Механицизм, его развитие и основные положения

Механика как универсальный метод в

Науке нового времени

План:

Механицизм, его развитие и основные положения

Был этот мир глубокой тьмой окутан.

“Да будет свет!”... И вот явился Ньютон.

С. Маршак.

Естествознание с античных времен определяло наше отношение к природе, и его роль все более возрастала с тех пор, как предсказания важнейших научных теорий стали многократно подтверждаться опытом. Основные философские течения строились на физической науке и, казалось бы, неопровержимых фактах, установленных ею.

Однако дальнейшее развитие физики и прежде всего создание теории электромагнетизма, теории относительности и квантовой механики вызвали необходимость пересмотра философских учений.

Одно из основных учений – имеющее первостепенное значение само по себе и на которое в той или иной мере опираются все остальные учения, получило название “механицизм”. Суть его можно сформулировать так: физический мир представляет собой гигантский механизм, части которого взаимодействуют между собой. Механизм действует без сбоев и ошибок, о чем свидетельствуют движение планет, регулярность чередования приливов и отливов, предсказуемость солнечных и лунных затмений. Части гигантского механизма – это непрерывно движущаяся материя. Движение обусловлено действием сил.

В основе механицизма лежит понятие материи как некоторой телесной вещественной субстанции. Убеждение в том, что материя составляет основу всего сущего, восходит к древним грекам. Выдающиеся греческие философы наблюдали окружающий мир и, несмотря на свои весьма ограниченные возможности, всеми доступными им средствами исследовали природу. При этом они с готовностью переходили от немногочисленных наблюдений к широким философским обобщениям. Так, Левкипп и Демокрит выдвинули идею о том, что мир состоит из неразрушимых и неделимых атомов, существующих в пустоте. Аристотель строил материю из ”четырех элементов” – земли, воды, воздуха и огня, но не из настоящих земли, воды, воздуха и огня, а из четырех сущностей, наделенных теми качествами, которые мы воспринимаем посредством наших органов чувств в четырех реальных аналогах этих “элементов”.

Томас Гоббс, развивая более грубый вариант того же учения, утверждал:

«Мир, т.е. вся масса всех вещей, телесен; иначе говоря, есть тело, и оно обладает измерениями величины, а именно длиной, шириной и глубиной; но каждая часть тела также есть тело и также обладает измерениями. Следовательно, каждая часть нашего мира есть тело, а то что не есть тело, не есть часть мира, а поскольку мир есть все – то, что не есть часть его есть ничто и, следовательно, не существует нигде.» (по [1], с. 257)

Тело, продолжает Гоббс, есть нечто такое, что занимает пространство; оно делимо, подвижно, подвержено действию сил и ведет себя математически.

Таким образом, механицизм утверждает, что реальность это всего лишь сложная машина, управляющая объектами в пространстве и во времени. Так как мы сами составляем часть физической природы, все человеческое должно быть объяснимо через понятие материи, движения и математики.

Декарт так же утверждал, что все физические явления можно объяснить с помощью понятия материи и движения. По Декарту, материя действует на материю при непосредственном соприкосновении. Материя состоит из мельчайших невидимых частиц, отличающихся по величине, форме и другим свойствам. Так как частицы слишком малы и их нельзя видеть, для объяснения крупномасштабных и потому доступных наблюдению явлений, например движение планет вокруг Солнца, требовалось принять определенные гипотезы относительно поведения таких частиц. Понятие пустого пространства Декарт отвергал.

Естествознанию картезианская философия (от имени Декарта Картезий), которую разделяло большинство естествоиспытателей доньютоновской эпохи, в частности Гюйгенс, отводила по существу ту же функцию, а именно физическое объяснение явлений природы.

До начала XX-го века большинство физиков и философов придерживались убеждения, что материя – первооснова и сущность физической реальности. По этому поводу Ньютон писал:

При размышлении о всех этих вещах мне кажется вероятным, что Бог вначале дал материи форму твердых, массивных, непроницаемых, подвижных частиц таких размеров и фигур, и с такими свойствами и пропорциями в отношении к пространству,, которые более всего подходили бы для той цели, для которой он их создал. Эти первоначальные частицы, являясь твердыми, несравнимо тверже, чем всякое пористое тело, составленное из них, настолько тверже, что они никогда не изнашиваются и не разбиваются на куски. Никакая обычная сила неспособна разделить то, что создал Бог при первом творении.([2], c. 303).

Развитие идей механицизма в XVII–XVIII веках прежде всего связано с развитием революционных идей в математике, выдвинутых Ньютоном для описания движения небесных тел – а именно с развитием основ дифференциального и интегрального исчисления. На заре своего развития понятия “предельных отношений” и тесно связанных с ними “флюксий” (производных) были подвержены резким нападкам со стороны современников. Дж. Беркли, родившийся как раз в тот год, когда была опубликована работа Ньютона “Математические начала натурной философии”, впоследствии писал: ”Лишь тот, кто способен представить себе начало начал или конец конца… в состоянии постигнуть эти рассуждения. Однако я уверен, что большинство людей сочтет невозможным когда-нибудь понять их смысл” (по [8], с. 90). Производные второго или высшего порядка он считал особенно нелепым изобретением, сравнивая их с чем то вроде “ призраков от призраков”:

Что такое эти флюксии? Скорости изчезающе малых приращений. А что такое эти изчезающе малые приращения? Они не есть ни конечные величины, ни бесконечно малые величины, но они и не нули. Разве мы не имеем право назвать их призраками исчезнувших величин? …

Но я полагал бы, что тому, кто в состоянии переварить вторую или третью флюксии, второй или третий дифференциал, не следовало бы привередничать в отношении какого-либо положения в вопросах религиозных ([3], c. 401, 425-426).

Однако, невероятная эффективность применения развитого Ньютоном аппарата к описанию механических систем интересовала ученых гораздо больше, чем нападки критиков. А так как движущаяся материя была ключом к математическому описанию движения планет и свободно падающих тел, ученые попытались распространить такое материалистическое объяснения на явления, природу которых они совсем не понимали. Так процесс передачи тепла от одного тела к другому описывался как передача от тела к телу особого газа – теплорода, а электричество представлялось как две жидкости, несущие положительный и отрицательный заряды. Для объяснения непрерывного движения планет Ньютон ввел силу тяготения. Для описания действия электрического заряда на расстоянии Фарадей ввел понятие силовых линий поля, которые считал реально существующими.

К концу XVIII века наиболее полное развитие получила одна область физики – механика. В знаменитой французской “Энциклопедии” Д’Аламбер и Дидро провозгласили, что механика – наука универсальная. Она стала парадигмой для более новых быстроразвивающихся областей науки.

Лейбниц, хотя и отстаивал механицизм как самоочевидную истину, не мог удовлетвориться одним лишь этим направлением. Бог, энергия и цель были одинаковы для него. По утверждению великого физика, врача и математика Германа Гельмгольца миссия физической науки завершится, как только удастся окончательно свести явления природы к простым силам и доказать, что такое сведение – единственное, допускаемое этими явлениями. Аналогичную точку зрения находим у лорда Кельвина: “Я никогда не испытываю чувства полного удовлетворения до тех пор, пока не построю механическую модель изучаемого объекта. Если мне это удается, то я сразу все понимаю, в противном случае не понимаю”.

Вплоть до конца XIV века физики пребывали в уверенности, что все явления природы допускают механическое объяснение. А если какие-то явления пока не удалось объяснить в рамках механицизма, то, считалось, со временем это будет сделано. Среди явлений, которые не находили механического объяснения, особенно важными были действие тяготения и распространение электромагнитных волн, для которых великий Ньютон так и не смог построить удовлетворительной модели в рамках механицизма, несмотря на вся свои усилия; по поводу чего изрек свое знаменитое: “Я не измышляю гипотез”.

Тем не менее, многие философы XVIII–XIX-го столетий упорно придерживались механицизма. Физики были настолько ослеплены успехами ньютоновского направления в науке, что упустили из виду проблему объяснения физической природы дальнодействия. И хотя все тот же Дж. Беркли подвергал критике понятие физической силы тяготения с общих позиций своей философии (в сочинении “Алсифрон, или мелкий философ” (1732) он писал:“Поскольку ни ты, ни я не можем определить идею силы, и поскольку… разум и способности людей во многом схожи, мы можем предположить, что … у людей нет ясного представления об идее силы” ([6] с.70), воспользовавшись только льшь математическим выражением Закона всемирного тяготения они (в особенности Лагранж и Лаплас) настолько преуспели в применении этого закона для объяснения ряда наблюдаемых аномалий в движениях небесных тел и в обнаружении новых явлений, что проблема физической природы тяготения оказалась погребенной под грудой математических трудов того времени.

Подводя итог, можно сказать, что не только замечательные достижения самого Ньютона, но и сотни результатов, полученных его многочисленными последователями, стали возможными, благодаря тому, что их авторы полагались на математическое описание даже в случаях, когда физическое понимание явления полностью отсутствовало. По существу все эти естествоиспытатели принесли физическое понимание в жертву математическому описанию и математическому предсказанию.

Учение о причинности.

Еще одно философское учение, неоднократно привлекающееся для объяснения поведения природы, основано на понятии причины и следствия. Мы ищем причины, полагая, что знание причин позволит нам получить желаемые следствия. Учение о причинности в чем-то более смутная доктрина чем механицизм. Причинность лишь констатирует существование причины и следствия, но ничего не говорит о механизме связи между ними. На протяжении нескольких столетий (вплоть до начала XX в) причинность действительно подразумевала существование некого механизма. Многие явления происходят потому, что причина и следствие связаны физическим механизмом, который порождает следствие. В первоначальном варианте учение о причинности предполагало непосредственный “контакт” между причиной и следствием т.е. их пространственную смежность. Но вскоре понятие причинности стали использовать и при рассмотрении дальнодействия, например в случае тяготения.

Как большинство философских учений, учение о причинности зародилось в Древней Греции. Аристотель различал четыре типа причин, действующих в мире: форму, цель (т.е. “то ради чего”), материю (“то из чего”), и источник движения или “творящее начало”. Великий Архимед, умевший применять свои знания на практике, подчеркивал значение принципа причинности, интерпретируя последний в духе “творящего начала” Аристотеля. Согласно Архимеду, причинность приводит к тому, что материя всюду и всегда ведет себя упорядочено и предсказуемо.

Выявление причинности в науке нового времени берет начало с Галилея. Он говорил о земном тяготении, как о причине движения земных тел, хотя ему пришлось отказаться от причинности, ограничившись математическим описанием движения.

Ньютон и его современники разработали концепцию, сохранившуюся по существу неизменной в следующих двух столетиях. Согласно этой концепции, причинность присуща самой природе физического мира. Следуя такой концепции, Ньютон ввел универсальную силу тяготения, как причину эллиптичности планетных орбит. Лейбниц говорил, что все, что случается имеет свою причину.

Совершенно иное толкование причины и следствия предложил Иммануил Кант. Находясь под сильным влиянием Ньютоновской науки той эпохи, Кант вступил в защиту системы небесной механики и даже существенно дополнил ее в работе “Всеобщая естественная история и теория неба” (1755 г.). В своем основном философском сочинении “Критика чистого разума” (1781) Кант утверждал, что причинность является логической предпосылкой всего рационального мышления. По Канту, разум не нуждается в подтверждении эмпирическими данными. Во втором издании “Критики чистого разума” (1787) Кант так определил причинность: ”Все изменения происходят по закону связи причины и действия” ([4], т.3, с. 258).

Шотландский философ Дэвид Юм пытался очистить причинность от какай бы то ни было метафизической подоплеки. В действительности он поставил под сомнение само понятие причинности. В работе “Исследование о человеческом познании” (1793) Юм утверждал:

Единственное непосредственная польза всех наук состоит в том, что они обучают нас управлять будущими явлениями и регулировать их с помощью причин. Обладающие сходством объекты всегда соединяются со сходными же – это мы знаем из опыта; сообразуясь с последним мы можем поэтому определить причину как объект, за которым следует другой объект, при чем все объекты, похожие на первый, сопровождаются объектами похожими на второй. ([5] c. 78).

По убеждению Юма, сам по себе тот факт, что мы знаем о следовании события А за событием В, даже если это следование многократно повторялось, отнюдь не доказывает, что и в будущем событие А неизменно будет следовать за событием В. Юм приходит к выводу, что наша вера в причинность не более, чем привычка, и с полным основанием утверждает, что привычка не может служить подходящей основой для веры.

Джон Стюарт Милль, наиболее известный английский философ XIX в поддержав отрицание причинности Юма, добавил несколько собственных идей. В сочинении “Система логики” (1843) Милль так изложил свою концепцию причинности: ”Закон причинности, главный столп, на который опирается наука, есть ничто иное, как знакомая истина об обнаруживаемой путем наблюдения неизменности следования между каждым природным фактом и каким-то другим фактом, ему предшествующим”.

Но несмотря на критику Юма, Милля и др. к концу XIX в. причинность в глазах естествоиспытателей поднялась до статуса самоочевидной истины, который столетием раньше Кант предал ей, исходя из метафизических оснований. Отношение к причинности, сложившееся в конце XIX в. Достаточно четко выразил Герман Гельмгольц в своей “Физиологической оптике”:

Принцип причинности носит характер чисто логического закона даже в том, что выводимые из него следствия относятся в действительности не к самому опыту, а к пониманию опыта и, следовательно, не могут быть опровергнуты никаким возможным опытом. ([1], 265)