Піднесення науки (Бертран Рассел)

Майже все, чим відрізняється новітній світ, від попередніх сторіч, постало завдяки науці, що в сімнадцятому сторіччі мала найнаочніші досягнення.

сторіччі усе відмінилося: Платон і Арістотель, Аквінат і Оккам нічого не второпали б у

Ньютона.

Нові уявлення, впроваджені наукою, глибоко вплинули на новітню філософію. Декарт, що став, по суті, засновником новітньої філософії, сам був одним із творців науки сімнадцятого сторіччя. Для того, щоб зрозуміти духовну атмосферу доби, в яку зародилася новітня філософія, треба трохи розповісти про методи і досягнення тогочасних астрономії та фізики.

Провідна роль у створенні науки належить чотирьом видатним ученим - Коперникові, Кеплерові, Галілеєві та Ньютонові. Коперник, щоправда, належить до шістнадцятого сторіччя, проте в ті часи вплив його був невеликий.

Коперник (1473 - 1543) - польський чернець із бездоганно ортодоксальними

поглядами. Замолоду він подорожував по Італії й набрався трохи ренесансного духу. 1500 р. він викладав математику в Римі, а 1503 р. повернувся на батьківщину, де став каноніком у Фрауенбурзі. Чимало часу забирали в нього суперечки з німцями і реформа грошової системи, зате все дозвілля він присвячував астрономії. Коперник дуже рано почав уважати, що Сонце - центр всесвіту і що Земля здійснює подвійні рухи: обертання навколо власної осі протягом доби і обертання навколо Сонця протягом року.

Дух Коперникового трактату не новітній, його радше можна назвати піфагорійським. Коперник приймає за аксіому, що всі рухи небесних тіл колові й рівномірні і, як і давні греки, бере до уваги естетичні мотиви. В його системі зберігаються епіцикли, хоча їхні центри - на Сонці або, скорше, поблизу Сонця. Той факт, що Сонце перебуває не точно в центрі, руйнував простоту його теорії. Коперник, здається, не знав про геліоцентричну теорію Арістарха, проте в його міркуваннях нема нічого, що б не могло спасти на думку грецькому астрономові. Головна заслуга Коперника в тому, що він позбавив Землю становища геометричного центра всесвіту. Знаючи це, людині згодом стало дедалі важче приписувати собі ту космічну вагу, яку прищеплювала їй християнська теологія, але таких наслідків своєї теорії Коперник як щирий ортодокс не приймав і протестував проти твердження, ніби його теорія суперечить Біблії.

Проте в Коперниковій теорії були й справжні труднощі. Найбільша з них - відсутність зоряного паралаксу. Якщо Земля в будь-якій точці своєї орбіти перебуває на відстані 186 млн. миль від точки, в якій вона буде через півроку, то це має призводити до позірного зміщення 169

зірок, так само як корабель, що лежить точно на північ від певної точки берега, вже не буде на півночі, як дивитися з другої точки. Проте ніякого паралаксу не спостерігається, і Коперник слушно зауважує, що непорушні зірки від нас значно далі ніж Сонце. Тільки в дев'ятнадцятому сторіччі техніка вимірювань стала досить точною, щоб можна було помітити зоряний паралакс, та й то лише для кількох найближчих зірок.

Другу трудність становило падіння тіла. Якщо Земля невпинно обертається з заходу на схід, то тіло, скинуте згори, повинне впасти не точно внизу вертикалі, опущеної з вихідної точки, а трохи далі на захід, бо протягом часу падіння Земля трохи посунеться на схід.

Є цікава книжка Берта «Метафізичні основи сучасної фізики» (Burtt Е. А. ТІїе Меtaphisical Foundations оf Моdern Physical Science, 1925), в якій наголошено на тому, що засновники сучасної науки дуже часто послугувалися нічим не обгрунтованими припущеннями. Автор слушно вказує, що в Коперникові часи не було відомо жодного факту, який би потверджував його теорію, зате кілька фактів суперечили їй. «Якби сучасні емпірики жили в шістнадцятому сторіччі, вони б одразу відкинули нову філософію всесвіту». Мета всієї книжки - дискредитувати сучасну науку, показуючи, що її відкриття - тільки щасливі випадки, які вряди-годи трапляються серед забобонів, не менших за середньовічні. Я гадаю, що така думка виказує нерозуміння наукового підходу: вченого відрізняє не те, в що він вірить, а те, як і чому він вірить. Його віра, чи то переконання, - не догма, а тільки здогад, що грунтується на очевидності, а не на авторитеті чи інтуїції. Коперник слушно назвав свою теорію гіпотезою; його опоненти помилялися, вважаючи нові гіпотези непотрібними.

Засновники новітньої науки мають дві видатні риси, які не завжди поєднуються: незмірну терплячість у спостереженні і велику сміливість у будові гіпотез. Друга з цих рис була притаманна раннім грецьким філософам, перша, дуже великою мірою, - астрономам пізньої античності. Адже жоден із давніх учених і мислителів, окрім хіба Арістарха, не поєднував обох рис, а в середньовіччі ніхто не мав навіть одної з них. Коперник, як і його великі наступники, мав обидві ці риси Він знав усе, що з сучасними йому інструментами можна було дізнатися про видимі рухи небесних тіл по небесній сфері, і побачив, що обертання Землі навколо своєї осі набагато економніша гіпотеза, ніж обертання всіх небесних сфер. Згідно з сучасними поглядами, будь-який рух відносний, і простота - єдина перевага Коперникової гіпотези; проте ні Коперник, ні його сучасники так не вважали.

Крім революційних змін в уявленнях про будову космосу, нова астрономія мала ще дві видатні заслуги: по-перше, з'явилось усвідомлення, що те, чому вірили з античних часів, може виявитись хибним; по-друге, критерієм наукової істини стали визнавати ретельне нагромадження фактів, поєднане зі сміливими гіпотезами щодо законів, які зв'язують ті факти докупи. У Коперникові обидві риси не такі сильні, як у його наступників, але вже цілком ясно виявились у його роботі.

Коперник розповів про свою теорію зокрема й кільком німецьким лютеранам, та коли Лютер почув про неї, він був обурений. «Люди наставляють вуха, - сказав він, - вискочневі астрологу, який намагається показати, що обертається Земля, а не небо, небесна твердь, Сонце і Місяць. Хто хоче видаватися розумним, мусить вигадувати якусь нову систему, що, звісно, найкраща з усіх систем. Дурень прагне перевернути всю астрономічну науку, але ж Святе Письмо нас навчає, що Ісус Навин звелів зупинитися Сонцю, а не Землі». Кальвін теж знищив Коперника цитатою з Біблії: «Світ стоїть твердо, не похитнеться» (псалом 93, І), і пояснив: «Хто наважиться поставити авторитет Коперника вище авторитету Святого Духа?», Протестантське духівництво було зрештою таке ж святенницьке, як і католицьке, та все ж невдовзі в протестантських країнах стало більше свободи думки, ніж у католицьких, бо в протестантських країнах духівництво мало меншу владу. Головне в протестантизмі - схизма, а не єресь, бо схизма вела до створення національних церков, а національні церкви були не 170

досить сильні, щоб контролювати світський уряд. Це загалом вартісний здобуток, бо церкви всюди так довго, як лишень могли, опиралися практично кожному новому заходові, що побільшував на землі знання і щастя.

Коперник не міг навести очевидних доказів на користь своєї гіпотези, і довгий час астрономи відкидали її. Наступний видатний астроном - Тіхо Браге (1546 - 1601) - дотримувався компромісних поглядів: уважав, що Сонце і Місяць обертаються навколо Землі, а планети обертаються навколо Сонця. Отже, в теорії він не був дуже оригінальний, зате висунув два аргументи проти думки Арістотеля, ніби все вище Місяця незмінне. Одним із них стала поява у 1572 р. нової зірки, яка не мала добового паралаксу, отже, розміщалася далі за Місяць. Другий аргумент висновувався зі спостереження комет: вони теж виявились дуже далекими. Читач, певне пам'ятає думку Арістотеля, буцімто зміни і занепад властиві тільки підмісячному світові: вона, як і багато інших висловлювань Арістотеля на наукові теми, стала перешкодою поступові.

Тіхо Браге важливий не як теоретик, а як спостерігач; спершу йому протегував король Данії, а згодом імператор Рудольф II. Браге уклав каталог зірок і відзначив позиції планет упродовж довгих років. Наприкінці життя в нього з'явився помічник, молодий Кеплер. Для Кеплера спостереження Тіхо Браге стали неоціненні.

Кеплер (1571 - 1630) - один з найвидатніших прикладів того, чого можна досягти простим терпінням, маючи дуже мало геніальності. Кеплер - перший великий астроном після Коперника, що прийняв геліоцентричну теорію, проте дані Тіхо Браге показали йому, що у формі, запропонованій Коперником, вона не зовсім правильна. Кеплер надихався піфагорійством і схилявся до якогось химерного поклоніння Сонцю, хоча й був добрим протестантом. Ці мотиви, безперечно, й прихилили його до геліоцентричної гіпотези. Піфагорійство спонукало його також йти за Платоновим «Тімеєм», уважаючи, що будова космосу відповідає п'ятьом правильним многогранникам. Він використав їх, будуючи власні гіпотези, і кінець кінцем йому пощастило: одна з тих гіпотез виявилась правильна.

Найвидатніше досягнення Кеплера - відкриття трьох законів руху планет. Перші два опубліковано 1609 р., третій - 1619 р.

Галілей (1564 - 1642) - найзначніший із засновників сучасної науки, який поступається хіба що Ньютонові. Він народився майже того самого дня, коли помер Мікеланджело, а помер у рік, коли народився Ньютон. Я раджу запам'ятати ці факти тим (якщо такі є), хто ще й досі вірить у метемпсихоз. Галілей - видатний астроном, але, мабуть, іще видатніший як засновник динаміки.

Галілей спершу відкрив важливість прискорення в динаміці. Прискорення - це зміна швидкості, її величини або напряму; наприклад, тіло, що рухається з однаковою швидкістю по колу, весь час зберігає доцентрове прискорення. Мовою, звичною в догалілеєві часи, ми б сказали, що і на землі, і на небі Галілей уважав «природним» тільки рівномірний рух по прямій. Для небесних тіл вважалося «природним», що вони рухаються по колу, а земні об'єкти мали рухатись по прямій, проте вважалося, що, коли припинити дію на земний об'єкт, він мало- помалу зупиниться. Всупереч цьому поглядові Галілей уважав, що кожне тіло, коли припинити діяти на нього, й далі рухатиметься по прямій із незмінною швидкістю; будь-яка зміна чи то швидкості, чи напряму руху вимагала пояснення дією якоїсь «сили». Цей принцип сформульовано Ньютоном як «перший закон руху». Він зветься також законом інерції. Я повернуся до нього згодом, але спершу слід докладніше розповісти про Галілеєві відкриття.

Галілей першим установив закон падіння тіл. Цей закон, коли є вже уявлення про «прискорення», дуже простий. Він проголошує, що в тіла, яке вільно падає, прискорення незмінне, воно може хіба трохи змінитись унаслідок опору повітря; крім того, прискорення однакове для всіх тіл, важких і легких, великих і малих. Остаточно перевірити цей закон стало можливим тільки тоді, коли винайшли повітряну помпу, тобто близько 1654 р. Після цього можна було спостерігати, як тіла падають практично у вакуумі, і виявилось, що пір'їна падає 171

так само швидко, як свинцева кулька. А сам Галілей довів, що нема вимірюваної різниці часу при падінні малих і великих грудок однієї речовини. Доти всі вважали, що великий зливок свинцю впаде набагато швидше за малий, але Галілей експериментальне довів, що ні.

Вимірювання в часи Галілея було не таким точним, як згодом, а все ж йому пощастило відкрити закон падіння тіл. Якщо тіло вільно падає у вакуумі, його швидкість постійно зростає на ту саму величину. В кінці першої секунди його швидкість становитиме 32 фути за секунду, в кінці другої - 64 фути за секунду, в кінці третьої - 96 футів за секунду і так далі. Прискорення, тобто величина, на яку зростає швидкість, завжди те саме; щосекунди збільшення швидкості становить близько 32 футів за секунду.

Галілей також вивчав траєкторії руху гарматних ядер - діло дуже важливе для його роботодавця герцога Тосканського. Вважалося, що ядро, випущене горизонтально, якийсь час рухається горизонтально, а потім раптом починає падати вертикально. Галілей довів, що, як не брати до уваги опору повітря, горизонтальна швидкість зоставатиметься незмінною згідно з законом інерції, натомість вертикальна швидкість зростатиме згідно з законом падіння тіл. Щоб дізнатись, як рухатиметься ядро протягом якогось короткого часу, скажімо, однієї секунди, після того як воно вже подолало певну відстань, ми чинимо так. По-перше, якби ядро не падало, воно пролетіло б певну горизонтальну відстань, однакову з тією, яку подолало за першу секунду польоту. По-друге, якби воно не рухалось горизонтально, а просто падало, то впало б вертикально з швидкістю, пропорційною часові його падіння. По суті, ядро переміститься в просторі так, немов спершу воно одну секунду рухалося горизонтально з початковою швидкістю, а потім одну секунду вертикально падало із швидкістю, пропорційною часові перебування в польоті. Прості підрахунки показують, що траєкторією польоту буде парабола, і це й справді потверджують спостереження, як не брати до уваги відхилень, спричинених опором повітря.

Наведені вище міркування - простий приклад застосування правила, надзвичайно плідного в динаміці, правила, що, коли кілька сил діють одночасно, наслідки їхньої дії такі самі, як і в тому разі коли б кожна з них діяла по черзі. Це частина загальнішого правила, що зветься правилом паралелограма. Припустімо, наприклад, що ви перетинаєте впоперек палубу корабля, який пливе морем. Коли ви йдете, корабель рухається, отже, відносно води ви рухаєтесь і вперед, і впоперек напряму руху корабля. Якщо ви хочете дізнатися, куди ви перемістились відносно води, можна припустити, що спершу ви стояли, поки рухався корабель, а потім такий самий час корабель стояв, поки ви перетинали палубу. Це саме правило застосовується й до сил. Отже, можна визначити сумарний ефект дії кількох сил і застосовувати цей метод при аналізі фізичних явищ, відкриваючи окремі закони для кожної з тих сил, які діють на тіло, що рухається. Саме Галілей започаткував цей надзвичайно плідний метод.

У викладених вище поясненнях я скількимога намагався послугуватися мовою сімнадцятого сторіччя. Сучасна мова істотно відрізняється від тодішньої, але пояснюючи те, чого досягнуло сімнадцяте сторіччя, бажано перейняти й тодішню манеру висловлюватись.

Закон інерції пояснив загадку, якої до Галілея нездатна була розв’язати система Коперника. Як уже згадувано вище, якщо опустити камінь із верхівки вежі, він упаде біля її підніжжя, а не трохи на захід від неї; але ж, якщо Земля обертається, вона повинна переміститися на певну відстань, поки падає камінь. Цього не стається тому, що камінь зберігає швидкість обертання, яку до падіння він поділяв з усім іншим, що є на земній поверхні. Та насправді, якби вежа була досить висока, спостерігався б ефект протилежний тому, якого сподівались опоненти Коперника. Верхівка вежі, містячись далі від центра Землі, ніж підніжжя, рухається швидше, отже, камінь упав би трохи на схід від підніжжя. Проте цей ефект надто мізерний, щоб його можна було виміряти.

Галілей палко прихилився до геліоцентричної системи; він листувався з Коперником і схвалив його закони; почувши згодом, що якийсь голландець винайшов телескоп, Галілей теж сконструював телескоп і дуже скоро зробив чимало важливих відкриттів. Він побачив, що Молочний Шлях складається з безлічі окремих зірок. Спостерігав фази Венери, які, що знав іще сам Коперник, випливали з його теорії, але яких не можна було помітити неозброєним оком. Відкрив супутники Юпітера, назвавши їх, на честь свого роботодавця, «зійега шейісеа» 172

(«зірки Медичі»). Було з'ясовано, що ці супутники коряться Кеплеровим законам. Але тут постали нові труднощі. Завжди існувало сім небесних тіл, п'ять планет, Сонце і Місяць: адже сім священне число. Хіба ж не неділя сьомий день? Хіба нема семираменних свічників і сімох азіатських церков? Що ж може бути природнішого, ніж гадати, що є сім небесних тіл? Та якщо додати чотири Юпітерові місяці, буде одинадцять - число що не має ніяких магічних властивостей. На цій підставі традиціоналісти засудили телескоп, відмовилися дивитись у нього і стверджували, що він показує самі омани. Галілей у листі до Кеплера писав, що було б добре посміятися вдвох із глупоти «юрби»; з дальшого тексту зрозуміло, що «юрбу» становили викладачі філософії, які намагалися звести зі світу Юпітерові супутники, вдаючись до «софістичних аргументів, немов до магічних заклять».

Галілей, як відомо, був засуджений інквізицією, спершу таємно 1616 р., а 1633 р. публічно. Другого разу Галілей зрікся своїх переконань, пообіцявши ніколи не казати, буцімто Земля обертається. Інквізиції таки вдалося придушити науку в Італії, що потім не відроджувалась там упродовж століть. Але вона не змогла перешкодити вченим визнавати геліоцентричну теорію і своєю глупотою заподіяла Церкві чималої шкоди. На щастя, були й протестантські країни, де духівництво, теж прагнучи зашкодити науці, не мало змоги контролювати державу.

Ньютон (1642-1727) одержав остаточну й рішучу перемогу, шлях до якої простелили йому Коперник, Кеплер і Галілей. Почавши з трьох законів руху, - з яких перші два він завдячував Галілеєві, - він довів, що три закони Кеплера еквівалентні припущенню, ніби кожна з планет будь-якої даної миті має прискорення до Сонця, яке змінюється обернено пропорційно квадратові її відстані від Сонця. Ньютон довів, що, згідно з тією ж формулою, прискорення до Землі й до Сонця пояснюють рухи Місяця і що прискорення тіл, котрі падають на земну поверхню, так само як і прискорення Місяця, обернено пропорційне квадратам їх відстані від Землі. Ньютон визначив «силу» як причину зміни руху, тобто причину прискорення. Таким чином він зміг сформулювати закон всесвітнього тяжіння: «Кожне тіло притягує будь-яке інше тіло з силою, прямо пропорційною добуткові їхніх мас і обернено пропорційною квадратові відстані між ними». 3 цієї формули він зміг вивести все в планетарній теорії: рухи планет та їхніх супутників, орбіти комет, припливи. Згодом виявилось, що навіть незначні відхилення від еліптичних орбіт у деяких планет виводяться з закону Ньютона. Тріумф був такий цілковитий, аж виникла небезпека, що Ньютон стане Арістотелем, створивши нездоланну перешкоду для поступу. В Англії тільки через століття по смерті Ньютона вчені досить звільнилися від його авторитету, щоб провадити оригінальні дослідження в галузях, у яких працював і він.

Сімнадцяте сторіччя уславилось видатними відкриттями не тільки в астрономії і динаміці, а й у інших галузях науки.

Пригляньмося спершу до наукових інструментів. Комбінований мікроскоп винайдено напередодні сімнадцятого сторіччя, близько 1590 р. Телескоп 1608 р. винайшов голландець Ліпперсей, хоча тільки Галілей уперше почав використовувати його для наукових досліджень. Дуже ймовірно, що і алтей ще й винайшов термометр. Його учень Торрічеллі винайшов барометр. Геріке (1602 - 1686) винайшов повітряну помпу. Хоча годинники винайдено раніше, в сімнадцятому сторіччі їх значно вдосконалено, головно Галілеєм. Завдяки цим винаходам наукові виміри стали набагато точніші і ширше застосовувались, ніж у будь-яку попередню добу.

Важливі відкриття відбувалися не тільки в астрономії і динаміці. 1600 р. Гільберт (1540-1603) опублікував своє велике дослідження про магніти. Гарвей (1578-1657) відкрив кровообіг і опублікував своє відкриття. 1628 р. Левенгук (1632-1723) відкрив сперматозоїди, хоча інший учений, Стефан Гам, відкрив їх, здається, на кілька місяців раніше. Левенгук відкрив іще найпростіших, тобто одноклітинні організми, і навіть бактерії. Роберт Бойль (1627-1691) був, як навчали дітей, коли я ще ходив до школи, «батьком хімії і сином графа Коркського». Найвідоміший його так званий «закон Бойля»: в даній кількості газу при незмінній температурі тиск обернено пропорційний об'ємові.

Досі я нічого не казав про поступ у чистій математиці, хоча насправді він був дуже великий і значною мірою необхідний для розвитку фізики. Непер опублікував свій винахід 173

логарифмів 1614 р. Працею кількох математиків сімнадцятого сторіччя, серед яких найбільший внесок належить Декартові, створено аналітичну геометрію. Диференціальне та інтегральне числення винайшли незалежно один від одного Ньютон і Ляйбніц; воно стало інструментом майже всієї вищої математики. Я назвав тільки найвидатніші досягнення в галузі чистої математики, хоча відкриттів, і то важливих, було дуже багато.

Наукові відкриття, які ми щойно розглянули, цілковито змінили світогляд тодішніх освічених людей. На початку сторіччя сер Томас Браун брав участь у відьомських трибуналах, у кінці таке стало вже неможливим. У Шекспірові часи комети ще вважалися призвістками лиха, та після публікації Ньютонових «Початків» у 1687 р. стало відомо, що він і Галілей вирахували орбіти кільках комет і показали, що вони теж, як і планети, коряться законові тяжіння. Над людською уявою запанував закон, зробивши неможливими такі речі, як чари і відьмування. 1700 р. світогляд освіченої людини став цілком новітнім, а 1600 р., окрім нечисленних винятків, він іще зоставався переважно середньовічним.

Зміни, запроваджені квантовою механікою, дуже глибокі, проте її твердження ще до певної міри суперечливі і непевні.

Слід згадати про одну істотну відміну від ньютоніанської філософії - квантова механіка відмовилась від абсолютного простору і часу. Читач пам'ятає, що ми вже згадували це питання, говорячи про Демокріта. Ньютон вірив у простір, що складається з точок, і час, що складається з митей; вони існують незалежно від тіл та подій, що заповнюють їх. Щодо простору в нього був емпіричний аргумент на підтримку свого погляду: адже фізичні явища дають нам можливість визначити абсолютне обертання. Якщо, перемішуючи, крутити воду у відрі, вона підніматиметься попід стінками і прогинатиметься посередині; та якщо відро крутити, а воду ні, такого ефекту не спостерігатиметься. Вже після Ньютона проведено дослід із маятником Фуко, який мав демонструвати те, що вважається обертанням Землі. Навіть з найсучасніших поглядів проблема абсолютного обертання не має задовільного розв'язку. Якщо будь-який рух відносний, то різниця між гіпотезою про обертання Землі і гіпотезою про обертання неба чисто словесна, не більша за різницю між висловами «Джон - батько Джеймса» і «Джеймс - син Джона». Та якщо небеса обертаються, то зірки рухаються швидше за світло, що вважається неможливим. Не можна сказати, що відповіді сучасної науки на це тяжке питання цілком задовільні, але вони досить задовільні, щоб майже кожен фізик визнав думку, що простір і час чисто відносні. Оця відносність, а також злиття часу і простору в часо- простір значно відмінили наші уявлення про всесвіт порівнюючи з тими, які випливали з праць Галілея і Ньютона. Але про це, як і про квантову теорію, я поки що більше не говоритиму.

Рассел Б. Історія західної філософії / Б. Рассел. - К.: Основи, 1995. - С. 441-452.