Экономическая и философская газета, 3 февраля 2014 г., № 3-4 (998)
Почему физикам следует изучать и применять методологию Ньютона
В последние годы всё большее число ученых осознают, что современная – квантово-релятивистская – физика находится в кризисе, однако не знают, как из него выйти. Одной из причин такого положения является то, что современные физики не осознают фундаментальные отличия созданной в ХХ веке “новой физики” от физики классической, основанной И. Ньютоном.
“…Суть методологии И. Ньютона можно выразить формулой: познание сущности (законов природы) через явления... Разграничение явления (чувственного бытия вещей) и сущности (их истинного умопостигаемого бытия) являлось отправной точкой философского умозрения начиная еще с древней философии… Концепция объективной реальности, столь просто и отчетливо представленная в методологии И. Ньютона, суть путеводная звезда познания” (Чешев В.В. Принцип относительности и проблема объективности пространства и времени. Проблемы пространства и времени в современном естествознании. 2-е изд., испр. и доп. СПб. ЛВВМИУ, 1991. С. 3–14).
“Новая физика” оказалась в кризисе, поскольку отказалась от этой путеводной звезды. В теории относительности и квантовой механике исходят из того положения махистской философии, что объективно существующих законов природы нет, что так называемые законы природы – средства для упорядочения данных опыта. Критики квантово-релятивистской физики это понимают и создают теории различных явлений, исходя из существования объективной реальности. Но им мешает незнание метода, при помощи которого Ньютон создавал свои теории и на основе которого теоретическая физика развивалась успешно до тех пор, пока не начала руководствоваться воззрениями Э. Маха.
Метод Ньютона изложил кембриджский профессор Р. Котс в “Предисловии издателя ко второму изданию” “Начал”. Он писал: “Пытавшихся излагать физику можно вообще отнести к трем категориям. Прежде всего выделяются приписывавшие разного рода предметам специальные скрытые качества, от которых неизвестно каким образом и должно было происходить, по их мнению, взаимодействие отдельных тел. В этом заключалась сущность схоластических учений, берущих свое начало от Аристотеля и перипатетиков. Они утверждали, что отдельные действия тел происходят вследствие особенностей самой их природы, в чем же эти особенности состоят, тому они не учили, следовательно, в сущности, они ничему не учили...
Другие (картезианцы – В.И.)… утверждали, что всё вещество во вселенной однородно и что всё различие видов, замечаемое в телах, происходит в некоторых простейших и доступных пониманию свойствах частиц, составляющих тела. Восходя, таким образом, от более простого к более сложному, они были бы правы, если бы они на самом деле приписали этим первичным частицам лишь те самые свойства, которыми их одарила природа, а не какие-либо иные. Но на деле они предоставляют себе право допускать какие им вздумается неведомые виды и величины частиц, неопределенные их расположения и движения, а также измышлять различные неощутимые жидкости, свободно проникающие через поры тел и обладающие всемогущею тонкостью и скрытыми движениями…
Остается третья категория – это те, кто является последователями экспериментальной философии (т.е. экспериментального метода при исследовании явлений природы). Они также стремятся вывести причины всего сущего из возможно простых начал, но они ничего не принимают за начало как только то, что подтверждается совершающимися явлениями. Они не измышляют гипотез и не вводят их в физику иначе, как в виде предположений, коих справедливость подлежит исследованию. Таким образом, они пользуются двумя методами – аналитическим и синтетическим. Силы природы и простейшие законы их действия они выводят аналитически из каких-либо избранных явлений и затем синтетически получают законы остальных явлений…” (Ньютон И. Математические начала натуральной философии. М., Наука, 1989. С. 5–6).
Следует оговорить, что Ньютон не считал неприемлемым подход Декарта, как это может показаться из написанного Котсом. Как и Декарт, Ньютон отвергал схоластические объяснения ссылкой на особую природу или качество предметов. Но картезианцы считали, что для объяснения какого-то явления необходимо показать, как оно обусловлено механическим движением частиц материи, и для объяснения многих явлений предполагали такие частицы, существование которых доказать не могли. Ньютон же считал недопустимым использование допущений, которые так или иначе не вытекают из явлений. Он писал: “Как в математике, так и в натуральной философии исследование трудных предметов методом анализа всегда должно предшествовать методу соединения. Такой анализ состоит в производстве опытов и наблюдений, извлечении общих заключений из них посредством индукции и недопущении иных возражений против заключений, кроме полученных из опыта или других достоверных истин. Ибо гипотезы не должны рассматриваться в экспериментальной философии... Путем такого анализа мы можем переходить от соединений к ингредиентам, от движений к силам, их производящим, и вообще от действий к их причинам, от частных причин к более общим, пока аргумент не закончится наиболее общей причиной. Таков метод анализа, синтез же предполагает причины открытыми и установленными в качестве принципов; он состоит в объяснении при помощи принципов явлений, происходящих от них, и доказательстве объяснений” (Ньютон И. Оптика. М., ГИТТЛ, 1954. С. 306–307).
Относительно тяготения Ньютон писал: “…как опытами, так и астрономическими наблюдениями устанавливается, что все тела по соседству с Землею тяготеют к Земле, и притом пропорционально количеству материи каждого из них; так, Луна тяготеет к Земле пропорционально своей массе, и взаимно наши моря тяготеют к Луне, все планеты тяготеют друг к другу; подобно этому и тяготение комет к Солнцу. На основании этого правила надо утверждать, что все тела тяготеют друг к другу... Однако я отнюдь не утверждаю, что тяготение существенно для тел. Под врожденною силою я разумею единственно только силу инерции. Она неизменна. Тяжесть при удалении от Земли уменьшается” (Ньютон И. Математические начала... С. 504). Обращаем внимание на то, что врожденной (изначальной, не требующей объяснения) силой материи Ньютон, как и Декарт, признавал только силу инерции – способность
тела сохранять состояние покоя или равномерного прямолинейного движения. Тяготение Ньютон не считал врожденным (существенным) свойством материи, а заключение о том, что все тела тяготеют друг к другу, выводил из фактов.
Добавлю, что приведенный фрагмент взят из третьей книги “Начал”, которая называется “О системе мира”. Раздел, откуда взят фрагмент, называется в оригинале “Regulae philosophandi” – “Правила философствования”. Там же есть раздел “Явления” (астрономические), исходя из которых Ньютон строит систему мира.
Ньютон отказался обсуждать причину тяготения не потому, что был сторонником метода “чистого описания”. Перечислив ряд свойств силы тяготения, он заявил: “Причину же этих свойств силы тяготения я до сих пор не мог вывести из явлений, гипотез же я не измышляю. Всё же, что не выводится из явлений, должно называться гипотезою, гипотезам же метафизическим, физическим, механическим, скрытым свойствам, не место в экспериментальной философии” (там же, с. 662). Известно, что Ньютон размышлял о причинах тяготения. Он писал: “Не является ли эта среда
(эфир – В.И.) значительно более разреженной внутри плотных тел – Солнца, звезд, планет и комет, чем в пустых небесных пространствах между ними? И не становится ли она постоянно плотнее при удалении от этих тел на большие расстояния, вызывая благодаря этому тяготение этих больших тел друг к другу, а их частей к центру, так как каждое тело стремится идти от более плотных частей среды к более разреженным?” (Ньютон И. Оптика. М. ГИТТЛ, 1954. С. 265–266). Однако на основе этой гипотезы Ньютону не удалось вывести количественные зависимости, касающиеся тяготения. Поэтому он отказался от обсуждения его механизма в своих “Началах”.
Известно, что труд Ньютона оказал благотворное влияние на философов XVIII века в том числе Вольтера, Гельвеция, Канта, которые высоко оценили его метод.
“Подлинный метод метафизики (философии – В.И.), в сущности, тождественен с тем, который Ньютон ввел в естествознание и который там принес столь плодотворные последствия. Надлежит, как предписывается им, опираясь на достоверные данные опыта и, разумеется, используя геометрию, отыскать законы, по которым протекают те или иные явления природы. Хотя первого основания этих законов и нельзя усмотреть в телах, всё же вполне достоверно, что эти тела эти
действуют по указанному закону и что сложные явления природы объяснены, если ясно показано, как они подчиняются этим хорошо доказанным правилам. Точно так же обстоит дело и в метафизике…” (Кант И. Исследование отчетливости принципов естественной теологии и морали. Соч. в 6 т., т. 2, с. 257–258. М., Мысль, 1964).
“Я восходил от фактов к причинам. Я полагал, что этику следует трактовать так же, как и все другие науки, и создавать ее так, как создают экспериментальную физику” (Гельвеций К.А. Об уме. Соч. в 2 т., т. 1, с. 145. М., Мысль, 1973).
В 1920-е годы метод Ньютона детально исследовал З.А. Цейтлин. Он писал: “Очень часто указывается на тождество метода Маркса – Энгельса с методом точных наук. Но это указание доказывается обычно в форме общих мест. В этой статье мы даем опыт более строгого доказательства этого тождества. С этой целью напомним прежде всего существенные пункты диалектического метода. Эти пункты будут детально разобраны в дальнейшем, пока же ограничимся простой формулировкой.
1. Диалектика начинает с анализа конкретного (диалектический анализ), как синтеза противоречий. Этот анализ является не “чистым описанием” действительности, а скачком в область абстрактного (теории).
2. Диалектический анализ конкретного приводит к абстрактной синтетической гипотезе.
3. Из гипотезы получается логический ряд дедукций (гипотетическая теория конкретного).
4. Гипотетическая теория проверяется на конкретной сложности, обогащаясь в самом процессе исследования и всё более и более, но бесконечно приближаясь к действительности…
Покажем, что по этому пути одинаково шли Ньютон, Кавендиш, Максвелл и Маркс – Энгельс” (Цейтлин З.А. Метод доказательства закона взаимодействия тяжелых и электрических масс Ньютона – Кавендиша – Максвелла сравнительно с методом исследования К. Маркса и Ф. Энгельса.
Под знаменем марксизма, 1924, № 6–7, с.122–123).
З.А. Цейтлин проанализировал исследования Ньютона и показал, что закон, согласно которому небесные тела притягиваются с силой, обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними, Ньютон не получил, как считают многие, путем математического вывода из третьего закона Кеплера. Полученную таким путем, аналитически, зависимость Ньютон считал предположением, которое еще следует доказать. Доказательство же заключается в том, что на основе
закона обратных квадратов получаются заключения о движении небесных тел, которые согласуются с наблюдениями с высокой точностью. В той же статье, что подобным образом – соединяя анализ и синтез – ряд количественных зависимостей доказали Кавендиш, Максвелл
и Маркс.
З.А. Цейтлин хорошо обрисовал взаимоотношения ньютоновской и картезианской физики.
“Декарт дает общий механизм природы, но наука требует строгой, математической трактовки, т.е. строгой формы в изображении природы. И мышление вместе с Ньютоном ограничивает себя формальным, но зато строго-математическим знанием. Закон всемирного тяготения превращает астрономию в математическую науку.
Лаплас, исходя из принципов Ньютона, вместе с “Небесной механикой” пишет “Математическую теорию капиллярности”, Ампер дает “Математическую теорию электромагнитных явлений”, а Фурье “Аналитическую теорию тепла”.
Но формальная физика, развиваясь, приводит к собственному отрицанию. Несмотря на гений Ампера-Вебера, целая область знания (электромагнитные явления) находится в неудовлетворительном состоянии. Гений Фарадея делает скачок от формальной физики к материальной и этим открывает новую эпоху. Течение, представленное Декартом, Гюйгенсом, Гуком, Эйлером, Френелем, возрождается и одерживает блестящие победы, величайшая из которых, несомненно, объединение оптики и электромагнетизма, начатое Фарадеем, математически выполненное Максвеллом в его электромагнитной теории света и завершенное бессмертным открытием Герца. Несмотря на эти победы, картезианская физика и поныне еще физика не торжествующая, а воинствующая…” (Цейтлин З.А. Наука и гипотеза. М.–Л., ГИЗ, 1926. С. 6–7).
К сожалению, в советской философии в 1920-е годы господствующее положение заняли философы деборинской школы. З.А. Цейтлин и ряд других физиков-материалистов были объявлены “механистами”, картезианская физика поставлена под подозрение как “механистическая”, а утверждения, что метод Маркса совпадает с методом естествознания, квалифицировались как ревизионистские. Малограмотные философы объявили Ньютона эмпириком, приверженцем метафизического метода, благодаря чему оказали существенное содействие распространению в СССР махистской физики. Под лозунгом борьбы с механицизмом философы оказали содействие физикам в отказе от руководящих идей Декарта и возрождению схоластики, когда свойства частиц “объясняются” присущими им качествами. Схоластика не могла не привести к кризису теории.
На основе методологии Ньютона теоретическая физика успешно развивалась два века. “Возврат к объективной реальности, более внимательное и уважительное отношение к методологии Ньютона, возрождение идеи объективной истины – вот путеводная нить, которой должна придерживаться фундаментальная теоретическая наука, если она хочет преодолеть кризис идеалов и кризис решений, в котором она находится на протяжении всего XX века…” (Чешев В.В. Указ соч., с. 14–15).
Владимир Николаевич ИГНАТОВИЧ, кандидат технических наук
Знаете ли Вы, как разрешается парадокс Ольберса? (Фотометрический парадокс, парадокс Ольберса - это один из парадоксов космологии, заключающийся в том, что во Вселенной, равномерно заполненной звёздами, яркость неба (в том числе ночного) должна быть примерно равна яркости солнечного диска. Это должно иметь место потому, что по любому направлению неба луч зрения рано или поздно упрется в поверхность звезды. Иными словами парадос Ольберса заключается в том, что если Вселенная бесконечна, то черного неба мы не увидим, так как излучение дальних звезд будет суммироваться с излучением ближних, и небо должно иметь среднюю температуру фотосфер звезд. При поглощении света межзвездным веществом, оно будет разогреваться до температуры звездных фотосфер и излучать также ярко, как звезды. Однако в дело вступает явление "усталости света", открытое Эдвином Хабблом, который показал, что чем дальше от нас расположена галактика, тем больше становится красным свет ее излучения, то есть фотоны как бы "устают", отдают свою энергию межзвездной среде. На очень больших расстояниях галактики видны только в радиодиапазоне, так как их свет вовсе потерял энергию идя через бескрайние просторы Вселенной. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.
