Свою физическую концепцию Платон развивает в диалоге «Тимей». Платон не был атомистом, и, по свидетельству Диогена Лаэртского, до такой степени не одобрял философию Демокрита, что у него было желание сжечь все его книги. Платон выступал скорее как логик, чем физик, поскольку базовой методологической предпосылкой платонизма является положение о том, что познание возможно только в отношении идей, а не физического мира, данного в чувственном опыте. Но Платон в своем учении соединил представления, близкие атомистам, с представлениями пифагорейской школы и философией Эмпедокла.
Платон развивал «геометрическую теорию» строения вещества, основанную на математическом подходе. Основной вопрос Платона: Как возможно познание вещества, которое существует лишь потому, что переходит из одного состояния в другое? Для Платона элементы вещества являются не субстанциями, а изменчивыми определениями, атрибутами. В основе всех вещественных изменений лежит первоматерия как неизменный субстрат. Огонь, вода, воздух и пр. – это модусы первоматерии или ее акциденции, не то, из чего она состоит. Но первоматерия в своем движении сортирует вещества, обособляя их друг от друга. Это упорядочивание элементов управляется законами пропорций, которые являются математическим выражением гармонии. Так Платон приходит от «логики видимости» натурфилософов к «логике сущности», построенной на пифагореизме.
Но поскольку Платон считает отдельные элементы телами, он обращается не просто к математике, а к геометрическому их представлению. Так, поверхность – это треугольник, а линия – отрезок. Чтобы иметь материал для построения элементарной телесности стихий, надо установить виды фундаментальных треугольников. Их два: 1) прямоугольные равнобедренные; 2) прямоугольные неравнобедренные, но лишь те, в которых квадрат большего катета в три раза больше квадрата меньшего (если сложить два таких треугольника, мы получим равносторонний треугольник).
Следовательно, элементы могут переходить друг в друга, или взаимопревращаться, но у этого процесса есть строгие ограничения, налагаемые различием исходных треугольников. Из треугольников складываются объемные тела (все – правильные многогранники). Огонь – это тетраэдр (4, треугольная пирамида), воздух – это октаэдр (8), вода – это икосаэдр (20). Все они слагаются из неравнобедренных треугольников. Из равнобедренных треугольников слагается куб, соответствующий земле. Как мы можем видеть, Платон сопоставил основные правильные геометрические тела, открытые пифагорейцами, с четырьмя элементами Эмпедокла. Но оставался еще додекаэдр (12), для которого элемента «не хватило». И тогда Платон ввел пятый элемент – эфир, предполагаемо самый легкий и как бы наименее материальный из всех. С этим элементом Платон и соотнес додекаэдр, который по форме ближе всех остальных фигур к сфере. Правильные тела можно разложить на треугольники, а из этих треугольников можно построить новые правильные тела. Например, тетраэдр и два октаэдра можно разложить на 20 равносторонних треугольников. Эти последние можно вновь соединить и получить икосаэдр, то есть один атом огня и два атома воздуха в сочетании дают один атом воды.
Платон находит структурно-геометрические аналоги для физических свойств. Так, кубическая структура обуславливает устойчивость и неподвижность земли как макротела. Генезис «внешних» свойств в платоновской теории вещества определяется как проявление «внутренних» свойств структуры в макромасштабе. Такой подход напоминает приемы современного научного мышления.
Треугольники нельзя считать материей, это именно геометрические фигуры. Только в том случае, если треугольники объединены в правильные тела, возникает частица материи. Поэтому наименьшие частицы материи не являются первичными образованиями, как это имело место у Демокрита, и они представляют собой математические формы. Понятно, что в этом случае форма имеет большее значение, чем вещество, из которого форма состоит или в которой оно выявляется.
Как мы видим, еще одним существенным отличием платоновского подхода от атомистики Демокрита было то, что элементы у Платон не только делимы, но и способны взаимопревращаться, тогда как атом Демокрита обладал атрибутами парменидовского бытия, то есть был вечен, неделимым и самотождественным. Современная физика выступает против положения Демокрита и встает на сторону Платона. Элементарные частицы не являются вечными и неразложимыми единицами материи, фактически они могут превращаться друг в друга. При столкновении двух элементарных частиц, происходящем при большой скорости, образуется много новых элементарных частиц; возникая из энергии движения, столкнувшиеся частицы могут при этом исчезнуть. Такие процессы наблюдаются часто и являются лучшим доказательством того, что все частицы состоят из одинаковой субстанции - из энергии.
Но сходство воззрений современной физики с воззрениями Платона и пифагорейцев простирается еще дальше. Элементарные частицы, о которых говорится в диалоге Платона «Тимей», это не материя, а математические формы. «Все вещи суть числа» - положение, приписываемое Пифагору. В современной квантовой теории, как пишет В. Гейзенберг, едва ли можно сомневаться в том, что элементарные частицы суть математические формы, только гораздо более сложной и абстрактной природы. Современная экспериментальная физика собрала большой материал о свойствах элементарных частиц и их превращений. Теоретическая физика теперь может попытаться, исходя из этого материала, вывести основной закон для материи, выраженный волновым уравнением. Это уравнение рассматривается как математическое представление всей материи, а не какого-либо определенного вида элементарных частиц или полей. Оно математически эквивалентно сложной системе интегральных уравнений, которые, как говорят математики, обладают собственными значениями и собственными решениями. Собственные решения представляют элементарные частицы. Следовательно, они суть математические формы, которые заменяют правильные тела пифагорейцев.
Математическая симметрия, играющая центральную роль в правильных телах платоновской философии, составляет ядро основного уравнения. Следовательно, современная физика идет вперед по тому же пути, по которому шли Платон и пифагорейцы. Это развитие физики выглядит так, словно в конце его будет установлена очень простая формулировка закона природы, такая простая, какой ее надеялся видеть еще Платон.
Но при всех сходствах существует и очень большое различие между современным естествознанием и греческой философией, и одно из важнейших состоит именно в эмпирическом основании современного естествознания. Со времен Галилея и Ньютона естествознание основывается на тщательном изучении отдельных процессов природы и на требовании, согласно которому о природе можно делать только высказывания, подтвержденные экспериментами. Мысль, что посредством эксперимента можно выделить процессы природы, чтобы изучить их детально и при этом вскрыть неизменные законы, содержащиеся в постоянном изменении, не возникала у греческих философов. Поэтому современное естествознание покоится на более скромном и более прочном фундаменте, чем античная философия. Но возможность экспериментально доказать справедливость высказывания с очень большой точностью придает высказываниям современной физики больший вес, чем тот, которым обладали высказывания античной натурфилософии.
Физика Аристотеля
Аристотель создал систематическую науку о природе – физику, и первый попытался научно определить центральное понятие физики - движение. Подход пифагорейцев и Платона к изучению природы был ориентирован на познание математических отношений, а все, что составляло предмет познания античной математики, как мы уже видели, исключало движение и изменение. Именно то обстоятельство, что античная математика изучала только статические связи и отношения, привело Аристотеля к убеждению, что физика не может быть наукой, построенной на базе математики, ибо физика есть наука о природе, а природе присуще изменение, движение.
Аристотель определяет движение как переход от потенции к энергии, от возможности к действительности. Движение поэтому есть для Аристотеля нечто нормированное этими двумя «точками», которые кладут предел движению, и потому позволяют его определить. Движение идет всегда от чего-то к чему-то. Но по этой же причине Аристотель не в состоянии абстрагироваться движущегося тела. Достижением физиков Нового времени по сравнению с Аристотелем стал анализ движения материальной точки, то есть движения, безразличного к движущейся субстанции. У Аристотеля же движение всегда остается предикатом и никогда не становится самостоятельным субъектом.
Аристотель выделял шесть типов движения: возникновение, уничтожение, увеличение, уменьшение, изменение и перемещение. Первым типом движения, по Аристотелю, выступает перемещение, а среди всех типов перемещения исходным и наиболее совершенным следует считать круговое движение Солнца по небесному своду. В качестве основания приводит довод о непрерывности: непрерывным движением может быть только перемещение, а потому оно – первое.
Перемещение определяется через «то, что движется» (субстанция), «где движется» (пространственные характеристики) и «когда движется» (временные характеристики). Следовательно, необходимо разобраться с аристотелевскими представлениями о пространстве и времени.
Те, кто пытался определить время до Аристотеля, связывали его с круговым движением небесной сферы. Аристотель, однако, не согласен с ними: хотя время, говорит он, и связано с круговращением, но оно само не есть круговращение. Время, правда, всегда представляется каким-то движением, и оно действительно не существует без движения. Когда мы не замечаем никакого движения, то мы, говорит Аристотель, не замечаем и времени. Распознаем же мы время, когда разграничиваем движение, воспринимая один раз одно, другой раз другое, а между ними нечто отличное от них. Но время нельзя отождествлять с движением, так как во времени можно и двигаться, и покоиться. Время связано с движением, поскольку последнее связано с числом. Число же, говорит Аристотель, имеет двоякое значение: мы называем числом, с одной стороны, то, что сосчитано и может быть сосчитано, с другой - посредством чего мы считаем. Время, согласно Аристотелю, есть число в первом смысле, то есть именно число считаемое, а не посредством которого считаем. Время, таким образом, определяется Аристотелем как число движения по отношению к предыдущему и последующему. Если время - число движения, а с помощью числа мы измеряем ту или иную величину, то, стало быть, движение измеряется временем. Но аристотелевское время не является безразличным к существующим в нем субстанциям. Время, согласно Стагириту, есть причина уничтожения. Время есть мера существования вещи, ее движения и покоя, и эта мера у каждой вещи своя. Время отмеряет каждому сущему его срок; поэтому оно не вполне «равнодушно» к своему содержанию. Этим аристотелевское понимание времени более всего отличается от того абстрактного определения, что было выработано в классическом европейском естествознании 16 – 17 веков.
Что касается пространства, то Аристотель не допускал пустоты, что отличало его и от пифагорейцев, и от Демокрита. Вместо понятия «kenon» (пустое пространство), Аристотель использует слово «topos» (место). Аристотель приводит собственно физические аргументы против возможности пустоты. Если бы существовала пустота, говорит он, то в ней движение было бы невозможным (утверждение, противоположное атомистике Демокрита). В пустоте нет различий, она индифферентна, поэтому у тела в пустоте нет никаких оснований двигаться в ту или иную сторону. По этому же принципу некоторые античные физики, включая Аристотеля, обосновывали и неподвижность Земли: она покоится в пустоте как некоем равномерном и индифферентном окружении.
Самое главное отличие Аристотеля от атомистов одновременно выявляет главную черту перипатетической физики. У атомистов пространство — это пустой промежуток, позволяющий атомам двигаться. Аристотель же не допускает никакого «пустого промежутка» между телами. «Нет особого промежутка помимо величины помещающегося тела» («Физика», 4 кн., 4 гл.) Таким образом, Аристотель постулирует возможность движения при отсутствии промежутков. В качестве примера он приводит движение в сплошных средах. Здесь тела, передвигаясь, уступают друг другу место.
Аристотель вводит понятие места, чтобы объяснить, что не существует протяжения, отличного от тел («Физика», 4 кн. 6 гл.). Место, как и занимающее его тело, имеет три измерения: длину, ширину, глубину. Но при этом место не есть тело! Место нельзя отождествить ни с материей, ни с формой, поскольку они неотделимы от тела, а место — отделимо. Если находящаяся в нем вещь гибнет, место не пропадает. Аристотель прибегает к аналогии между местом и сосудом: сосуд — это переносимое место, не имеющее ничего общего со своим содержанием, а место — это не передвигаемый сосуд. Эта аналогия с сосудом позволяет выделить ключевые характеристики места у Аристотеля, из которых видно, что перипатетическая физика не допускает никакого релятивизма:
- место объемлет тот предмет, местом которого является;
- место не есть что-либо, присущее самому предмету;
- первичное место не меньше и не больше предмета;
- место отставляется предметом и отделимо от него;
- всякое место имеет верх и низ.
Аристотель полемизирует не только с атомистами, которые отождествляли пространство с пустотой, но и с Платоном, отождествлявшим его до известной степени с материей («Тимей»). По мнению Аристотеля, отождествление пространства и материи возможно для математика, описывающего статичный мир. Но физика должна создать кинематику для описания движения. Если бы не движение, то понятие места вообще не следовало бы исследовать. Значит, место — это не столько то, в чем тело покоится, сколько то, в чем оно движется. Место есть нечто устойчивое, позволяющее определить подвижное и изменчивое.
Аристотель определяет место, исходя из принципа непрерывности: место есть первая неподвижная граница объемлющего тела, то есть граница, которая соприкасается с телом без промежутка между ними. Но эта граница обусловлена наличием другого тела. Поэтому тело, снаружи которого не находится никакое другое тело, не находится ни в каком месте (то есть оно находится нигде). Таким телом является только Космос, который, по Аристотелю, не имеет места, а существует нигде. Место играет в физике Аристотеля роль некоторой системы абсолютных координат, по отношению к которой только и можно говорить о движении. Тело движется от места к месту. Поэтому аристотелевский Космос имеет абсолютный верх и абсолютный низ, абсолютный центр и абсолютную периферию. Если отрицать абсолютные места, считает Аристотель, то тогда невозможно будет отличить движение от покоя.
Понятие места служит у Аристотеля для разграничения естественных и насильственных движений. Всякое движение у Аристотеля подразумевает движимое и движущее. Насильственное движение — это такое, где движущим выступает другое тело. Естественное движение — это такое, где движущим является не тело, а естественное место. Например, естественное место тяжелых тел – земля, поэтому все тяжелое падает вниз. Таким образом, место обладает определенной силой, что позволяет ему воздействовать на тела.
Аристотель не признавал самодвижения тел. Если есть факт движения, то мы обязаны найти двигатель, который, к тому же, находится в непосредственном контакте с движущимся телом. Но если мы подбрасываем камень (простейший пример насильственного движения), то камень продолжает лететь какое-то время, не будучи в контакте с рукой-двигателем. Чтобы объяснить этот парадокс, Аристотель прибегает к понятию среды как посредника движения. При движении брошенных тел имеет место последовательная передача движения через ближайшую к ним среду. Среда, таким образом, является промежуточным двигателем (ибо первым двигателем здесь был бросающий).