Философские проблемы физики

Объектом, который изучает физика, являются материальные структуры неживой природы. В зависимости от размеров эти структуры принято подразделять на мега-, макро- и микромир. К мегамиру относят объекты космических масштабов – планеты, звезды, галактики, их скопления и т.п. Макромир – достаточно условное понятие. Сюда входят и мельчайшие предметы, видимые невооруженным взглядом, и такие относительно большие объекты, как, например, горы. Часто к макромиру относят объекты соизмеримые с величиной человеческого тела. Микромир в современном его понимании – это элементарные частицы, атомы, молекулы и т.п.

Предметом физики является изучение того, какие отношения (взаимодействия) существуют между теми или иными структурами материального мира. Физика – это развитая естественная наука, которая состоит из целого ряда разделов, многие из которых тесно связаны между собой, так как в их основе лежат одни и те же фундаментальные закономерности. В частности, законы классической механики, которые описывают взаимодействие объектов макро- и мегамира, лежат как в основе соответствующих астрономических представлений, так в основе молекулярно-кинетической теории, которая описывает закономерности изменений в газовых средах. Положения квантовой механики, которые служат для описания микромира, составляют основу некоторых разделов оптики и электродинамики. Такие относительно самостоятельные и имеющие собственные объекты исследования науки, как астрономия и геология, по существу, являются прикладными разделами физики, так как в своих исследованиях они основываются на общефизических закономерностях.

В настоящее время физика – это самая развитая из всех естественных наук, которая достигла значительных успехов в исследовании своего предмета. Именно здесь впервые был открыт ряд фундаментальных закономерностей, на основании которых удалось в понять как именно утроена природа и почему происходят те или иные процессы и явления. Успех физики в значительной мере связан с тем, что тот объект, который она изучает, является относительно простым по сравнению с объектами других наук. Например, живое – изучение закономерностей существования и изменения которого составляет предмет биологии – является гораздо более сложным явлением, так как, с одной стороны, любое живое является материальным образованием, которое подчиняется общим законами физики, но, с другой стороны, оно обладает целом рядом существенных особенностей, которые в настоящее время пока не удается описать с точки зрения физических представлений.

Что касается философской составляющей физических знаний, то о последней можно говорить в связи с тем, что в процессе развития физики неоднократно ставились и решались вопросы, имеющих прямое отношение к проблемам онтологии и теории познания, являющихся традиционными разделами философского знания. Философские вопросы физики – это ряд проблем общего характера, в первую очередь следующие:

1. Что такое «материя»?

2. Какова природа пространства и времени?

3. Каковы те общие закономерности, которым подчиняется все множество конкретных движений и взаимодействий, которые можно наблюдать в мире?

4. Насколько соответствуют своим объектам те или иные способы и методы исследования природы на ее разных уровнях?

5. Как и почему изменялись представления о предмете и методах физической науки в процессе ее развития?

Если исходить из позиции интернализма, т.е. обратить внимание только на внутреннюю логику развития физического знания и те онтологические и гносеологические представления, которые соответствуют этому развитию, то здесь можно выделить три относительно самостоятельных этапа:

1. Первому этапу будут соответствовать знания об объектах, которые изучает эта наука, с того момента, когда их стали пытаться рассматривать с «физической» точки зрения и вплоть до XVII века.

2. Второму, начало которого – это XVII век, а конец – рубеж XIX – XX веков, будет соответствовать парадигма классической механики.

3. Третий этап – это современность, которая берет свое начало с XX века и парадигме которой соответствуют теории относительности и квантовая механика.

Физика как натурфилософия

Первый этап в развитии физики можно назвать «натурфилософским», подчеркнув, что в это время физика была частью умозрительного (философского) знания, и экспериментальный метод исследования здесь не играл сколько-нибудь существенной роли. Общей чертой стилистики натурфилософского мышления является то, что это мышление формируется на базе обыденного сознания с присущей ему тенденцией воспроизводить очевидности обыденного опыта и их последующей схематизацией в виде более или менее общих зависимостей и связей.

Стилю мышления натурфилософов была присуща метафоричность, с помощью которой приходилось восполнять недостаточную разработанность приемов и средств теоретического мышления. Многие положения умозрительного характера выступали в качестве обобщений, которые строились на основе наблюдений заимствовавшихся из практики ремесленной деятельности. Верные наблюдения и гениальные обобщающие догадки здесь часто сосуществовали наравне с чисто спекулятивными и ошибочными построениями.

Существенной чертой многих натурфилософских построений был явный или скрытый антропоморфизм, который проявлялся в том, что в качестве исходных посылок теоретических размышлений о природе выступали допущения, почерпнутые в результате наблюдения за деятельностью собственного сознания или жизни общества. В результате натурфилософские построения были несвободны от представлений об идеальном, а также целого ряда положений этико-эстетического характера.

Хотя в рамках древней мысли – в частности, античной – удалось совершить ряд открытий и сформулировать ряд проблем, которые во много задали континуум научной мысли будущего, однако при этом следует понимать, что в целом натурфилософские знания прошлого достаточно далеки от современных воззрений на природу. Иллюзия современности естественнонаучных знаний древности возникает из-за того, что для обозначения многих понятий и объектов современная наука часто использует термины, заимствованные из словаря того времени. Например, в существующих в настоящее время названиях планет сохранены имена античных богов. Но это вовсе не означает, что представления об этих планетах не претерпели существенных изменений за две с лишним тысячи лет. Аналогичная судьба терминов «атом» и «эфир», введенных древнегреческими философами и принятых современным естествознанием. Для лучшего понимания сказанного рассмотрим несколько конкретных примеров из истории древней физики.

Еще в античности было создано чрезвычайно популярное в дальнейшем учение об атомах как последних, неизменных и неделимых «кирпичиках» бытия, из которых, как полагалось, состоят все вещи. Самым известным из соавторов атомистической концепции был древнегреческий философ Демокрит. Огромная популярность атомизма в течение длительного времени основывалась на том, что в рамках этой теории удалось без видимых противоречий согласовать наблюдаемое изменяющееся многообразие внешнего мира с требованием его рационального обоснования. Дело в том, что предшествовавшие атомизму попытки понять природу как рациональную целостность не могли согласовать между собой, с одной стороны, необходимость мыслить её понятийно, а, с другой, – учесть факт изменчивости последней.

Атомизм как философская доктрина вырос, с одной стороны, из идеи Элейской школы о неизменности мыслимого бытия, а с другой, – из представлений главного противника элейцев, Гераклита, который знаменит благодаря приписываемому ему изречению «все течет, все изменяется». Это высказывание Гераклита гораздо лучше, чем идеи Парменида, согласуются с видимым миром, однако в нем есть существенный недостаток, которого нет у элейцев: раз нет ничего устойчивого и определенного (ведь «все течет»), значит, понять ничего нельзя, ибо понять – значит добиться определенности, т.е. выразить знание в форме понятия. Изящность решения, предложенного Демокритом, состояла в том, что:

1. В учении об атомах как неизменных частицах, посредством соединения и разъединения которых образуются все вещи, описывается видимая изменчивость мира (соединение и разъединение атомов);

2. Удовлетворяется требование разума мыслить мир как нечто определенное (ведь сами атомы неизменны).

Таким образом, «атомы» Демокрита – это вовсе не мельчайшие неделимые вещественные частички, кирпичики из которых строится мироздание, а умозрительные абстракции, которые подобны Единому Парменида (только их парадоксальным образом много) и которые введены в качестве допущения в теорию мироздания Демокрита для того, чтобы последнее можно было помыслить рационально.

Своеобразно и натурфилософское представление о движении, истоки которого принято возводить к работам Аристотеля. Аксиомой всей догалилеевской физики было представление о том, что покой – это естественное состояние, к которому все стремится в природе, а любое движение носит насильственный характер, которое всегда требует для своего осуществления присутствие движителя, т.е. чего-то такого, что является причиной движения. Такой вывод делался на основе обыденных наблюдений, согласно которым любое взаимодействие носит контактный характер.

Действительно, если, допустим, наблюдать полет камня или стрелы, то всегда можно указать на движитель (руку или лук), который и является причиной перемещения этих тел. Если же камень или стрела упали и лежат неподвижно, то в таком состоянии они будут пребывать сколь угодно долго – до того, пока их опять что-нибудь не сдвинет. Вполне естественным выглядит и представление, что направление и скорость движения зависят от того, из чего состоят те или иные тела. Например, нетрудно наблюдать как камень упадет быстрее чем перо птицы или комок пуха, а также и то, что некоторые «тела» вообще не падают вниз, а, наоборот, самопроизвольно стремятся вверх. Таков, например, огонь. Поэтому древние теории о насильственности движения и естественности покоя, а также мысль о том, что тяжелое «по природе» стремится вниз, а легкое – вверх имеют под собой вполне реальный опыт наблюдений житейского уровня.

Если земная физика древности основывалась на здравом смысле обыденного опыта, то физика небесная в значительной степени базировалась на допущении действия идеальных факторов. С точки зрения древней астрономии, движение небесных тел – это наиболее совершенное движение, так как планеты совершают равномерное вращательное движение по кругам. «Совершенство» кругового движения состоит в том, что у него нет ни начала, ни конца, а поэтому оно вечно. Данные рассуждения вполне согласовывались с соответствующими наблюдениями. В том числе, с тем, что картина звездного неба периодически повторяется. Однако ссылкой на наблюдения возникновение древней теории совершенного кругового движения объяснить нельзя, так как в ее структуре явно присутствует субъективный, морально-этический момент. Дело в том, что согласно древним астрономическим представлениям, планеты состоят из «эфира», квинтэссенции или «пятой сущности», которая существует в дополнение к известным четырем первоэлементам, из которых состоят тела земного мира.

Античный эфир – это достаточно странная категория древней натурфилософии, для которой нет аналогов в системе современных естественнонаучных представлений, так как последний представляет собой овеществление, видимое проявление идеального, одним из главных признаков которого является существование «вне времени». Вневременной характер идеального эфира проявляется в характере его движения – равномерном вращении по кругам. Зримый и мыслимый образ кругового движения, у которого нет «начала» и «конца» (в отличие, например, от отрезка) – это геометрический аналог идеальности эфира.

Таким образом, теория эфира основывается на следующих допущениях и аналогиях: идеальному и вечному эфиру соответствует видимое круговое движение планет, которое и является подтверждением и проявлением изначальной идеальности эфира. Так как вечное лучше, чем временное, ибо первое может сохраняться неопределенно долгое время, а последнее – преходяще, то та часть мира, в которой существует вечное движение (космос с его планетами) лучше, чем земной мир, где любое движение носит только временный характер (имеет начало и конец). Более того, следуя этой странной логики – земной мир вообще почти что ничто, ибо если в нем и существует время от времени движение, то только потому, что оно заимствует энергию вечного движения эфира.

Если попытаться представить систему общих допущений и рассуждений, которая лежала в основе астрономических представлений древности, то ее можно реконструировать следующим образом:

1. Существует идеальное, т.е. то, что, с одной стороны «есть», но, с другой, – не имеет пространственных и временных характеристик. Таковы, например числа и любые представления, которые можно наблюдать в собственном сознании;

2. Если идеальное существует вне времени, то оно вечно. Значит, оно не изменяется;

3. То, что не изменяется «лучше», чем то, что меняется. Так потому, что неизменное существует всегда, а изменяющееся может как быть, так и не быть. Низменное «лучше» чем изменяющееся, так как существовать все время лучше, чем существовать только некоторое время. Например, человек скорее предпочел бы все время оставаться молодым и жить вечно, чем состариться и умереть;

4. Видимы космические объекты (планеты и звезды) тоже в некотором роде идеальны, ибо они не изменяются, все время двигаясь по одним и тем же траектория. Повторяющееся однообразное движение – это и есть зримый образ вечности;

5. Мир космоса лучше, чем земной мир, ибо он вечен и постоянен и поэтому совершенен.

Античная теория эфира особенно интересна тем, что при его анализе очень хорошо видна специфически фантастическая логика натурфилософских представлений древности, которые синкретичны по своей сути. В рамках этих представлений наблюдаемое и мыслимое, желаемое и действительное, ценное для человека и то, чего следует избегать, одним словам, физическое и этико-эстетическое существуют не как отдельные области опыта, которые четко и осознанно отнесены к соответствующим источникам, а как то, что существует сразу и вместе. И не просто существует вместе, но и чудесным образом взаимодействует и влияет друг на друга.

Натурфилософский концепт природы просуществовал очень долго – вплоть до XVII века, когда была создана первая естественнонаучная теория природы – классическая механика. В частности, представления о природе в период позднего Возрождения (XV в.) были все еще полны антропоморфных аллюзий. Натурфилософия Возрождения с точки зрения ее методологии – это, во многом, магия, в основе которой лежит представление об одушевленности всего и которая, по сути, является совокупностью методов «междушевного» взаимодействия. Например, по мнению итальянского философа-неоплатоника Марсилио Фичино, во Вселенной присутствует некая «мировая душа», которая является предпосылкой единства всего, так как сочетает в себе всевозможные виды и уровни реальности, стягивает в себя противоположные начала бытия, являясь «центром природы, средоточием всех вещей, цепью и скрепом мироздания». Причастная богу и ангелам, телесному и земному душа может как подниматься к первым, так и опускаться к последним, осуществляя тем самым подвижную связь всех ступеней бытия. Человек тоже наделен подобной душой и поэтому он является хозяином внешней, материально-природной жизни. По мнению Фичино, человек ощущает себя свободным творцом, от воли которого зависит все, что его окружает, «своего рода богом», способным произвести из себя целый мир, перевоплощая и преобразуя объекты и отношения действительности.

Астрономические концепции Возрождения, хотя и содержали новые по сравнению со средневековьем идеи (например, таковой была гелиоцентрическая система Николая Коперника, которая пришла на смену геоцентрической модели Клавдия Птолемея), однако они также еще полны антропоморфно-мифологических представлений. В частности, по мнению Джордано Бруно, Вселенная – это не замкнутая сферическая целокупность, в которой есть абсолютные «верх» и «низ», но бесконечное и состоящее из множества отдельных миров пространство, которое не имеет ни границ, ни центра. Такова она потому, что, во-первых, мыслить мир конечным противоестественно для разума (если мир конечен, то что же находится за его концом, за границей?), а, во-вторых, потому, что всемогущему Богу в качестве его естественного предиката должно соответствовать бесконечное пространство. Последний аргумент Бруно очень ясно и недвусмысленно показывает наличие антропоморфной составляющей в рассуждениях итальянского мыслителя периода Возрождения.