Предмет философии

Исаак Ньютон (1643-1721), родившийся в фермерской семье, в английской деревушке Вульсторн, с детства склонный к размышлениям в одиночестве, окончил Кембриджский университет. Практически все свои самые великие открытия он сделал в молодости, спасаясь от чумы в родной деревне. Здесь чудаковатый и рассеянный гений физики Ньютон завершил создание фундамента классического естествознания. Его кредо звучало так: «Гипотез не измышляю». Он последовательно описал механические процессы движения и взаимодействия тел на основе созданного им математического языка бесконечно малых. Понадобилось почти семьдесят лет, чтобы этот подход, привычный уже для современных школьников, окончательно утвердился в умах ученых. Определив понятия скорости, ускорения, массы и силы, Ньютон сформулировал законы динамики в виде связей между этими величинами, а проанализировав законы движения небесных тел, обнаруженные Кеплером, установил закон всемирного тяготения, введя в науку меру гравитационного взаимодействия тел в нашей Вселенной: сила тяжести обратно пропорционально квадрату расстояния между телами и пропорциональна массе тела, независимо от его формы и иных свойств. 28 апреля 1686 года он представил результаты своих изысканий Лондонскому королевскому обществу. В результате удалось научиться предсказывать солнечные затмения, понять природу морских приливов, объяснить экваториальное сжатие планет, рассчитывать орбиты комет (чем вскоре воспользовался английский астроном Эдмунд Хэйли (1656-1742), более известный под неправильной транскрипцией «Галлей», благодаря предсказанной им комете. Как сам сэр Ньютон вспоминал в старости, на мысль о тяготении его навело падающее в саду яблоко, ставшее впоследствии известнейшей научной притчей.

Другой стороной необъятного научного наследия Ньютона (достижения в области физики, химии, металлургии, математики, геометрии и т.д.) была оптика. После открытия сложного состава белого света, он приступил к исследованию законов преломления монохромных лучей, оказавшихся различными для каждого цвета. Это объяснило дефект линз – хроматическую аберрацию. Чтобы избежать этих искажений, Ньютон построил зеркальный телескоп собственной конструкции – рефлектор. Все крупнейшие телескопы современности несут в своей основе именно конструкцию Ньютона. В 1672 году ученый доложил Лондонскому королевскому обществу корпускулярную концепцию света (свет состоит из частичек-корпускул). Чуть позже, в 1676 году датчанин Оле Ремер (1644-1719), на основании наблюдения затмений спутника Юпитера установил, что скорость света конечна и равна 300000 км/сек.

Идеи Ньютона неосторожно и неоправданно упрощались его последователями. Так, утвердился принцип дальнодействия – мгновенной передачи действия тяготения через пустоту, хотя, сам Ньютон считал, что для этого необходим некий, пусть и нематериальный агент. Простые законы геометрической оптики с прямолинейными лучами, разработанные Ньютоном, так же требовали дополнительного объяснения. В большинстве случаев его можно было дать, считая свет потоком корпускул. Но в таком случае неясно: как частицы решают, кому отражаться, а кому преломляться, проходя в прозрачное тело? Кроме того, два пересекающихся потока-луча никак не воздействовали друг на друга. Как объяснить разложение белого света в радугу, таинство, так и не объясненное Ньютоном? Может быть свет все-таки волна, распространяющаяся в очень разреженном и упругом эфире? Голландец Христиан Гюйгенс (1629-1695) предложил в 1690 году иную теорию света – волновую (свет есть волна, распространяющаяся в мировом эфире), на которую Ньютон так же обратил внимание, но в итоге посчитал несостоятельной.

С 1702 года до самой смерти сэр Исаак Ньютон возглавлял Лондонское королевское общество, а с 1705 был пожалован дворянским титулом указом британской королевы. Ньютон словно соединил своей скромной, без подвигов, путешествий и приключений, и вместе с тем великой биографией две эпохи – ренессанс и «золотой век просвещения».

Золотой век просвещения – такое название получил период подлинного расцвета классического естествознания, наступившего после ньютонианской революции в физике. Множество открытий и смелых гипотез охватывали области физики, космогонии, биологии и химии, основанные на них изобретения оперативно внедрялись в повседневную жизнь.

Одним из важнейших вопросов в области космогонии стало возникновение Солнечной системы. Иммануил Кант (1724-1804) и Пьер Симон Лаплас (1749-1827) полагали, что все начиналось с газово-пылевой туманности, которая впоследствии превратилась в звезду, вокруг которой вращались планеты. При этом Кант полагал, что туманность была холодной, затем она стала сжиматься, образовав Солнце, а затем из него, в свою очередь, выделились планеты. Лаплас же считал, что туманность была изначально горячей, сжимаясь, она сформировала кольца, которые впоследствии стали планетами, центральная же часть сжалась еще сильнее и превратилась в Солнце. Проблема обеих гипотез – распределение момента количества движения в Солнечной системе. Составить представление об этой характеристике можно на примере фигуристки, резко сводящей разнесенные в стороны руки во время вращения – при этом ее вращение ускоряется. В Солнечной системе более 98 % полного момента количества движения приходится на орбитальное движение планет, и всего около 2 % - на вращение Солнца, которое, хотя и содержит подавляющую часть массы всей системы, вращается сравнительно медленно. Стало быть, необходимо объяснить, как могло возникнуть такое перераспределение момента количества движения в процессе образования системы звезда-планеты. Кант не остановился на построении модели Солнечной системы, распространив свои принципы на построение всей Вселенной – иерархической системы галактик. Однако, недостатком теории была необъяснимость появления вращения у покоящейся первоначально материи – Хаоса, созданного Богом, согласно гипотезе Канта. В то же время Лаплас на вопрос Наполеона о том, какое место занимает Бог в его теории, гордо ответил «Я не нуждаюсь в этой гипотезе!»

Были и сторонники случайного образования планет (Джинс, Шмидт, Литтлтон), которые обсуждали различные варианты близкого прохождения двух звезд или прохождения звезды через облако межзвездной пыли, в результате чего у звезды и могли бы образоваться планеты: либо из части ее вещества, вырвавшегося под действием гравитации второй звезды, либо из облака. Однако, хотя и обоснованная расчетами, эта гипотеза маловероятна поскольку, согласно теории вероятности, лишь у одной из примерно 100000 звезд могла бы быть планетная система. Слишком редко разбросаны светила во Вселенной.

Идея эволюции коснулась не только космогонии, но и других областей знаний. Особое место эпоха просвещения и XIX век заняли в истории биологической науки. Шведский натуралист Карл Линней (1707-1778) созданием бинарной номенклатуры и своей классификацией подвел итог многовековому эмпирическому накоплению биологических знаний. Он же, осознавая искусственность своей систематики, заявил, что возможна и некая система живых организмов по естественному методу, основанная на знании природы. Это подводило естествоиспытателей к идее эволюции. Ботаник Королевского ботанического сада в Париже Жан Батист Пьер Ламарк (1744-1829) впервые предложил развернутую концепцию эволюции органического мира. По его мнению, руководящим в эволюционном процессе был принцип градации (стремления к совершенству), основанный на зависимости развития или атрофии органов под влиянием упражнения и наследовании таких признаков. Иначе все себе представляли сторонники «теории катастроф» - основатель палеонтологии, француз Жорж Кювье (1769-1832), английский зоолог и палеонтолог Ричард Оуэн (1804-1892) и другие. По их мнению, живой мир неоднократно изменялся в исключительно в результате глобальных катастроф, стиравших большую часть всего живого с лика Земли. Каждый новый этап, согласно катастрофизму, был более совершенным благодаря внешней творящей божественной силе (она же, видимо, была и первопричиной катастроф). Третьим вариантом был униформизм, адепты которого (русский и английский естествоиспытатели Михаил Ломоносов (1711-1765) и Чарльз Лайель (1797-1875) и др.) считали мир плавно меняющимся, но ненаправленно, бессистемно, случайным образом. Нельзя сказать, что все три теории были неверны, но они охватывали лишь частности сложного процесса развития жизни на Земле.

Английский натуралист Чарльз Роберт Дарвин (1809-1882), опираясь на результаты наблюдений, накопленных им к 26 годам во время кругосветного путешествия на военном парусном корвете «Бигль» (капитан Р. Фицрой), создал свою теорию естественного отбора. Основная идея книги Дарвина «Происхождение видов», изданной в 1859 г., состоит в применении концепций борьбы за существование и естественного отбора, а так же понятий определенной и неопределенной изменчивости для объяснения возникшего в результате биологической эволюции многообразия живых существ, обитающих на Земле. При этом Дарвин указал, что взял эту концепцию социологической доктрины Мальтуса о борьбе за существование и выживание сильнейшего в человеческом социуме и применил по отношению к животному и растительному миру. Теория Дарвина и ныне одна из известнейших концепций биологической эволюции. Выдающийся немецкий биолог Эрнст Геккель (1834-1919) назвал Дарвина «Ньютоном органического мира».

Внутривидовые и внутриродовые изменения (возникновение видов, подвидов, селекция пород и сортов) действительно происходят подобным образом, в полном согласии с теорией Дарвина. Но «подъем» на следующий уровень – род – уже вызывает некоторые вопросы. Дело в том, что Дарвин ошибочно полагал: естественный отбор обусловлен только небольшими случайными изменениями в облике живого существа. Но если взять много растений одного вида и построить диаграмму, на вертикальной оси которой отложено число особей, а на горизонтальной, например, длина стебля. Существует такая длина, которой обладает наибольшее число растений. Если взять на семена растения, соответствующие той части диаграммы, где длина несколько больше характерной, то у новых растений распределение будет прежним, а характерная длина той же. Но если выбрать семена тех растений, длина которых существенно превосходит характерную (не более 10 на 10000), то примерно у половины нового поколения длина будет столь же велика, то есть произойдет наследование признака. Голландский ботаник Хуго де Фриз (1848-1935) назвал это мутацией – скачкообразным изменением. Раздел биологии, изучающий законы наследственности, был назван генетикой. Наиболее важной идеей этой науки является переход от непрерывности в описании наследуемых свойств к их дискретности. Существуют некоторые относительно стабильные состояния, между которыми возможны переходы. Возможность расчета таких состояний дало возможность использования для прогноза математические методы статистики и ее закономерности.

Впервые на эмпирическом уровне законы генетики были установлены основателем этой науки, биологом и священником Грегором Иоганном Менделем (1822-1884). Он рассматривал не наследуемость всех признаков, но лишь одного избранного. Открытие расщепления признаков показало, что возникающие у организмов рецессивные мутации не исчезают (это было главным возражением антидарвинистов), а сохраняются в популяциях в гетерозиготном состоянии, переходя из поколения в поколение. Открытия Менделя на полвека опередили свое время.

Тем временем у химиков резко возрос интерес к процессу горения. Почему одни предметы горят, а другие нет? Что представляет собой этот процесс? Объяснения пыталась дать теория флогистона-теплорода (греческого флогистос – горючий). Ее основоположником был немецкий врач и химик Георг Шталь (1659-1734). Согласно его теории все горючие вещества богаты особым веществом – флогистоном. Чем больше флогистона в теле, тем лучше оно горит. То, что остается после горения, флогистона не содержит и потому гореть не может. Металлы, по мнению Шталя, тоже содержат флогистон, а теряя его превращаются в известь, ржавчину и окалину. Если к этим остаткам опять добавить флогистон, можно опять получить металлы. Такое понимание плавления позволило объяснить процесс превращения руд в металл: руда, в которой мало флогистона, нагревается на древесном угле, богатом флогистоном. Флогистон переходит из угля в руду, в итоге уголь превращается в бедную флогистоном золу, а руда – в металл, богатый флогистоном. Теория флогистона быстро стала популярной и была повсеместно принята, так как дала четкие ответы на многочисленные вопросы. Но один вопрос эта теория решить не могла: большинство горючих веществ при горении в значительной степени исчезало, зола и сажа были легче, чем исходное вещество.

Антуан-Лоран Лавуазье (1743-1794) в опытах по нагреванию различных веществ в закрытых сосудах установил, что независимо от характера химических процессов и их продуктов, общий вес всех участвующих в реакции веществ не меняется: масса не создается и не уничтожается, а лишь переходит от одного вещества к другому (закон сохранения массы). Встала задача: почему при соединении воздуха с металлом образуется окалина, а при соединении с деревом – газы, и почему при этих взаимодействиях участвовал не весь воздух, а лишь пятая его часть? При ее решении Лавуазье пришел к выводу, что воздух не простое вещество, а смесь двух газов, 1/5 которой составляет газ, который и соединяется с горящими и ржавеющими предметами, переходит из руды в уголь и необходим для жизни. Лавуазье назвал этот газ кислородом (порождающим кислоты), так как ошибочно думал, что это компонент всех кислот. Второй газ не поддерживает горения, и был назван азотом – безжизненным. Важную роль в этих исследованиях сыграли опыты английского физика Генри Кавендиша (1731-1810), доказавшего, что образующиеся при горении газы конденсируются в воду, а значит вода не простое вещество, а соединение двух газов. Лавуазье назвал один газ водородом (он при горении соединяется с кислородом, образуя воду). Теории Лавуазье привели к рационализации химии и покончили с таинственными гипотетическими элементами. Сам же Лавуазье, как роялист, сложил голову на парижской гильотине в дни правления Робеспьера.

Джон Дальтон (1766-1844) – английский физик и химик – исходя из корпускулярного строения материи и понятия химического элемента по Лавуазье, сделал вывод, что все атомы каждого химического элемента одинаковы и обладают определенным весом. Следовательно, каждый элемент обладает своим относительным атомным весом. В качестве условной единицы атомного веса он принял атомный вес водорода и сопоставил с ним другие элементы, составив первую таблицу атомных весов

Йенс Якоб Берцелиус (1779-1848)– шведский химик, открывший закон постоянства состава молекулы вещества, ввел деление веществ на два вида. Вещества неживой природы (неорганические) могли выдерживать жесткую обработку, а вещества живой или некогда живой материи (органические) такой обработки не выдерживали. Во многих проявлениях эти две группы веществ вели себя принципиально различным образом: так, органические вещества при нагревании или другом воздействии легко превращаются в неорганические.

До середины XIX в. химия развивалась хаотически: химики открывали новые химические элементы, описывали их свойства, и так накопили огромный эмпирический материал, нуждавшийся в систематизации. Логическим финалом этого процесса стал I Международный химический конгресс (1860, Карслуэ, Германия), на котором окончательно сформулировали и приняли основополагающие принципы, теории и законы химии. С этого момента начался современный период развития химии, в начале которого были разработаны теории валентности, ароматических соединений, стереохимии, электролитической диссоциации Сванте Аррениуса и др. Главным же стало открытие периодического закона.