2. Наука XIX века. Механистическая парадигма и человекоразмерность.
В истории науки можно выделить период, когда идеал науки, приближающейся к абсолютной истине и полностью свободный от человеческой субъективности, был наиболее близок к осуществлению. Речь идёт о XIX веке, Веке Науки. Такое стало возможно благодаря эволюции понятия «точного научного знания», берущего начало ещё в XVII в. В то время понятие абсолютно точного знания опиралось на авторитет источника этого знания (вспомним Библию). Далее, в процессе своей эволюции, всё более тесно переплетаясь с понятиями наиболее вероятного и морально достоверного знания. Исчисления же вероятности и достоверности знания связывались с некоей точкой отсчёта, представляемой здравым смыслом. Причём под здравым смыслом подразумевалось мнение ограниченной группы наиболее просвещённых умов современности. К началу XIX века вера в индивидуальный и даже коллективный здравый смысл стала таять, знания требовали всё более точных доказательств. Благодаря наследованию идей Просвещения, само понятие «рациональное» всё более переплеталось с понятием «научное». Любое рассуждение, не прошедшее проверку наукой, отбрасывалось как иррациональное [5].
Начало XIX века характеризуется также укреплением позиций механики как универсальной и всеобъемлющей науки. Способствовало этому то, что на тот момент механика была единственной математизированной областью естествознания. Развивая эту ветвь научной эволюции, Лагранж ставит целью своей научной работы свести теорию механики и методы решения связанных с нею задач к общим формулам, простое развитие которых даёт все уравнения, необходимые для решения каждой задачи, результаты которой публикует в двухтомнике «Аналитическая механика». В этой работе он сводит механику к области математического анализа, который содержал в то время наиболее разработанную систему мат. доказательств, тем самым, автоматизировав её и сведя к минимуму человеческую изобретательность при решении связанных с механикой задач. Такой путь должен был привести к идеальной рационализации науки, основные положения которой имеют строгие доказательства, а использование не требует усилий. Моделируемые наглядным образом силы заменялись математически корректными абстракциями, однако наглядность такого подхода была крайне низка, что вызывало конкуренцию формалистического и аналитического подходов описания механики.
Окончательно это разделение сформировалось к первой четверти XIX века. В формалистическом случае строилась редукция физического явления в системе Лапласовских молекул (молекулярная механика), в аналитическом же, вопросы механики «переводились» в вопросы мат. анализа, что уже не подразумевало знания конкретного механизма физического взаимодействия. Последнее и послужило решающим аргументом в пользу победы именно аналитической механики к середине XIX в. – ведь она позволяла уже сейчас решать вопросы взаимодействий, принцип которых на данный момент не ясен и скоро ясным не станет. Как пример, можно привести вопросы принципа сохранения энергии или принципа теплообмена. Механизмы сих явлений были совершенно не ясны, однако они имели экспериментальное подтверждение и хорошо описывались уравнениями аналитической механики (при условии сведения всех видов энергий к энергии механического типа). Фундаментальное значение принципа было немедленно оценено. Планк тут же предложил его как фундаментальный принцип при изучении электрических и магнитных явлений – новой и «нехоженой» области физики. Это ещё один пример субъективного человеческого влияния на некий фундаментальный, безличный закон.
Развитием принципа сохранения энергии стал другой интересный принцип – принцип невозможности вечного двигателя. Важен не столько принцип, являющийся, по сути, всего лишь одной из трактовок принципа сохранения, сколько его формулировка – невозможен ДВИГАТЕЛЬ, то есть некий полезный человеку продукт. Это ещё одно подтверждение человеческого участия (точнее участия человеческих интересов) в формировании механики. Само обращение к вопросу вечного двигателя есть пример обоснования уже обоснованного закона, но уже не на безличном языке формул, а на примере терминов «мира человека». Показательно, что уже в рамках механистического мировоззрения возникали прямые отсылки к стереотипам человеческого мышления.
Максвелл, уже после формирования своей теории электрических и газовых взаимодействий на основании обобщённых уравнений Лагранжа (которые вообще пренебрегали сутью механизма процесса, который описывали), всеми силами пытался получить привычную, механистическую интерпретацию действия электромагнитного поля. В.А. Фок в середине XX века объяснял это так: «…вековое развитие физики, включая XIX век, привело к тому, что абсолютный характер физических процессов, возможность их неограниченной детализации и их однозначная детерминированность стали считаться основанием физической науки…». [6]
Для Максвелла значимо различие интерпретаций, понимаемое как различие наглядных моделей. Для Фока – математическое различие получаемых решений. Это расхождение во взглядах наиболее точно отражает расхождения во взглядах на науку в середине XIX века и век спустя. Несмотря на все попытки укрепить и модифицировать наглядный механистический подход, предпринятые в т.ч. и Герцем, известным экспериментатором, использовавшим математику «лишь как способ понять лабораторные исследования», наука к концу XIX века постепенно ушла от наглядности, приняв сухую математическую парадигму. Однако такой поворот устраивал не всех.
В 1899г. Л.Больцман в одном из докладов прямо говорит о возможности наличия нескольких, отличных, но при этом равнозначно истинных теорий, выражая возможность физического плюрализма. Утверждение истинности лишь одной теории, по его словам, выражает лишь наше субъективное убеждение. Позже, в 1929г., Ф.Клейн открыто укажет на негативные последствия «подчинения формальному методу классической механики всё более новых и далёких областей применения». Таким образом, Максвелл, пытаясь найти «классические» объяснения к своей «чисто математической» теории, хоть и поступает наоборот, относительно действий Больцмана и Клейна, но фактически закладывает первый камень в структуру физического плюрализма.
Больцмана можно назвать основателем квантовой механики. В своих работах он постоянно подчёркивает, что «мы не должны думать, что всё на свете может быть подразделено соответственно нашим категориям и что может существовать наиболее совершенная классификация». Саму закономерность Больцман трактует как специфику человеческого восприятия природы, искусственные рамки познания. В отличие от предшественников, он рассматривает не только происхождение явлений или объектов мира природы, но и происхождение, генезис, понятий.
Механическая картина мира была основополагающей до самого конца XIX века, лишь десятилетие спустя, с появлением специальной теории относительности, сдав позиции новой, плюралистической картине. Человек, как создатель и реформатор этих картин мира, возникает как на первых этапах модификации, когда объясняет принцип сохранения энергии на примере невозможности создания вечного двигателя, так и в поисках Максвелла и Больцмана. Причём человеческий компонент сказывается уже не на факте наличия множественности теорий и картин мира, а на критериях отбора из них. И хотя математизация механики уменьшала степень её человекоразмерности, формализация методов решения и описания, апелляции к человеческим компонентам (законам человеческого мышления, здравого смысла, целесообразности и т.д.) возвращали всё на круги своя. В конце концов, роль парадигмальной науки от механики перешла к физике.
3. Физика как парадигмальная наука XX века и человекоразмерность.
3.1. Человекоразмерность и редукционизм.
Идеальная парадигмальная наука подразумевает сохранение неизменным в своей основе идеала классической науки, а он, в свою очередь, подразумевает проблему редукционизма. Самым ярким примером попыток решения этой проблемы в истории науки являются попытки редуцировать к физике химию.
К концу XIX века химическая молекула моделировалась системой атомов, связанных между собой дискретными и насыщаемыми силами химического сродства. Это понятие, прежде всего, являлось рудиментами алхимического мышления. В отличие от физики, химия в то время была больше философской, логической наукой и была крайне слабо математизирована. Лишь в 1860 году химики голосованием договорились о конечном виде химической формулы, в то время как физика (тогда ещё механика) крепко держала позиции и имела развитый и структурированный мат. аппарат. Однако химические взаимодействия зависят не только от количества, но и от природы вещества. Причём вещества – как минимум две молекулы, в отличие от физики, способной изучать одну материальную точку [7]. Взаимовлияние физических и химических теорий было всегда значительно: если Дж.Дальтон сформулировал в начале XIX века теорию вступления вещества в реакцию в определённых пропорциях на основании физических, атомистических идей, то полвека спустя Г.Гельмгольц обосновал существование единицы электрического заряда по аналогии с существованием химических атомов. Вплоть до 1905 года (год выхода в свет работы А.Эйнштейна) не было теоретического обоснования молекулярно-кинетической теории. Вопрос оставался открытым и его решение искали в физике.
Первой явной попыткой математизации химии было введение Крум-Брауном теорий графов и операндов при решении химических задач. Причём математика применялась не для решения, как такового, а лишь для получения иной, более удобной для дальнейших действий формы записи. Эту теорию позже развил А.Кэли, введя новый тип графов – корневое дерево. Каждому химическому атому в соединении сопоставлялась вершина графа, а структурному штриху (вектору валентности) – его ребро. Кэли ставил задачей расшифровку загадочных химических формул при помощи математических аналогий. Напротив, алгебраист Дж.Сильвестр пытался использовать известные сведения о валентности и устойчивости химических соединений для прояснения природы инвариантов (введённое им понятие). Атому валентностью n ставится в соответствие бинарная форма порядка n. Устанавливается химико-математическая аналогия, причём конструируется частный способ задания этой аналогии. Эта обратимость целей – или математика для прояснения особенностей химических соединений, или химия для прояснения свойств математических – свидетельствует об одинаковой неразвитости этих теорий, об их безсубстанциональности и формальности. Химическое соединение по-прежнему всего лишь абстрактный объект с набором формальных свойств…