Галилей и Ньютон: создание теоретической механики

Читатель, наверное, знает, что Галилей прославился своими физическими экспериментами и астрономическими наблюде­ниями. Но особенно философски содержательными явились его теоретические открытия, в первую очередь принцип относи­тельности, установленный им в 1636 г.

Программа, намеченная Галилеем, была систематически раз­вита Ньютоном в его книге “Математические начала натураль­ной философии”. Отметим в этой связи четыре наиболее суще­ственных аспекта механики Ньютона: 1) метод принципов; 2) математический язык; 3) законы и начальные условия; 4) ги- потетико-дедуктивную структуру механики.

Ньютон считал, что надо исходить из двух-трех принципов и уже на их основе объяснять все явления. Именно таким мето­дом строятся важнейшие физические теории. В механике Нью­тона главным принципом является первый закон Ньютона, ко­торый представляет собой переформулировку принципа относительности Галилея. Принцип всегда выражается положе­ниями максимально общего характера. Другими словами, он фик­сирует как раз то единое во многом, что так интересовало древ­них мыслителей. Древние представляли себе это единое очень наглядно, а на самом деле оно состоит в применимости одних и тех же законов к различным явлениям.

Но принципы желательно формулировать математически: книга природы, утверждает Галилей, написана математическим языком. Математическое описание удивительно эффективно. Почему? Прежде всего потому, что в адекватной форме фикси­руется своеобразие физических теоретических конструкций. Широкой применимости физических принципов соответствуют математические преобразования, которые оставляют неизменны­ми уравнения, выражающие физические законы. Физик-теоре­тик в своем стремлении обнаружить физические принципы ищет такие уравнения, которые, с одной стороны, описывали бы экс­периментальные факты, а с другой — подчинялись бы опреде­ленным преобразованиям, оставляющим их инвариантными. Если это удается, то принцип найден.

Наряду с принципами теория содержит законы. Закон опи­сывает определенный класс явлений. Далее. В теории структу­ра мира как бы разбивается на законы и на начальные условия. Закон всегда один и тот же, а начальные и последующие усло­вия весьма изменчивы. В итоге оказывается “схваченным” сложное многообразие мира. В механике Ньютона законы спра­ведливы при любых начальных условиях. В наши дни выясне­на зависимость законов от начальных условий. Незыблемым ос­тается стремление к математическому отображению законов, но при этом всегда сохраняется и представление о начальных ус­ловиях.

Рассмотренное нами строение ньютоновской механики фик­сирует то, что в современных выражениях называют гипотети- ко-дедуктивной структурой научной теории. От принципов на путях дедукции — к эксперименту. Принципы изобретаются и опровергаются, а потому целесообразно, избегая доктринерства, не отрицать их в определенной степени гипотетического, пред­положительного характера. Ньютон дал гениальный образец ги-

потетико-дедуктивного построения теории. Усилиями философов, математиков, физиков XVII в. гипотетико-дедуктивный метод был тщательно разработан, что имело решающее значение для про­гресса науки. Начиная с XVII в. наука стала развиваться так бы­стро, как никогда ранее.

Можно смело утверждать, что важнейшим достижением фи­лософии XVII в. является выработка гипотетико-дедуктивного ме­тода. Со стороны философии решающий вклад сделан Декартом, а со стороны физики изящное решение сложнейшей проблема­тики было найдено Галилеем и Ньютоном, создавшими механи­ческую картину мира. Оценивая содержание философии XVII в., нужно иметь в виду, что, конечно же, не везде и не всегда уда­валось пользоваться рецептами математического естествозна­ния. Тем не менее философия XVII в. по своей основной направ­ленности была рациональной.