ПЕРИОД ПРЕОБЛАДАНИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ. ( от 1690 до 1750 г.)
Переворот, произведенный в математических науках в конце XVII в. открытием анализа бесконечно-малых, отразился вскоре на всей области физики. Нам, к счастью, не приходится разбираться в двухсотлетнем споре о том, сделано ли Лейбницем его открытие независимо от Ньютона и представляет ли дифференциальное исчисление Лейбница нечто совершенно отличное от ньютоновской теории флюксий. Мы можем, поэтому ограничиться замечанием, что Лейбниц в 1684 г. обнародовал свое дифференциальное исчисление в форме наброска, а Ньютон в 1687 г. опубликовал свое флюксионное исчисление в стол же несовершенном виде. Но оба они, очевидно, гораздо раньше начали разработку этого вопроса, причем в этом отношении Ньютон, во всяком случае, опередил Лейбница; с другой стороны, наименование и бесконечно важный для дальнейшего развития способ обозначения, бесспорно, принадлежат Лейбницу. Математика этого периода, несомненно, обязана своим поразительно быстрым развитием Лейбницу и его великим последователям Бернулли, тогда как развитие математической физики принадлежит Ньютону и шло впоследствии в принятом им направлении. В своих «Математических началах натуральной философии» Ньютон создал руководство по математической физике столь высокого стиля, до которого раньше него никто и не пытался подниматься. Уже одно существование такого творения, обнимающего собой все отрасли математической физики, строящего ее с самого основания и доводящего ее до крайних вершин развития, должно было вызвать усиленное внимание к этой отрасли науки и привлечь к ней свежие научные силы. А то обстоятельство, что математика в это самое время приобрела новое орудие для решения труднейших задач с изумительной легкостью, пользуясь удобным и всегда одинаково применимым методом, доставило математической физике такое решительное преобладание, три котором другим отраслям нашей науки не скоро удалось заявить свои права. Наиболее выдающиеся представители естественных наук обратились к новому математическому исчислению, обещавшему верную славу; некоторые из ученых того времени, чтимых нами теперь в качестве представителей математического анализа, были до нового открытия ревностными экспериментаторами и только после него покинули прежний путь. Вот почему в этом периоде нам приходится искать наиболее талантливых людей и наибольшие научные достижения в области математической физики, а в области экспериментальной мы находим мало живых сил. Однако для трудолюбивых, добросовестных исследователей находятся и здесь благодарные темы, а потому и эта область вообще заглохнуть не может; мы видим тому примеры даже в эпоху наибольшего увлечения математикой. Так совершенствование метеорологических инструментов деятельно продолжается и приводит, наконец, к устройству сравнимых между собой термометров; акустические исследования тоже дают хорошие результаты; интересы мореплавания вызывают точные наблюдения над магнитной стрелкой; конструкция часов значительно совершенствуется; постепенно увеличивается количество наблюдений в области электричества. Наконец, настоящему периоду принадлежит изобретение паровых машин. Это достижение техники могло бы до известной степени уравновесить заслуги математической физики, если бы важность открытия не оставалась непризнанной в течение столь продолжительного времени и паровой машине не пришлось бы так долго ждать самых необходимых усовершенствований. Особенно характерен для рассматриваемого периода союз, заключенный между изобретательским талантом экспериментаторов и механико-математическими науками, для устройства механических или механико-акустических игрушек, а равно и пристрастие всего XVIII в. к говорящим машинам, автоматам и тому подобным произведениям механического искусства. Широкая публика, положим, во все времена была весьма падка к чудесам науки, но тот факт, что привлекавшие ее чудеса были преимущественно механического свойства, служит новым признаком преобладания математических и механических интересов. От средних веков до нас дошло очень мало сведений об устройстве автоматов; известны только имена их изобретателей, каковы: Роджер Бэкон, Альберт Великий Региомонтан. Начиная же со второй половины XVII столетия, известия о таких произведениях механического искусства постепенно умножаются, а XVIII столетие имеет в этом отношении наибольшие достижения, сохранившиеся до настоящего времени. Жак Вокансон (1709—1782) изобрел в 1783 г. своего знаменитого флейтиста, который играл на флейте, приводя в движение клапаны пальцами; в 1741 г. появилась его не менее знаменитая утка, которая махала крыльями, наклонялась и вытягивала шею, кричала, пила, глотала зерна и, наконец, извергала род экскрементов. Этими и другими механическими фокусами Вокансон приобрел громкую известность; даже Парижская академия подвергла испытанию его автоматы и разрешила опубликование их описания; кроме того, он получил в 1741 г. место королевского инспектора шелковых мануфактур. После Вокансона изготовлением автоматов прославились оба Проза (отец и сын) из Шо-де-Фон. Рассказывали об изобретенном ими искусственном ребенке, который писал связно французские слова (1777), о пианисте, рисовальщице и т. д. Знаменитая шахматная машина Вольфганга фон-Кемпелена (1734—1804) демонстрировалась перед публикой с 1769 или 1771 г. Сначала даже выдающиеся люди, например, Гинденбург, считали ее чисто механическим произведением; позднее же стали подозревать, что в ней был спрятан мальчик. Тайна так и осталась неразгаданной; что же касается изобретенной тем же лицом пишущей машины, то ее конструкция была им самим описана в 1791 г. С этим пристрастием к механическим фокусам связаны также попытки устройства perpetuum mobile, т. е такой машины, которая, будучи приведена однажды в движение, была бы способна сама собой, без применения внешних сил, поддерживать его до бесконечности. Трудно решить, когда именно возникла мысль о таком механизме; по-видимому, ее следует отнести к половине XVII столетия. К. Шотт («Technica curiosa», 1664), и Фр. де-Ланис («Magisterium naturae et artis», 1684) дают смутные намеки на нечто подобное; но лишь в конце XVII в. встречаются более частые сведения об этом. В «Journal des savants» с 1678 г. помещаются многочисленные проекты устройства вечно движущейся машины. Папен, Дезагюлье, Христиан Вольф не отрицают ее возможности; с другой стороны. Штурм, Паран и др. прямо заявляют о невозможности таких машин, а де-ля-Гир пробует наглядно это доказать. Знаменитейший perpetum mobile был устроен Оффиреусом в 1715 г.; он состоял из колеса, автоматически продолжавшего свое вращательное движение на своей оси, после того, как его однажды приводили в движение с известной скоростью. С' Гравезанд, Фр. Гофман и Вольф не могли обнаружить здесь никакого обмана. Когда же первый проявил при исследовании слишком большое любопытство, изобретатель разбил свой аппарат, как уверял он сам, — от досады вследствие такого отношения к его произведению, как утверждали другие, — из боязни раскрытия обмана. Позднее появлялись разные искусственные машины со скрытыми двигателями, долго вводившие в обман ученых; тем не менее, Парижская академия только в 1775 г. постановила впредь не принимать на рассмотрение никаких аппаратов, выдаваемых за вечные двигатели. Воззрения же широкой публики на этот предмет долго оставались темными. Когда в 1790 г. механик Гейне (из Лемзаля в Лифляндии) изобрел так называемую сухую мельницу, которая сама собой приводила в движение насосы, накачивавшие воду на ее колеса, эта мельница долго служила предметом удивления и восторженных описаний. Наиболее обездоленной оказалась в этом периоде натурфилософия, т. е. чисто умозрительное исследование явлений природы. Дух времени и авторитет одного человека, Ньютона, пресекли ее существование на много лет. Основы, данные науке Ньютоном, служат доказательством того, что он располагал всеми данными для исследования сущности явлений, вслед за оценкой их количественных отношений. Но задача, которую он поставил себе, — установление основ математической физики, — вместе с односторонним направлением его физико-математического гения, а быть может, также оппозиция против своего противника по естественной истории Декарта, и, наконец, нападки со стороны преемников и последователей французского философа, побудили Ньютона преднамеренно исключить из споров всякие рассуждения о сущности явлений и строго придерживаться математических отношений. «Я гипотез не строю», восклицает Ньютон с некоторой напыщенностью; и, несмотря на то, что он сам, преимущественно в «Оптике», отдал немалую дань гипотетическим предположениям, его ученики приняли эти слова за аксиому, которая должна быть положена в основу всякого исследования природы. А так как с течением времени все физики сделались более или менее последователями Ньютона, то к гипотезам стали относиться пренебрежительно и устранили их из физики в большей степени, чем это следовало бы сделать в интересах правильного развития науки. В сущности, дух английского естествознания стремился к уничтожению гипотез уже со времени Бэкона Веруламского. У нас было не много случаев, когда можно было указать прямое влияние Бэкона на физику; но его индуктивный метод, исключавший всякое теоретизирование, несомненно, отразился как на экспериментаторе Бойле, так и на математике Ньютоне. Старая натурфилософия, бесспорно, злоупотребляла гипотезой; даже Декарт не составлял в этом отношении исключения. Теперь же определилось намерение уничтожить это вредное орудие; а так как натурфилософия была немыслима без предположений и умозаключений, то ее-то и приходилось, прежде всего, остерегаться. Натурфилософия со своей стороны оказалась тем менее подготовленной к такому отпору, что ее собственная совесть в этом отношении была не совсем спокойна и что ей все более приходилось уделять внимания: проблемам теории познания. Все эти причины, вместе взятые, пресекли существование натурфилософии на целое последующее столетие; да и до настоящего времени можно видеть с ее стороны лишь попытки встать на ноги, а не настоящую жизнь. Итак, ньютоновская школа сознательно исключила гипотезу, а вместе с нею и дедуктивную философию из физики и решилась допускать в ней только эмпирический и математический методы. В предисловии к переводу ньютоновской «Оптики» Самуил Кларк высказывается на этот счет весьма определенно: «Кто при исследовании природы не желает запутаться в величайших заблуждениях и придти к самым превратным понятиям, тот не должен искать опоры в вымышленных гипотезах и праздных предположениях, а основываться единственно на математических расчетах или на отчетливых и достоверных опытах». Собственно говоря, Ньютону нельзя ставить в упрек, что он тщательно отделял математические результаты и выводы от философских умозрений. В науке не должно существовать ни малейшей неясности насчет того, что вытекает из данной гипотезы и требует еще опытных доказательств, и того, что верно при любых условиях без всяких гипотетических предположений. С другой стороны, стоит только вспомнить об отношении физики и химии к современной нам атомистике и теории эфира, чтобы убедиться, насколько успех естествознания, по крайней мере, в некоторых отношениях, тесно связан с гипотезой и дедукцией из гипотетических положений. Наконец, исключение натурфилософии из области физики замедлило и даже остановило некоторые стороны развития последней в большей степени, чем принято думать. Самостоятельная натурфилософия, без опытных и математических основ, в качестве реальной науки невозможна, — в этом убеждает нас весь ход истории. Но и чистая эмпирика без философской подготовки, без философской науки, ставящей себе общие цели, может в лучшем случае дать лишь набор сведений, а в худшем — так как полное отрешение от гипотез немыслимо — она столь же легко может попасть в туманные области, как и чистая натурфилософия. При таком решительном перевороте в естественных науках невольно останавливает на себе внимание отношение к нему настоящих философов. Английская философия, правда, не имела причин быть недовольной ходом вещей; вместе с Френсисом Бэконом она отреклась от гипотез, постепенно ограничила свою сферу проблемами теории познания и еще в разбираемом периоде достигла кульминационного пункта в скептицизме Юма, который можно было связать, с физическими воззрениями Ньютона. Давид Юм (1711—1776), в своем главном философском сочинении «Enquiry concerning human understanding» (Лондон, 1748) отвергал всякую возможность познания необходимой причинной связи вещей. Понятие действия не включает к себе понятия причины; узнать причинную связь нельзя, потому что мы вообще видим факты, а не их связь; поэтому мы называем причиной и действием такие явления, которые мы очень часто наблюдаем происходящими в определенной временной последовательности. С этой точки зрения ньютоновский взгляд на всеобщее тяготение как на непосредственное взаимодействие тел на расстоянии оказывается вполне правильным: мы видим, что все тела стремятся друг к другу, если не встречают препятствия, но не видим никакого явления, которое предшествовало бы этому движению и которое могло бы быть признано причиной всеобщего тяготения; поэтому совершенно недопустимо распространяться о какой-либо дальнейшей causa gravitatis. Но подобно английским, французские и немецкие философы по низложении своего вождя Декарта тоже прекратили всякие дальнейшие нападки на новую физическую школу; дедуктивная философия в свою очередь оставила мало-помалу область физики. И здесь основной причиной явилось возникновение трудностей теоретико-познавательного характера. Как раз со времени Декарта и проведенного им отделения понятия о силе от понятия о материи философы пытались и должны были пытаться каким-либо образом выяснить взаимодействие между духом и телом. Гейлинкс и Мальбранш пробовали дополнить своего учителя с этой стороны. Но раз философия принялась за изучение взаимодействия между духом и телом, взаимодействие материальных тел между собой естественно становилось в ее глазах задачей незначащей и второстепенной, с решением которой всегда можно было поспеть, после того как будет разрешен первый вопрос. Допущение присутствия в материи силы, одухотворяющей и ее в известной степени, казалось тогда философам даже более приемлемым, чем декартовское определение материи; что же касается возможности непосредственного действия такой силы на расстоянии, то это был вопрос, о котором физики могли спорить сколько им было угодно, философу же предстояло решить более важные вопросы. Таким-то образом Лейбниц, разделявший вначале картезианские воззрения, из теоретико-познавательных соображений, а также с целью объяснить взаимодействие между телом и духом пришел к своей монадологии, которая в противоположность Декарту определяла материю через понятие силы. Тем не менее, теория монад заключала в себе так мало естественнонаучных и математических элементов, что едва ли она могла иметь какое-либо влияние на физику. Преемник Лейбница в области философии Христиан Вольф (1679—1754), хотя и был по своей специальности физиком и принимал участие в очень многих опытных исследованиях, но как в философии, так и здесь не проявил творческого ума; его воззрения интересны только как свидетельство о том, как близко философия того времени была знакома с результатами физико-математических исследований и как много она пассивно от них восприняла. По Вольфу физический мир состоит из протяженных тел, обладающих формой и величиной, известным количеством инерции и определенным количеством двигательной силы. Эти физические тела составлены из элементов или атомов (atomi naturae), которые вызывают и инерцию, и двигательную силу, но каким образом это происходит, нам не известно, потому что мы ничего не знаем о свойствах этих простых элементов. Из родственных физике наук определенные успехи сделала химия, которая впоследствии благодаря развитию атомистики сильно повлияла на физику. Но теперь именно в этом периоде она напала на мысль, весьма неблагоприятную для своего дальнейшего развития. Правда, при помощи этой мысли химии удалось соединить в одно общее понятие горение и окисление металлов, приняв, что в обоих случаях из горящих или окисляющихся тел освобождается особое вещество, или начало горения, флогистон; но подобная мысль была, очевидно, возможна только при полном пренебрежении к исследованию весовых отношений веществ. А пока была оставлена без внимания эта сторона химических явлений, науке недоставало вернейшей опоры для развития новой атомистики. Химия в этом периоде приобрела характер систематической теоретической науки, и только впоследствии, когда она научилась определять соединения не с одной только качественной, но и с количественной стороны, она могла вступить в более близкое и плодотворное взаимодействие с физикой. Астрономия, напротив, все более и более отделялась от физики. Могучее вспомогательное средство, данное ей Ньютоном в законе всеобщего тяготении, равно как и непрерывные успехи математики, позволили развить теорию движения небесных тел с недостижимой для прежних поколений полнотой и определять наперед положение светил с поразительной точностью. Но вместе с тем астрономам приходилось отдавать все свои силы исключительно этой науке. Лишь в немногих отдельных случаях, например при определении скорости распространения света, при изобретении ахроматических телескопов и при развитии фотометрии, физика и астрономия продолжали оказывать друг другу взаимные услуги. Распространение наук в Европе, в общем, не претерпело изменения. Англия, Германия, Франция составляли блестящий умственный триумвират в физике. Италия, Испания. Скандинавские государства давали отдельных представителей, а Россия давала — по крайней мере, иностранным ученым — материальные средства для научных исследований на ее территории. Организация естественнонаучных академий деятельно продолжалась. Владетели больших и малых государств охотно тянулись за титулом покровителей наук и покровительство науке стало предметом моды. Берлинская королевская академия наук была основана в 1700 г. Фридрихом I по предложению Лейбница и преобразована в 1743 г. Фридрихом II. Лейбниц, а после него Вольф организовали и Петербургскую академию наук (1725). Мюнхенская академия была учреждена в 1759 г., Королевское общество наук в Геттингене возникло в 1750 г., Эрфуртская академия — в 1754 г., Яблоновское общество (с 1846 г. переименованное в Королевское общество наук в Лейпциге) в 1766 г. В Швеции были учреждены академии: в 1725 г. — в Упсале, а в 1739 г. — в Стокгольме; Дания учредила Копенгагенскую академию в 1743 г. В Италии насчитывалось множество мелких академий; из них для физики имеют значение только Болонская (1712) и Туринская (1760). Голландское общество наук в Гарлеме было открыто в 1752 г. Анналы Швейцарского общества естественных наук начали выходить в 1765 г. В Америке организация, созданная в 1728 г. Франклином соединилась с основанным в 1744 г. Американским обществом наук в одно ученое учреждение (1769), American Philosophical Society of Philadelphia, которое с 1771 г. начало издавать свои труды.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «ПЕРИОД ПРЕОБЛАДАНИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ. ( от 1690 до 1750 г.)» з дисципліни «Історія фізики»
