Наукова програма Ньютона

В кінці XVII ст., А саме в 1687 р., вийшло в світ твір, якому судилося визначатиме розвиток природничо-наукової думки понад двісті років - «Математичні основи натуральної філософії» Ісаака Ньютона (1642-1727). У цьому фундаментальній праці запропонував Ньютон вченому світові нову наукову програму яка за кілька десятиліть відтіснила на задній план інші програми XVII ст. і приблизно з 50-х рр.. XVIII ст. стала провідною не тільки на Британських островах, але і на континент, де картезіанська програма досить довго утримувала свої позиції.

Свою наукову програму Ньютон називає «експериментальної філософією», підкреслюючи при цьому, що в дослідженнях природи він спирається на досвід, який потім узагальнює за допомогою методу індукції.Навпаки, картезіанци вважають за краще йти зворотним шляхом - від загальних самоочевидних положень ( «гіпотез») до менш загальним через дедукцію - метод, який і Гюйгенс критикував за «апріорність". Головний докір на адресу Декарта зводиться до того, що він, не звертаючись в належній мірі до досвіду, конструює «гіпотези», «оманливі припущення» для пояснення природних явищ.

І хоча всі математичне природознавство Нового часу, починаючи з Галілея, спирається на експеримент і послідовно прагне вигнати з науки абстрактну спекуляцію, тим не менше, саме в ньютонівської програмі експеримент,

досвід дійсно грають вирішальну роль. У цьому відношенні з Ньютоном можна порівняти тільки його співвітчизника Р. Бойля, який теж був великим експериментатором, доводити свої переконання за допомогою експерименту. Досліди Ньютона відрізнялися вражаючою точністю і прагненням кількісно фіксувати характер процесів, що спостерігаються. У своєму прагненні довіряти експерименту, взагалі досвіду більше, ніж висновок, Ньютон - справжній спадкоємець традиції англійського емпіризму. Великий фізик настійно рекомендує натураліста спиратися на цей метод, що вимагає виходити не з загальних положень розуму, а з дослідів та спостережень. Навіть математика, за Ньютону, має користуватися методом аналізу, заснованому на індукції, а тим більше - фізика. Тільки ті висновки, які отримані на базі експериментів, мають право претендувати на науковість і достовірність, - і це незважаючи на те, що, як визнає Ньютон, до загальних положень можна прийти тільки шляхом повної індукції, що, строго кажучи, буває дуже рідко. Гіпотеза, тобто твердженнями, отриманими раціонально, а не емпіричним шляхом, не повинна бути місця в науці.

Зміст наукового методу Ньютона (методу принципів) зводиться до такого:

• провести досліди, спостереження, експерименти;

• за допомогою індукції виокремити в чистому вигляді окремі сторони природного процесу і зробити їх обєктивно спостережуваними;

• зрозуміти що управляють цими процесами фундаментальні закономірності, принципи, основні поняття;

• здійснити математичне вираження цих принципів, тобто математично сформулювати взаємозвязку природних процесів;

• побудувати теоретичну цілісну систему шляхом дедуктивного розгортання фундаментальних принципів.

Сам Ньютон за допомогою свого методу розробив класичну механіку як цілісну систему знань про механічний рух тіл. Його механіка стала класичним зразком наукової теорії індуктивного типу і еталоном наукової теорії взагалі, зберігши своє значення і до теперішнього часу. Таким чином, Ньютон завершив, побудова нової для того часу картини природи, сформулювавши основні ідеї, поняття, принципи, що склали механічну картину світу.При цьому Ньютон уважав, що «було б бажано вивести з початків механіки й інші явища природи».

Основний зміст механічної картини миру, створеної Ньютоном, зводиться до таких моментів. Весь світ, весь Всесвіт (от атомів до людини) розумілося як сукупність величезного числа неподільних і незмінних частинок, що переміщаються в абсолютному просторі й часі, взаємоповязаних силами тяжіння, миттєво передаються від тіла до тіла через порожнечу (ньютонівської принцип дальнодії). Згідно з цим принципом будь-які

події жорстко зумовлені законами класичної механіки, тому що якщо б існував, за висловом Лапласса, «всеосяжний розум», то він міг би їх однозначно пророкувати і предвичіслять.

Основними в механіці Ньютона є поняття сили, маси, простору і часу, які органічно повязані між собою, і поза ними звязку неможливо осмислити зміст кожного з них. У цьому відношенні наукова програма Ньютона не відрізняється принципово від декартівського: вона є строго продуману систему принципів. Саме ж утримання цих принципів радикально відрізняється як від картезіанскій, так і від атомістичні. Якщо у Декарта тіла властивості зводяться до протягу, фігурі і руху, причому джерелом руху Декарт вважає Бога, якщо атомісти для визначення природи тілесного початку вводять ще й непроникність (твердість), вважаючи його головним властивістю матерії, то Ньютон приєднує до перерахованих властивостями ще одне -- силу, і це останнім стає у нього вирішальним. Сила, якою наділені всі тіла без винятку, як на Землі, так і в космосі, є, по Ньютону, тяжіння.

Саме сила тяжіння тел є та причина, з допомогою якої, на переконання Ньютона, можна пояснити, - а не лише математично описати - явища природи. Це та остання причина, до якої сходить всяке фізичне, або механічне пізнання природи, сама ж вона, як підкреслюють Ньютон і його послідовники, в рамках механіки пояснена бути не може. Оскільки все, що неможливо було пояснити з допомогою механічних причин, в XVII - XVIII ст. кваліфікувалося як «приховане властивість» і виганяють з науки, то опоненти Ньютона наполегливо вимагали або виключити «гіпотезу тяжіння», або знайти їй пояснення, виводячи її якщо не з явищ, то з більш простою і зрозумілою причини.Протягом декількох років Ньютон намагався знайти спосіб обєднання сили тяжіння як космічній сили, що визначає руху планет, з силою тяжіння земних тел. У 1685 р. він відкрив закон, згідно з яким земну кулю притягує що знаходиться поза її тіло так, як якщо б уся маса Землі була сконцентрована в одній точці - центрі. Це відкриття дозволило Ньютону підійти до точного математичного порівнянні двох сил - земного тяжіння і космічного тяжіння. У «Початках» ці дві сили ототожнені.

Важливе значення у розробці механістичній картини світу має закон інерції.

Його намагалися сформулювати та Кеплер, і Декарт. Кеплер, так само як і Арістотель, вважав, що для приведення в рух тіла і для збереження цього руху всяке тіло - як земне, так і небесне - має потребу в двигуні. Рушійна причина, або сила, яка необхідна, згідно Кеплеру, щоб тіло могло рухатися. Інакше трактує закон інерції Декарт, а за ним і Ньютон. Сформульований Декартом закон інерції свідчить: кожна річ пробуває в такому стані, в якому вона знаходиться, поки ніщо її не змінить; в цьому відношенні стану руху та спокою рівноправні, і при цьому кожна частка матерії окремо прагне продовжувати свій рух не по кривій, а виключно по прямій.

У Ньютона закон інерції звучить так: вроджена сила матерії є притаманна їй здатність опору, згідно з якою будь-яке окремо взяте тіло, оскільки його надано самому собі, утримує свій стан спокою або рівномірного прямолінійного руху. Інерція необхідно припускає нескінченну ізотропне простір і однорідну матерію, що становить речовина як земних, так і космічних тіл. Ці обидві передумови є спільними у Декарта і Ньютона, як, втім, і у двох інших наукових програм класичної науки - атомістичної і лейбніцевской.

Однак якщо нескінченне ізотропне простір мислиться в картезіанської програмі як відносне, то у Ньютона воно отримує зовсім іншу інтерпретацію. Запроваджуючи поняття абсолютного простору і часу, Ньютон вступає в полеміку з картезіанцамі не лише, а й з атомісти і з Лейбніцем. Разом з поняттями абсолютного простору і часу Ньютон вводить також поняття абсолютного руху.Ця концепція простору і часу як арени для рухомих тіл, властивості яких незмінні і незалежні від самих тіл, становила основу механічної картини світу.

У вченні про абсолютну просторі знайшли своє вираження філософсько-теолого-ня погляди Ньютона, що грали в його мисленні важливу роль. Як один із філософських передумов ньютонівської динаміки слід вказати на його переконання в тому, що матерія за природою є початок пасивне, а тому має існувати якийсь активний початок, що служило б, образно кажучи, джерелом «харчування» всесвіту.Таке уявлення про матерію у Ньютона збігається з картезіанскій: Декарта у, що ми знаємо, джерелом руху у світі є Бог. Далеко не випадково принцип тяжіння має в якості свого кореляти до нютоніанской фізики поняття абсолютного простору. Адже останнім Ньютон наділяє особливою властивістю активності, називаючи його «чувствіліщем бога» (Sensorium Dei).Ньютоново абсолютний простір Тобто, по суті, щось на зразок світової душі неплатників, що як би здійснює звязок усіх речей у всесвіті, подібно до того, як душа тварини - звязок всіх його органів. На користь такого розуміння абсолютного простору говорить і той факт, що воно, відповідно до Ньютону, не є діленим. Проте Ньютон не согласен вважати простір світової душею: поняття світової душі несумісно з християнством він заявляв, що простір - це атрибут Бога, а не його субстанція.

У ньютоніанцев у XVIII ст. закріпилося і абсолютизувалася уявлення про ньютонівської науковій програмі як програмі насамперед емпіричної. І хоча в роботах Ньютона було чимало підстав для такого тлумачення його методи, однак що поширилося у XVIII ст. уявлення про принципи ньютоніанской фізики була все ж таки одностороннім: з наукової програми Ньютона, по суті, повністю елімінувати її філософське ядро. В результаті і виник той вигляд ньютонівської фізики, що згодом виявився одним з аргументів на користь позитивістського тлумачення науки та її історії.

А. Ейнштейн писав: «значення праць Ньютона полягає не тільки в тому, що їм була створена практично застосовна і логічно задовільна основа механіки, а й у тому, що до кінця XIX ст. ці праці служили програмою всіх теоретичних досліджень у фізиці »174, - і не лише в ній, але й в інших науках.

У числі вчених XVIII ст., Що працювали в рамках наукової програми Ньютона - Пєр Симон Лаплас (1749-1827), який видає французький математик і астроном. Його пятитомне твір «Трактат про небесної механіки» як би підсумувало розвиток класичної механіки. Саме в небесній механіці Лаплас, як і інші вчені XVIII ст., Бачить вершину механіки як науки, в якій знаходить своє повне підтвердження принцип механічного розуміння природи. Лаплас повністю переконаний в тому, що фізика повинна бути зведена до механіки, а остання вирішує всі завдання шляхом диференціального обчислення. Досить проінтегрувати систем диференціальних рівнянь, що описують рух усіх без винятку тіл і часток, що складають всесвіт, щоб отримати вичерпні знання про те, що є, що було і що буде. Будь-яка випадковість, за цією програмою, буде результатом нашого незнання. Тут він близький до французьких матеріалістів, про що досить переконливо свідчить його відповідь Наполеона на репліку, що отримав у подарунок примірник «Викладу системи світу» Лапласа: "Ньютон у своїй книзі говорив про Бога, у вашій же книзі я жодного разу не зустрів імені Бога» .- «Громадянин Консул, у цій гіпотезою я не потребував».

Важлива особливість функціонування механічної картини світу як фундаментальної дослідницької програми - синтез природничо-наукового знання на основі редукції (відомості) різного роду процесів і явищ до механічних. Незважаючи на обмеженість рівнем природознавства в XVII., Механічна картина світу зіграла в цілому позитивну роль у розвитку науки та філософії. Вона давала природничо розуміння багатьох явищ природи, звільнивши їх від міфологічних і релігійних схоластичних тлумачень. Вона орієнтувала на розуміння природи з неї самої, на пізнання природних причин і законів природних явищ.