Научные направления XVIII века

В содержательном смысле в развитии науки и технологической мысли XVIII в. можно выделить шесть ведущих программ-направлений.

Исследования теплоты и энергии. Исследования теплоты и энергии — это скорее инженерно-экспериментальная, чем сугубо научная программа, которая состояла из слабо связанных между собой изысканий, но привела к единому техническому результату — созданию паровой машины. Она также позволила выйти на определенное теоретическое обобщение (правда, уже в XIX в.) — описание термодинамических циклов, сделанное С. Карно (1796−1832).

Важно, что целью этих исследований были не тепловые процессы, а возможность получения с их помощью вакуума; благодаря Э. Торричелли (1608—1647) физики осознали, что атмосферное давление является колоссальным источником энергии.

Физическое понятие теплоты пока еще ускользало от анализа; часто ее путали с огнем, считая некоей материальной (невесомой) «субстанцией теплоты», как у Дж. Блэка (1728—1799), которую А. Лавуазье (1743—1794) позднее окрестил «теплородом».

Металлургический процесс. Пожалуй, самой важной проблемой металлургии в XVIII в. была проблема замены древесного угля, которого остро не хватало, на минеральное топливо. Отчасти она была решена путем увеличения добычи ископаемого угля, созданием подземных шахт. Другим достижением этого периода был переход от древнейшего кричного процесса передела чугуна в железо к пудлингованию (перемешиванию). Полностью вся схема процесса с использованием прокатных валков была запатентована Г. Картом (1740—1800) в 1784 г. Эта схема позволила создавать крупные объекты (например, опоры для мостов), вся поверхность которых была обработана одинаково качественно.

Электричество. Электричество в эпоху Просвещения рассматривалось как некая таинственная невесомая жидкость, способная перетекать через особые предметы — проводники. Первое теоретическое приближение к осмыслению электрических явлений связано с именами Б. Франклина (1706—1790) и С. Грея (1666—1736). Франклин доказал электрическую природу молнии, подошел к открытию закона сохранения электрического заряда, ввел понятия положительного и отрицательного заряда; Грей провел ряд успешных экспериментов по передаче электричества на расстояние.

Измерение электрических и магнитных взаимодействий впервые было выполнено Г. Кавендишем (1731 — 1810) и Ш. Кулоном (1736—1806).

После серии экспериментов А. Вольта (1745—1827) была создана батарея («столб»), позволившая получать постоянный ток за счет электрохимических процессов. С помощью такой батареи удалось разложить воду на водород и кислород, что стало началом нового научного направления — электрохимии.

Химия. От опытов с воздухом и «пустотой» химия в XVIII в. перешла к исследованию новых газов, приобретая рациональный и количественный характер. У химии, подобно «теплороду» в физике, был свой мираж — невесомая «субстанция огня» — флогистон. О существовании ее предполагали со времен Парацельса, но название ей дал Г. Шталь (1660—1734). Только довольно случайное открытие кислорода в 1774 г. химиком Д. Пристли и его научное исследование, проведенное А. Лавуазье, позволило создать кислородную теорию горения, сделавшую ненужной концепцию флогистона.

Основоположником научной химии, химии как системы, — является Антуан Лавуазье (1743—1794). Он выделил и описал три категории химических соединений: кислоты, основания и соли — и дал им современные названия; удалил из описания химического процесса вещества, существование которых не подтверждалось опытом (оставив лишь элементы); предложил описывать химический процесс, взяв за основу математические действия, привел химию к количественному выражению, в которое входили только элементы; экспериментально доказал идентичность процессов окисления в живом и неживом мире.

Все, что можно сказать о числе и природе элементов, по моему мнению, сводится к чисто метафизическим спорам; это неопределенные задачи, допускающие бесчисленное множество решений, из которых, но всей вероятности, ни одно, в частности, нс согласуется с природой. Итак, я скажу лишь, что если элементами называть простые и неделимые молекулы, составляющие тела, то, вероятно, мы их не знаем; если же, напротив, мы свяжем с названием элементов или начал тел представление о последнем пределе, достигаемом анализом, то все вещества, которые мы еще не смогли никаким способом разложить, являются для нас элементами; но не потому, что мы могли бы утверждать, что эти тела, рассматриваемые нами как простые, не состоят из двух или даже большего числа начал, но так как эти начала никак друг от друга не отделяются или, вернее, потому, что мы не имеем никаких средств их разделить, эти тела ведут себя, с нашей точки зрения, как простые, и мы не должны считать их сложными до тех пор, пока опыт или наблюдения не покажут нам этого^[1].

А. Лавуазье.

Биология. В XVIII в. совершаются первые попытки сопоставления микроструктуры клеток растений и животных. Главным же содержанием биологии стала практическая необходимость классификации, поскольку количество новых видов было столь велико, что в их описании возник хаос. Классификация не только выражала дух коллекционирования, характерный для XVIII в. — например, коллекции сэра Хенсона Слоона (1660—1753) стали ядром фондов Британского музея, — но и была попыткой осмыслить взаимосвязь различных живых форм в их развитии. Важнейшими представителями биологической программы Просвещения были:

• • Карл Линней (1707—1778) — автор первой единой биологической классификации;
• • Жорж Бюффон (1707—1788) — автор сочинения «Система природы»;
• • Жан Батист Ламарк (1744—1829) — автор первой целостной концепции эволюции (ламаркизм) и термина «биология».

Результатом работ по классификации живого мира стало создание бинарной номенклатуры (вид-род), причем для описаний использовался международный научный язык — латинский.

• 283. Следует всегда остерегаться, чтобы не принять разновидность за вид. Вот в чем трудность; именно здесь требуется самое доскональное исследование. Ошибки возникают, так как мы бываем часто слепы прежде всего по следующим причинам:
• 1. Природа многообразна и никогда не прекращает своей деятельности.
• 2. Страны и климаты обладают различной и своеобразной природой.
• 3. Места произрастания растений чрезвычайно отдалены друг от друга.
• 4. Жизнь человеческая коротка и рано обрывается.
• 286. Видовое название без родового то же, что колокол без языка. Отличие служит только для разграничения [внутри] рода, следовательно, никакое отличие нельзя представить себе без рода. Названия должны быть составлены по правилам гак, чтобы они научно определяли растения. Отличия без видового названия суть зверушки с оторванной головой^[2].

К. Линней В эту же эпоху французский исследователь Ж. Кювье (1769—1832) заложил основы палеонтологии. Описание им вымерших животных, многие из которых были непохожи на современных, вплотную подвело к вопросам, ставившим под сомнение тезис об одновременном сотворении всех животных Богом и о неизменности в природе.

Наблюдательная и математическая астрономия. Выдающимися достижениями в области наблюдательной и математической астрономии стали открытие У. Гершелем (1738—1822) двойных звезд и их орбитального движения (1803) и решение Ж. Лагранжем (1736—1813) задачи трех тел — задачи определения относительного движения трех небесных тел (Солнца, Земли и Луны), взаимодействующих в рамках ньютоновского закона тяготения.

Что касается более масштабного концептуального осмысления Вселенной, ее строения и действующих в ней законов, то крупнейшим теоретиком в этой области после И. Ньютона обычно считают И. Канта (1724—1804), который, отталкиваясь от работы астронома-любителя Т. Райта (1711 — 1786) «Оригинальная теория, или Новая гипотеза о Вселенной, основанная на законах природы и объясняющая с помощью математических принципов наиболее важные явления видимого мироздания, в частности Млечного Пути» (1750), опубликовал свою работу «Всеобщая естественная история и теория неба» (1755).

Канг, в частности, выдвинул гипотезу о том, что солнечная и звездная системы не только аналогичны, но и гомологичны; кроме того, наблюдаемые спиральные туманности — суть звездные скопления. Кант первым понял основную особенность структуры астрономической Вселенной: она представляет собой иерархию самогравитирующих (связанных тяготением) систем. По Канту, первичный Хаос (огромная холодная пылевая туманность) иод действием силы собственной тяжести начал сжиматься. Частицы первичного хаоса сталкивались, слипались, разогревались и начинали вращаться. В итоге образовалась вся известная Вселенная: горячее Солнце, холодные планеты, другие звезды и их планеты. Небулярная теория Канта предполагала одновременное рождение Солнца и планет из общего облака.

В 1766 г. Ж.-Л. Л. Бюффон выдвигает катастрофическую теорию, противоположную небулярной, по которой рождение Солнца и окружающих ее планет происходит не одновременно, а последовательно. По Бюффону, столкновение уже существующего Солнца с кометой привело к выбросу солнечного вещества, из которого и образовались все планеты.

В 1795 г. небулярная теория получает свое продолжение в трудах П. С. Лапласа. По Лапласу, уже вращающаяся первичная газовая горячая туманность в процессе сжатия принимает форму диска, состоящего из центрального сгустка и отдельных планетных колец. В ходе дальнейшего вращения и сжатия образуется Солнечная система: центральная звезда и планеты вокруг.

В целом же с XVIII в. европейская астрономия постепенно начинает переходить от изучения Солнечной системы к изучению более отдаленных областей Вселенной. Активно составляются звездные каталоги и каталоги туманностей.

Эта эпоха, начало которой затеряно и глубокой древности, может рассматриваться как детство астрономии. Ей принадлежат труды Гиппарха и Птолемея, а также наблюдения индусов, арабов и персов. Система Птолемея, которую они последовательно приняли, но существу является не чем иным, как способом представления видимых движений, и на этом основании она была полезна науке. Слабость человеческого ума часто требует помощи гипотезы для установления взаимосвязи, фактов… История философии науки может представить много примеров тех преимуществ, которые можно извлечь из заранее принятой гипотезы, и тех ошибок, которым мы подвержены, полагая, что она соответствует истинному объяснению природы. В середине шестнадцатого века Коперник пришел к выводу, что кажущиеся движения небесных тел указывают нам на истинное движение Земли вокруг Солнца и вокруг своей оси. Таким образом, он показал нам мир с новой точки зрения и тем самым изменил облик астрономии… Кеплер указал законы движения планет по эллипсу. Телескоп, изобретенный благодаря счастливому случаю, был тут же усовершенствован Галилеем. Ему он позволил увидеть на небе новые неравенства и новые миры. Применение маятника в часах Гюйгенсом и телескопа к астрономическому квадранту придало точность измерениям времени и углов и тем самым сделало ощутимыми малейшие неравенства небесных движений… Непер изобрел логарифмы. Анализ кривых и основы динамики были созданы трудами Декарта и Галилея. Ньютон открыл дифференциальное исчисление, разложил луч света и возвел тяготение до общего принципа… Был усовершенствован анализ бесконечно малых, изобретено исчисление частных производных как бесконечно малых, так и конечных. Вся механика сведена теперь к формулам^[3].

П. С. Лаплас.

• [1] Лавуазье А. Начальный учебник химии // Хрестоматия по истории науки и техники.М.: Изд-во РГГУ, 2005. С. 484.
• [2] Линней К. Философия ботаники. М.: Наука, 1989. С. 198, 199.
• [3] Лаплас П. С. Небесная механика//Жизнь науки. М.: Наука, 1973. С. 136—137.