Я заявил, что мы можем, не отказываясь ни от какой существенной части философии науки, к которой я пришел, выразить выводы в другой фразеологии; и что вместо того, чтобы говорить, что все наше знание вовлекает определенные фундаментальные идеи, источники, из которых выводится всякая универсальная истина, мы можем сказать, что существуют определенные законы ментальной активности, согласно которым одним постигаются все реальные отношения вещей. Если это изменение во фразеологии сделает доктрины более общепонятными или приемлемыми, нет причин, почему оно не должно быть принято. Но я могу заметить, что главной целью «Философии» было не просто доказать, что существуют такие фундаментальные идеи или законы ментальной активности, но перечислить те из них, которые вовлечены в существующие науки; и заявить фундаментальные истины, к которым ведут фундаментальные идеи. Это была задача, которая была предпринята; и если это было выполнено с каким-либо терпимым успехом, это может, возможно, быть принято как вклад в философию науки, ценность которого не мала, в каких бы терминах это ни было выражено. И это перечисление фундаментальных идей и истин, выведенных из них, должно иметь нечто, соответствующее ему, в любом другом способе выражения того взгляда на природу знания, который мы приведены принять. Если вместо фундаментальных идей мы говорим об импульсах обобщения или о законах ментальной активности, мы должны все же различать такие импульсы или такие законы согласно различиям идей, к которым привел нас обзор науки. Мы будем таким образом иметь серию групп законов или классов обобщающих импульсов, соответствующих серии фундаментальных идей, уже данных. Если мы используем язык рецензента, мы будем иметь один обобщающий импульс, который предполагает отношения пространства; другой, который направляет нас к свойствам чисел; другой, который имеет дело со временем; другой с причиной: другой, который группирует объекты согласно сходству; другой, который предполагает цель как необходимое отношение между ними; к чему можно добавить, даже ограничиваясь физическими науками, несколько других, как можно видеть в «Философии». Теперь, когда фундаментальные условия и элементы истины таким образом сгруппированы, не так важно решить, следует ли сказать, что каждая группа связана вместе идеей или импульсом обобщения; как важно увидеть, что, если это происходит в силу идей, здесь так много различных идей, которые входят в структуру науки и придают универсальность ее материи; и опять же, если это происходит в силу непреодолимого импульса обобщения в каждом случае, мы имеем так много различных видов импульсов обобщения. Главной целью в «Философии» было проанализировать научную истину в ее условиях и элементах; и я не довольствовался тем, что говорил, что эти элементы — ощущения и идеи; идеи — это тот элемент, который делает универсальное знание постижимым и возможным. Я пошел дальше: я перечислил идеи, которые таким образом входят в науку. Я показал, что в науках, которые я просмотрел, самые острые и глубокие исследователи принимали как должное, что определенные истины в каждой науке имеют универсальную и необходимую силу, и я стремился выбрать идею, в которой эта универсальность и необходимость пребывали, и отделить ее от всех других идей, вовлеченных в другие науки. Если поэтому считается лучшим сказать, что те принципы в каждой науке, от которых, как от аксиом в геометрии, зависит универсальность и необходимость научной истины, достигаются не идеями, а непреодолимым импульсом обобщения, те, кто использует такую фразеологию, если они сделают классификацию таких импульсов, соответствующую моей классификации идей, все же примут большую часть моей философии, изменяя только фразеологию. Или если, как я предложил, вместо «фундаментальных идей» мы используем фразу «законы ментальной активности», тогда наш первичный интеллектуальный кодекс — конституция наших умов, как это можно назвать — будет состоять из свода законов, заголовки которых соответствуют фундаментальным идеям «Философии».
Моей целью было, из сочинений самых проницательных и глубоких философов, которые трудились над каждой наукой, извлечь такой кодекс, такую конституцию. Если я в какой-либо степени преуспел в этом, результат должен иметь реальность и ценность независимо от всех форм выражения. Тем не менее, я не думаю, что какой-либо язык может когда-либо служить для такого законодательства, в котором два элемента истины не различаются. Даже если мы примем фразеологию, которую я только что использовал, нам придется помнить, что закон и факт должны быть отделены, и что конституция имеет свои принципы, так же как и свою историю.
Но я не буду дольше задерживать вас, ища другие способы выражения фундаментальной антитезы, к которой относится прилагаемый мемуар. Замечания, которые я здесь посылаю вам, были написаны три года назад, при появлении обзора, который я процитировал. Если мне удастся получить для них несколько минут внимания от вас и нескольких других друзей, я буду рад, что они были сохранены.
Я, мой дорогой Гершель,
всегда искренне ваш,
У. УЭВЕЛЛ.
P.S. Я воздержался от отправки вам большой части моих замечаний в том виде, в каком они были первоначально написаны. Я продолжал показывать, что в моей «Философии» я не только перечислил и проанализировал большое количество различных фундаментальных идей, которые принадлежат различным существующим наукам, но что я также показал, каким образом эти идеи входят в их соответствующие науки; а именно, посредством заявления или использования аксиом, которые вовлекают идеи и которые формируют основу каждой науки при систематическом представлении. Ряд этих аксиом, принадлежащих большинству физических наук, изложен в «Философии». Я мог бы добавить также, что я пытался классифицировать исторические шаги, посредством которых такие аксиомы приводятся в поле зрения и применяются. Но нет необходимости останавливаться на этих пунктах, чтобы проиллюстрировать различие и согласие между рецензентом и мной.
Сэру Джону Ф. У. Гершелю, баронету и т. д.
Приложение G. О ТРАНСФОРМАЦИИ ГИПОТЕЗ В ИСТОРИИ НАУКИ.
(Cam. Phil. Soc. 19 мая 1851 г.)
1. История науки наводит на размышление, что очень трудно одному и тому же человеку в одно и то же время воздать должное двум противоречащим друг другу теориям. Возьмем, например, картезианскую гипотезу вихрей и ньютоновскую доктрину всемирного тяготения. Приверженцы более раннего мнения сопротивлялись доказательствам ньютоновской теории со степенью упрямства и придирчивости, которая теперь кажется нам совершенно удивительной: в то время как, с другой стороны, после полного триумфа ньютонианцев они не желали признавать никакой заслуги вообще за доктриной вихрей. Не может не казаться странным спокойному наблюдателю таких изменений, что в вопросе, который зависит от математических доказательств, весь корпус математического мира должен перейти, как в этом и подобных случаях они, по-видимому, сделали, от мнения, уверенно удерживаемого, к противоположному. Без сомнения, это должно быть отчасти приписано длительным эффектам образования и ранних предрассудков. Старое мнение уходит со старым поколением: новая теория вырастает в полную силу, когда ее врожденные ученики становятся мастерами. Иоганн Бернулли остается картезианцем до конца; Даниил, его сын, — ньютонианец с самого начала. Доктрины Ньютона принимаются сразу в Англии, ибо они являются решением проблемы, над которой его современники трудились годами. Они не находят приверженцев во Франции, где Декарт, как предполагается, уже объяснил устройство мира; и Фонтенель, секретарь Академии наук в Париже, умирает картезианцем через семьдесят лет после публикации «Начал» Ньютона. Это, без сомнения, часть объяснения упорства, с которым мнения удерживаются как до, так и после научной революции: но это не все, и, возможно, не самый поучительный аспект предмета. Есть другая черта в изменении, которая объясняет, в некоторой степени, как возможно, что в предметах, в основном по крайней мере математических, и поэтому претендующих на доказательное свидетельство, математики могут придерживаться различных и даже противоположных мнений. И целью настоящей статьи является указать на эту черту в последовательностях теорий и проиллюстрировать ее некоторыми видными примерами, взятыми из истории науки.
2. Черта, на которую я ссылаюсь, такова: когда преобладающая теория оказывается несостоятельной и, следовательно, сменяется другой, или даже противоположной, изменение не происходит внезапно или не завершается сразу, по крайней мере в умах наиболее упорных приверженцев более ранней доктрины; но осуществляется посредством трансформации, или серии трансформаций, более ранней гипотезы, посредством которых она постепенно приближается все ближе и ближе ко второй; и таким образом защитники древней доктрины могут продолжать действовать, как если бы они все еще утверждали свои первые мнения, и продолжать нажимать на свои пункты преимущества, если они у них есть, против новой теории. Они заимствуют, или имитируют, и каким-то образом приспосабливают к своей первоначальной гипотезе новые объяснения, которые дает новая теория наблюдаемых фактов; и таким образом они поддерживают своего рода вербальную последовательность; пока первоначальная гипотеза не становится неразрывно запутанной или не разрушается под весом вспомогательных гипотез, таким образом прикрепленных к ней, чтобы сделать ее последовательной с фактами.
Этот часто встречающийся ход событий мог бы быть проиллюстрирован из истории астрономической теории эпициклов и эксцентриков, как хорошо известно. Но моя настоящая цель — дать одну или две краткие иллюстрации несколько схожей тенденции из других частей научной истории; и в первую очередь из той части, на которую уже ссылались, битвы картезианской и ньютоновской систем.
3. Часть картезианской системы вихрей, которая наиболее знакома общим читателям, — это объяснение движений планет посредством предположения, что они переносятся вокруг солнца своего рода водоворотом флюидной материи, в которую они погружены: и объяснение движений спутников вокруг их первичных тел посредством подобных подчиненных водоворотов, вращающихся вокруг первичного тела и переносимых вместе с ним первичным вихрем. Но следует иметь в виду, что частью картезианской гипотезы, которая считалась столь же важной, как и космическое объяснение, было объяснение, которое она, как считалось, предоставляла земной гравитации. Земная гравитация утверждалась как возникающая из движения вихря тонкой материи, который вращался вокруг оси земли и заполнял окружающее пространство. Утверждалось, что вращением такого вихря частицы тонкой материи будут оказывать центробежную силу и в силу этой силы стремиться удалиться от центра: и считалось, что все тела, которые находились вблизи земли и, следовательно, погружены в вихрь, будут прижиматься к центру усилием тонкой материи удалиться от центра [353].
Эти два предполагаемых эффекта картезианских вихрей — переносить тела в своем потоке, как соломинки переносятся водоворотом, и прижимать тела к центру центробежным усилием вращающейся материи — должны рассматриваться отдельно, потому что они модифицировались отдельно, по мере того как прогресс дискуссии гнал картезианцев с точки на точку. Первый эффект, действительно, перетаскивающая сила вихря, как мы можем ее назвать, не выдержал бы разработки на механических принципах вообще; ибо как только закон движения был признан (который сам Декарт был одним из самых громких в провозглашении), что тело в движении сохраняет все движение, которое оно имеет, и получает в дополнение все, что на него воздействует; короче говоря, как только философы отвергли понятие инертности в материи, которая постоянно замедляет ее движения, — было ясно, что планета, постоянно перетаскиваемая вперед на своей орбите флюидом, движущимся быстрее, чем она сама, должна постоянно ускоряться; и поэтому не могла следовать тем постоянно повторяющимся циклам более быстрого и более медленного движения, которые планеты демонстрируют нам.
Картезианские математики, следовательно, оставили нетронутым расчет прогрессивного движения планет; и, цепляясь за предположение, что вихрь произведет тенденцию тел к центру, предприняли различные последовательные усилия построить свои вихри таким образом, чтобы центростремительные силы, производимые ими, совпадали с теми, которые требовали явления, и поэтому, конечно, в конце концов, с теми, которые утверждала ньютоновская теория.
По правде говоря, картезианский вихрь был плохим куском механизма для производства центральной силы: с самого начала возражения делались против достаточности его механизма, и большинство этих возражений были очень неудовлетворительно отвечены, даже при допущении дополнительного механизма, которого требовали его защитники. Одно грозное возражение было вскоре начато и продолжало до конца быть мучением картезианцев. Если земная гравитация, утверждалось, возникает из центробежной силы вихря, который вращается вокруг оси земли, земная гравитация должна действовать в плоскостях, перпендикулярных оси земли, вместо того чтобы стремиться к центру земли. Это возражение было принято Джеймсом Бернулли [354] и Гюйгенсом [355] вскоре после публикации «Начал» Декарта. Гюйгенс (который принял теорию вихрей с модификациями своего собственного) предполагает, что существуют частицы флюидной материи, которые движутся вокруг земли во всех возможных направлениях, внутри сферического пространства, которое включает земные объекты; и что большая часть этих движений, будучи в сферических поверхностях, концентрических с землей, производит тенденцию к центру земли.
Это была процедура довольно произвольная, но это было лучшее, что можно было сделать. Сорен, немного позже [356], дал почти то же решение этой трудности. Решение, идентифицирующее вихрь некоторого рода с центральной силой, сделало гипотезу вихрей применимой везде, где существовали центральные силы, но затем, в ответ, оно лишило образ вихря всей той ясности и простоты, которые были его первой великой рекомендацией.
Но все же оставались трудности не менее грозные. Согласно этому объяснению гравитации, поскольку тенденция тел к центру земли возникала из превосходящей центробежной силы вращающейся материи, которая толкала их внутрь, как вода толкает легкое тело вверх, тела должны стремиться сильнее к центру в пропорции к тому, насколько они менее плотны. Самые редкие тела должны быть самыми тяжелыми; вопреки тому, что мы находим.
Первоначальное решение Декартом этой трудности имеет определенную степень изобретательности. Согласно ему (Princip. IV. 23) земное тело состоит из частиц третьего элемента, и чем больше оно имеет таких частиц, тем больше оно исключает части небесной материи, из вращения которой возникает гравитация; и поэтому тем плотнее земное тело, и тем тяжелее оно будет.
Но хотя это могло удовлетворить его, это не могло удовлетворить математиков, которые следовали за ним и пытались свести его систему к расчету на механических принципах. Ибо как могли они сделать это, если небесная материя, посредством действия которой производились явления силы и движения, была настолько совершенно отлична от обычной материи, которая одна снабжала людей экспериментальными иллюстрациями механических принципов? Чтобы небесная материя своим вращением могла производить гравитацию тяжелых тел, было механически необходимо, чтобы она была очень плотной; и плотной в обычном смысле термина; ибо именно рассматривая плотность в обычном смысле термина, механическая необходимость была установлена.
Картезианцы пытались избежать этого результата (Гюйгенс, Pesanteur, стр. 161, и Иоганн Бернулли, Nouvelles Pensées, ст. 31), говоря, что существовали два значения плотности и редкости; что некоторые флюиды могли быть редкими, имея свои частицы далеко друг от друга, другие — имея свои частицы очень маленькими, хотя и в контакте. Но трудно думать, что они могли, как лица, хорошо знакомые с механическими принципами, удовлетворить себя этим различием; ибо они вряд ли могли не увидеть, что механический эффект любой части флюида зависит от общей массы, которая движется, а не от размера ее частиц.
Попытки проиллюстрировать вихри экспериментально только показали более ясно силу этой трудности. Гюйгенс обнаружил, что определенные тела, погруженные во вращающийся флюид, стремились к центру вихря. Но когда Солмон [357] немного позже сделал подобные эксперименты, он имел огорчение обнаружить, что самые тяжелые тела имели наибольшую тенденцию удаляться от оси вихря. «Результат», — как говорит секретарь Академии (Фонтенель), — «точно противоположный тому, что мы могли бы пожелать для [картезианской] системы гравитации: но мы не должны отчаиваться; иногда в таких исследованиях разочарование ведет к окончательному успеху».
Но, пропуская эту трудность и предполагая, что тем или иным образом центростремительная сила возникает из центробежной силы вихря, картезианские математики были естественно приведены к расчету обстоятельств вихря на механических принципах; особенно Гюйгенс, который успешно изучал предмет центробежной силы. Соответственно, в своем маленьком трактате о «Причине гравитации» (стр. 143) он рассчитывает скорость флюидной материи вихря и находит, что в точке на экваторе она в 17 раз превышает скорость вращения земли.
Можно естественно спросить, как получается, что поток флюида, достаточно плотный, чтобы производить гравитацию тел своей центробежной силой, движущийся со скоростью в 17 раз больше скорости земли (и поэтому движущийся вокруг земли за 85 минут), не сметает все земные объекты перед собой. Но на это Гюйгенс уже ответил (стр. 137), что существуют частицы флюида, движущиеся во всех направлениях, и поэтому они нейтрализуют действие друг друга, насколько это касается бокового движения.
И таким образом, уже в этом трактате Гюйгенса, то есть через три года после публикации «Начал» Ньютона, вихрь стал означать не что иное, как некий механизм для создания центральной силы. И дошло до того, что Гюйгенс (стр. 165), подтверждая свой собственный расчет скорости своего вихря, ссылается на доказательство Ньютона о том, что на орбите Луны центростремительная сила равна центробежной; и что, таким образом, эта сила меньше центростремительной силы на поверхности Земли в обратной пропорции квадратов расстояний.