Механизм Вселенной: как законы науки управляют миром и как мы об этом узнали

Атом Демокрита

Демокрит (460–370 до н. э.) был уроженцем Абдер, города во Фракии, расположенного на территории современной Греции. Он много путешествовал, возможно, бывал в Египте и Персии. Также он был и в Афинах: «Я отправился в Афины, и никто не знал меня».

Действительно, Демокрит как будто бы так и не вписался в интеллектуальную элиту Афин, и его идеями некоторое время пренебрегали. Тем не менее благодаря своим богатым знаниям и острому мышлению он занял заслуженное место в истории философии. По современным меркам, он был, возможно, самым успешным из древнегреческих философов благодаря знаменательной точности идей. Например, он понял, что Млечный путь – собрание крошечных звезд, а на Луне есть горы и долины, и она похожа на Землю. Независимо от этого мы знаем его, прежде всего, по атомной теории.

Демокрит был учеником Левкиппа (V век до н. э.), у которого была собственная атомистическая теория. На самом деле, распутать атомные теории Демокрита и Левкиппа трудно. Главным образом потому, что мы знаем очень мало о Левкиппе, и даже есть предположение, что он никогда на самом деле не существовал, хотя это кажется маловероятным, поскольку Аристотель и Теофраст (ок. 371–287 до н. э.) точно упоминали его атомистическую теорию. Наиболее вероятно, что Левкипп установил некоторые основные принципы, и Демокрит опирался на них, расширяя теорию в целом.

Демокрит полагает, что все во Вселенной – включая человеческий разум и душу, и даже богов – состоит из atomos (греческое слово, обозначающее неделимое, от него произошло слово «атом»). Демокрит считал атомы неделимыми (противопоставьте это теории Анаксагора, который полагал, что фундаментальные частицы бесконечно делимы). Он предположил, что атомы существуют во множестве различных форм и размеров, которые определяют свойства объектов, из которых они состоят. Кроме того, он полагал, что атомы неизменны, вечны и неразрушимы, подобно тому как Эмпедокл определил четыре основных элемента.

Демокрит считал, что материальные объекты существуют во временном состоянии, создаваясь или разрушаясь, когда атомы объединяются или распадаются под влиянием естественных сил; все, что остается в итоге, – атомы, составляющие материальные объекты. Это схоже с теорией Эмпедокла, в которой он описывает четыре элемента, дающие начало материальным объектам под влиянием Любви и Борьбы. Кроме того, Демокрит также считал, что атомы способны двигаться.

Демокрит представлял атомы постоянно находящимися в движении, постоянно сталкивающимися друг с другом. Кроме того, это движение было их фундаментальной особенностью и, как сами атомы, вечным и нерушимым, хотя и способным изменяться при определенных обстоятельствах.

Чтобы атомы находились в движении, должно быть пространство для их движения, и таким образом Демокрит изобрел пустоту. Согласно Демокриту, атомы движутся в пустоте с постоянным случайным движением (он сравнил движение атомов с частицами пыли, которые можно увидеть танцующими на солнечном свете, когда нет ветра). Это во многом похоже на то, как мы представляем их сегодня, что описывает современная кинетическая теория.

Вспомните, что в философии Парменида материальные вещи существуют, потому что мы в состоянии думать о них. Он также считает невозможным думать ни о чем, и поэтому оно не может существовать. Таким образом, может казаться, что пустота Демокрита игнорирует этот принцип, так как она кажется ничем. Однако Демокрит рассматривал пустоту как место, независимое от атомов, где атомы могут находиться и перемещаться. Настоящая проблема состоит в том, что Парменид мог вообразить как что-то существующее в действительности только материальные объекты, тогда как Демокрит смог вообразить и материальный объект (атом), и пространство, в котором он находится. Демокрит однозначно говорит об этом: «Не существует ничего, кроме атомов и пустого места; все остальное – мнение».

Демокрит учел теории и Парменида, и Гераклита, так же как их учли Эмпедокл и Анаксагор, предположив, что Вселенная состоит из бесконечного числа неизменных, вечных и неразрушимых атомов, в случайном порядке сталкивающихся друг с другом и способных к смешению, за счет которого формируются материальные объекты, какими мы их знаем.

Кроме сходства с современной атомной теорией, теория Демокрита предлагает «механическое объяснение» материи: материя состоит из атомов, которые перемещаются в пустоте и сталкиваются друг с другом (при этом одни столкновения вызывают другие) благодаря определенным законам природы.

Он не связывает божественный замысел и движение атомов, но просто заявляет, что атомы всегда были и будут в движении, а физические законы описывают это движение. Красота такой конструкции состоит в том, что она позволяет дать ей научное описание. Таким образом, можно надеяться разработать математическую теорию, описывающую физические законы, и затем с помощью экспериментов ее проверить.

Очевидно, Демокриту не были доступны ни необходимые математические расчеты, ни эксперименты. Кроме того, теории Демокрита угрожал кое-кто еще – а именно Аристотель, который мешал развитию теории Демокрита. В своих работах он явно упоминал атомную теорию Демокрита, но лишь для критики. Иронично, но именно таким образом мы и получили большую часть имеющихся знаний о теории Демокрита.

Почему Аристотель?

Аристотель (384–322 до н. э.) родился в Стагире, в Греции. Его отец был придворным врачом царя Македонии. Эта должность перешла к нему по наследству. Аристотель учился у Платона (427 до н. э. – ок. 347 до н. э.) в Афинах с восемнадцати лет и провел там следующие двадцать лет жизни, до смерти Платона. В 343 году до н. э. Аристотель стал учителем Александра Великого, которому тогда было тринадцать лет, и учил его три года, пока отец Александра не назначил того регентом в Пелле.

Труды Аристотеля стали первой всесторонней системой западной философии, затрагивавшей темы политики, этики, логики, метафизики и науки. Едва ли была область знаний, о которой он не писал. Он верил, что человеческие знания невозможно уложить в одно понятие. Аристотель стал первым, кто разделил их на категории. Здесь мы будем останавливаться на Аристотелевой теории материи и формы.

Так же, как и другие, Аристотель стремился ответить на вызов теории Парменида о постоянстве, оставляя при этом возможность перемен в мире, как того требовал Гераклит; его теория материи и формы – попытка примирить их. Согласно Аристотелю, объекты, как мы их видим, состоят из двух частей: «материи» и «формы». Форма дает конкретную схему материи, и именно благодаря форме мы идентифицируем объект как «вещь»; знать вещь означает знать ее форму.

Например, представьте, что скульптор начинает с комка глины и делает из него собаку. Здесь глина – материя, а собака – форма, которую придал глине скульптор. Теперь представьте, что скульптор снова начинает превращать кусок глины, прежде имевший форму собаки, в нечто другое, например кошку. Конечно, материя – все еще глина, но теперь форма изменилась: была собака, стала – кошка. Однако скульптор не создает форму; она существовала всегда. Вместо этого скульптор объединяет форму и материю. Согласно Аристотелю, изменение происходит за счет изменения формы материи.

Кроме того, Аристотель считает, что этот процесс обусловлен четырьмя причинами: материальной, формальной, движущей и целевой. Эти первоначала управляют тем, как создается материальный объект. Мы можем понять их, задав четыре вопроса: «Из какого материала сделан объект? Что это за объект? Как был создан объект? Какова цель этого объекта?» Самый важный из них – последний, известный как целевая причина. В самом деле, если бы в философии Аристотеля имелся какой-то один основополагающий принцип, то это был бы вопрос, связанный с целевой причиной.

Именно целевая причина дает материи определенную цель, когда она сменяет различные формы. Таким образом, теория Аристотеля о материи и форме пытается объединить на вид разрозненные идеи об изменении и постоянстве. С теорией Аристотеля о форме и материи связаны понятия «возможного» и «действительного». Опять-таки, представьте скульптора и глину. Когда глина была просто материалом на рабочем месте скульптора, у нее была возможность, среди прочего, принять форму собаки или кошки. Но глина благодаря усилиям скульптора приобрела форму, усиливая действительное. Таким образом, чем больше форм что-то может иметь, тем больше его действительное. Аристотель также включил эти принципы в свое миропонимание, где его версия Бога была изображена как совершенство, состоящее из чистой формы и действительного.

Работы Аристотеля были вновь открыты после падения Римской империи под ударами арабской цивилизации, правившей в регионе от Персии до Испании. Среди арабов были мусульманские и еврейские ученые, которые перевели работы Аристотеля (и фактически все важные работы греческой, а также персидской и индийской культур) на арабский язык. Средневековые христиане приобретали эти переведенные работы, к 1100-м годам начиная брать под контроль Толедо (Испания) и Лиссабон (Португалия).

Мусульманские и еврейские ученые включали приложения к оригинальным работам. Таким образом, мало того что они переводили оригинальные работы с греческого языка на арабский, они также доработали идеи, которые древние греки оставили незаконченными. Это произошло в самое подходящее для христианских ученых время, потому что к середине XII века они уже начинали задаваться вопросом об отношениях между Богом и, в общем-то, всем остальным. Именно Аристотель обеспечил им то понимание, которое они искали, – благодаря работам, переведенным с арабского языка на латынь.

Вероятно, христианские ученые выделяли Аристотеля среди других древнегреческих философов по нескольким причинам. С одной стороны, он создал целостную систему философии, которая включила в себя практически все. Его работы были написаны в академическом стиле, но все же были доступны широкой аудитории, сохраняя достаточную примесь здравого смысла. Здравый смысл Аристотеля проистекал частично из того, что он во многом был эмпириком – тогда как Демокрит был скорее теоретиком и мыслителем, Аристотель был более наблюдательным; он наблюдал природу и полагал, что таким образом мы можем получить от мира полезную информацию. Наконец, видение бога у Аристотеля хотя и не относилось к христианскому богу, очевидно, достаточно подходило в качестве точки отсчета, чтобы его можно было включить в новую версию христианства того времени. Главным образом этому способствовал св. Фома Аквинский (1225–1274).

Однажды успешно усвоенный христианством (и с учетом того, что ранние европейские университеты были связаны с христианской церковью), Аристотель стал авторитетом во всех областях науки и оставался им примерно до XVII века. Таким образом, у работ Демокрита действительно не было шанса на успех по этим и некоторым другим причинам. Тем не менее XVII век изменит это, поскольку ученые начнут стремиться понять мир более системно (механистически, или механически) при помощи новых инструментов, доступных им благодаря быстро развивающимся физике и математике.

Показать оглавление

Комментариев: 0

Оставить комментарий