Коперниканская революция в модели научных революций Т. Куна

Свою концепцию развития науки в виде модели научных революций Томас Кун разработал на основе анализа и обобщения истории коперниканской революции. Его книга "Коперниканская революция. Планетарная астрономия в развитии западной мысли"^[1] вышла в 1957 г., т.е. значительно раньше, чем сделавшая его знаменитым не только в узком кругу специалистов книга "Структура научных революций".

В первой своей книге Кун исследовал огромный историко-научный материал, но уже с вполне определенных методологических позиций, что позволило ему впоследствии войти в число ведущих представителей так называемой историко-методологической линии в философии науки. Фактически он уже здесь, на этом конкретном материале, формулирует концепцию именно развития науки. По мнению Куна, теория Коперника представляет собой во многих отношениях типичную научную теорию, поэтому ее история может хорошо проиллюстрировать процессы, влияющие на возникновение научных идей и смену теорий. Однако по своим ненаучным внешним влияниям теория Коперника является совсем нетипичной, ведь в истории науки насчитывается не так много научных теорий, которые играли бы сравнимую с ней в этом отношении роль. Среди такого рода теорий Кун называет эволюционную теорию Ч. Дарвина в XIX в., а в XX в. теорию относительности А. Эйнштейна и психоанализ З. Фрейда, которые привели к дальнейшим радикальным изменениям западного мышления.

Кун подчеркивает, что хотя ядром коперниканской революции, которая представляла собой идейную революцию, был процесс преобразования математической астрономии, его сопровождали также концептуальные изменения в космологии, физике, философии и религии. На примере коперниканской революции хорошо видно, как из изменения в представлениях многих отдельных областей вырастает новая мыслительная конструкция. Сегодня нам кажется вполне естественным, если мы хотим узнать нечто новое о строении Вселенной, обратиться за справкой к ученым — астрономам и физикам, имеющим многочисленные точные данные о земных и небесных явлениях. Таким образом, наши сегодняшние обыденные, популярные представления о Космосе самым тесным образом связаны с результатами точных научных наблюдений. Собственно, в любых культурах существовал ответ на вопрос об устройстве универсума, однако он в значительной степени был обусловлен имевшимися у древних народов представлениями о земных явлениях. Небо у них играло роль простого вместилища для Земли, и лишь западная цивилизация, ведущая свое начало от древнегреческой культуры, связала ответ на этот вопрос с изучением небесных явлений.

По мнению Куна, корни научной космологии следует искать в Древней Греции, где многолетние наблюдения за небесными явлениями начинают использоваться античными астрономами для анализа строения Вселенной. Однако эти данные не содержали еще непосредственной информации о структуре универсума, в них ничего не говорилось о составе небесных тел или расстоянии до них, они не давали никаких разъяснений о размере, положении или форме Земли, а также оставляли завуалированным вопрос о том, движутся ли в действительности небесные тела. Традицию, характерную для западной цивилизации, использовать результаты наблюдения за планетами и звездами в качестве важнейшего источника космологических построений, Кун выводит из наследия античной древнегреческой культуры. Он ссылается на философа Анаксимандра (ок. 610 — ок. 546 до н.э.), который одним из первых дал целесообразное механистическое описание Космоса (рис. 2.10).

Рис. 2.10. Схематическая реконструкция представления Космоса Анаксимандром^[2]

Пример

Анаксимандр привлекает технику, технические знания и аналогии для рационального объяснения устройства природы. В отличие от древних вавилонян Анаксимандр осуществил переход от арифметических расчетов к геометрическим понятиям. Он представлял себе Землю в качестве покоящегося в центре Вселенной цилиндра. Ему приписывают и составление первой карты Земли. "С Анаксимандра начинается тот процесс, который привел на место простой арифметической астрономии древних восточных культур геометризацию этой науки. <...> Более поздняя традиция греков осознавала, что Анаксимандру принадлежит первенство в геометризации картины мира"^[3]. Аэций (ок. 100), как считается, автор единственного сохранившегося полностью "Свода мнений" греческих философов, пишет: "По Анаксимандру, кольцо Солнца в 28 раз больше Земли. Оно подобно колесу колесницы, имеющему обод, наполненный огнем. Этот огонь обнаруживается сквозь отверстие в некоторой части обода как бы разрядами молнии... Это и есть Солнце... лунное кольцо в 19 раз больше Земли. Оно подобно колесу колесницы, имеющему обод, наполненный, как и кольцо Солнца, огнем. Оно также лежит наискось и имеет одно испускание, и это как бы разряды молнии... лунное затмение бывает, когда отверстие на поверхности лунного кольца закрывается".

В. Шадевальд отмечает: "...это несколько примитивно, но интересно, как теперь разумно технически объясняются небесные явления, которые прежде понимались мистически"^[4].

Представления Анаксимандра о Вселенной еще наивны, не соответствуют нашим сегодняшним знаниям, да и не все древнегреческие астрономы и философы — его современники и последователи — были с ним согласны. Однако все они используют тот же метод рационального рассуждения о небесных явлениях. Для большинства из них Земля представляет собой малый шар, находящийся в середине существенно большего вращающегося шара, несущего на себе звезды. Солнце движется между этими двумя шарами, а за пределами большого шара нет ничего — ни материи, ни пространства. Это, конечно, не было тогда единственной теорией строения универсума, но она имела наибольшее число сторонников. Несколько усовершенствованная ее версия была унаследована учеными Средних веков и Нового времени. Такого рода космологическое представление Кун называет двухшаровым универсумом (рис. 2.11). Без помощи телескопа и специальных расчетов обнаружить движение Земли было просто невозможно,

Рис. 2.11. Геоцентрическая система мира по Т. Куну В центре находится Земля

поэтому двухшаровый универсум для астрономии невооруженного глаза (добавим сюда навигаторов и картографов) оказывается удобным и очевидным.

Таким образом, по Куну, Коперник не выступает против двухшарового универсума, хотя его труд полностью уничтожает эту картину мира. Он не отвергает эпициклов и эксцентриков, хотя его последователи выбрасывают их за борт. Но то, что действительно оказало революционное воздействие, было математическими деталями типа отвергнутых Коперником эквантов, продолжавших оставаться в сложной математической системе Птолемея и его последователей. Выходит, первоначально спор между Коперником и античными астрономами развернулся лишь вокруг технических деталей. Иными словами, именно промахи в расчетах, в деталях и необычайная сложность системы Птолемея привели в конечном счете к коперниканской революции. Однако, несмотря на все минусы, система Птолемея просуществовала достаточно долго.

Полемизируя со сторонниками логического анализа научного развития, Кун подчеркивает, что исторический революционный процесс никогда не идет в соответствии с его чисто логическими предначертаниями и объяснениями. Именно поэтому в центре его концепции находятся скрупулезный анализ конкретного исторического материала, выведение логических схем из его обобщения. Он снова и снова показывает, что наблюдения никогда не идут абсолютно вразрез с картиной мира, и потому несоответствия в системе Птолемея не могли еще служить основанием для ее опровержения. Однако история коперниканской революции — это не просто история об астрономах и небесных телах. Она затрагивала серьезные мировоззренческие проблемы, выходящие за пределы самой науки. Европейские астрономы, такие как Тихо де Браге и Кеплер, именно потому были поддержаны в своих исследованиях, что от них ожидали лучших гороскопов, ведь астрология в то время имела необычайно огромное влияние на мышление большинства образованных людей Западной Европы.

Как известно, в Античности и в Средние века господствовала аристотелевская картина мира, согласно которой Вселенная ограничена звездным шаром. Еще одна особенность аристотелевского представления о Вселенной — принимаемый за истину контраст между стабильностью на небесах и переменчивостью земной жизни, абсолютное различие надлунного и подлунного миров. Аристотелевская система мира покоилась на чувственных восприятиях и здравом смысле. Законы Галилея и его эксперименты были важнее для науки, чем аристотелевские представления: они не лучше описывали повседневный опыт, но вскрывали лежащие за пределами этого чувственного опыта регулярности. Галилей обосновывает свой закон свободного падения не наблюдениями, а цепью логических аргументов. И хотя любой школьник, воспитанный с детства на научных представлениях, без заминки ответит, что тяжелые и легкие тела согласно закону Галилея падают с одинаковой скоростью, в повседневной жизни тяжелые тела падают быстрее, чем легкие, что соответствует аристотелевским представлениям. Простое чувственное восприятие не подтверждает закона Галилея, и чтобы его проверить наблюдением, требуется специальное оборудование. Кроме того, возможно по случайному совпадению, отмечает Кун, представление о пространстве в общей теории относительности Эйнштейна во многих чертах ближе аристотелевскому, нежели ньютоновскому. Вселенная Эйнштейна аналогична аристотелевской Вселенной, но в противоположность ньютоновским представлениям может быть конечной.

Было бы неверным полагать, продолжает Кун, что между Аристотелем и Птолемеем, с одной стороны, и Коперником — с другой, лежит пустое историческое пространство. Именно в Средние века была подготовлена почва для коперниканской революции. К началу XVI в. люди продолжали верить в античное описание Вселенной, но представляли его совершенно иначе. В возникающих повсеместно в Западной Европе в ХII-ХIII вв. университетах начинается возрождение античного научного наследия: его перевод на латинский язык, реконструкция и комментирование античных представлений и понятий, уточнение переводов и их интерпретация. Многие античные источники стали известны в Западной Европе через арабский мир (о чем свидетельствует и само арабское название труда Птолемея). Что касается роли церкви, то Кун призывает с осторожностью относиться к этому вопросу, подходя к нему исторически, поскольку церковь в разное время играла по отношению к науке различную роль. Так, в XIII в. она начинает активно поддерживать науку, да и сам Коперник был священником и племянником епископа. Кроме того, в критике аристотелевской системы огромную роль сыграли средневековые ученые, такие как Жан Буридан (ок. 1300 — ок. 1358) и Николай Орезм (до 1330 — 1382), разрабатывающие теорию импетуса, и многие другие. Правда, сам Коперник, дав новое математическое описание планетного движения, не мог объяснить, почему оно именно так происходит. Это удалось в конечном счете лишь Ньютону, динамика которого завершила коперниканскую революцию. Но и Ньютон, по мнению Куна, не в меньшей, а может быть, и в большей степени зависел от проведенных ранее средневековыми схоластами исследований.

Коперника часто называют первым современным астрономом, пишет Кун, но с таким же успехом он заслуживает звания последнего великого птолемеевского астронома. Его основополагающая книга "О вращении небесных сфер", несмотря на вызванные ею революционные следствия не была революционной, а он сам был и античным, и современным, консервативным и радикальным одновременно, т.е. вполне соответствующим эпохе Ренессанса, в которой встретились обе эти традиции. Более того, если бы его книга вышла в одиночестве, то коперниканская революция получила бы иное имя.

Другим примером ученого того времени для Куна выступает Тихо де Браге, являющийся защитником птолемеевой и противником коперниканской системы и, несомненно, принадлежащий к консерваторам. Однако влияние его произведений никак нельзя назвать консервативным. Тихо де Браге существенно развил технику астрономических наблюдений и довел точность астрономических данных и расчетов до наивозможной при наблюдении небесных явлений невооруженным глазом. Он разработал и построил многочисленные более стабильные и точные астрономические инструменты и развил новую технику расчетов и наблюдений. Но самое главное его достижение заключалось в регулярном наблюдении за движением планет, которые до него наблюдались лишь в наиболее удобных планетных позициях. На основе проведенных систематических наблюдений за кометами Тихо де Браге полностью отверг аристотелевское представление о кристаллических планетных сферах, которого продолжал придерживаться даже сам Коперник, хотя они и были помехой на его пути к успеху. Именно эти наблюдения создали предпосылки для решения данной проблемы, а в конечном счете вопреки его намерениям ускорили окончательное поражение птолемеевой и победу коперниканской системы.

Впрочем, предложенная им модель Вселенной была с математической точки зрения полностью эквивалентна системе Коперника (рис. 2.12).

Таким образом, коперниканская революция, по Куну, — не одномоментный, а длительный процесс, истоки которого следует искать в Античности и Средневековье, а окончание — в теории Ньютона. Кун называет ее поэтапной революцией, в центре которой находится фигура Галилео Галилея. Великий итальянец был первым, кто направил созданный им телескоп на небо в 1609 г. и таким способом смог получить совершенно новые данные, доставившие многочисленные доказательства в пользу учения Коперника. Однако к этому времени исход спора двух систем мира в пользу коперниканского учения был почти разрешен, особенно после работ Кеплера и публикации им в 1627 г. "Рудольфианских таблиц". Если бы он сделал это несколько раньше, отмечает Кун, то история коперниканской революции, вероятно, протекала бы совершенно иначе. Галилей фактически выполнил работу по расчистке, наведе

Рис. 2.12. Гелиоцентрическая система мира Николая Коперника

нию порядка в данной области в тот момент, когда победа была уже почти предрешена.

Пример

Телескоп Галилея был совершенно новым для астрономии инструментом. Однако изобрел телескоп и впервые использовал в целях увеличения изображения удаленных предметов голландский шлифовальщик линз. Галилей сам рассчитал и изготовил свой телескоп, который давал лишь незначительное увеличение, и впервые проделал то, что никому до него не приходило в голову, — направил телескоп на небо. Результат оказался поразительным: каждое новое наблюдение открывало новые неожиданные объекты. Даже наблюдение уже хорошо известных небесных тел, таких как Солнце, Луна, другие знакомые планеты, через телескоп приносило новые знания, которые Галилей интерпретировал как аргументы в пользу коперниканского учения. Например, на лике Луны Галилей обнаружил горы и впадины и установил, что ее поверхность не сильно отличается от поверхности Земли. Сомнение в совершенности небесных тел, возникшее при этом, было еще более усилено обнаружением темных пятен на Солнце, а изменение положения этих пятен отчетливо показало, что и Солнце вращается вокруг своей оси. Это полностью разрушало представление о совершенности и неизменности небесной сферы. Млечный Путь, который для простого глаза выглядит слабым туманным пятном, часто интерпретируемым как отраженный солнечный или лунный свет, предстал Галилею в виде гигантского скопления звезд. Это расширение кругозора означало расширение самой Вселенной, и даже постулируемая некоторыми коперниканцами бесконечность Вселенной перестала казаться такой уж абсурдной.

Однако наиболее сильный аргумент в пользу коперниканской системы принесло Галилею открытие лун Юпитера. Именно они стали видимой моделью коперниканской солнечной системы. Количество аргументов за теорию Коперника возрастало с введением телескопа так же быстро, как и количество вновь открытых с его помощью небесных объектов. Например, открытые Галилеем фазы Венеры, которые не могли быть обнаружены невооруженным глазом, разрушило представление о существовании дифферентов и эпициклов и достаточно убедительно доказало, что Венера обращается вокруг Солнца (рис. 2.13).

Рис. 2.13. Экспериментальное доказательство Галилеем геоцентрической системы мира

Внизу изображены спутники Юпитера и видимое в телескоп Галилея изменение их положения^[5], вверху показаны наблюдаемые через слабый телескоп фазы Венеры, а также сам телескоп Галилея^[6]

Кун отмечает, что телескоп сам по себе, конечно, не мог служить доказательством коперниканских представлений, но оказался весьма результативным оружием в пропагандистской борьбе. Его влияние вышло за пределы узкого научного круга.

После 1609 г. люди, которые не имели раньше почти никакого представления об астрономии, сами, посмотрев через телескоп, могли убедиться, что Вселенная совсем не соответствует наивным предрассудкам так называемого здравого смысла. В XVII в. телескоп становится популярной игрушкой. Именно в этом, считает Кун, и заключается главное значение астрономического труда Галилея: он сделал астрономию всеобщим достоянием, и эта популярная астрономия была коперниканской. С изобретением телескопа коперниканское учение перестает быть важным только для специалистов. Оно перестает быть лишь математической гипотезой, математическим приемом для астрономических вычислений, а приобретает физическое значение. В этом, по Куну, заключается главная особенность научной революции — она представляет собой переворот в мировоззрении не только ученых, но и всего общества, кардинальное изменение картины мира.

Между тем введение в обиход телескопа вызвало и новую волну оппозиции против коперниканского учения. Одни люди вообще отказывались смотреть в телескоп на небо на том основании, что, если бы Господь желал применения телескопа, он бы оснастил самого человека телескопическими глазами. Другие, посмотрев в телескоп, утверждали, что видимые в нем объекты существуют не на небе, а в нем самом. Но большинство противников рассуждали более рационально. Соглашаясь с тем, что открытые Галилеем явления находятся на небе, они заявляли, что само по себе это еще не доказывает выдвигаемых им утверждений. И в этом они были правы, полагает Кун, поскольку телескоп давал указание, но не мог служить доказательством.

В течение еще 150 лет после смерти Галилея происходил постепенный переход астрономов под флаг коперниканства. В середине XVII в. уже почти не существовало астрономов-некоперниканцев, а к концу того же столетия не быть коперниканцем для астронома стало просто невозможным. Правда, в протестантских университетах, сообщает Кун, и в конце XVII в. изучали все три системы мира: птолемееву, коперниканскую и комбинированную систему Тихо де Браге (рис. 2.14).

В XVIII в. господствовало коперниканское учение, однако то, что изучали в это время в университетах Западной Европы, было уже не учением Коперника, Галилея и Кеплера, а представлением о Вселенной в виде ньютоновской мировой машины. Именно в гравитационной теории Ньютона коперниканская астрономическая революция получила завершение.

Рис. 2.14. Система мира, предложенная Тихо де Браге 5 — Солнце, Е — Земля