Механика от античности до наших дней - Ашот Григорьян

Особые усилия прилагал Ньютон к тому, чтобы добиться союза математики и физики в области оптики. В оставшихся забытыми «Лекциях по оптике» он писал: «Так же как астрономия, география, мореплавание, оптика и механика почитаются науками математическими, ибо в них дело идет о вещах физических, небе, земле, кораблях, свете и местном движении, так же точно и цвета относятся к физике, и науку о них следует почитать математической, поскольку она излагается математическим рассуждением. Точная наука о цветах относится к труднейшим из тех, кои желательны были бы философу. Я надеюсь на этом примере показать, что значит математика в натуральной философии, и побудить геометров ближе подойти к исследованию природы, а жадных до естественной науки сначала выучиться геометрии, чтобы первые не тратили все время на рассуждения, бесполезные для жизни человеческой, а вторые, старательно выполнявшие до сих пор свою работу превратным методом, разобрались бы в своих надеждах, чтобы философствующие геометры и философы, применяющие геометрию, вместо домыслов и возможностей, выхваляемых всюду, укрепляли бы науку о природе высшими доказательствами»{129}.

Обращая внимание на эти малоизвестные строки «Лекций», С.И. Вавилов писал: «Сложное учение о цветах Ньютон впервые поставил на почву измерительного физического опыта и математического расчета. Учение о цветах наряду с геометрической оптикой заняло законное место в «quadrivium»{130}.

Нет сомнения, что в этой и в аналогичных областях эксперимент и наблюдение должны были играть совершенно иную роль, чем при математическом исследовании математических начал натуральной философии.

Так наука на рубеже XVIII в. оказалась лицом к лицу с новыми проблемами математико-механического истолкования явлений и новой необозримой областью научного экспериментирования.

Ньютон сформулировал основную задачу, которую решает наука в этой новой области. Он говорил о двух вопросах, ответы на которые содержатся в «Началах натуральной философии». Один вопрос — это вопрос о поведении тел, об их положениях, скоростях и ускорениях, когда заданы действующие на них силы. Это механика в собственном смысле. Второй вопрос о силах, когда заданы положения тел. Как мы видели, этот второй вопрос был центральным вопросом ньютоновой теории тяготения. Последняя стала образцом для появившихся впоследствии концепций магнитного и электрического полей с тем, впрочем, различием, что эти поля зависят, как оказалось, одно от другого. Но такое отличие уже выводило науку за рамки ньютоновой схемы и означало эмансипацию физики от власти механики. Следующим актом этой эмансипации было подчинение самой механики более общим понятиям теории поля.

Но нас сейчас интересует история механики, причем в этой главе — история ее начальных этапов. Сопоставление двух вопросов, поставленных Ньютоном в «Началах натуральной философии» — определения движений и положений тел по заданным силам и определения сил по заданному положению тел, — бросает свет на характерную и важную особенность этих этапов. Классическая механика уже в XVII в. включала понятия и идеи, которые открывали ей дорогу к руководящей роли в науке, к сведению закономерностей природы к механике. И вместе с тем классическая механика содержала понятия и идеи, которые при своем дальнейшем развитии означали эмансипацию физики и, более того, изменении фундаментальных основ классической механики, заложенных в XVII в.

ИДЕЙНЫЕ ИСТОКИ МЕХАНИКИ ЛЕЙБНИЦА

Готфрид Вильгельм Лейбниц родился в 1646 г. — за два года до окончания Тридцатилетней войны. Отец его был профессором философии Лейпцигского университета; он умер, когда Лейбницу было 6 лет. Обучаясь на юридическом факультете того же университета, Лейбниц одновременно изучал философию и математику. После получения (в 20 лет) ученой степени он мог сделаться профессором, но, отказавшись от этого, поступил на службу к майнцскому курфюрсту в качестве юриста бывшего министра курфюрста Бойнебурга. Одновременно он вел научную и литературную работу, интересуясь философией, физикой, математикой. Бойнебург имел многочисленные знакомства в ученом мире, и благодаря ему Лейбницу удалось завести переписку с учеными различных стран. В 1672 г. он отправился за границу, жил несколько лет в Париже, где сблизился с Гюйгенсом, одним из величайших ученых того времени. Там в Академии наук он делал доклады о своих научных исследованиях. Гюйгенс оказал на Лейбница очень большое влияние.

Бойнебург, отправив Лейбница в заграничную командировку, вскоре умер, и Лейбниц оказался не у дел. Однако через некоторое время он был приглашен на службу ко двору ганноверского герцога в качестве библиотекаря с правом жить еще некоторое время за границей.

В конце 1676 г. он переехал в Ганновер, где его служба продолжалась до самой смерти. Здесь он выполнял самые разнообразные поручения в качестве экономиста, историка, дипломата, юриста, технического консультанта.

В 1687—1690 гг. Лейбниц совершил большое путешествие, во время которого посетил Австрию и Италию. В период 1711 —1716 гг. он несколько раз встречался с Петром I, который высоко ценил Лейбница как ученого и беседовал с ним по вопросу организации Академии наук и университетов в России.

В 1700 г., когда по предложению Лейбница в Берлине была учреждена Академия наук, он был назначен ее президентом, но последние годы жизни был мало с ней связан. Лейбниц был также членом Парижской академии наук и Лондонского королевского общества.

Лейбниц отличался необыкновенной работоспособностью. Его литературное наследство поистине огромно: одних только писем Лейбница осталось около 15 тысяч, и почти все они имеют большое научно-историческое значение. В своих произведениях Лейбниц вырисовывается как первоклассный и в высшей степени многосторонний исследователь, не только философ и математик, но и физик, механик, геолог, историк, психолог, экономист, языковед, богослов и правовед.

Служба при дворе отвечала характеру Лейбница: он, как и многие представители немецкого бюргерства его эпохи, свои мечты и чаяния о лучшем устройстве жизни связывал с просвещенным монархом, прилагал немало усилий к тому, чтобы склонить своего повелителя на путь политико-экономических реформ, которые должны были бы обеспечить капиталистическое развитие Германии. Но он мало чего добился: его бессовестно эксплуатировали, третировали, считали вольнодумцем, ему не доверяли. Как он ни старался примирить науку с религией, его подозревали в атеизме. Перед своей смертью, последовавшей в 1716 г., он оказался в полном одиночестве. Смерть Лейбница прошла незамеченной даже Берлинской академией наук, основателем которой он был. Только Парижская академия наук заслушала посвященное Лейбницу «похвальное слово», произнесенное Фонтенелем.

Идеализм считает, что Вселенную нельзя объяснить состоящей из одной только материи: материя мертва, слишком бедна качествами. По этой же самой причине дуализм Декарта основывался на признании двух субстанций — материи и души. Однако, вводя вторую, нематериальную субстанцию для «обогащения» мира, Декарт создавал неразрешимую для себя трудность: он не мог объяснить, каким образом эти две субстанции взаимодействуют. Из этого туцика дуализм выхода указать не мог по самому своему существу. Решения задачи надо было искать на пути монизма. Материалисты XVIII столетия давали монистическое решение вопроса, но они упрощали проблему, желая все богатство красок и жизни реального мира свести к элементарным механическим и геометрическим свойствам материи.

Немецкий ученый, математик, философ, механик. Лейбницу наряду с Ньютоном принадлежит заслуга разработки дифференциального и интегрального исчисления 

Лейбница не удовлетворяло то решение вопроса о материи, которое предлагалось механицистами XVII в., а социальная среда Германии того времени толкала его к идеалистическим позициям. Вместо материи он в основу мироздания ставил духовные субстанции — монады. Монада — это одухотворенный атом, обладающий особой индивидуальностью, движением, активностью и духовными качествами (представлениями). По словам Лейбница, каждая монада есть «мир для себя», каждая монада — «самодовлеющее единство». Роль материи, по Лейбницу, сводится к тому, что материя «нечто вроде инобытия души или киселя, связующего их мирской, плотской связью»{131}.

Лейбниц считал, что вообще в природе нет ничего абсолютно прерывного; все противоположности, все границы пространства и времени, а также своеобразия, исчезают перед абсолютной непрерывностью, перед бесконечной связью Вселенной.

В связи с этим Ленин замечает: «Тут своего рода диалектика и очень глубокая, несмотря на идеализм и поповщину»{132}. Указания на связь частей мира между собой, рассмотрение природы как целостного единства приводит Лейбница к учению о том, что бог в своих действиях следует естественным законам, правда установленным им самим, но в соответствии с его высшим разумом, а не случайными велениями.