Мышление и творчество
Шрифт:
Мы видим, что при построении новых научных представлений ученый-новатор может исчерпать все имеющиеся в его распоряжении аргументы обоснования, и, тем не менее, его положения будут упорно отвергаться по самым разным причинам. В этих случаях нет установки на взаимопонимание, зато есть противостояние научных ценностей, двух разных способов мышления. Должны появиться и окрепнуть другое поколение и новая формация ученых и практиков, которые примут непривычные ценности и представления.
Столкнувшись с очередными затруднениями, Галилей, наконец, совершенствует модель естественно ускоренного движения. К исходной оремовской модели движения он добавляет еще одну. В нее входили как раз те два параметра, на которые указывал Аристотель, то есть вес падающего тела и среда, в которой движение происходило. Построенная Галилеем более сложная модель позволяла объяснить, почему сопротивление среды, увеличение ее плотности приводят к уменьшению скорости падающего тела. Галилей предположил, что, во-первых, нападающее тело действует архимедова сила, равная весу вытесненного телом воздуха, во-вторых, что тело при падении раздвигает частицы среды, притом, чем с большей скоростью тело движется, тем больше становится
Добавление. Тактика «спасения» Галилеем оремовской модели довольно интересна. С одной стороны, он вынужден обратиться к анализу наблюдаемой реальности и признать роль среды, с другой, – тем не менее, Галилей и эту роль осмысляет в духе платонизма, как искажение процесса падения, заданного исходной моделью. При этом он был вынужден рассматривать сущность свободного падения двояко: как идеализированный случай, «падение тела в пустоте» (то есть некий мыслимый случай падения тела, когда полностью устранено сопротивление среды) и как факторы, искажающие этот идеализированный процесс (один фактор – сила трения тела о среду, другой – архимедова выталкивающая сила). Устами героя диалога Сальвиати Галилей говорит: «…Причина различной скорости падения тел различного веса не заключается в самом их весе, а обусловливается внешними причинами – главным образом сопротивлением среды, так что если бы устранить последнее, то все тела падали бы с одинаковой скоростью» [31, с. 160]. Здесь «тела, падающие с одинаковой скоростью», – идеализированный случай падения, «сопротивление среды» – фактор, искажающий идеализированное падение тела.
Вводя представление об идеализированном падении тела (когда полностью устранено сопротивление среды), Галилей реализует и платоновскую установку, согласно которой вещи – это копии идей, и ренессансную установку на творение вещи по замыслу. В данном случае самого творения еще нет, но оно намечается в рассуждении, так сказать, уже планируется.
Еще раз усовершенствованная модель движения позволила Галилею не только сохранить исходную оремовскую схему и одновременно объяснить наблюдаемые факты, но и поставить один из опытов, подтверждающих пропорциональность пройденных путей квадратам времени. Галилей с помощью построенной модели стал изучать, при каких условиях параметры движения становятся удобными для измерения или же влияют на выделенные процессы так незначительно, что ими на практике можно пренебречь. Теоретическое моделирование, в конечном счете, позволило Галилею выделить одно из таких условий, и он показал, что если падение тел происходит с небольшой скоростью, то сопротивление среды будет незначительным, а время движения достаточно большим (даже в том случае, если тело падает с небольшой высоты). Практически это означало, что сопротивлением среды в данном случае можно пренебречь и, следовательно, движение тела будет происходить в соответствии с теоретической моделью. При этом можно будет измерить время движения.
Для постановки опыта Галилею необходимо было решить еще одну задачу – найти тела, падающие с небольшой скоростью. Падение же с такой скоростью происходит или в плотной среде или для тел маленького диаметра, для которых сопротивление среды достаточно велико. Необходимое же условие опыта, как это следовало из рассуждения Галилея, – возможность пренебречь сопротивлением среды. Вместе с тем не учитывать его тоже невозможно.
Последнее затруднение Галилей преодолел, еще раз разложив силы и движения. Так, падение тела по наклонной плоскости (оно совершалось с малой скоростью) он разложил на два: горизонтальное движение и свободное падение, видоизмененное сопротивлением наклонной плоскости. Затем импульс, ускоряющий тело, Галилей представил как результат пяти сил: силы веса и четырех сил сопротивления (расталкивание телом частиц среды, трение о среду, трение о наклонную плоскость, преодоление наклона). Так как движение на наклонной плоскости совершалось с небольшой скоростью, первыми двумя силами сопротивления сразу можно было пренебречь. Трение тела о поверхность наклонной плоскости также можно было не учитывать в том случае, если поверхности тела и наклонной плоскости были достаточно гладкими, а это условие, как нетрудно догадаться, находилось целиком в руках Галилея. Неплохой техник, он легко изготовил гладкие поверхности и затем поставил эксперимент, подтверждающий выдвинутое им положение (этот эксперимент А. Койре уже не отрицает, но считает неэффективным, поскольку в новой науке еще не было средств для точного измерения времени).
Добавление. С точки зрения, например, античной науки было вполне достаточным теоретически доказать положение о пропорциональности пройденных путей соответствующим квадратам времени. Проверять это положение опытом не только не следовало, такая проверка, если бы кому-нибудь такое пришло в голову, считалась бы просто затемняющей строгость доказательства. Тем более, нельзя было изменять объект, по поводу которого предпринималось доказательство, ведь он был создан самим Демиургом или существовал всегда. Однако, с точки зрения мыслителя Нового времени, ощущающего себя творцом, изменение объекта в соответствии с замыслом было вполне допустимым. Тем более, что в сфере интеллекта математическое знание Галилей уподобляет божественному. Поэтому, реализуя в эксперименте идеализированное движение, фиксируемое как раз математической моделью, Галилей всего лишь следовал за Богом. При этом,
«Сальвиати. Я допускаю, далее, что выводы, сделанные абстрактным путем, оказываются в конкретных случаях далекими от действительности и столь неверными, что ни движение в поперечном направлении не будет равномерным, ни ускоренное движение при падении не будет соответствовать выведенной пропорции, ни линия, описываемая брошенным телом, не будет параболой и т. д. С другой стороны, я прошу вас не отказывать нашему Автору в праве принимать то, что предполагалось и принималось другими известнейшими учеными, хотя и было неправильным. Авторитет одного Архимеда должен успокоить в этом отношении кого угодно. В своей механике и книге о квадратуре параболы он принимает как правильный принцип, что коромысло весов является прямой линией, равноудаленной во всех своих точках от общего центра всех тяжелых тел, и что нити, к которым подвешены тяжелые тела, параллельны между собой. Подобные допущения всеми принимались, ибо на практике инструменты и величины, с которыми мы имеем дело, столь ничтожны по сравнению с огромным расстоянием, отделяющим нас от центра земного шара, что мы смело можем принять шестидесятую часть градуса соответствующей весьма большой окружности за прямую линию, а два перпендикуляра, опущенных из ее концов, – за параллельные линии… Поэтому, когда мы хотим проверить на практике в конечном пространстве те выводы, которые сделаны в предположении бесконечного пространства, необходимо из того, что окажется в действительности, исключить то, что может быть приписано не бесконечной удаленности нашей от центра, хотя бы последняя и была огромной по сравнению с малой величиной приборов, которыми мы пользуемся… для научного трактования этого предмета необходимо сперва сделать отвлеченные выводы, а сделав их, проверить в тех пределах, которые допускаются опытом. Польза от этого будет немалая. Вещество и форму можно при этом выбрать такими, чтобы сопротивление среды оказывалось возможно меньше» [31, с. 431].
Из этих размышлений Галилея видно, что он не путал принцип, по которому математическое знание задает истинное описание природы, и обоснование полученных знаний, где устанавливается только приблизительное состояние дел.
Особенности научного творчества Галилея. В целом (с точки зрения исторической перспективы) Галилей смог добиться успеха, по крайней мере, за счет четырех моментов: построения моделей движения, ориентированных на эксперимент; переноса в механику астрономических способов мышления; неожиданного переворачивания отношений между знанием и объектом; разработки нового способа подачи и обоснования полученных научных знаний. Рассмотрим эти моменты подробнее.
В теории Галилей смог определить условия, при которых стала возможна постановка хорошего эксперимента. Именно в данном пункте он и обращается к астрономическим приемам мышления. Еще в античной науке последнего периода астрономы, задавая в теоретической модели одни параметры изучаемого объекта, как правило, неизмеряемые, а лишь введенные в теорию, могли рассчитывать другие параметры этого объекта, которые уже можно было измерить с помощью астрономических приборов. Галилей действовал строго по астрономическим «рецептам»: построил такую модель движения, на которой смог рассчитывать параметры, допускающие измерение. А. Койре вообще считает, что современная физика имеет свой пролог и эпилог в астрономии и что нельзя «установить и выработать земную физику или по крайней мере земную механику, не развивая в то же время механику небесную».
Помимо переноса в механику астрономических методов мышления Галилей сделал еще один революционный шаг: обработав поверхности падающего тела и наклонной плоскости, он привел изучаемый объект в соответствие с моделью. Установка Галилея на построение теории и одновременно на инженерные приложения заставляет его проецировать на реальные объекты (падающие тела) характеристики моделей и теоретических отношений, то есть уподоблять реальный объект идеальному. Однако, поскольку они различны, Галилей расщепляет в знании (прототип мысленного эксперимента) реальный объект на две составляющие: одну – точно соответствующую, подобную идеальному объекту, и другую – отличающуюся от него (она рассматривается как идеальное поведение, искаженное влиянием разных факторов – среды, трения, взаимодействия тела и наклонной плоскости и т. п.). Затем эта вторая составляющая реального объекта, отличающая его от идеального объекта, элиминируется теоретическим путем.
До Галилея, как я отмечал, научное изучение всегда мыслилось как получение об объекте научных знаний при условии константности, неизменности самого объекта. Никому из исследователей не могло прийти в голову практически изменять изучаемый реальный объект (в этом случае он мыслился бы как другой объект). Ученые шли в ином направлении, старались так усовершенствовать модель и теорию, чтобы они полностью описывали поведение реального объекта. Расщепление реального объекта на две составляющие и убеждение, что теория задает истинную природу объекта, которая может быть проявлена не только в знании, но и в опыте, направляемом знанием, позволяет Галилею мыслить иначе. Он задумывается над тем, а нельзя ли так изменить сам реальный объект, практически воздействовав на него, чтобы уже не нужно было изменять его модель, чтобы объект соответствовал ей. Именно на этом пути Галилей и достиг успеха. Идея о возможности воздействовать на природу, даже создавать ее, как я отмечал, вообще была не чужда Возрождению. «В античности, – пишет П. Гайденко, – человек был природным существом в том смысле, что его границы были определены его природой, и от него зависело только то, последует ли он своей природе или же отклонится от нее… В средневековом христианстве человек является господином над природой лишь постольку, поскольку он раб божий, подлинным творцом мира и самого человека в христианстве является бог. Теперь же по мере освобождения от христианского понимания человека, по мере секуляризации религиозных представлений человек становится на место бога: он сам свой собственный творец, он владыка природы» [30, с. 512–513].