О великих переворотах в науке

Разрушение наивных представлений о макромире

(Научные революции I типа - середина XVI - конец XVIII в.)

Начальная стадия познания. На ранней стадии своего развития человечество еще не выработало правильного представления об окружающем мире. Оно мыслило крайне наивно и примитивно: то, что я ощущаю - вижу или осязаю, и есть сама действительность. Такой я ее и воспринимаю непосредственно своими органами чувств. Скажем, вижу, что Солнце утром всходит, а вечером заходит, что оно в течение дня перемещается по небосводу. Раз я это вижу, значит, так это и есть в действительности: Земля под моими ногами неподвижна, а Солнце и звезды движутся у меня над головой. Или другое: вижу, как горит деревянная постройка, как она разрушается, распадается, превращается в пламя, дым и пар, которые улетают, и золу, которая остается. Я это вижу и на этом основании делаю вывод, что горение есть распад тела на его составные части. Или еще: ударяю молотком по куску металла, лежащему на наковальне, и вижу, как этот кусок разогревается, выделяя тепло. И я заключаю на основании показаний моих органов чувств, что удар молота выдавливает из куска металла скрытое в нем тепло.

Во всех этих и подобных случаях в течение многих тысячелетий у людей сложилась уверенность в том, что видимое нами или кажущееся нам и есть сама действительность. Такое убеждение превратилось в непробиваемый барьер на пути к познанию истины, которая скрывалась от непосредственного взора людей за обманчивой пеленой видимости. В самом деле, теперь мы знаем, что не Солнце движется вокруг Земли, как это казалось нашим далеким предкам, а наоборот - Земля движется вокруг Солнца и собственной оси. Но чтобы прийти к такому выводу, людям необходимо было преодолеть и разрушить ту слепую веру в видимость, которая, как барьер, заслоняла для них сущность непосредственно наблюдаемых явлений. Разрушение такого барьера и составляло главную задачу революций I типа. И каждый раз, когда такая революция совершалась (и где бы она ни совершалась), прежние наивные, ошибочные представления как бы переворачивались, т. е. становились с головы на ноги. Так происходило в астрономии (XVI в.), в механике (XVII в.), в химии (XVIII в.), а позднее - в физике, биологии, общественных науках и философии.

Любопытно отметить, что такой процесс повторяется своеобразно на первых порах жизни ребенка. Его глаз, воспринимая предметы внешнего мира, передает их образ в мозг в "перевернутом виде". Только позднее у ребенка вырабатывается способность "ставить на ноги", т. е. "переворачивать", получаемые зрительные образы в соответствии с тем, как существуют реально окружающие предметы.

Насколько глубоко проникла в человеческое сознание вера в видимость, показывает наше собственное раннее детство. Подобно тому как все человечество когда-то давным-давно в своем детстве верило в видимость, так нынешний ребенок верит: то, что он видит, и есть сама действительность. Потом, взрослея, мы об этом забываем. Помню, как однажды мать, смеясь, рассказала, что гуляла вечером с моим младшим шестилетним братишкой Игорем, и он ей сказал с недоумением: "Откуда это луна знает, куда мы идем, и может идти за нами?" Так наше собственное детство как бы вкратце повторяет детство всего человечества, с той лишь, но очень существенной разницей, что то, что в истории человечества продолжалось века и тысячелетия, в жизни отдельного человека сегодня занимает всего несколько лет.

А теперь обратимся к отдельным научным революциям I типа.

Революция, вызванная открытием Н. Коперника. Шла к концу первая половина XVI в. В астрономии, казалось бы, прочно господствовало геоцентрическое учение Птолемея. Согласно ему, в центре Вселенной находится Земля, а вокруг нее движутся Солнце, звезды и планеты. Движение планет в этом случае носит чрезвычайно усложненный и даже запутанный характер. Получается так, что они движутся то в одну сторону, то вдруг меняют направление и начинают двигаться в другую сторону, зигзагом. Польский ученый Н. Коперник показал, что эта запутанность и ничем не объяснимая хаотичность движения планет полностью устраняется, если допустить, что все планеты, включая Землю, движутся вокруг Солнца по замкнутым орбитам. Тем самым отвергалась основная идея учения Птолемея, будто планеты движутся вместе с Солнцем вокруг неподвижной Земли. Свое открытие Коперник изложил в сочинении "Об обращениях небесных сфер", которое было опубликовано в 1543 г.

Это открытие Коперника разбивало барьер, стоявший испокон веков на пути к познанию истинного строения Солнечной системы. Итак, согласно гелиоцентрическому учению Коперника, в центре нашего участка Вселенной стоит не Земля, а Солнце.

Чтобы пояснить, как могло возникнуть ложное геоцентрическое учение Птолемея, Коперник приводил наглядный пример из обыденной человеческой практики. Допустим, что мы стоим на палубе корабля, отходящего от берега при совершенно тихой погоде. И нам кажется, что наш корабль стоит неподвижно, а это сам берег от него удаляется (движется). Психологически так именно и объяснялось возникновение геоцентризма.

Однако разубедить современников в том, что движение Солнца вокруг Земли является только кажущимся, а на самом деле движется Земля, было не так-то легко. Так, народная песня свидетельствовала, что "солнце всходит и заходит". А то, что Земля стоит на месте, что она неподвижна, - это тоже человек в далеком прошлом чувствовал своими собственными ногами, твердо стоя на Земле, своими руками копая землю, своими глазами отмечая неподвижность гор и холмов. И так было из года в год, из поколения в поколение, из века в век. И церковь очень ловко такой предрассудок возвела в канон.

Но вот появился человек, который вопреки непосредственной очевидности, вопреки вере всех современных ему людей и самой церкви громко заявил: "Нет, это неверно, будто Солнце движется вокруг Земли, а Земля стоит на месте! Это только нам кажется так, а на самом деле все обстоит как раз наоборот". Можно себе представить удивление народа и гнев инквизиции, услышавших подобную "ересь". Ведь, с их точки зрения, только сумасшедший мог бы спорить против очевидности!

Потребовалось много десятилетий для того, чтобы не только в сознание передовых ученых, но и более широких народных масс вошло признание гелиоцентрического учения Коперника. Большую роль в этом сыграл итальянский ученый Г. Галилей. Он издал свою замечательную книгу "Диалог о двух главнейших системах мира" (1630 г.). В этой книге Галилей горячо и убедительно отстаивал правоту гелиоцентрического учения Коперника и доказывал ошибочность старого геоцентрического учения Птолемея.

Итальянский мыслитель Дж. Бруно был также активным защитником гелиоцентризма. Свои идеи он развил в таких произведениях, как диалоги "О причине, начале и едином" и "О бесконечности, вселенной и мирах". И. Кеплер, немецкий ученый, современник Галилея, открыл законы движения планет и изложил их в таких своих работах, как "Новая астрономия" (1609 г.), "Гармония мира" (1619 г.) и "Сокращение коперниковой астрономии" (1618-1622 гг.).

Реакционерам не удалось задушить истину. И истина неумолимо проникала в сознание людей. Пройдет еще немного времени, и русский ученый М. В. Ломоносов будет иронизировать по поводу нелепости учения Птолемея, говоря, что, кто знает

"...повара такого,

который бы вертел очаг вокруг жаркого".

Эти слова означали, что теперь столь же диковинным должно было выглядеть на деле геоцентрическое учение Птолемея, свергнутое Коперником.

Ф. Энгельс в своей "Диалектике природы" назвал революционным актом издание бессмертного творения Н. Коперника, в котором был брошен вызов церковному авторитету в вопросах устройства мира. Тогда и началось освобождение естествознания от теологии.

Революционное значение открытия Коперника заключалось не только в том, что он разбил старые птолемеевские взгляды на Солнечную систему и стал создателем новой, гелиоцентрической системы мира, но и в том, что он впервые таким решительным образом показал несостоятельность и обманчивость веры в непосредственную видимость: мы видим, что Солнце всходит, нам кажется, что оно движется по небосводу, а в действительности как раз наоборот. Это мы с нашей Землей движемся вокруг него и совершаем суточное вращение вокруг оси ее. Значит, революция, вызванная открытиями Коперника, носила более широкий характер: коренным образом ломался сам способ мышления людей, сам метод восприятия ими внешнего мира с его вещами и явлениями. Основной смысл этой революции состоял именно в том, что за кажущейся нам истинной видимостью надо искать и находить скрытую от нашего непосредственного взора сущность наблюдаемых нами вещей и явлений.

Таким образом, революция, вызванная учением Коперника, носила двоякий характер: более частный, касающийся воззрений ученых на Солнечную систему и другие небесные тела, и более широкий, касающийся общего способа мышления ученых. Это мы можем проследить и на примере других отраслей человеческого знания.

Революция в механике, вызванная открытиями Галилея и Ньютона. Когда мы подбрасываем вверх тяжелый предмет, то наблюдаем сначала его взлет вверх, затем остановку на мгновение и последующее падение на землю. Этот процесс совершается строго закономерно, однако никакого закона, согласно которому падают тела, мы непосредственно наблюдать не можем. Более того, нам кажется, что тяжелые тела падают быстрее, чем легкие. И наши древние предки полагали, что скорость падения тел зависит от их веса. Только обрабатывая опытные данные, полученные при измерении скорости падения тел, обнаруживаем скрытый в этих процессах общий закон механики, найденный Г. Галилеем. Оказалось, что необходимо учитывать сопротивление воздуха, когда тела падают в обычных условиях. А потому нам и кажется, что легкие тела падают медленнее тяжелых. В безвоздушном пространстве, когда сопротивление воздуха исключено, все тела падают с одинаковой скоростью и ускорением.

Значит, и здесь за непосредственной видимостью прячется некоторая невидимая нашему глазу сущность совершающихся процессов, раскрыть которую и проникнуть в которую человек может лишь с помощью мышления.

Точно так же дело обстоит с открытием более широкого механического закона - закона всемирного тяготения. Его открыл английский ученый И. Ньютон.

Так научная революция пронизала весь XVIII век. Она ломала коренным образом старый способ мышления ученых, которые до тех пор довольствовались лишь видимостью наблюдаемых явлений, и со всей настойчивостью требовала искать и находить их сущность, скрытую за этими явлениями.

Надо добавить, что успехи механики вызвали научную революцию в математике, которая до тех пор развивалась в рамках изучения постоянных величин. Вместе с изучением процессов механического движения в математику пришла переменная величина, которую в свою аналитическую геометрию ввел французский ученый Р. Декарт. С другой стороны, И. Ньютон и Г. Лейбниц в целях математического отображения процессов движения тел и законов их движения создали исчисление бесконечно малых величин (дифференциальное и интегральное исчисление). Таким образом, революция I типа в механике прямо повлияла на математику. Но мы не будем касаться других революций, которые происходили в области математических наук, хотя и должны все время помнить, что революционное развитие математики неразрывно связано прежде всего с прогрессом физики и физической химии.

Особенно ярко характерная черта научных революций I типа проявилась в химии в конце XVIII в.

Революция в химии, вызванная учением А. Л. Лавуазье. Мы уже говорили о том, что с незапамятных времен, наверное, с тех пор, как человек сначала наблюдал огонь, а затем овладел способом его искусственного получения, процесс горения представлялся ему как разрушение горящих тел: выделение содержащихся в горючих телах некоторой материи огня (в виде пламени), дыма и остаточной золы. Средневековые алхимики на этом основании создали учение о том, что все тела природы состоят из трех "начал" (по латыни это звучало так: tria prima). Одно "начало" - горючее - именовалось "серой", другое - летучее - "ртутью", а третье (придуманное позднее) - растворимое, входившее в состав золы, - "солью". Как видим, алхимическое учение, подобно геоцентризму Птолемея, строилось на все той же вере в видимость: мы видим пламя, значит, из горящего тела вырывается "сера", и т. д.

Позднее немецкий химик И. Бехер в том же духе и на такой же основе высказал представление о трех "землях": горючей, летучей и растворимой (солеобразной).

А в XVIII в. другой немецкий химик - Г. Шталь - развил учение о флогистоне как материи огня. Так вера в видимость в области химии просуществовала почти до конца XVIII в., причем сама идея о горючем начале тел претерпела последовательные изменения, пока не нашла свое завершение в понятии флогистона.

В 1774 г. два химика - Дж. Пристли в Англии и К. Шееле в Швеции - одновременно и независимо друг от друга открыли новый газ, названный позднее кислородом. Выяснилось, что кислород и азот - два основных компонента атмосферного воздуха. Казалось бы, это открытие должно было сразу же опровергнуть ложное учение о флогистоне, но этого не произошло, и только потому, что химики, открывшие кислород, так и не поняли, что они держали в руках. Пристли полагал, будто он открыл воздух освобожденный от флогистона (дефлогистинированный воздух), а Шееле - что он нашел "огневоздух". Так сильна была привычка химиков придерживаться старых взглядов, будто горение есть распад тел. Древняя вера в видимость играла здесь роль барьера, заслонявшего истинную сущность процесса горения.

Этот барьер преодолел французский химик А. Л. Лавуазье. Он теоретически правильно обосновал эмпирическое открытие кислорода и доказал, что горение не есть распад тел, а есть их соединение с кислородом. Лавуазье правильно истолковал тот уже известный химикам факт, что металл после его обжигания на воздухе (кальцинации), превращаясь в окалину (окись), увеличивается в весе. Если бы окисление и горение состояло в выделении флогистона, то металл должен был бы не увеличиваться, а уменьшаться в весе. Если же вес увеличивается, то это значит, что происходит присоединение металлом чего-то содержащегося в воздухе. Так возникла кислородная теория химических процессов - горения окисления и восстановления металлов и других элементов, а также дыхания. В результате в химии произошла первая научная революция, показавшая, что за внешней стороной (видимостью) химических процессов скрывается их сущность, невидимая непосредственно нашему глазу.

Обратим теперь внимание на то, что научные революции I типа происходили таким образом, что они начинались в области изучения более простых форм движения материи, а именно, небесной и земной механики, а затем распространялись на область более высокой и сложной формы движения материи а именно химической. В дальнейшем мы будем наблюдать ту же последовательность. Можно сказать так: чем ниже и проще форма движения, тем относительно раньше в науке, ее изучающей, совершается научная революция соответствующего типа, а чем она сложнее и выше, тем позднее происходит аналогичная революция в данной научной области.