Глава VII. Период формирования новой физики (от Галилея до Ньютона)

Общая характеристика

В введении и в предыдущих главах было указано, что XVII в. представляет кульминационный пункт процесса формирования новой науки. Все основные задачи, поставленные жизнью перед естествознанием, были разрешены. Упрочилось новое мировоззрение, заложены основы механики, развилась оптика, наметились программы и методы экспериментальной науки, найдены новые формы организации науки и международного научного общения.

Экспериментальная наука, как было справедливо указано Бэконом, могла успешно разбиваться лишь коллективными усилиями. Эксперименты требовали средств и времени; возникло огромное множество проблем, требующих экспериментальной проверки, разрешение которых было не по силам отдельным лицам. Вот почему в XVII в. такое большое развитие получают научные общества - академии. Они явились организационными ячейками новой науки. В 1657 г. возникла Флорентийская академия опыта, работавшая по предначертаниям Галилея. Она насчитывала девять членов, работавших строго коллективно. Из флорентийских академиков наиболее известны Борелли и Вивиани - ученик и биограф Галилея. Труды академии вышли в 1667 г. Этот год был годом закрытия академии. Академия находилась под покровительством брата герцога Тосканского - Леопольда Медичи. Соблазнившись шапкой кардинала, Леопольд согласился на предъявленное римской курией требование - разогнать академию. Разгон академии вредно отразился на судьбах итальянской науки.

В Англии с 1645 г., когда гражданская война прервала деятельность университетов, развернулась работа кружка, на собраниях которого обсуждались различные научные вопросы. Одним из первых участников кружка был математик Валлис. По показаниям Валлиса тематика заседаний касалась различных вопросов тогдашнего естествознания. "Предметами нашего обсуждения,- говорит Валлис,- были: кровообращение, заслонки вен, млечные вены, лимфатические сосуды, гипотеза Коперника, природа комет и новых звёзд, спутники Юпитера, овальные придатки, как они кажутся, Сатурна; солнечные пятна и обращение Солнца около оси, неравенства и селенография Луны, фазы Венеры и Меркурия, изобретение телескопа и шлифовка стёкол для него, вес воздуха, возможность пустоты и боязнь пустоты в природе, опыт Торичелли со ртутью, падение тяжёлых тел, ускорение падения и другие вопросы касательно природы. Многие из этих предметов были тогда новыми открытиями, другие были мало известны и не так распространены, как ныне, как и вся область, называемая новой философией, которая, начиная с Галилея во Флоренции и сэра Фрэнсиса Бэкона (лорд Верулам) в Англии, разрабатывается, кроме Англии, в Италии, Франции, Германии и других местах".

В эпоху Кромвеля члены кружка переехали в Оксфорд (часть членов продолжала собираться в Лондоне). Со времени реставрации начинается организационное оформление общества. 28 ноября 1660 г. общество было организовано, в дальнейшем оно получило формальный королевский статут. По статуту общество получило название Лондонского королевского общества. Оно было основано "для преуспеяния экспериментальной философии".

На заседаниях общества делались опыты и сообщения о проделанных опытах. Опыты вначале ставились бессистемно,' но они имели огромное значение, способствуя развитию экспериментальной науки.

Рис. 71. Памятный лист с изображением великих изобретений, сделанных в эпоху открытий

Аналогичные учреждения возникали и в других странах. В Париже в сороковых годах семнадцатого века также были частные собрания любителей и учёных. Кольбер предложил Людовику XIV организовать официально академию, которая и была основана в 1663 г. Затем академии возникли в других странах, и в начале XVIII в. вся Европа, включая Россию и скандинавские страны, была покрыта сетью академий.

Потребность в научной информации, при столь бурном развитии науки, была исключительно велика. В первой половине XVII в. большую роль, играла переписка учёных различных стран. Своеобразным центром такой переписки был друг Декарта - "человек-журнал" Мерсенн. Мерсенн держал своих корреспондентов в курсе всех научных новинок. Несмотря на всю ценность научной переписки, она не могла удовлетворить запросов научной информации. И в XVII в. возникает новая форма научного общения, которая играет с тех пор исключительную роль,- научная периодика.

Первые периодические издания выходят в академиях. С 1665 г. издаётся орган королевского общества "Philosophical Transactions". Затем выходят мемуары Парижской академии. С 1682 г. издаётся научный журнал в Лейпциге "Учёные записки" ("Acta Eruditorum").

Все эти организационные мероприятия (академии и журналы) обеспечили успешное развитие новой науки. Выработанные в XVII в. формы интернационального научного общения продолжают играть видную роль и в современной науке.

Переходя к общей характеристике идейного содержания науки XVIIB., мы должны указать стержневые вопросы, вокруг которых строилась новая физика. Практика требовала решения задач динамики и уточнения описания движения небесных светил, что привело к ведущей проблеме эпохи: замены механики Аристотеля новой, в результате решения которой были установлены принципы ньютоновской механики.

Особенно существенный интерес представляла механика неба. Уточнение практической астрономии выдвинуло в механике проблему часов, в оптике - проблему зрительных труб, и телескопов. Теоретическая астрономия нуждалась в динамическом обосновании, т. е. в установлении точного закона тяготения. Проблема тяготения была, таким образом, одной из актуальнейших проблем эпохи. Принципы динамики, маятник, тяготение - вот стержневые вопросы физики XVII в., к которым присоединилась ещё под влиянием идей Декарта проблема взаимодействия тел и, в первую очередь, теория удара. К механике примыкали вопросы оптики, представлявшие существенный интерес, в связи с необходимостью теоретического обоснования действия только что изобретённых оптических инструментов.

Рис. 72. Титульный лист научного журнала 'Acta Eruditorum'

Ревизия натурфилософских воззрений Аристотеля коснулась и его принципа "боязни пустоты". Открытие атмосферного давления, изобретение воздушного насоса положили начало исследованию газов. Другими вопросами механики сплошных сред, разрабатывавшимися в XVII в., были вопросы гидростатики и элементы гидродинамики (Кастелли, Торичелли), начала теории упругости (Гук) и основы акустики (Галилей, Мерсенн и др.). Развитие новых методов исследования ознаменовалось первыми результатами в учении о теплоте и в учении об электрических и магнитных явлениях.

Характер ведущих проблем и развивающихся вокруг них исследований отчётливо указывает на тесную связь производства и науки, на определяющую роль производства. Касаясь специально XVII в., Маркс отмечал: "Очень важную роль сыграло спорадическое применение машин в XVII столетии, так как оно дало великим математикам того времени практические опорные пункты и стимулы для создания современной механики".

Механика и математика в XVII в. развивались во взаимной связи. Вычислительная астрономическая практика привела к изобретению логарифмов, причём у Непера связь между числами и логарифмами выводилась из идеи движения. Идея движений проникает в математику всё больше и больше. Разрабатывается понятие о функции, открывается дифференциальное и интегральное исчисление, создаётся аналитическая геометрия. Все эти великие математические открытия стали возможными только потому, что законы движения и связанные с движением понятия были усвоены деятелями XVII в. А развитие математики, в свою очередь, дало механике мощное орудие для дальнейшего продвижения вперёд.

Такова краткая характеристика науки XVII в. Приступая к более подробному анализу научных результатов этого периода, мы, естественно, должны начать с рассмотрения центральной проблемы физики этого периода: установления принципов динамики. И здесь мы снова встречаем имя Галилея.