Начало Нового времени и Научная революция

Основные события Научной революции приходятся на XVII в. В это время происходят крупные изменения в фундаментальных представлениях о структуре мира. Историк А. Койре назвал этот переход «метафизической революцией». На смену аристотелевско-схоластическому мировоззрению, понимавшему Космос как замкнутую совокупность качественно различных сфер и «естественных мест», к которым «стремятся» все движущиеся тела, приходит понятие о мире как однородном и бесконечном пространстве. Формируется учение о материи как состоящей из мельчайших атомов (или корпускул), которые движутся в пространстве, но законам механики: эго корпускулярно-механистическая картина мира.

В течение XVII в. все сильнее укореняется убеждение ученых, что мир представляет собой огромный «часовой механизм», законы которого выразимы в математических формулах. Основным научно-методологическим достижением этого периода становится соединение математики и опыта, или математизация естествознания, откуда и берут свое начало точные естественные науки.

Более того, сама жизнь общества становится с этого времени более «точной». Как показывает А. Койре, предыдущая практика вполне обходилась без требований особой точности: чертежи машин строились «на глазок», приблизительно, а в быту не существовало единой системы мер; веса и объемы измеряли различными местными способами, не было постоянного измерения времени. Импульс к достижению большей точности в повседневности во многом шел из развивающегося математического естествознания^[1].

В этот период статус практической деятельности в обществе продолжает неуклонно повышаться — это процесс, начавшийся в эпоху Ренессанса. Возрастает значение механики как важнейшей научной и прикладной области. Идет интенсивная разработка всевозможных инструментов, приборов, технических конструкций; широко распространяется увлечение созданием механических устройств и игрушек. Это связано и с приходом общей картины мироздания как единого «часового механизма».

С XVII в. происходит становление собственно экспериментального метода как ведущего принципа в исследованиях природы. Эксперимент (лат. experimentum — опыт, проба, испытание) становится средством активного «расспрашивания» природы в специально создаваемых для этого, контролируемых условиях. Эксперимент позволяет выявить важные факты и закономерности, выделить их и изучить в «очищенном» от случайных, второстепенных деталей, виде.

Однако экспериментирование постоянно нуждается в специальных технических средствах, с помощью которых мы можем усилить наши способности восприятия, выполнить точные измерения, зафиксировать и воспроизвести то или иное явление. Для постановки экспериментов нужны экспериментальные установки, технические устройства, измерительные и оптические приборы и т. п. Поэтому развитие экспериментирования и изобретение специальных технических средств идут «рука об руку» в этом едином процессе становления экспериментального естествознания.

В астрономии продолжается развитие идей Коперника о гелиоцентрической системе мироздания. Основываясь на данных многолетних наблюдений датского астронома Т. Браге, немецкий ученый И. Кеплер (1571 — 1630) установил математические законы движения планет (1609; 1619). Кеплер был убежден также в существовании некоей универсальной силы, скрепляющей мироздание. Он оказался первым, кто пытался найти ее математический закон (что лишь позже удалось сделать И. Ньютону).

Итальянский ученый Г. Галилей (1564—1642) закладывает фундамент современной физики, соединив математику и эксперимент. Он вводит в физическую науку такие идеализированные объекты, как материальная точка, равномерное прямолинейное движение и другие, ставшие ключевыми понятиями математической механики. Галилей сформулировал законы падения тел, сложения движений, исследовал закономерности колебаний маятника и др. Он защищал идею автономии науки и выдвигал представление о том, что книга природы «написана на математическом языке».

Галилей был не только крупнейшим теоретиком, но и неутомимым изобретателем, создателем новых инструментов и техники. Среди его изобретений — усовершенствование телескопа и микроскопа, создание гидростатических весов и термостата (прообраза термометра). Деятельность Галилея ярко выражает идею сочетания математического подхода и активного практического экспериментирования.

Если Галилей придавал большое значение научному исследованию глубоких математических законов мироздания, то несколько иную сторону науки представил английский философ и ученый Фрэнсис Бэкон (1561 — 1626). Он понимает метод пауки, прежде всего, как сбор и анализ фактов. Бэкон разработал индуктивную методологию, которая призвана систематически изучать эмпирические данные с целью извлечения из них более общих регулярностей и закономерностей. Бэкон развивал также теорию эксперимента и различных экспериментальных ситуаций. Взгляды Бэкона оказали сильное влияние на последующие исследования в физике, химии, биологии и других науках.

Бэкон был настроен резко критически против всего предшествующего знания и выдвинул свой проект «Великого восстановления наук и искусств», в котором научное познание и его практические приложения должны быть обоснованы заново и систематически развиты на основе базы твердого опыта. Бэкон решительно утверждал идею практической направленности научного знания. Наука должна преобразовывать жизнь человека. Познание природы, свойств и закономерностей окружающего мира нужно направить на благо человеческого рода: на создание новых методов промышленности, медицины, сельского хозяйства, строительства и т. п. Бэкону принадлежит известный тезис «знание — сила».

Выразителем самосознания новой эпохи является также французский ученый Р. Декарт (1596—1650). В своих философских работах («Рассуждение о методе», «Первоначала философии» и др.) он разработал основы научного метода. Он пытался обобщить принципы математического мышления до уровня универсальной научной методологии — «всеобщей математики», mathesis universalis.

Строгое научное мышление, по Декарту, должно установить несомненные первоначала и выводить из них логические следствия. Основными действиями научного разума являются: умение видеть самоочевидное (интуиция), строить логически достоверные рассуждения (дедукция), добиваться максимальной полноты рассмотрения (энумерация). Научное мышление есть описание и объяснение мира в ясных и отчетливых понятиях (таких как количество, фигура, движение, покой и др.). Декарт полагал, что эти понятия — «ясные и отчетливые идеи» — изначально присущи человеческому разуму и именно они отражают истинную, объективную картину мира.

Сам Декарт был, прежде всего, крупнейшим математиком. Он ввел в математику переменную величину, современную алгебраическую символику, разработал основы аналитической геометрии (через введение системы прямолинейных координат), исследовал свойства различных уравнений и др.

В своем проекте физической науки он собирался объяснить все природные феномены на основании лишь геометрических и кинетических свойств движущихся корпускул, обойдясь без понятия «силы». Притяжение он объяснял «вихревыми» эффектами. Физико-механическая концепция Декарта долгое время была влиятельна и сыграла свою роль в развитии механики в XVII в. (например, Декарт подошел к открытию закона сохранения импульса), хотя в целом оказалась ошибочной.

Как и Бэкон, Декарт утверждал идею активного познания природы с целью получения полезных прикладных знаний. Сам Декарт был не только теоретиком, но и вел опытные исследования в механике, оптике, анатомии, физиологии.

Потребности развития научно-экспериментального подхода заставляли ученых разрабатывать новые технические средства. В течение XVII в. появляется целый ряд новых инструментов и приборов, появление которых было тесно связано с научными нуждами. Некоторые технические средства изобретались и совершенствовались одновременно различными учеными и существовали в различных версиях. Приведем несколько примеров.

В создании и усовершенствовании микроскопа и методов микроскопии участвовали в XVII в. Г. Галилей, Р. Гук, А. ван Левенгук, Ф. Стеллути (давший микроскопу само название) и другие. Важную роль в развитии и популяризации научной микроскопии сыграла работа Р. Гука «Микрография» (1665), в которой автор на основе созданного им микроскопа с осветителем предоставил зрелищные иллюстрации микропрепаратов (растений, насекомых, грибов и др.).

Создание телескопа связано с именами Г. Галилея, Р. Гука, X. Гюйгенса, И. Кеплера, И. Ньютона. В частности, X. Гюйгенс изобрел трехлинзовый окуляр (носящий его имя), а Р. Гук и И. Ныотон независимо друг от друга создали зеркальный телескоп (телескоп-рефлектор).

Значительными достижениями измерительной техники стали в XVII в. термометр и барометр. Инструменты для измерения температуры разрабатывались Г. Галилеем, Р. Гуком, X. Гюйгенсом. Представитель галилеевской школы С. Санторио сконструировал, по-видимому, первое устройство для измерения температуры человеческого тела. Созданием прибора для измерения атмосферного давления (барометра) занимались Р. Гук, Б. Паскаль, Э. Торричелли.

Среди других изобретений XVII в., имевших большое значение для науки и практики, можно назвать воздушный насос, гигрометр, механические часы с маятником, все более точные весы и установки для взвешивания.

Ярким примером активной и плодотворной научной деятельности, способствовавшей одновременно и продвижению теоретических знаний, и изобретению научной техники, служит творчество Р. Гука и X. Гюйгенса.

Р. Гук (1635—1703) — английский ученый с универсальной широтой интересов, один из основателей Лондонского королевского общества. Неутомимый изобретатель и экспериментатор: он создал или улучшил множество инструментов и приборов. В истории теоретических знаний Р. Гук оставил след как основоположник теории упругости (закон Гука); близко подошел к открытию закона всемирного тяготения (что даже породило спор о приоритете с И. Ньютоном).

X. Гюйгенс (1629—1695) — голландский исследователь, много времени уделивший разработке новых приборов. Ему принадлежат изобретение маятниковых часов и теоретическое обоснование их работы, конструирование оптических приборов и другие достижения. С помощью телескопа Гюйгенс открыл кольца Сатурна и его спутник Титан. Среди его теоретических результатов — разработка теории удара, гипотеза о волновой природе света, одна из первых работ по теории вероятностей.

Физико-механическая теория делала огромные шаги в XVII в. Ее развитие шло от Галилея (от первых понятий и законов математической механики), через Декарта (продолжившего математизацию физики) и далее через X. Гюйгенса, Б. Паскаля, Э. Торричелли и других ученых — к фундаментальным работам И. Ныотоиа.

Результаты И. Ньютона (1642—1727) можно считать высшей точкой Научной революции. В опубликованных им в 1687 г. «Математических началах натуральной философии» были представлены три основных закона механики и закон всемирного тяготения, которые связали в единую картину представления о механическом движении и объяснили столь разные феномены, как формы планетных орбит, траектория снарядов, падение тел, приливные явления.

Работа Ньютона произвела огромное впечатление на научное сообщество. Впервые была предложена, по существу, универсальная физико-математическая концепция мироздания. Материя предстала в ней как некое единое целое, как организованная система силовых взаимодействий. Многовековые поиски теории единства мира увенчались созданием учения, которое было сформулировано точно, в количественных терминах.

Важными теоретическими ориентирами для последующей науки оказались и тезисы Ньютона о простоте и единообразии природы, о наличии у материи фундаментальных физических свойств, а также идеи об абсолютном времени и пространстве, вошедшие в основания классической механики. В математике Ньютону (наряду с Г. В. Лейбницем) принадлежит честь создания аппарата математического анализа — дифференциального и интегрального исчисления. Математический анализ стал новым языком описания физических явлений. Ньютон получил также ряд других крупных результатов в математике и физике (особенно в оптике).

Воздействие Ньютона на последующее развитие науки было колоссальным. Физико-механическая теория Ньютона явилась для многих его современников и последующих поколений ученых эталоном научного знания вообще.

Великим современником И. Ньютона был Г. В. Лейбниц (1646—1716), творчество которого (как и творчество Ньютона) завершает эпоху Научной революции и открывает путь следующему веку — эпохе Просвещения. Лейбниц отличался поразительной широтой интересов: он занимался философией, математикой, физикой, инженерным делом, историей, экономикой, организацией науки и др.

В физике Лейбниц вышел к представлениям о сохранении энергии («закон сохранения живых сил»), которые, правда, были верными в принципе, но еще не содержали точного понятия энергии; он также ввел один из важнейших вариационных принципов — принцип наименьшего действия. В математике Лейбниц (в форме, более удачной, чем Ныотон) разработал и развил аппарат математического анализа и решил с его помощью ряд трудноразрешимых проблем. Мировоззрение Лейбница — светлое, оптимистичное, проникнутое верой в совершенство мира.

Заметный прогресс в XVII в. испытали представления о механике жидкостей и газов, что в немалой степени было вызвано потребностями технического развития. Классическим примером технической проблемы, имевшей большое значение и для теоретического познания, служит случай во Флоренции, когда при строительстве крупного насоса обнаружилось, что вода «отказывалась» подниматься на необходимую высоту. За советом обратились к Г. Галилею, и он установил, что воду нельзя поднять выше определенной высоты (около 10 м), однако не успел завершить свои исследования. Их продолжил Б. Торричелли (1608—1647), который нашел истинную причину этого феномена — действие атмосферного давления. Позже те же результаты получил Б. Паскаль (1623—1662). (Эти результаты опровергли архаичную теорию Аристотеля о «боязни пустоты» в природе.).

Б. Паскалю принадлежит честь открытия одного из важнейших законов механики жидкостей и газов — основного закона гидростатики, носящего его имя («давление, производимое на жидкость или газ, передается без изменения в каждую точку жидкости или газа»). Закон Паскаля имеет и огромное техническое значение, так как объясняет действие гидравлических машин (в частности, гидравлического пресса). Среди других достижений механики жидкостей и газов назовем еще открытие Б. Торричелли закона истечения жидкости из сосуда и работу немецкого физика К. Шотта (1608—1666) «Гидравлико-пневматическая механика» (1657), в которой помимо прочего описываются воздушный насос и водолазный колокол.

Химия в XVII в. также начинает выходить на путь экспериментальной науки, хотя ей еще далеко до математической точности физики. Но уже Р. Бойль (1627—1671) выдвинул программу разработки химии по образцу механической науки. Он ввел в химическую науку понятие «элемента». Занимаясь проблемой горения, он доказывает, что горение — не отдельное «первоначало», а особый химический процесс. В эксперименте с воздушным насосом (проведенным вместе с Р. Гуком) Р. Бойль демонстрирует, что в воздухе есть составляющая, которая необходима для горения (известная сегодня под названием «кислород»). Все эти результаты закладывали основу для становления научной химии.

В XVII в. продолжается развитие ремесел, мануфактурного производства, технологических знаний и навыков. В металлургии начинаются первые попытки применения каменноугольного кокса. В горном деле используют все более сложные конструкции для подъема руды, откачки воды и др. Гидравлические установки в мануфактурах становятся все более мощными и разнообразными. Развиваются химические, текстильные, оружейные и многие другие ремесла.

Индустриальному росту в огромной мере способствовало интенсивное развитие капиталистических отношений, которые в период Нового времени начинают играть все большую роль в жизни Европы. Эти отношения стимулировали рационализацию производства, внедрение технических изобретений и новых промышленных технологий. Наиболее передовой страной в организации торговли и промышленности стали в это время Нидерланды. Ее успехи послужили примером для других европейских стран, вступающих на путь индустриальной модернизации.

Еще одним значительным событием того времени явились организационные изменения в научной деятельности — появление научных академий. Университетская наука тогда еще находилась под сильным влиянием схоластики, и организация специальных сообществ, свободно занимающихся экспериментами и развитием нового естествознания, сыграла важную роль в формировании международного научного сообщества, его координации и активного обмена информацией.

Фактически первой научной академией Нового времени стало Лондонское королевское общество (1660). Конечно, и до этого учреждались подобные объединения (например, в Италии). Однако их деятельность имела разнородный характер. Так, Платоновская академия во Флоренции (основана М. Фичино в 1459 г.), в духе идей Ренессанса, свободно объединяла естествоиспытателей, художников, поэтов, политиков и др. Незадолго до появления Лондонского общества во Флоренции была создана Академия дель Чименто, которая также занималась научными инструментами и опытами; однако она просуществовала недолго (1657—1667).

Среди организаторов и первых руководителей Лондонского королевского общества были Р. Бойль, Р. Гук, К. Рен. С 1665 г. оно начинает издавать журнал «Philosophical Transactions» («Философские труды»), который стал первым научным периодическим изданием. Общество было создано под сильным влиянием философии Ф. Бэкона и сразу занялось постановкой научных опытов, проведением наблюдений и накоплением разнообразных научных и технических знаний.

Деятельность общества послужила примером для других стран. Чуть позже организовываются Парижская академия наук, академии в Неаполе и Берлине. Налаживается международный обмен научными знаниями и информацией.

Таким образом, Научная революция XVI—XVII вв. (за период от Коперника до Ньютона и Лейбница) разработала основы нового естествознания и корпускулярно-механической картины мира.

Создание новой математики (алгебры, основ математического анализа), математической механики (высшим достижением которой стали законы Ньютона), становление экспериментального метода заложили основу для успешного продвижения точного естествознания, а также для последующего развития на его базе системы научно-технических дисциплин.

• [1] А. Койре. Очерки истории философской мысли. М., 1985.