Руджер Иосип Бошкович. Атомы как центры сил

Мы уже отмечали, что в XVII и XVIII вв. в той или иной форме и степени атомистическую гипотезу использовали представители всех научных направлений. Хорватский ученый Р. Бошкович (1711-1787) с помощью атомизма попытался решить целый ряд теоретических вопросов физики, в том числе объяснить природу континуума, сущность пространства и времени, законов движения, - вопросов, над которыми билась механика в XVIII в., пытаясь согласовать принципы динамики с требованиями математики. Наиболее полно свои воззрения Бошкович изложил в работе "Теория натуральной философии" (1758). Как и у Ньютона и других ученых XVIII в., под натурфилософией Бошковича подразумевается, в сущности, физика в ее теоретически продуманной форме.

В основе системы Бошковича лежит понятие силы; однако было бы не совсем верно на этом основании считать его сторонником ньютоновской программы; понятие силы является исходным также и в лейбницевой динамике. Бошкович как раз и попытался соединить некоторые положения ньютоновской программы, в частности принцип дальнодействия, с лейбницевым учением о простых и неделимых субстанциях, составляющих основу природного бытия. Принимая в качестве первичных силы притяжения и отталкивания и в этом смысле следуя Ньютону, Бошкович, однако, не признает абсолютных пространства и времени и объясняет тяготение в отличие от Ньютона, связывавшего тяготение с природой в первую очередь самого пространства, природой атомов как "центров силы", вступающих между собой во взаимодействие. Атомы у Бошковича, хотя они, по его определению, и внепространственны (не имеют частей), а потому сходны с монадами Лейбница, рассматриваются, однако, не как формы или "души", а как физические точки. Иначе говоря, Бошкович исследует субстанции не как метафизик (в смысле Лейбница), а как физик - возможность, которую признавал и Лейбниц: та самая монада, которая у Лейбница в метафизике предстает как деятельность представления и влечения, будучи рассмотренной в рамках физики, мыслится по аналогии с математической точкой - как центр силы. Проблема субстанций как "математических точек" становится одной из главных в философии Хр. Вольфа, влияние которого испытал Бошкович; именно у Вольфа соотношение физики (динамики) и математики также было в центре внимания.

Не случайно в своей попытке разрешить эту проблему и соединить принципы Лейбница и Ньютона Бошкович двигался параллельно Канту, в "Физической монадологии" поставившему аналогичную задачу. Не случайно и тот и другой мыслители занялись, в сущности, одной и той же проблемой: в рамках вольфовской школы эта проблема встала во всей остроте, и не они одни вынуждены были разрешать парадоксы, возникающие в связи с трудностями соотнесения метафизических, физических и математических "точек".

Бошкович очень точно заметил одну из главных трудностей в научной программе Лейбница: невозможность вывести непротиворечиво пространственное протяжение из неделимых (т.е. не имеющих частей, а, значит, и непротяженных) монад. По отношению к Лейбницу, пишет Бошкович, можно повторить возражение, выдвигавшееся Аристотелем против Зенона Элейского: сколько бы непротяженных точек мы ни взяли, они не дадут нам протяженности. Следовательно, надо иным путем объяснить природу пространства, чем это мы видели у Лейбница.

Первоэлементы природы составляют, согласно Бошковичу, неделимые и непротяженные точки, которые он мыслит как центры сил, а не как частички вещества, непроницаемые в силу своей твердости, как это мы видели у Гюйгенса, да и у картезианцев. Здесь Бошкович следует Лейбницу и Вольфу. Эти точки-силы рассеяны в пустоте и отделены друг от друга определенными промежутками, которые могут быть больше или меньше, но не могут быть полностью устранены, ибо в этом случае атомы соприкоснулись бы и слились, что совершенно не допускается в системе Бошковича. И не допускается в силу определения атомов как сил: "Поскольку при уменьшении расстояний (между атомами. - П.Г.) до бесконечности сила отталкивания до бесконечности возрастает, то очевидно, что ни одна часть материи не может касаться (esse configua) другой, ибо эта сила отталкивания тотчас же отодвинула бы их одну от другой. Отсюда с необходимостью вытекает, что первые элементы материи вообще просты и не составлены ни из каких соприкасающихся частей... Таким образом, всякий сосуществующий континуум будет устранен из Природы, тот самый континуум, на объяснение которого философы потратили так много тщетных усилий".

Итак, реальность, т.е. первоэлементы материи, представляет собой дискретные "точки", отнюдь не составляющие непрерывный континуум, поскольку между ними всегда существуют промежутки; именно в этом смысле Бошкович и говорит о невозможности "сосуществующего континуума", т.е. континуума, составленного как бы из бесконечного числа актуально существующих бесконечно малых элементов, как мыслил континуум, например, Мопертюи. Протяженность не составляется из точек, - тут Бошкович воспроизводит аргументацию Аристотеля против элеатов.

Что же представляют собой силовые центры у Бошковича и каким образом проявляет себя эта первичная реальность - сила? Важнейшим определением силы служит у Бошковича тезис о переходе ее от притягательной к отталкивательной, который был позаимствован им, по собственному признанию ученого, из произведения Ст. Гэльса "Статика растений". Как отмечает В.П. Зубов, "наиболее оригинальной и заслуженно привлекавшей внимание особенностью теории Бошковича является его представление о последовательной смене притягательных и отталкивательных сил в зависимости от меняющегося расстояния материальных точек друг от друга: при расстоянии минимальном действует отталкивательная сила, возрастая неограниченно при его бесконечном дальнейшем уменьшении и не позволяя двум точкам слиться в одну; с увеличением расстояния отталкивательная сила убывает, обращается в нуль и переходит затем в силу притяжения; эта последняя в свою очередь увеличивается, достигает конечного максимума, а затем уменьшается до нуля и переходит в силу отталкивания, - и так множество раз, пока, наконец, на некотором расстоянии сила остается притягательной, изменяясь приблизительно по ньютоновскому закону, т. е. обратно пропорционально квадрату расстояния".

Силы отталкивания с увеличением расстояния между атомами уменьшаются в неизмеримо большей мере, чем силы притяжения; поэтому они оказывают, по Бошковичу, заметное действие только на малых расстояниях, а при сокращении расстояний до очень малой величины силы отталкивания резко возрастают.

Эта "силовая" энергетическая модель атома представляет большой интерес и сегодня, поскольку в ней можно найти некоторые аналогии с моделью атома в квантовой механике. Для нас же система Бошковича важна как попытка разрешить трудности и противоречия, возникавшие в его эпоху, ибо она показывает, каким образом ученые XVIII в. работали, так сказать, "на стыке" разных программ. В этом отношении показательно также учение Бошковича о пространстве и времени, которое противостоит абсолютному пространству и времени Ньютона.

Поскольку, по Бошковичу, подлинно реальны только субстанции, т.е. центры сил, то пространство нельзя рассматривать как некую равноценную им реальность, пространство не есть субстанция. Здесь хорватский ученый, как видим, резко отклоняет картезианскую программу и не менее резко - ньютонианскую, во всяком случае по вопросу о природе пространства. Ближе всего он все же оказывается к Лейбницу и в этом пункте, хотя, как мы видели, и не полностью к Лейбницу присоединяется. Но что же такое пространство по Бошковичу?

Сущность пространства Бошкович определяет с помощью понятия возможности. И в самом деле, поскольку в действительности существуют только центры сил, а рас стояния между ними всегда могут быть определены ими как некоторыми границами, то на вопрос о том, что сам по себе представляет этот промежуток, или это расстояние, Бошкович отвечает, что сам по себе как самостоятельная реальность он в действительности не существует, а существует только в возможности. Как это понимать? А вот как: мы всегда можем в воображении поместить в этот промежуток еще один атом-силу, затем в образовавшиеся два промежутка - еще по одному и так повторять до бесконечности. Вот эта возможность помещения атомов (в воображении, ибо именно этим отличается категория возможного - вспомним понятие воображаемого пространства в античной и средневековой науке) и составляет, по Бошковичу, сущность того, что мы называем пространством. "Я, - пишет Бошкович, - не признаю никакого сосуществующего континуума... Ибо пространство для меня не есть какой-либо реальный континуум, но только воображаемый..." Эту же мысль Бошкович разъясняет еще более обстоятельно. "В действительности всегда существует граница и определенное число точек и интервалов; напротив, ввозможном нигде нет конца. Поэтому абстрактное рассмотрение возможностей как раз и порождает в нас идею непрерывности и бесконечности некой воображаемой линии. Но так как сама эта возможность есть нечто вечное и необходимое - ибо от века и необходимо является истиной, что могут существовать эти точки со всеми их свойствами и модусами, - то и воображаемое, непрерывное и безграничное пространство есть нечто вечное и необходимое; однако оно не есть нечто существующее, а есть простое неопределенное предположение чего-то, могущего существовать..."

Рассмотрение пространства как лишь феноменального уровня у Лейбница и рассмотрение его как лишь возможности у Бошковича, несомненно, имеет общую предпосылку: убеждение в том, что подлинно существующей реальностью являются неделимые "простые точки", непротяженные, а потому и не могущие в сумме составить нечто протяженное. Однако имеется и немалое различие между Лейбницем и Бошковичем: мы уже упоминали, что Бошкович указывает на непоследовательность Лейбница в этом вопросе.

Таковы вкратце основные положения атомистики Р. Бошковича.

Глава шестая. Исаак Ньютон

1. Борьба против "скрытых качеств" в естествознании XVII-XVIII вв.

В конце XVII в., а именно в 1687 г., вышло в свет произведение, которому суждено было определять развитие не только естественнонаучной, но и философской мысли более двухсот лет - "Математические начала натуральной философии" Исаака Ньютона. В этом фундаментальном труде, представляющем собой, по определению М. Джеммера, "первую всеобъемлющую гипотетико-дедуктивную систему механики", Ньютон предложил ученому миру новую научную программу, которая спустя несколько десятилетий оттеснила на задний план остальные программы XVII в. и примерно с 50-х гг. XVIII в. стала ведущей не только на Британских островах, но и на континенте, где картезианская программа довольно долго удерживала свои позиции. Ньютоновские "Начала", таким образом, как бы подводили итог развитию естествознания начиная с середины XVI в.

Однако победа над конкурирующими научными программами досталась ньютонианцам не без жестокой борьбы. С критикой ньютоновских "Начал" выступили не только картезианцы, идеи которых еще долго оставались господствующими в Парижской Академии, но и атомисты во главе с Гюйгенсом, и Лейбниц, и многие их сторонники и ученики. Наиболее ожесточенной была полемика Ньютона с картезианцами. Не будет преувеличением сказать, что именно в полемике с Декартом Ньютон формулировал основные принципы своей научной программы, - причем в полемике не только с механикой Декарта, но и с его философией, которая была неразрывно связана с картезианской физикой. Этот последний момент необходимо иметь в виду, чтобы правильно понять замысел Ньютона, реализованный им в "Началах": хотя Ньютон и подчеркивал, что физика должна быть отделена от метафизики, тем не менее он полемизировал с философскими предпосылками программы Декарта, противопоставляя Декарту философские предпосылки своей физики, как мы это попытаемся показать ниже.

Еще задолго до написания "Начал", примерно в 1670 г., Ньютон сформулировал целый ряд возражений против учения Декарта. Эти возражения были опубликованы в 1962 г. вместе с целым рядом других материалов из ньютоновского архива. И в самих "Началах" полемика с картезианством ведется не менее остро. В предисловии, написанном Р. Котсом ко второму изданию "Начал" (1713), различаются три категории физики: перипатетическая, картезианская и ньютоновская. Полностью отвергая физику перипатетиков, "приписывавших разного рода предметам специальные скрытые качества, от которых неизвестно каким образом должно было происходить... взаимодействие отдельных тел", Котс несколько выше оценивает физику картезианцев. Картезианцы, пишет он, "утверждали, что все вещество во Вселенной однородно и что все различие видов, замечаемое в телах, происходит в некоторых простейших и доступных пониманию свойствах частиц, составляющих тела. Восходя, таким образом, от более простого к более сложному, они были бы правы, если бы они на самом деле приписали этим первичным частицам лишь те самые свойства, которыми их одарила природа, а не какие-либо иные. Но на деле они предоставляют себе право допускать какие им вздумается неведомые виды и величины частиц, неопределенные их расположения и движения, а также измышлять различные неощутимые жидкости, свободно проникающие через поры тел и обладающие всемогущей тонкостью и скрытыми движениями. Таким образом, они предаются фантазиям, пренебрегая истинною сущностью вещей".

Главный упрек в адрес картезианцев сводится, как видим, к тому, что они, не обращаясь в должной мере к опыту, конструируют "гипотезы", "обманчивые предположения" для объяснения природных явлений. "Заимствующие основания своих рассуждений из гипотез, даже если бы все дальнейшее было развито ими точнейшим образом на основании законов механики, создали бы весьма изящную и красивую басню, но все же лишь басню...", - заключает Котс. Отсюда ясно, что ньютоново заявление: "Гипотез не измышляю" - направлено прежде всего против картезианцев. Так, подвергнув критике декартову "гипотезу вихрей", Ньютон заявляет, что не будет объяснять причину тех свойств тяготения, о которых идет речь в "Началах". "Причину... свойств силы тяготения я до сих пор не мог вывести из явлений, гипотез же я не измышляю. Все же, что не выводится из явлений, должно называться гипотезою, гипотезам же метафизическим, физическим, механическим, скрытым свойствам не место в экспериментальной философии".

Свою научную программу Ньютон называет "экспериментальной философией", подчеркивая при этом, что в исследованиях природы он опирается на опыт, который затем обобщает при помощи метода индукции. Напротив, картезианцы, как мы уже знаем, предпочитают идти обратным путем - от общих самоочевидных положений ("гипотез") к менее общим через дедукцию - метод, который и Гюйгенс критиковал за его "априорность".

Это настойчивое подчеркивание Ньютоном экспериментально-опытного источника физического знания в противоположность отвлеченному рационализму Декарта дало впоследствии ряду историков науки и философии повод считать, что ньютоновская механика по самому своему принципу отличается от механики Декарта, Лейбница и т.д. Одни за это хвалили Ньютона, другие его критиковали, но и те и другие ошибались: на самом деле Ньютон не в меньшей степени опирался на философские принципы, чем это делал, например, Декарт. Различие между ними в том, что, во-первых, принципы Ньютона были отличны от картезианских, во-вторых, Ньютон в большей мере проводил границу между физической теорией и ее философским фундаментом и, наконец, в-третьих, Ньютон и в самом деле был виртуозным экспериментатором, никогда не удовлетворявшимся так называемым мысленным экспериментом, к которому частенько прибегал Декарт. Как справедливо отмечает П. Дюгем, "в способности вполне выяснить себе абстрактные идеи, с чрезвычайной точностью определить самые общие принципы, в умении с безупречной правильностью произвести ряд экспериментов или дедуктивно развить ряд идей Ньютон ничуть не уступал Декарту, ни кому бы то ни было из других великих классических мыслителей..."

Подчеркивание эмпирического метода в естествознании было вызвано у Ньютона не только тем обстоятельством, что в Англии XVII-XVIII вв. господствовал дух эмпиризма, но и психологическими особенностями самого Ньютона. Как отмечает Е. И. Погребысская, Ньютон "всячески подчеркивал необязательность для себя тех или иных гипотез, пытался создать впечатление, что он-то не является сторонником какой-либо из предлагаемых им. На это большое влияние оказали особенности психического облика великого английского ученого. Он болезненно воспринимал критику своих работ, а гипотетические построения были более уязвимы для критики, чем установленные на опыте факты. Отчасти поэтому Ньютон отдавал предпочтение принципам перед гипотезами". Ньютон действительно обладал болезненным самолюбием, что вообще не редкость среди выдающихся ученых.

Что Ньютон во многом исходил в своей работе из определенных философских предпосылок, свидетельствует и то обстоятельство, что картезианцы и атомисты критиковали самого Ньютона за допущение "скрытых качеств и сил", имея в виду прежде всего закон тяготения, предполагающий возможность действия на расстоянии, а также абсолютное пространство и время, на которых покоится механика Ньютона. Не случайно Котс, обсудив вопрос о действии силы тяготения как общем свойстве всех тел, замечает: "Я слышу, как некоторые осуждают это заключение и неведомо что бормочут о скрытых свойствах. Они постоянно твердят, что тяготение есть скрытое, сокровенное свойство, скрытым же свойствам не место в философии. На это легко ответить: сокровенны не те причины, коих существование обнаруживается наблюдениями с полнейшею ясностью, а лишь те, самое существование которых неизвестно и ничем не подтверждается. Следовательно, тяготение не есть скрытая причина движения небесных тел, ибо явления показывают, что эта причина существует на самом деле".

Борьба против "скрытых качеств" была в XVII-XVIII вв. всеобщей. В ней принимали активное участие представители каждой из конкурирующих программ. Так, ньютонианцы обвиняли в допущении "скрытых качеств" Декарта и его школу. Гюйгенс, Лейбниц и картезианцы, как видим, уличали в этом же самого Ньютона и его учеников. Кроме того, Лейбниц критиковал атомистов (в частности, Гюйгенса) за допущение абсолютной твердости атомов, которую он считал тоже чем-то вроде "скрытого качества", и, наконец, представители всех трех научных программ разоблачали в "монадах" Лейбница опять-таки "формы" (т.е. те же "скрытые качества") перипатетиков.

Это обстоятельство наглядно свидетельствует о том, что, несмотря на все различие научных программ картезианцев, ньютонианцев, атомистов и Лейбница, у них всех был некий общий идеал естествознания, отход от которого они и оценивали как возвращение к средневековой физике с ее принципом "скрытых качеств". Этот идеал науки, в сущности, был механистическим, - все явления природы должны быть объяснены с помощью протяжения, фигуры и движения (картезианцы); атомисты добавляли сюда еще непроницаемость, или абсолютную твердость материальных первоэлементов (Гассенди, Гюйгенс, Бойль и другие); что же касается Лейбница и Ньютона, то они, не отвергая названных Декартом характеристик телесного мира, добавляли сюда еще силу, которую каждый из них трактовал по-своему. Но это "добавление" не было простым присоединением четвертого определения материи к трем вышеназванным: оно приводило к переосмыслению всех прежних определений и к установлению новой системы связи их между собой.