Main menu:

Революция в астрономии

Космологические представления, распространенные во времена Шекспира, вскоре сокрушила революция, происшедшая в астрономии. Хотя сам Коперник и верил в существование твердого небесного свода, его последователи отказались от этой «излишней детали» в разработанной им системе мира. Внезапное появление и последующее угасание ярких новых звезд в 1572 г. (Сверхновая Тихо Браге) и в 1604 г. (Сверхновая Кеплера), а также возникновение и исчезновение на поверхности Солнца темных пятен неправильной формы - открытое Галилеем с помощью телескопа - явно указывали на то, что небесные тела не столь уж неизменны и совершенны. Новая физика, путь которой проложили Кеплер и Галилей, постепенно взяла верх над платоновской доктриной души как универсального объяснения небесных явлений. И хотя идея неизменной математической гармонии, лежащей в основе наблюдаемых явлений, продолжала вдохновлять исследователей (и вдохновляет до сих пор), после Кеплера ни один из великих ученых не искал в движении небесных тел аналогий с музыкой.

Однако революция в астрономии изъяла из употребления не все принципы античной космологии - некоторые из них играют такую же важную роль в современной космологии, как и во времена древних греков. Один из этих неизменных мотивов: пустота или заполненность (Void versus Plenum). Древнегреческие философы, размышляя о структурной основе мира, разделились на две противоборствующие школы. Левкипп и Демокрит, жившие в конце V в. до н. э., полагали, что вещество состоит из крошечных, невидимых атомов, движущихся в окружающем пустом пространстве. Различие в непосредственно ощущаемых свойствах тел - таких, как цвет, вкус, структура, вес, температура, - они объясняли различием их атомного состава. По мнению же их противников (гораздо более многочисленных), мир заполнен одной или несколькими субстанциями, образующими сплошную среду. Аристотель, например, полагал, что часть мира, расположенная внутри сферы Луны, состоит из земли, воды, воздуха, и огня, тогда как небеса состоят из пятой субстанции - эфира. По его мнению, эфир неизменяем и не имеет структуры, тогда как остальные четыре субстанции могут превращаться друг в друга. В частности, вода (которой свойственны холод и влажность) путем нагревания превращается в воздух (обладающий теплотой и влажностью), а воздух при осушении переходит в огонь.

Научная революция, происшедшая в XVII-XVIII вв., скорее возродила, чем разрешила конфликт между атомистами, которые рассматривали мир как вакуум, заполненный невидимыми, далеко отстоящими друг от друга атомами, и теми, кто считал, что пространство заполнено сплошной, бесструктурной субстанцией. Исаак Ньютон (1642-1727) был бескомпромиссным приверженцем атомистической теории. Он полагал, что как свет, так и вещество состоят из невидимых частиц, а теплота обусловлена их движением. Он также верил в существование всеобъемлющего эфира, состоящего исключительно из света и быстродвижущихся частиц. С другой стороны, Рене Декарт (1596-1650) был убежден, что все пространство между твердыми телами заполнено сплошной эфирной средой, завихрениями которой и обусловлено взаимодействие между твердыми телами.

Свои представления об эфире Декарт, как и Аристотель, строили на двух, как им казалось, самоочевидных истинах: во-первых, природа не терпит пустоты и, во-вторых, взаимодействие на расстоянии невозможно. Со второй половины XVII в. и на протяжении всего XVIII в. сторонники Декарта отстаивали эти и другие принципы его космологии в борьбе с «математической философией» Ньютона. Декартова космология была качественной, довольно запутанной и содержала множество ad hoc (специально подобранных) положений. В отличие от нее теория Ньютона давала полное и точное описание мира, основанное на нескольких простых математических законах, причем теоретические предсказания и результаты наблюдений хорошо согласовались. Тем не менее Ньютон признавал, что с его концепцией действия на расстоянии трудно согласиться.

В XIX в. пустоту заполнили новые физические сущности: гравитационное поле, электрические и магнитные поля, электромагнитное излучение и «новый эфир» - среда, где распространяются электромагнитные волны. Физика XX в. отказалась от эфира; теперь пространство заполнилось качественно новыми видами полей и объектами совершенно нового типа. В современной физике «вакуум» настолько сложное понятие, что теоретики до сих пор не в состоянии дать его полное и самосогласованное описание.

Еще один принцип космологии древнегреческих атомистов и Аристотеля, который остается столь же фундаментальным и в современной науке, гласит, что в основе изменений лежит неизменность. В современной физике считается, что ни атом, ни субатомные частицы, не могут исчезать бесследно. Электрон и его античастица позитрон, столкнувшись, исчезают, порождая квант света, однако свойства электрона, которые создают то, что Платон назвал бы Формой и Идеей, универсальны и неизменны. Современной аналогией древних субстанций - земли, воздуха, воды и огня - можно считать сохраняющиеся величины, такие, как энергия и электрический заряд.