Анатолий Ахутин - История принципов физического эксперимента от античности до XVII века

Однако, все своеобразие, вся радикальная специфика эксперимента новой физики находятся еще глубже. Анализ фундаментальных теоретических понятий галилеевской физики показывает, что все они строятся из элементов, принципиально ненаблюдаемых. Нельзя наблюдать непосредственно ни трех движений Земли, ни импульса, «вложенного» в движущееся тело, ни «всех степеней медленности», которое проходит свободно падающее тело, ни движения материальной (весомой) точки в пустоте и т. п. Нереализуемы также (принципиально, по условиям задачи нереализуемы) те качества и свойства, которыми должны обладать идеальный предмет и процесс (абсолютные твердость, гладкость, прямолинейность и т. д.), чтобы результат эксперимента мог быть теоретически значимым.

В «Эволюции физики», написанной Эйнштейном вместе с Л. Инфельдом в 1938 г., такое понимание выражено яснее всего.

«Открытие,.сделанное Галилеем,—пишут авторы,—и. применение им методов научного рассуждения были одним из самых важных достижений в истории человеческой мысли, и это отмечает действительное начало физики. Это открытие учит нас тому, что интуитивным выводам, базирующимся на непосредственном наблюдении, не всегда можно доверять, так как они иногда ведут по ложному следу...» «...Закон инерции нельзя вывести непосредственно из эксперимента (имеется в виду обыденный опыт. — А. А.), его можно вывести лишь умозрительно — мышлением, связанным с наблюдением. Этот идеализированный эксперимент никогда нельзя выполнить в действительности, хотя он ведет к глубокому пониманию действительных экспериментов» 8 . Из этих слов как будто следует, что ситуация вывернулась наизнанку. Именно аристотелева физика оказывается стоящей только на эмпирической основе, тогда как глубокая мыслительная работа отличает новую, галилееву физику.

Определение, данное в заключении цитированного отрывка) как нам кажется, весьма удачно фиксирует особенность эксперимента новой науки. Физик изобретает нереальные (экстремальные) ситуации, к которым применимы его понятия (масса, импульс, мгновенная скорость и т. д.), и тем самым понимает физическую суть реальных процессов и явлений. На следующих страницах мы попытаемся подробнее выяснить характер этого процесса.

Поскольку же именно Галилей является изобретателем, теоретиком, пропагандистом и мучеником этого метода, поскольку в своей героической миссии Галилей вынужден был оправдывать и защищать свой метод, т. е. самого себя, а значит, должен был и особенно глубоко раскрыть его особенности, мы подробнее остановимся именно на деятельности Галилея.

Авторитет, факт, теория

Мы избираем в этой главе такой способ изложения, при котором (по меньшей мере сначала) раскрытие проблемы исследовательского эксперимента хронологически совпадает с последовательностью событий определенного этапа творческой биографии Галилея. Можно подумать, что Галилей задумался над этой пробт лемой относительно поздно, после наивных и тщетных попыток опираться на материал непосредственных наблюдений и опытов. Это, однако, не соответствует действительности. Искусству экспериментально мыслить Галилей научился задолго до того, как ему пришлось разъяснить принципы этого искусства. Тем не менее, нам кажется, разумнее будет изложить путь, которым на самом деле шел Галилей, позже. Начать же лучше всего с того момента, когда, вступив в обширную и сложную полемику с научной общественностью, Галилей должен был как бы вновь пройти все этапы понимания, научить «наблюдателей» и «истолкователей» экспериментально исследовать предмет и ввести эксперимент в самое средоточие теоретической физики.

А. Факт против авторитета

Поворотным пунктом в судьбе Галилея и всей новой физики можно считать весну 1610 г., когда был опубликован и быстро распространен в научном мире «Звездный вестник». Наблюдения, проведенные Галилеем при помощи значительно усовершенствованного им телескопа, дали столь сенсационный материал, что все ближайшее развитие науки представляется только обсуждением этих результатов.

Вспышки двух сверхновых звезд в 1572—1574 гг. (описаны Тихо Браге) и в 1604 г. были как бы «небесными знамениями» новых событий. Кеплер в Праге уже написал «Новую астрономию» (1609), считая себя архитектором здания, построенного на великолепном материале наблюдений Тихо. Но только астрономические открытия Галилея позволили почувствовать всю меру реальности коперниканской теории. Если натурфилософские фантазии Бруно или Кампанеллы можно было рассматривать в качестве «вредных» либо курьезных мнений, если, напротив, саму теорию Коперника можно было терпеть, удерживая её в рамках утилитарного гипотетизма, то каждое открытие Галилея — землеподобность Луны, спутники Юпитера, множество невидимых звезд, звездный состав Млечного цути и туманностей — было простой очевидностью, фактом непосредственного наблюдения. Следовательно, время мирного сосуществования двух мировоззрений кончилось, силы (я имею в виду теоретические силы) должны были быть испытаны.