Атомистика в послеаристотелевскую эпоху

Войны Александра Македонского изменили лицо древнего мира и привели в соприкосновение греческую и восточную цивилизации. Из этого контакта возник сплав культуры, играющий большую роль в мировой истории, и в частности в возникновении и развитии христианства. На обломках распавшейся после смерти Александра огромной империи возникли новые государства, новые центры торговли, ремесла и культуры.

Полководцы Александр Селевк и Птолемей Лаг поделили между собой мир. Селевк и его преемники (селев-киды) обосновались в Азии. Птолемей и его преемники —в Африке. В этих государствах возникли новые центры экономической и культурной жизни: Пергам, Антиохия, остров Родос в Азии, Александрия в Африке. Афины превратились в провинцию, хотя пульс философской и научной жизни продолжал еще биться и после смерти Аристотеля. Характер греческой науки и философии, однако, претерпел существенные изменения.

В истории науки и культуры древнего мира начался новый период, получивший название эллинистического (эллин —грек) и продолжавшийся от образования эллинистических государств (конец IV —начало III в. до н. э ) до завоевания Египта Римом (1 в. до н. э.). С этого времени начинается третий период истории науки — греко-римский. В течение этого периода эллинская языческая культура уступает свои позиции новой, христианской культуре, вступившей в резкую оппозицию к язычеству, ярким выражением которой является разгром знаменитой Александрийской библиотеки и убийство женщины-астронома Гипатии (415 г. н. э.). Борьба завершается длительным господством религиозной идеологии в духовной жизни средневековья, подчинившей науку и культуру. Именно этим объясняется тот факт, что замечательные достижения античной науки оказались в значительной степени забытыми, а подавляющее большинство трудов древних авторов — утраченными.

С самого начала религия (не только христианская) была врагом науки и свободной научной мысли. Следы этой вражды видны во всей истории науки, в том числе и в науке древности. Римский поэт и философ Лукреций Кар (около 99-55 гг. до н. э.) в своей знаме* нитой поэме «О природе вещей», ставшей классическим произведением научного естествознания, вдохновенно описал «тягостный гнет религии», под которым «безобразно влачилась» жизнь людей и против которого восстал греческий мыслитель, вступив в бесстрашную борьбу с религиозной идеологией.(Теория Эпикура изложена в поэтической форме в поэме Лукреция «О природе вещей», написанной в I в. до н. э. Эта поэма издана в русском переводе в серии «Классики науки», основанной академиком С. И. Вавиловым, в двух томах. Том второй содержит научные комментарии и отрывки из произведений самого Эпикура. ) Смелый мыслитель, воспетый Лукрецием в первой песне поэмы и изложению учения которого посвящена вся эта поэма, — последний блестящий представитель афинской науки и философии Эпикур (341—270 гг. до н. э.), развивший учение Демокрита о природе.

В творчестве Эпикура уже ясно обозначились интересы новой эпохи. Ученого занимали по преимуществу проблемы этики. Эти проблемы оживленно обсуждались в эллинистическую и греко-римскую эпоху, и значительная часть этического и философского наследия этого периода" вошла в христианскую этику и философию. Однако этика Эпикура была материалистической и земной («эпикурейство») и вызвала злобную реакцию «отцов» церкви.

Учение Эпикура о природе основано на концепции атомов Демокрита, но несколько отличается от демокритовского. Поразителен размах атомной теории. Существованием атомов Эпикур, а за ним и Лукреций пытаются объяснить все естественные, психические и социальные явления. Само представление об атомах выводится из хорошо известных фактов. Так, белье сохнет потому, что под действием солнца и ветра от него отрываются невидимые частицы воды, рука медной статуи у городских ворот, к которой прикасаются в поцелуе губы входящих в город, заметно тоньше по сравнению с другой рукой, так как при поцелуе губы уносят частицы меди.

Атомы находятся в беспорядочном движении, и Лукреций рисует модель движения атомов, уподобляя его движению пылинок в солнечном луче, ворвавшемся в темную комнату. Это первая в истории науки картина молекулярного движения, написанная древним автором. Само хаотическое движение атомов Эпикур объясняет иначе, чем Демокрит, — он отступает от строгого детерминизма Демокрита. Эпикур не признает различия в скорости падения малых и больших атомов; в пустом пространстве все частицы движутся с одинаковой скоростью. Но в некоторые моменты самопроизвольно возникают случайные небольшие отклонения той или иной частицы от прямолинейного пути. Эти отклонения Эпикур считал необходимыми, чтобы объяснить свободную волю людей, так что атомы как бы также обладают некоей «свободой воли».

Эпикур и Лукреций считали, что одна необходимость не в состоянии объяснить разнообразие явлений природы и особенности поведения людей и животных. Следует допускать небольшие случайные отклонения атомов в неопределенных местах, в неопределенные моменты времени («не в положенный срок и на месте, дотоль неизвестном»). Так впервые в истории науки в научный анализ наряду с необходимостью вводится случайность.

Основной принцип материалистической философии «из ничего ничего не бывает» лежит в основе учения Эпикура — Лукреция:

     За основанье тут мы берем положенье такое.
     Из ничего не творится ничто по божественной воле.

Лукреций прямо восстает против религиозного тезиса о сотворении мира из ничего по божественной воле, он противопоставляет ему воззрение о вечных превращениях неразрушимой материи:

     Ты видишь отсюда,
     Что из материи все вырастает своей и живет ей
     Мир бесконечен в пространстве: Нет никакого конца ни с одной стороны у Вселенной.
     Где бы ты ни был, везде с того места, что ты занимаешь,
     Все бесконечном она остается во всех направлениях
     Этот бесконечный мир не имеет никакого центра.

Учение Аристотеля о естественном центре Вселенной атомисты отвергают. Вместе с тем у Лукреция нет представления о шарообразности Земли. В этом отношении он делает шаг назад по сравнению с Аристотелем. Трудно понять, как это сочетается у него с представлением о множестве миров, с космогонической концепцией о возникновении этих миров из сочетания атомов.

Уже из этого примера видно, что пути к истине далеко не прямолинейны, научные познания не развиваются по непрерывно восходящей линии. Пифагорейцы первыми приняли гипотезу о сферичности Земли, но даже у Анаксагора она плоская лепешка.

В дальнейшем, в эллинистическую эпоху, предпринимаются первые научные попытки определения радиуса Земли, но Лукреций, спустя два века после этих попыток, вновь возвращается к плоской Земле и резко выступает против представления об антиподах, против относительности верха и низа.

Однако эти ошибки не умаляют огромного исторического значения достижений древних атомистов. Они ввели в науку плодотворную идею, прошедшую через века, развившуюся в наши дни в могучую науку об атоме и атомном ядре. Они построили первые научные теории явлений природы, основанные на идее атомов, и современная кинетическая теория материи начинается с картины, нарисованной Лукрецием: Вот посмотри: всякий раз, когда солнечный свет проникает В наши жилища и мрак прорезает своими лучами,

     Множество маленьких тел в пустоте ты увидишь, которые
     Мечутся взад и вперед в лучистом сиянии света;
     Будто бы в вечной борьбе они бьются в сраженьях и битвах,
     В схватке бросаются вдруг по отрядам, не зная покоя.
     Или сходясь, или врозь беспрерывно опять разлетаясь.
     Можешь из этого ты уяснить себе, как неустанно Первоначала вещей (Так Лукреций называет атомы (рrimоrdiа rеrum).) в пустоте необъятной мятутся
     Так о великих вещах помогают составить понятие
     Малые вещи, пути намечая для их постиженья

Эта модель мятущихся пылинок, нарисованная Лукрецием, аналогична современной картине броуновского движения; видимое движение пылинок возникает от невидимых толчков атомов:

     Так, исходя от начал, движенье мало-помалу
     Наших касается чувств, и становится видимым также
     Нам и в пылинках оно, что движутся в солнечном свете,
     Хоть не заметны толчки, от которых оно происходит.

Гениальные догадки древних атомистов предопределили будущий успех атомной теории материи.

Атомистика Эпикура—Лукреция продолжала линию научного развития доаристотелевского периода. В своей поэме Лукреций обсуждает воззрения Гераклита Эфесского, Эмпедокла, Анаксагора, Демокрита, критически оценивая их и предлагая эпикурейский вариант атомистики. Он примыкает к этой линии и по методу диалектического рассуждения. Хотя Лукреций и не прибегает к диалогу, полемический характер многих частей поэмы роднит его с диалектиками предшествующей эпохи. Но атомистика послеаристотелевской эпохи носит и существенно новые черты: она более конкретна, более «физична», чем теория Аристотеля и атомистика Демокрита. Атомы Демокрита по существу чисто геометрические образы, они характеризуются только формой и объемом. У Эпикура и Лукреция атомы обладают весом, плотностью (твердостью) и, наконец, внутренней способностью к самопроизвольным отклонениям от прямолинейного движения. Приведенная выше модель движения атомов в пустоте показывает, как развилось конкретное физическое мышление в послеаристотелевскую эпоху. Естествознание в эту эпоху стало переходить из сферы отвлеченного, философского размышления о природе в сферу конкретных фактов и явлений. В эллинистическую эпоху греческая математика, механика и астрономия наряду с другими отраслями знаний достигли своего наивысшего развития. Греческая наука перешла от рассмотрения мира в целом к дифференцированному знанию, из единой науки выделились и развились отдельные науки, естественные и гуманитарные.

В чем причина такого изменения характера науки? Основная причина заключается в изменении исторических условий, в новых общественных потребностях. Походы Александра Македонского требовали не только полководческого искусства, но и конкретных знаний и умений. Войско сопровождали инженеры и строители. Со времен Александра необычайно развилась военная и строительная техника. Профессия инженера стала пользоваться общественным признанием и уважением.

Новые торговые, политические и экономические связи охватили огромную территорию от Индии и Средней Азии до Пиренеев. Астрономия, география, а с ними и естествознание в целом стали общественно необходимыми. Не случайно наследники империи Александра проявляли большую заботу об ученых, создавали условия, обеспечивающие им возможность спокойной научной работы. Уже первый Птолемей привлекал в Александрию ученых, создавал библиотеку, при втором Птолемее возникло знаменитое научное учреждение древнего мира — Александрийский музей. Если Академия Платона и Лицей Аристотеля были предшественниками современных университетов, в которых сочетается научная и педагогическая работа, то Александрийский музей можно рассматривать как предшественник современных научно-исследовательских институтов. К услугам ученых были библиотека, обсерватории, коллекции, ученые получали полное содержание и могли не заботиться о средствах к существованию. Все это обеспечивало ведущую роль Александрии в научном прогрессе эллинистической эпохи, так что нередко эллинистический период в истории науки называют Александрийским.

Почти каждый ученый эллинистической эпохи был связан с Александрией если не личным контактом, то научной перепиской, которая в этот период получила большое развитие. Знаменитый Архимед сообщал свои результаты в форме писем, направленных из Сиракуз александрийским математикам. В Александрии жили и работали крупные ученые: геометр Евклид, географ и математик Эратосфен, астрономы Конон, Аристарх Самосский и позже Клавдий Птолемей. С Александрией были связаны жившие на острове Родосе математик Аполлоний Пергский, астроном Гиппарх и сиракузянин Архимед. В развитии науки особенно важную роль сыграли Евклид и Архимед.

Евклид (жил в III в. до н. э.) подытожил и систематизировал математические знания своих предшественников, из коих его учителем был знаменитый ученый Евдокс Книдский. «Начала» Евклида представляют собой изложение той геометрии, которая известна и поныне под названием евклидовой геометрии. Она описывает метрические свойства пространства, которое современная наука называет евклидовым пространством. Евклидово пространство является ареной физических явлений классической физики, основы которой были заложены Галилеем и Ньютоном.

Это пространство пустое, безграничное, изотропное, имеющее три измерения. Евклид придал математическую определенность атомистической идее пустого пространства, в котором движутся атомы. Простейшим геометрическим объектом у Евклида является точка, которую он определяет как то, что не имеет частей. Другими словами, точка — это неделимый атом пространства.

Бесконечность пространства характеризуется тремя постулатами: «От всякой точки до всякой точки можно провести прямую линию».

«Ограниченную прямую можно непрерывно продолжить по прямой».

«Из всякого центра и всяким раствором может быть описан круг».

Учение о параллельных и знаменитый пятый постулат («Если прямая, падающая на две прямые, образует внутренние и по одну сторону углы, меньшие двух прямых, то продолженные неограниченно эти две прямые встретятся с той стороны, где углы меньше двух прямых») определяют свойства евклидова пространства и его геометрию, отличную от неевклидовых геометрий.

Несколько позже Архимед дал еще одну характеристику евклидова пространства, приняв следующее допущение: «Из всех линий, имеющих одни и те же концы, прямая будет наименьшей». Прямая линия в евклидовой геометрии является геодезической линией, т. е. линией, имеющей наименьшую длину. Евклидово пространство является плоским.

Конечно, все эти особенности евклидова пространства были открыты не сразу, а в результате многовековой работы научной мысли, но отправным пунктом этой работы послужили «Начала» Евклида. Знание основ евклидовой геометрии является ныне необходимым элементом общего образования во всем мире.

Евклид заложил основы геометрической оптики, изложенные им в сочинениях «Оптика» и «Катоптрика». Основное понятие геометрической оптики — прямолинейный световой луч. Евклид принимает, что световой луч исходит из глаза (теория зрительных лучей), что для геометрических построений не имеет существенного значения. Он знает закон отражения и фокусирующее действие вогнутого сферического зеркала, хотя точного положения фокуса определить ещё не может. Во всяком случае в истории физики имя Евклида как основателя геометрической оптики не заняло надлежащее место.