Физические идеи Средневековья

В период позднего Средневековья (XIV—XV вв.) постепенно осуществляется пересмотр основных представлений античной естественно-научной картины мира и складываются предпосылки для создания нового естествознания, новой физики, новой астрономии, возникновения научной биологии. Такой пересмотр связан, с одной стороны, с усилением критического отношения к аристотелизму, а с другой стороны, с трудностями в разрешении тех противоречий, с которыми столкнулась схоластика в логической интерпретации основных религиозных положений и догматов. Одно из главных противоречий, попытки разрешения которого приводили к «разрушению» старой естественно-научной картины мира, состояло в следующем: как совместить аристотелевскую идею замкнутого космоса с христианской идеей бесконечности божественного всемогущества?

Важным источником новых физических идей стало «отрицательное богословие». Это такая теологическая доктрина, которая определяла характеристики Бога на основе абсолютной противоположности свойств земного мира (земное смертно — Бог бессмертен; земное конечно — Бог бесконечен, и т. д.), а затем искала принципы, которые бы позволяли связать земное и божественное в некое единство. Так, в частности ссылки на божественное всемогущество послужили основанием для отказа от ряда ключевых аристотелевских положений и выработки качественно новых образов и представлений, которые способствовали формированию предпосылок новой механистической картины мира. К таким представлениям и образам можно отнести следующие.

Во-первых, допущение существования пустоты, но пока не абстрактной, а лишь как нематериальной пространственности, пронизанной божественностью (поскольку Бог не только всемогущ, но и вездесущ, как считали схоласты).

Во-вторых, изменение отношения к проблеме бесконечности природы. Бесконечность природы все чаще рассматривается как позитивное, допустимое и очень желательное (с точки зрения религиозных ценностей) начало; оно как бы выражало такую атрибутивную характеристику Бога, как его всемогущество.

В-третьих, возникает и представление о бесконечном прямолинейном движении как следствие образа бесконечного пространства.

В-четвертых, возникновение идеи о возможности существования бесконечно большого тела. Образ пространственной бесконечности постепенно перерастает в образ вещественно-телесной бесконечности. При этом рассуждали примерно так: «Бог может создать все, в чем не содержится противоречия; в допущении бесконечно большого тела противоречия нет; значит, Бог может его создать». Такой ход мысли приводит к обсуждению представлений об актуальной и потенциальной бесконечности, к идее о том, что «во Вселенной нет центра, или он повсюду», и др.

В-пятых, допущение существования среди движений небесных тел не только идеальных (равномерных, по окружности), соизмеримых между собой, но и несоизмеримых. Иррациональность переносилась из земного мира в надлунный, божественный мир. В этом также виделись признаки творящей божественной силы: Бог способен творить новое повсюду и всегда. Исключение принципиального аристотелевского различия мира небесного и мира земного создавало предпосылки для интеграции физики, астрономии и математики.

Качественные сдвиги происходят также в кинематике и динамике. В кинематике средневековые схоласты вводят понятия «средняя скорость», «мгновенная скорость», «равноускоренное движение» (они его называли «униформно-дифформное»). Мгновенную скорость в данный момент они определяют, как скорость, с какой стало бы двигаться тело, если бы с этого момента времени его движение стало равномерным. Постепенно вызревает понятие ускорения. Схоласты уже догадываются, что путь, пройденный телом при равноускоренном движении без начальной скорости за известный промежуток времени, равен пути, который пройдет это же тело за то же время с постоянной скоростью, равной средней скорости равноускоренного движения.

В эпоху позднего Средневековья в динамике значительное развитие получила теория импетуса (лат. impetus — стремительность, напор), которая была мостом, соединявшим динамику Аристотеля с динамикой Галилея. Французский философ-схоласт Жан Буридан (XIV в.) объяснял падение тел с точки зрения теории импетуса. Он считал, что при падении тел тяжесть запечатлевает в падающем теле импетус, поэтому и скорость его во время падения возрастает. Величина импетуса, по его мнению, определяется и скоростью, сообщенной телу, и «качеством материи» этого тела. Импетус расходуется в процессе движения на преодоление трения; когда импетус растрачивается, тело останавливается.

Аристотель считал главным параметром для любого движения расстояние до конечной точки, а не расстояние, пройденное телом от начальной точки движения. Благодаря теории импетуса исследовательская мысль постепенно сосредоточивалась на расстоянии движущегося тела от начала движения: тело, падающее под действием импетуса, накапливает его все больше и больше, по мере того как отдаляется от исходного пункта. Эти выводы стали предпосылками для перехода от понятия импетуса к понятию инерции.

Кроме того, теория импетуса способствовала развитию и уточнению понятия силы. Старое, античное и средневековое, понятие силы благодаря теории импетуса в дальнейшем развитии физики раздвоилось на два понятия. Первое — то, что И. Ньютон называл «силой» (та), понимая под силой воздействие на тело, внешнее по отношению к движению этого тела. Второе — то, что Р. Декарт называл количеством движения, т. е. факторы процесса движения (mv), связанные с самим движущимся телом. Все это постепенно готовило возникновение динамики Галилея.