Эволюционное представление коперниканской революции у С. Тулмина

Тулмин излагает представления о коперниканской революции в свете своей концепции эволюционного развития науки в книге "Модели Космоса"^[1]. Он полагает, что обозначение перехода от птолемеевой к коперниканской модели Космоса в качестве революционного изменения может привести к ошибочному представлению о реальной истории науки. Самого Коперника, утверждает Тулмин, во многих случаях можно было бы оценить как консервативную или даже реакционную фигуру. В конечном счете он не сделал никакого грандиозного открытия в астрономии по сравнению, например, с Тихо де Браге. Он лично провел не более десятка астрономических измерений и то только те, которые ему были необходимы для сравнения собственных расчетов с огромным объемом материала наблюдений, содержащихся у Птолемея. В общем и целом он опирался на часто неверные данные, списанные им у Птолемея. Кроме того, методы расчета, используемые Коперником, не были точнее расчетов Птолемея, а иногда даже наоборот. Да и сами расчеты не стали проще. Даже наибольшее достижение системы Коперника — исключение обратного движения планет как ошибки наблюдения находящегося на Земле наблюдателя — после полной разработки теории отошло на задний план. Ведь для расчета действительных планетных орбит необходимо было строить конструкции, покоящиеся на дополнительной гипотезе о собственном движении Земли вокруг фиктивного пункта, в свою очередь, двигающегося вокруг Солнца (рис. 2.15).

Рис. 2.15. Движение Земли по Копернику в представлении С. Тулмина^[2]

Земля движется по кругу, но центр его смещен по отношению к Солнцу. Ее — центр земного эпицикла, Ех — фиктивный пункт, находящийся в стороне от Солнца (S), вокруг которого вращается Земля (Е)

Почему же тогда вообще говорят о какой-то коперниканской революции, несмотря на все приведенные выше историко-научные факты? — задается вопросом Тулмин. И сам отвечает: теория Коперника попала на благодатную культурную почву и в удачное время. Сам Коперник, по мнению Тулмина, был скорее античным астрономом, чем астрономом Нового времени. Ход его мыслей имеет больше общего с аристотелевским или птолемеевым, нежели с представлениями Кеплера и Ньютона. Если же говорить о состоянии физики или естествознания в целом во времена Коперника, то во многих их областях либо вообще не было никаких следов так называемой научной революции, либо наблюдалось лишь незначительное ускорение прогресса науки, которое, впрочем, можно с таким же успехом заметить и во времена Позднего Средневековья. Тем не менее, пишет Тулмин, прогресс в естествознании в период между 1550 и 1700 гг. никак нельзя умалять, хотя он и ограничивался главным образом несколькими областями естественнонаучного исследования, к которым, несомненно, необходимо отнести астрономию и динамику. Тулмин критикует широко распространенное мнение о реакционной роли в этом процессе церкви и схоластики, выразители которого ссылаются на инквизицию в целом и суд над Галилеем в частности. Напротив, утверждает Ту/шин, церковь и схоласты сыграли решающую роль в обновлении естествознания в Средние века. Именно в этот период можно отметить растущее самосознание ученых и формирование академической научной традиции, без создания которой возрождение естествознания в Новое время в Западной Европе было бы невозможно, хотя, конечно, в истории науки были и неудачи, и возвратные движения.

Пример

"Физика" и "Метафизика" Аристотеля попали в Европу через исламский мир, а именно через Аверроэса (1126—1198), комментарии которого создавали трудности в гармонизации аристотелевского учения с ортодоксальной христианской теологией. В связи с этим учение Аристотеля было на долгие годы вычеркнуто из учебных планов средневековых школ. Однако после того как Фома Аквинский (ок. 1225—1274) показал, что нет ни одной части в учении Аристотеля, которая противоречила бы официальной теологической доктрине, аристотелевская теоретическая система легла в основу западноевропейской естественной науки. Только учитывая это почти пятисотлетнее "переваривание" античного наследия, можно верно понять и оценить те духовные задачи, которые стояли перед Коперником и его последователями.

Средневековье оставило астрономам XVII в. двоякое наследие: с одной стороны, целый ряд расчетов и вычислительных методик, которые со времен Птолемея почти не изменились, с другой — сложную космологическую картину мира, представлявшую собой весьма несовершенный синтез аристотелевской физики с моделью эпициклов Птолемея. Во многих современных научно-популярных брошюрах Николай Коперник предстает как человек, который вполне сознательно предпринял попытку свергнуть это представление, и указал естествознанию новую прямую дорогу, приведшую через Галилея и Ньютона к современной естественной науке. Причем его современники наделяются удивительной предубежденностью и научной слепотой: они почему-то не только ничего не замечали, но и вообще не хотели видеть то, что для Коперника и для нас сегодня является очевидным. С этой точки зрения, его главный труд, выступая как первоначало современного естествознания, революционизировал все науки. По мнению Тулмина, подобная "историческая" картина не что иное, как карикатура на реальную историю науки. Он подчеркивает, что слово "революция", будь то в науке или в политике, связано с внезапным радикальным изменением системы в целом. Однако такое представление неизбежно ведет к ошибкам, поскольку, по крайней мере в области науки, революции в этом смысле вообще невозможны. Фактически Тулмин заменяет представление о коперниканской революции разработанной им ранее эволюционной моделью развития науки.

Переключение на новые представления, по Тулмину, —длительный процесс. Сначала новые идеи возникают лишь там, где ведется поиск специальных ответов на частные вопросы. После первых проверок появляется более глубокая критика в рамках все той же специальной научной области. Наконец, выведенные из этой критики следствия и новые возможности постепенно становятся все более и более отчетливыми для научного сообщества и распространяются на другие научные области в качестве оснований для планируемых исследований. В итоге это приводит к переосмыслению имеющегося опыта и включению новых представлений на основе построения системной теоретической модели в измененную картину реальности. Именно таким образом, в соответствии с моделью эволюционных изменений, из первоначально незначительных и едва заметных начинаний постепенно вырастают обширные изменения в науке.

Коперник, по мнению Тулмина, отталкивался не от каких-то бунтарских намерений перевернуть мир, а от того, что считал многие конструкции Птолемея противоречивыми и пытался заменить их логически удовлетворительно построенной системой планетных движений, но должно было пройти более 100 лет, чтобы новая система получила всеобщее признание. Во времена Коперника и некоторое время после того было совсем не очевидно, что коперниканская система превосходит существовавшее до нее учение о движении планет. Однако Копернику повезло больше, чем его древнегреческому предшественнику Аристарху, поскольку его идеи были подхвачены и развиты последующими поколениями исследователей, например Кеплером и Ньютоном, развившим на этой основе собственные теории. Таким образом, отклонив из чисто эстетических соображений птолемеевы методы, Коперник объединил астрофизику с математической астрономией на новой основе, однако он никак не мог предвидеть того применения его теории, которое она получила позже и которое были весьма существенным для становления новой научной картины мира. Его цель заключалась в том, подчеркивает Тулмин, чтобы восстановить аристотелевскую физику там, где Птолемей не следовал ей. Кроме того, гелиоцентрическое учение Гераклита и Аристарха была известно еще до начала XIV в. Ссылки на него можно найти у парижского ученого Николая Орезма, а позднее, в XV в., — у Николая Кузанского, немецкого кардинала и ученого, которые, правда, не были профессиональными астрономами. Коперник был первым астрономом, выступившим против птолемеевой теории, но и он связывал правильность геометрических конструкций с коррекцией ошибок птолемеевой модели мира.

Теперь рассмотрим, как оценивает Тулмин с точки зрения эволюционной концепции науки роль Галилея в так называемой коперниканской революции. Точно так же, как и в случае с Коперником, в популярных изданиях рисуют зачастую неверную историко-научную картину. В области развития механики, например, утверждается, что между Аристотелем и Галилеем было время стагнации в науке, связанное с тем, что монахи и философы не покидали сферы формальной логики из любви к схоластической казуистике. Галилей же с помощью введенного им экспериментального метода все время разоблачал ложные выводы и ошибки средневековых ученых. Однако последние историко-научные исследования показывают, что это искаженное представление о действительной истории.

Пример

Сравним два поразительно похожих мысленных эксперимента — средневекового ученого Николая Орезма и Галилео Галилея, хотя второй и не ссылается на первого.

Мысленный эксперимент Орезма формулируется следующим образом. Тяжелое тело, свободно падающее по трубе, которая проходит через центр Земли, остановилось бы в центре Земли не внезапно, само по себе, а стало бы двигаться снова вверх в противоположном направлении. Такое движение в противоположном направлении, а именно это и должен прояснить данный мысленный эксперимент, не может быть связано собственно с тяжестью, поскольку движение в обратном направлении не является естественным движением тяжелого тела.

""Импетуситет" ["импетусность"] — это искусственно созданное им слово используется для выражения свойства какого-нибудь тела, которое приходит в движение от заключенной в нем внутренней силы, — в собственном смысле слова не является тяжестью, так как если бы существовало отверстие отсюда до центра Земли и при этом через данное отверстие падал бы тяжелый предмет, он, если бы достиг центра, прошел бы его и на основе того же самого акцидентального приобретенного качества, пошел бы вверх и потом снова упал вниз, как мы наблюдали у тяжелого предмета, привязанного на длинной веревке к балке. И таким образом, речь здесь идет не о собственно тяжести, так как импетусность может двигать [тело] в противоположном направлении"^[3]. Мысленный эксперимент Галилея направлен на доказательство ошибочности утверждения Аристотеля о том, что тяжелые тела при падении движутся со скоростью, пропорциональной их весу. Галилей призывает "действовать не произвольно и случайно, а при помощи убедительного метода", удостовериться многократно повторявшимся опытом и совсем в духе Орезма "представить себе в воображении" следующее: "...если бы земной шар был просверлен через центр, то пушечное ядро, падая по этому кольцу, приобретало бы в центре такой импульс скорости, который по миновании центра гнал бы его вверх на такое же расстояние, как и расстояние падения, причем скорость по ту сторону центра постоянно уменьшалась бы, убывая в соответствии с возрастанием, приобретаемым при падении, и время, затраченное на такое восходящее движение, думается, было бы равно времени спуска"^[4].

В течение многих столетий, разделяющих Аристотеля и Галилея, механика как наука о движении материальных тел и действующих на них сил демонстрирует все новые и новые успехи. Да и труд всей жизни Галилея нужно понимать лишь как вершину этой средневековой традиции. Именно из такого рода традиции выросли и обсуждаемые им вопросы, и сама методика ведения им доказательств, и даже используемые им термины происходят из средневековых источников. Таким образом, заключает Тулмин, без воспринятых Галилеем средневековых научных традиций он вообще не смог бы сделать своих открытий.

Пример

Приведем пример геометризации понятий аристотелевской физики Николаем Орезмом (рис. 2.16).

Рис. 2.16. Графическое представление изменения скорости по Орезму

Треугольники ЛЕВ, AFC, AGD соответствуют общему изменению в первую" вторую или третью минуты. В течение второй минуты (BEFQ тело прошло в три раза больший путь, чем за первую минуту; за третью минуту {CFGD) оно прошло в пять раз большее расстояние, чем за первую минуту. Изменения увеличиваются пропорционально нечетным числам.

Средневековый ученый сделал важный шаг, открыв науку об изменяющемся. Тогда физический объект может быть выражен геометрически, а геометрический — физически. Например, геометрическая точка может двигаться по геометрической фигуре — "линии предмета" (траектории). Здесь Орезм фактически соотносит математическую (геометрическую) теоретическую схему с физическими представлениями и процессами: "...Неделимая точка есть что-либо реальное, ни линия, ни поверхность, хотя воображение их пригодно для лучшего постижения меры вещей... мера двух любых линейных или поверхностных качеств, также как и скоростей, соответствует мере и отношению фигур, посредством которых они в воображении сравниваются друг с другом. Итак, чтобы найти меру качества или скорости и определить их отношения, нужно довериться геометрии и вернуться к геометрии"^[5].

Кроме того, огромную роль сыграла литературная сторона написанных Галилеем на итальянском языке "Диалогов", ставших доступными каждому образованному читателю, а не только узкому кругу специалистов. После публикации "Диалогов" Галилея больше не было необходимости цитировать оригинальные работы его предшественников из прошлых столетий. Фактически Галилей сделал для механики Средневековья то же, что Евклид — для древнегреческой геометрии. Исследования мертонской и парижской школ были забыты. В этой области науки работы Галилея не разрушали, а развивали, совершенствовали средневековые научные традиции. Именно такой цели служил его знаменитый эксперимент для измерения движения бронзового шарика по наклонной плоскости (рис. 2.17).

То же самое можно сказать и о его измерениях теплоты, покоящихся на известных уже натурфилософам XIV в. условиях. Однако Галилей был физиком XVII в. и потому построил для целей такого измерения практически применимый термометр, чтобы получить цифровые данные о градусах теплоты. В то же время его ставшее впоследствии знаменитым открытие экспериментального метода должно было служить не способом искоренения ошибок средневековых ученых, а скорее средством приближения абстрактно сформулированных знаний к реальному миру.

Рис. 2.17. Наклонная плоскость у Галилея

Это не только "простая машина" — искусственный объект, приспособленный для экспериментальной деятельности, но прежде всего абстрактный объект научной теории, используемый для проведения математических доказательств (объект оперирования), и в то же время репрезентант специально подготовленного естественного объекта, на котором можно наблюдать физические процессы, в чистом виде в природе не встречающиеся

По мнению Тулмина, Галилей был весьма спорной фигурой не только в его время, но частично остается таковой и сегодня. Он был искренним, открытым, гениальным и изобретательным человеком, которому одинаково трудно давались как дипломатически осторожная тактика, так и сокрытие собственных взглядов. Он постоянно полемизировал, проявляя необыкновенную одаренность и нередко делая из своих оппонентов не только преданных друзей, но и влиятельных завистников и врагов. Каталог исследованных Галилеем природных явлений охватывает практически все темы из области физики, которые в то время обсуждались. Галилей изобрел термометр, заменивший субъективные оценки теплоты объективными измерениями, он обсуждал вопросы военной техники и сопротивления балок разрушению, обращался последовательно к акустике, гидростатике, учению о вакууме, оптике и учению о магнетизме. Но главным образом в течение всей своей жизни он страстно увлекался двумя вещами: астрономией Коперника и математической теорией движения. Галилей занимался довольно ограниченной областью астрономической науки, но обладал счастливой способностью выбирать верное направление, приносившее ему неизменный успех.

Пример

Открытие Галилеем сверхновой в 1572 г. позволило поставить под сомнение понятие неподвижной звезды. Когда ученый направил свою подзорную трубу на небо, появились радикально новые результаты и теории, часть из которых была изложена им в "Звездном вестнике", опубликованном в 1610 г. в Венеции. Вначале Галилей описывает разработанную им подзорную трубу (телескоп), дававшую увеличение всего в 30 раз. И хотя разрешающая способность устройства была весьма скромной, с его помощью можно было открыть удивительные вещи, например, значительно большее, чем видно невооруженным глазом, число "неподвижных звезд". Вопреки древним воззрениям Млечный Путь предстал как огромное звездное скопление. Луна оказалась не идеально гладкой, как подобало небесному телу с точки зрения старой теории, а похожей на земную поверхность, состоящую из гор и впадин. Наконец, стало возможным открытие лун Юпитера, устранившее многие сомнения по поводу коперниканской модели Вселенной. Позднее к этому добавилось открытие солнечных пятен.

Никакая другая книга Галилея, по мнению Тулмина, не имела такого резонанса во всем мире — не только на европейском континенте и в Англии, но даже в далеком Пекине. Не только профессиональные астрономы, но и любители с этого момента стали повсеместно проявлять особый интерес к астрономии и обзаводиться модной игрушкой — телескопом. Однако, как всем хорошо известно, жизненный путь Галилея закончился трагически. Его знаменитый труд "Диалог о двух главнейших системах мира — птолемеевой и коперниковой", опубликованный в 1632 г. и посвященный подробному исследованию спорных вопросов между этими двумя системами, был запрещен церковью. Галилей как правоверный католик ни в коей мере не хотел принести ущерб церкви и публично отказался от своих взглядов. В этой книге он в популярной форме приводит аргументы в пользу системы Коперника и усиливает их не только заимствованными у Аристарха, Орезма и самого Коперника аргументами, но и результатами собственных наблюдений и рассуждений.

Таким образом, подытоживает Тулмин, Галилей сослужил астрономии двоякую службу. Во-первых, он ввел в обиход астрономических наблюдений инструмент, ставший впоследствии незаменимым, — телескоп, показав впервые в мировой истории, что кроме видимых простым глазом объектов на небе существует еще множество других небесных тел. (Это положило начало до сих пор незавершенному процессу постоянного расширения нашего космического горизонта.) Во-вторых, благодаря его многолетним усилиям, показавшим, что коперниканская модель является физически истинной, астрономия перестала быть лишь математической системой, поставляющей правильные основания для расчетов. В сферу ее компетенции снова, как в Античности, попали вопросы строения, состава и принципа действия небесных явлений. Однако, кроме работы с подзорной трубой, Галилей не так много внес в решение проблем астрофизики. Например, он почти совершенно не касался тонкостей геометрии планетной системы, а также вопроса наблюдаемых движений небесных тел по их орбитам.

Пример

Часто создается впечатление, отмечает Тулмин, что та или иная одна личность, например Галилей или Ньютон, сыграла решающую, революционную роль в развитии науки. Именно такую модель строит Карл Поппер, полагая, что каждая теория является детищем какого-либо одного гениального создателя. Однако при ближайшем рассмотрении выясняется, что, во-первых, даже ньютоновский синтез стал результатом предварительной работы многих предшествующих поколений ученых, а во-вторых, даже если бы Ньютон не существовал как данная конкретная личность, проделанные им в науке шаги с большой вероятностью осуществили бы другие исследователи. Неповторимость произведения Ньютона заключалась не в деталях, а в общем представлении. Например, только в родной ему Англии было, пожалуй, около полудюжины современников, имеющих одинаковое с ним образование и использующих те же, что и он, источники. Однако никто из них не смог бы осилить решенную Ньютоном огромную научную проблему в целом, а лишь часть ее. Только Ньютон обладал таким внутренним зрением и математическим умением, чтобы найти путь от первого наброска новой системы и через попытки объединить все отдельные линии исследования соткать эти многочисленные нити в новую космологическую систему знаний. Именно такое постепенное сплетение концептуальных нитей в сложные концептуальные системы и составляет основу эволюционной модели истории развития науки по С. Тулмину и противоположность революционной модели Т. Куна.

* * *

Таким образом, из основных современных западных концепций философии науки, которые, как видно из предшествующего рассмотрения, являются взаимно дополнительными, к анализу собственно развития имеют отношение только две — концепции С. Тулмина и Т. Куна. Первая фиксирует эволюцию — внутреннее развитие научных дисциплин, вторая — внешнее развитие, т.е. механизмы порождения новых научных дисциплин в условиях зрелой науки через научные революции. Остальные модели динамики научного знания отображают его генезис и функционирование. При этом все они проблему методологического анализа структуры науки, находящуюся в центре внимания стандартной концепции, отодвигают на второй план. Обратимся теперь к попытке обогатить имеющееся в стандартной концепции представление о структуре науки за счет его объединения с динамической моделью науки, в первую очередь моделью научных революций Т. Куна.