Термин «Физика» возник как название одного из сочинений Аристотеля. Предметом этой науки, по мнению автора, было выяснение первопричин явлений:
Так как научное знание возникает при всех исследованиях, которые простираются на начала, причины или элементы путём их познания (ведь мы тогда уверены в познании всякой вещи, когда узнаём её первые причины, первые начала и разлагаем её впредь до элементов), то ясно, что и в науке о природе надо определить прежде всего то, что относится к началам.
Физическое учение Аристотеля отличалось от соответствующих Демокрита и Платона своей "антиатомистичностью". Считая опыт источником знаний, Аристотель выступал в своей "Физике" против истолкования чувственно воспринимаемых тел на основе недоступных наблюдению атомов. Отвергает он и существование пустоты. Опыт свидетельствует о том, что чем плотнее среда, тем больше она оказывает сопротивление движению. В бесконечно разреженном пространстве сопротивления движению нет, поэтому движение тел было бы в нем бесконечным, что невозможно. Физический мир Аристотеля базируется на принципе естественности: каждое тело знает свое место. Естественное движение возникает тогда, когда тело стремится занять свое естественное место (падающий камень стремится вниз, к земле, искры летят вверх, к небесным огням и т.д.). Т.е. все тела в силу тяжести или легкости стремятся к центру мира либо от него. Так, в воздухе дерево стремится к центру, а в воде - от него. В остальных случаях, когда нет естественных причин движения, оно может осуществляться лишь насильственно, т.е. под действием внешних сил. Таким образом, естественное движение возможно под действием тяжести, во всех остальных случаях - под действием силы. Живые существа в своем движении реализуют свое естественное предназначение (птицы летают, рыбы плавают и т.д.).
Для объяснения всего существующего Аристотель использовал четыре типа начал (причин): материальную причину (материю - то, из чего что-либо возникает); формальную причину (форму - то, что в пассивной материи существует как возможность, превращает в действительность), движущую причину (действие - то, что движет), целевую причину (цель - то, ради чего что-либо осуществляется). Материальная причина была выделена представителями милетской школы (Фалесом, Гераклитом и др.), Формальная причина - Платоном, движущей причиной занимались Анаксагор и Эмпедокл (у первого действие вызывалось Нусом, у второго - враждой и дружбой). Родоначальником целевой причины Аристотель считал себя. По словам Д.Бернала, "эта теория была бичом для науки в силу того, что она обеспечивала легкий способ объяснения любого явления с помощью постулирования соответствующей цели для него, не стараясь выявить то, как оно действует".
Источником всякого движения Аристотель считал неподвижный перводвигатель (бога) или первоформу (являющуюся, по сути, планом мира). Движение понималось Аристотелем как переход чего-либо из возможности в действительность, при этом он различал такие роды движения, как качественное (изменение), количественное (увеличение и уменьшение), перемещение (движение в пространстве), возникновение и уничтожение. Для Аристотеля окружающий мир состоял из чувственно воспринимаемых взаимопревращающихся элементарных качеств - теплое, холодное, влажное и сухое, которые образуют основные элементы мира: землю (холодную и сухую), воду (холодную и влажную), воздух (теплый и влажный), огонь (теплый и сухой). Подобное объяснение не свидетельствовало о сущностном понимании законов движения неодушевленной материи, т.е. не вносило в познание мира собственно физического содержания. Поэтому физическую концепцию Аристотеля часто называют феноменологической. Отказавшись от атомистической концепции, Аристотель не мог объективно способствовать прогрессу в развитии этой плодотворной физической идеи. Но его несомненной заслугой было создание рациональной, всеобъемлющей, целостной, упорядоченной на основе его логики системы знаний, оказавшей огромное влияние на развитие арабской и европейской средневековой мысли.
Историческая заслуга Аристотеля перед естествознанием состоит и в том, что он стал основателем системы знаний о природе – физики. Центральное понятие аристотелевской физики – понятие движения. Аристотель разработал первую историческую форму учения о движении – механику. Все механические движения он разбивает на две большие группы: движение небесных тел в надлунном мире; движение тел в подлунном, земном мире.
Движение небесных тел – наиболее совершенное. Оно представляет собой вращательное равномерное круговое движение, или движение, сложенное из таких простых круговых равномерных движений. Совершенство кругового движения в том, что у него нет ни начала, ни конца; оно вечно и неизменно, не имеет материальной причины.
В отличие от небесных земные движения несовершенны; здесь все подвержено изменению, все имеет начало и конец. Движения земных тел в свою очередь можно разделить на две категории: насильственные и естественные. Естественное движение — это движение тела к своему месту, например тяжелого тела вниз, а легкого — вверх. Тела, состоящие из элементов земли, стремятся вниз, а тела, образованные из воздуха или огня, — вверх. Естественное движение происходит само собой, оно не требует приложения силы.
Все остальные движения на Земле — насильственные и требуют применения силы. Закона инерции Аристотель не знал. Он предполагал, что любые насильственные движения, даже равномерные и прямолинейные, происходят под действием силы. Основной принцип динамики Аристотеля: «Все, что находится в движении, движется благодаря воздействию другого». При этом он полагал, что скорость пропорциональна действующей силе. В современной формулировке закон движения Аристотеля выглядит следующим образом:
Ft = mL,
где F— сила, действующая на тело; t — время движения; т — масса (вес); L — пройденный путь.
Интересно, что аристотелевская физика поддается переформулировке в вариационной форме, когда сила выражается через потенциал. А такое выражение оказывается весьма разумным приближением к уравнению Ньютона, записанному для движения материальной точки в вязкой среде, когда масса точки стремится к нулю.
Механика Аристотеля содержала в себе глубокое противоречие — ведь есть немало видов движений, которые осуществляются без видимого приложения силы. Что вызывает эти движения? Поиски ответа на этот вопрос растянулись на столетия.