Жанр: Электронное издание
173_94
..., что уравнения Максвелла должны сохранять инв
ариантную форму, удовлетворяя классическому принципу
относительности Галилея.
Допустив прямо противоположную гипотезу, что тела
движутся сквозь неподвижный эфир, теория Лоренца также
оказалась в сложном положении, будучи не в состоянии
объяснить нулевой результат эксперимента МайкельсонаМорли
1887 г. В задачу этого эксперимента входило выявить
эффекты движения системы отсчета относительно эфира
(речь идет об эффектах второго порядка относительно v/c,
на возможность обнаружения которых указывал Максвелл
еще в 1879 г.).
Хотя эксперимент Майкельсона-Морли 1887 г., видимо,
не имел прямого отношения к разработке электродинамики
движущихся тел Эйнштейна, его нулевой результат
все же сыграл здесь важное стимулирующее воздействие,
так как действительно поставил под сомнение вытекавший
из электромагнитной теории Лоренца вывод относительно
неинвариантности уравнений Максвелла-Лоренца в различных
инерциальных системах. Тем самым он, безусловно,
способствовал радикальному изменению направления
исследований, их сдвигу в область сугубо математических
проблем, ориентируя на поиск таких условий, при которых
уравнения Максвелла-Лоренца оставались бы инвариантными
при переходе от одной инерциальной системы отсчета
к другой. И эти условия были найдены чисто математически
Фитцжеральдом в 1891 г.
Успешно решив, независимо от Фитцжеральда, возникшую
математическую проблему в 1892 г., Лоренц объяснил
результат эксперимента Майкельсона-Морли 1887 г.
точно до эффектов второго порядка относительно v/c с помощью
гипотезы сокращения, опираясь при этом на закон
сложения скоростей Ньютона, который, однако, пришлось
модифицировать, так как он предсказывал зависимость
скорости света от скорости движения его источника. Тем не
менее в течение ряда лет ему так и не удавалось разработать
убедительную физическую интерпретацию полученных
математических формализмов - уравнений преобразований
Лоренца-Фитцжеральда и Лоренца-Лармора^ Именно
проблемы физического обоснования этих уравнений послужили
отправным пунктом дальнейших теоретических исследов
аний Лоренца, завершившихся созданием в 1909 г.
CM.: Miller A.I. Albert Einstein's Special Theory of Relativity. Addison,
1981. P.32-40.
теории электрона. Однако уже в 1904 г. Пуанкаре удалось
открыть симметричность пространственных и временных
преобразований Лоренца, их групповой характер^. Но отсюд
а непосредственно следовала их обратимость, а этот вывод
прямо противоречил фундаментальной гипотезе Лоренц
а относительно существования привилегированной, связ
анной с эфиром, инерциальной системы отсчета.
Таким образом, в результате открытия Пуанкаре было
выявлено ранее скрытое, "глубинное" противоречие гипотез
(преобразований) Лоренца с основным допущением его
собственной теории. И только с этого момента эти селективно
ценные гипотезы оказываются гипотезами ad hoc и начин
ают выступать в своем новом качестве - как порождающ
ая содержание новой физической теории математическ
ая модель. Так, в частности, открытие группового
характера уравнений преобразований позволяло вообще
отказаться от гипотезы эфира, а также и от предложенной
Лоренцом модификации классического закона сложения
скоростей, в задачу которой входило объяснить сам факт
независимости скорости света от скорости движения его
источника.
Аналогичные механизмы роста были характерны и для
научной революции XVI-XVII вв., хотя предпосылочнос
знание здесь, естественно, не могло выступать в виде матем
атизированных конкретных фундаментальных теорий,
как это имеет место в развитой науке. Первым этапом этой
революции исторически оказалась гелиоцентрическая теория
движения планет Коперника, которая явно и неявно
опиралась на ряд допущений позднесредневековой "динамики".
Основы этой "динамики" были разработаны в XIV в.
Ж.Буриданом и его последователями, продолжившими нач
атое еще в VI в. христианским неоплатоником Иоанном
Филопоном Александрийским критическое переосмысление
аристотелевской теории движения. В своих комментаСм.:
Keswani G.H.. Kilmister С. W. Intimation of Relativity - Relativity
before Einstein// British Journal for the Philosophy of Science, 1983, ь 4.
риях к "физике" Аристотеля филопон впервые выдвинул
идею о том, что метательная машина наделяет движущей
силой не воздух (т.е."среду"), как считал Стагирит, а сам
снаряд, и что эта движущая сила уменьшается в зависимости
от "естественной склонности" снаряда и сопротивления
среды. Эта революционная по тем временам идея была подхв
ачена и развита в XIV в. Ж.Буриданом, ректором Парижского
университета в период с 1328 по 1340 г.
Ж.Буридан подверг решительной критике ряд основоположений
аристотелевской "динамики", указав, в частности,
на то, что воздух в принципе не может быть причиной
вращательного движения точильного камня, так как это
движение продолжается в течение сравнительно длительного
периода времени, несмотря на близко помещенный
"чехол", который должен был бы "отсекать" воздух. В то же
время он не ставил под сомнение такие принципы "физики"
Аристотеля, которые утверждали, например, что любое
движение возможно только под воздействием движущейся
силы, и что причина должна быть пропорциональна следствию.
Опираясь на эти аристотелевские принципы, он, в
свою очередь, предположил наличие некоторого "импетус
а", сообщаемого "двигателем" движимому телу. Согласно
Буридану, в случае "насильственного" движения сообщенный
метательному снаряду "импетус" постепенно уменьшается
вследствие сопротивления воздуха и естественного
"стремления" метательного снаряда к своему "месту", в то
время как в свободно падающих телах "импетус" постепенно
увеличивается под воздействием естественного притяжения,
действующего как ускоряющая сила^
Из этих гипотез Буридана непосредственно следовало,
что если отсутствует сопротивление среды и нет каких-либо
"отклонений" к противоположному движению, то "импетус"
сохранялся бы бесконечно, как это имеет место в случае
См., например: СготЫе A. Medieval and Karly Modern Science. \.Y.,
1959, vol.ll. P.67.
небесных тел, чье непрерывное движение остается естественным
и круговым. Таким образом, его теория "импетуса"
не только давала отличную от принятой в средневековом
христианстве картину творения Космоса, но и была попыткой
включить движения в "надлунном" и "подлунном" мир
ах в единую систему механики. Ес принципы относились
как к "небесным", так и к "земным" движениям и, соответственно,
предполагали элиминацию того различия в природе
небесных и земных тел, на котором настаивал Аристотель,
считавший, что "естественным" круговым движением
могут обладать только состоящие из "эфира" планеты.
Есть все основания предполагать, что Коперник не
только был хорошо знаком с теорией "импетуса" (он в течение
длительного периода жил и учился в Италии), но и
опирался на ряд ес гипотез в процессе создания своей гелеоцентрической
системы. Об этом прямо свидетельствует,
например, его аргументация в защиту предположения, что
равномерное вращение Земли является ес "естественным"
движением^ Теория "импетуса" позволила Копернику париров
ать возражения сторонников ортодоксальной точки
зрения Аристотеля и Птолемея, утверждавших, что вращательное
движение Земли невозможно, поскольку оно должно
быть непременно "насильственным". Ведь, согласно Бурид
ану, полученный небесными телами "импетус" должен
сохраняться бесконечно, а следовательно, их движение ост
ается всегда естественным и равномерным. Видимо, именно
в этой связи Коперник подчеркивал, что "круговое же
движение протекает всегда равномерно, ибо его причина
неослабеваема"^.
Основной аргумент Коперника в защиту тезиса о неподвижности
"неба" и о наличии суточного вращения Земли
также опирался на следствия из теории "импетуса". Цель
См.: Коперник Н. Об обращении небесных сфер. В кн.: Николай
Коперник. М.-Л..1947. С. 204.
2 Там же. С. 207.
отого аргумента состояла в том, чтобы показать внутреннюю
противоречивость аристотелевско-птолемеевской
концепции движения небесных сфер вокруг неподвижной
Земли, если допустить относительную бесконечность величины
"неба" по сравнению с Землей. По словам Коперника,
"чем больше оно (т.е. небо - И.М.) будет увлекаться ввысь
напором (impetus) этого движения, тем быстрее будет становиться
самое движение благодаря постоянному разрастанию
окружности, которую небу необходимо пройти в течение
24 часов; и обратно, при разрастании движения разраст
ается и необъятность неба. Таким образом, скорость будет
увеличивать до бесконечности величину, а величина - скорость.
По известному закону физики, что бесконечное не
может быть пройдено, ни каким-либо образом двигаться,
небо непременно будет неподвижно"'.
При этом следует особо отметить, что теория "импетус
а" не запрещала небесным телам одновременно совершать
вращение вокруг собственной оси и круговое поступательное
движение вокруг центра. Формальным препятствием
здесь мог служить только аристотелевский логико-онтологический
закон непротиворечия, но попытки ограничить
его область применения уже предпринимались задолго до
Коперника Альбертом Саксонским, который выдвинул
идею сложения двух "импетусов" - кругового и прямолинейного.
И это обстоятельство, видимо, было хорошо известно
Копернику^.
Итак, если теорию "импетуса" рассматривать как селективно
ценную ad hoc теорию, разработанную с целью
улучшить адаптивные возможности аристотелевской "дин
амики", то к такому же выводу можно прийти и относительно
опиравшейся на ес принципы гелеоцентрической
^ Там же. С. 205.
"Что же касается спускающихся и поднимающихся тел, - писал он,
- то их движение в отношении Вселенной следует считать действительным
и всегда слагающимся из прямолинейного и кругового'^ Там же. С. 206).
теории Корперника. В прагматическом отношении эта теория
первоначально не была более точной, чем геоцентрическ
ая система Птолемея^. Но последняя не только противоречил
а выводам теории "импетуса", но и плохо согласовыв
алась с некоторыми принципами аристотелевской
"физики" и астрономии, а потому в эпоху Коперника - и
даже значительно раньше - могла рассматриваться только
как физически необоснованная, сугубо кинематическая ad
hoc теория. Это, собственно, и позволило Копернику осуществить
ес радикальное математическое преобразование,
суть которого сводилась, во-первых, к унификации птолемеевых
моделей движения планет путем приведения их к
единому масштабу, и, во-вторых, к обращению всей кинем
атики этой системы посредством выбора новой неподвижной
точки отсчета. В результате "весь численный скелет
древней теории сохраняется неизменным, а методика ес
упрощается и улучшается, поскольку птолемеевы экванты
уничтожаются и заменяются движениями более совершенными
- круговыми и равномерными; к тому же ряд движений
теперь вовсе отпадает, поскольку все они учитываются
единым движением Земли"^.
Хотя система круговых движений планет Коперника
хорошо согласовывалась с теорией "импетуса", последняя,
однако, все же не позволяла обосновать выбор нужной системы
отсчета, т.е. обосновать лежащий в основе этой системы
принцип гелеоцентризма, который к тому же не мог
быть подтвержден с помощью непосредственных наблюде"До
Кеплера, - отмечает, например, Т.Кун, - теория Коперника
едва ли улучшала предсказания положения планет, сделанные Птолемеем".
(Кун Т. Структура научных революций. М., 1975. С. 197) .Это, однако,
вряд ли правомерно утверждать в отношении разработанной Коперником
теории Луны, значительно превосходившей соответствующую теорию Птолемея.
Но принцип гелиоцентризма здесь, естественно, не играл никакой
роли^
Идельсон Н. Этюды по истории планетных теорий. В кн.: Николай
Коперник. [К 400-летию со дня смерти. 1543-1943). М.-Л., 1943. С. 164.
ний. Поэтому, несмотря на свое частичное "физическое"
обоснование гелеоцентрическая система - в той форме, как
она была разработана Коперником - фактически оставал
ась кинематической, сугубо математической теорией движения
планет, где выбор привилегированной системы отсчет
а оказываются произвольным. Но и в качестве сугубо
математической теории эта система все же обладала существенным
метаматематическим преимуществом перед кинем
атической системой Птолемея - она была значительно
проще последней и при этом не уступала ей по своим объяснительным
возможностям. Но, что самое важное, именно
отсутствие физического обоснования принципа гелеоцентризм
а в теории Коперника, ес математический, вычислительный
характер сделало возможным дальнейшее "расщепление"
и развитие научного знания в двух относительно
независимых направлениях - в направлении поиска более
адекватной кинематической теории, описывающей более
точные (полученные Т.Браге) данные о положении планет
(И.Кеплер), с одной стороны, и разработки единого физического
обоснования движения небесных и земных тел - с
другой (Г.Галилей). Поэтому в научной революции XVI -
XVII вв. теория Коперника сыграла роль новой, порождающей
развитие научного знания концептуальной структуры.
Таким образом, попытки адаптировать научные теории
к новым эмпирическим данным за счет увеличения их информ
ационной "емкости" с помощью расширяющих теоретическое
и эмпирическое содержание гипотез наталкиваются
на естественные границы изменчивости, структурной
целостности (непротиворечивости) теоретических систем
знания. Появившаяся в поле зрения исследователей "избыточн
ая" информация обретает самостоятельную сущность,
она оформляется в виде селективно ценных ad hoc гипотез,
выступающих отправным пунктом дальнейшего эволюционного
роста науки. Причем механизмы информационного
отбора в развитой науке не столь жестки, как в природе -
здесь перспективные инновации не отбрасываются, даже
если в течение некоторого времени они не приобретают
существенных селективных преимуществ по сравнению с
соперничающими теориями и гипотезами. Сосуществование
конкурирующих вариантов роста научного знания (ост
авляя открытым вопрос об окончательном выборе), позволяет
значительно интенсифицировать поиски путей их модифик
ации и развития.
Итак, косвенная аналогия между органической эволюцией
и ростом научного знания в известных границах вполне
правомерна, этот вывод непосредственно следует из универс
альности информационного развития, т.е. развития
способов извлечения и переработки когнитивной информации.
В иерархии этих способов наука оказывается наиболее
утонченной системой накопления фактов, концентрации
информации о мире - системой, которая постепенно развил
а свои собственные надиндивидуальные механизмы информ
ационного отбора, механизмы самокоррекции и элимин
ации ошибок эволюции. С точки зрения эволюционной
эпистемологии прогресс в науке означает прежде всего изобретение
относительно более информативных теорий. И
здесь, по-видимому, не может быть никаких искусственных
ограничений, так как эволюция познания - т.е. эволюция
нашего мозга, нашей когнитивной системы, способов обработки
когнитивной информации, а также научных методов,
техники и т.д. - это открытый процесс, а наука крайне
необходима нам для увеличения нашей приспособленности.
Закладка в соц.сетях
