, а вероятность входила как основная компонента в теорию и, в-третьих, что физика перестала быть статической и стала наукой и о необратимых процессах, т.е. время приобрело направление, происходили при постепенном отказе от механистического редукционизма и при замене его редукцией к становящейся классической физике. Но при этом изменялось отношение именно к модельному механизму, тогда как обращение к математической его форме, т.е. к уравнениям аналитической механики продолжало встречаться все чаще, но их уже в значительной мере собственно с механикой отождествлять впрямую было нельзя. Скорее они являлись свидетельствами все увеличивающейся роли математического формализма в содержании физических теорий.

На переходном этапе от идеалов классической науки к возникновению представлений науки неклассической и от механистической парадигмы к парадигме (впрочем как следует уже из сказанного выше недолго продержавшейся) классической физики, в этой работе мы выделяем значение трудов Л.Больцмана, во многом недооцененного именно с точки зрения эпистемологического переворота в науке, произошедшего при значительном содействии ученого. Парадоксальность ситуации состоит в том, что на протяжении практически всей своей карьеры Больцман выступал, и неоднократно, прежде всего сторонником механистического редукционизма, объективно способствуя его разрушению.

В том, что представляла собой физика после работ Больцмана, уже существовали принципиально недетерминистические системы, в ней появились системы, траектории которых однозначно определить было нельзя (что, правда, стало ясно только полвека спустя), и где время было связано с пространством. Все это и может пониматься как фактическое признание неудовлетворительности механической интерпретации.

Больцман проявлял особый интерес к философским и методологическим основаниям науки. Новаторство эпистемологической позиции Больцмана, его связь с новым взглядом на науку сказываются уже в том, что он считает принципиально допустимым плюрализм физических теорий. Так, в 1899 г. в популярном докладе, прочитанном на собрании естествоиспытателей, он прямо говорит о том, что может трактоваться как плюралистичность интерпретаций: «...наша задача состоит в нахождении не абсолютно правильной теории, но всего лишь наиболее простой теории, дающей наилучшее отображение явлений. В принципе, мыслима возможность появления двух совершенно различных теорий, причем обе одинаково просты и одинаково хорошо согласуются с явлениями: хотя эти теории полностью различны, обе они оказываются одинаково правильными. Утверждение, будто только одна теория является единственно правильной, выражает лишь наше субъективное убеждение, что не может быть другой теории, которая была бы столь же проста и давала бы столь же хорошо согласующуюся картину».

Рассмотренная выше картина изменения понимания механической интерпретации физических явлений свидетельствует, что механическая картина мира была основополагающей до самого конца ХIХ века. В связи с появлением спустя десятилетие специальной теории относительности А.Эйнштейна надо выделить все же принципиальную новизну подхода Больцмана. Она проявилась в следующем: когда Больцман рассматривал энтропию системы, связывая ее с вероятностью состояния системы, он определял стрелу времени как направленную в сторону возрастания энтропии. Но сама вероятность состояния системы выражалась у Больцмана через совокупность ее пространственных координат и координат в пространстве импульсов и тогда, в соответствии с определением Больцмана, на время накладывалось как бы ограничение, задававшее направление его изменения. Разумеется, это не есть полная взаимозависимость пространственных и временных переменных, как в теории Эйнштейна, и подобные виды зависимости в той или иной форме встречались и ранее, но Больцман впервые прямо связал в одной формуле пространственные координаты системы и направление ее развития, то есть вектор времени. Такая направленность времени, как представляется, как раз и связана с генетической обусловленностью концепций больцмановской теории: Больцман выбирает и строит ту теорию, в которой содержится генезис системы, откуда изначально особая смысловая зависимость от понятия времени, ранее игравшего в механике роль параметра.

В рассмотренной выше истории перехода от механики как единственно возможного языка и способа объяснения к прямому нарушению положений, лежавших в основе механической картины мира, опущена та часть, которая имеет непосредственное отношение к концепции поля как физического объекта, обладающего не ньютоновским по своему характеру силовым взаимодействием, как особого пространства, где взаимодействие передается не обязательно по прямой, где силы не центральны, а распространение взаимодействия происходит с конечной скоростью. Это обстоятельство мотивировано тем, что теория поля лежала несколько в стороне от рассмотренных выше концепций механического объяснения, поскольку центральное место в ее становлении имело понятие эфира. Но здесь важно отметить следующее: до того, как в работах А.Эйнштейна 1905 г. был получен некий синтез электродинамики и механики, концепция поля как самостоятельное понятие была сформулирована в 1895 г. Г.Лоренцем. Хотя у Лоренца поле еще не было онтологически самостоятельной концепцией, как у Эйнштейна, однако Лоренц уже явно сформулировал не ньютоновский характер этого понятия и, следовательно, его несводимость к механическим моделям. И для анализируемой специфики изменения концепции понимания и объяснения важно отметить, что у Лоренца, в качестве предпосылок построения теории называется неприменимость, непригодность наглядности, «обращения к картинам» как составляющей научной теории. В своей работе он всячески избегал «картинок» и декларировал подобное поведение как принцип: «Однако и хорошего может быть избыток... делая все слишком наглядным, мы можем перелететь через цель, и придать слишком много значения тому, что должно служить лишь иллюстрацией, так, что иллюстрацию мы примем за самую сущность... Особенно надо быть осторожным с избытком наглядности, когда речь идет о силах в физике». Использование Лоренцем оригинальной концепции поля, неньютоновского по своей природе, соединенной с отказом от наглядности концепций теории, делает особенно очевидной связь механической интерпретации с наглядным модельным подходом. Особенно если учесть, что такое понимание поля не было результатом специальной методологической рефлексии ученого, который тщательно избегал какого бы то ни было обращения к общим вопросам, ограничиваясь решением чисто физических задач. Это позволяет сделать вывод, что такое введение неньютоновского немеханического объекта всегда прямо связано с ориентацией на математический аппарат теории, в противовес поиску наглядных интерпретационных иллюстраций.

Механика вновь обрела свои права с возникновением специальной теории относительности, когда электродинамика, т.е. концепция поля и механика стали рассматриваться как равноправные физические понятия, не сводящиеся друг к другу.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

XIX век зачастую определяется как Век Прогресса или Век Науки. Именно в XIX веке и во многом благодаря дальнейшему распространению идеологии Просвещения, само понятие «рациональное» все более стало совпадать с понятием «научное».

Начав складываться с началом научной революции Нового Времени идеал классического естествознания не претерпел значительных изменений как за истекшие века, так и к началу XIX века, да, и на всем его протяжении. Из классической науки были исключены любые ценностные представления или исторические характеристики - научная истина была вневременной и вечной.

Сама природа неизменна и поэтому естествознание и в том числе и физика, имеет дело с объектами статичными, ее объекты изучения в свою очередь не изменяемы, не развиваются.

Наконец, классическое естествознание подразумевало наличие фиксированных причинно-следственных связей. Именно детерминистический характер классического естествознания и делал возможным предсказание исходов опытов и полное описание реальности. Любая неопределенность трактовалась естественным образом как свидетельство неполноты, недостаточной истинности теории. Идеальным же завершением теоретического описания было, начиная с конца XVIII века, сведение картины явления к системе механического характера.

В XIX веке и, прежде всего в его последней четверти, произошел парадигмальный сдвиг, выразившийся в том, что вместо редукции к механической картине мира стали использовать редукцию к теориям классической физики, возникшей как новая парадигмальная наука к концу века.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1) Агапова О.В., Агапов В.И. Лекции по концепциям современного естествознания. Вузовский курс. - Рязань, 2007.

2) Бочкарев А.И. Концепции современного естествознания. - Тольятти, 2007.

3) Герц Г. Принципы механики, изложенные в новой связи. М., 2006.

4) Гете И. Избранные сочинения по естествознанию. - М.: 2006.

5) Горелов А.А. Концепции современного естествознания. - М.: 2006.

6) Григорьян А.Т., Фрадлин Б.Н., Сотников В.С. Аксиоматика классической механики // Исследования... М., 2007. С. 5-37.

7) Дубнищева Т.Я. Концепции современного естествознания. - Новосибирск, 2007.

8) Дынин Б.С. Логика развитий представлений о науке у физиков XIX в. (1800-1870) // Проблемы развития науки в трудах естествоиспытателей XIX века. М., 2007. С. 29-49.

9) Разумовский О.С. Проблемы взаимосвязи ньютоновской аксиоматики с экстремальными принципами // Ньютон и философские проблемы физики XX века. М., 2007. С. 35-52.

10) Концепции современного естествознания. Серия «Учебники и учебные пособия». - Ростов н/Д, 2007.