Становление экспериментальной науки в эпоху Возрождения и Нового времени

Эпоха Возрождения ознаменовалась мощным всплеском светской (то есть внецерковной) культуры, важной частью которой является светская учёность. В первую очередь развитие получает гуманитарное знание. Основоположником критического анализа исторических текстов можно считать Лоренцо Валла (1407 – 1457). Римские папы издавна ссылались на якобы выданный императором Константином папе Сильвестру документ, передающий римским первоиерархам права на светскую власть в Западной Европе, – так называемый «Константинов дар». Лоренцо Валла в 1440 году опубликовал «Рассуждение о подложности Константинова дара», – это было первое критическое исследование освящённого традицией авторитетного документа, в котором для проверки подлинности привлекались аргументы филологического, сравнительно-исторического, географического, нумизматического и психологического характера. Валла научными методами доказывает, во-первых, недостоверность самого факта подобного дарения, а во-вторых, сфабрикованность письменного источника, на который ссылается католическая церковь. Таким же образом Валла опроверг традиционную атрибуцию ещё ряда исторических текстов.

Леонардо да Винчи (1452 – 1519) знаменит не только как живописец, скульптор и архитектор, но и как учёный, инженер и изобретатель. Очень много занимался он теорией и практикой полёта, оптикой, анатомией. Собственных научных теорий и открытий им не опубликовано, однако в теоретическое обоснование научного подхода к миру он внёс существенный вклад. С одной стороны, Леонардо да Винчи указывает: «Пусты и полны заблуждений те науки, которые не порождены опытом, отцом всякой достоверности, и не завершаются в наглядном опыте». Но вместе с тем он отмечает и другое: «Ни одно человеческое исследование не может называться истинной наукой, если оно не прошло через математические доказательства». Таким образом, математика как язык науки и рациональное выстраивание знания должны черпать знания из опыта, а опыт проверяться и организовываться рациональными процедурами.

Андреас Везалий (1514 – 1564) стал основоположником научной анатомии. Одним из первых начав методическое исследование человеческого организма Везалий исправил более двухсот ошибок авторитетнейшего древнеримского медика Галена. Свой труд «О строении человеческого тела» (1543) он основал на многочисленных вскрытиях трупов. Препарирования он проводил в том числе и во время чтения лекций в Падуанском университете.

Жозеф Скалигер (1540 – 1609) явился основоположником современной научной системы исторической хронологии, основанной на астрономической датировке, а также внес большой вклад в лингвистику, фактически введя понятие «языковой группы»: но разделил все известные ему европейские языки на 11 групп, происходящих от 11 праязыков.

Деятельность Николая Коперника (1473 – 1543) положила начало первой научной революции, – с его именем, как известно, связывается переход от геоцентрической системы мира к гелиоцентрической. На самом деле идея расположения Солнца в центре мира высказывалась как предположение и гораздо более древними мыслителями (пифагореец Филолай (IV в. до н.э.), Аристарх Самосский (III в. до н.э.) и другие), однако Коперник облёк эту идею в математическую форму и дал ей весомое эмпирическое обоснование. Идея гелиоцентризма вызвала споры и среди духовенства, и среди учёных.

Католическая церковь первоначально достаточно благосклонно отнеслась к новой научной теории, а вот лидеры протестантизма (Мартин Лютер, Меланхтон) выступили резко против. Римский папа Климент VII выслушал в 1533 году лекцию по гелиоцентризму, есть сведения, что ещё раньше, в 1514 году папа Лев X приглашал Коперника для участия в подготовке календарной реформы, но тот вежливо отказался. Календарная реформа с переходом на «григорианский стиль» была осуществлена в 1582 году папой Григорием XIII и её подготовка, действительно, потребовала качественно нового уровня математической обработки астрономических данных.

С другой стороны, многие иерархи церкви сразу резко протестовали против учения Коперника, видя в нём противоречие буквальному смыслу Священного Писания и богословской традиции. Некоторым компромиссом было признание за гелиоцентризмом статуса только математической модели, не претендующей на описание реальности «как она есть на самом деле».

В научной среде теория Коперника тоже была встречена неоднозначно, – наряду со сторонниками были и критики, к числу которых относились такие выдающиеся учёные как астроном Тихо Браге (1546 – 1601), математик Франсуа Виет (1540 – 1603), философ-эмпирик Френсис Бэкон (1561 – 1626). Вызвано это было несколькими соображениями, и главным образом тем, что более простая и точная в момент своего обнародования система Коперника скоро стала существенно расходиться с астрономическими фактами и для согласования с ними её пришлось значительно усложнить. Дело в том, что Коперник предполагал круговые орбиты планет, тогда как в действительности они эллиптические. Кроме того, Коперник в соответствии с представлениями, идущими ещё из античности, предполагал физическое существование «небесных сфер», на которых «закреплены» небесные тела.

Тихо Браге предложил свою версию устройства Вселенной: в центре мира находится Земля, вокруг неё вращаются Солнце и Луна, а уже вокруг Солнца – все остальные небесные тела. Он же наблюдениями опроверг физическое существование небесных сфер, установив, что кометы в своём движении пересекают орбиты планет. Браге существенно усовершенствовал астрономическую технику и накопил огромный и систематизированный материал астрономических наблюдений планет и сотен звёзд.

Действительные законы движения планет по орбитам были сформулированы Иоганном Кеплером (1571 – 1630) и после этого усовершенствования гелиоцентрическая теория стала значительно лучше согласовываться с видимой картиной небес. Однако следует сказать, что процесс принятия учёным сообществом этой теории растянулся на 200 лет, а экспериментально подтверждённым научным фактом она стала только в первой половине XIX века после первых убедительных измерений годичного параллакса для ряда звёзд. К тому времени, конечно, уже никто из учёных не сомневался в правоте гелиоцентризма, однако звёздный параллакс (смещение видимого положения звезды на небе вследствие перемещения Земли по орбите) – это первое эмпирическое подтверждение данной теории.

Следует также отметить, что великий астроном Кеплер сам звёзды не наблюдал: после перенесённой в детстве оспы он имел редкое расстройство зрения: картинка у него в глазах даже не «двоилась», а множилась. Приспособиться жить с таким зрением было непросто, но всё-таки можно, а вот наблюдать за звёздами – почти никак. Огромный шаг вперёд в развитии астрономических теорий И. Кеплер сделал, основываясь на данных, собранных Тихо Браге, а также – на математических расчётах.

Галилео Галилей (1564 – 1642) известен, прежде всего, как защитник и проповедник коперниканства, однако его вклад в иные области научного знания также очень велик. Будучи весьма одарённым человеком, в том числе в области искусств, Галилей начал свою научную карьеру как инженер и математик. К занятиям астрономией его обратило появление в 1604 году новой звезды, названной впоследствии «сверхновой Кеплера» (Кеплер, действительно, опубликовал данные о её наблюдении). Подзорные трубы в то время уже были изобретены в Голландии, а Галилей собственноручно сконструировал в 1609 году телескоп и направил на небо. Результаты его наблюдений были ошеломляющими (его ещё долгие годы кое-кто упрекал в обмане или галлюцинациях): на Луне обнаружились горы и моря (позднее моря оказались просто впадинами), а Млечный Путь оказался не дымкой, а скопищем мелких звёзд. Не менее удивительным фактом стало и наличие у Юпитера спутников, – до этих пор Земля считалась единственной планетой, которая имела спутник. Интересно, что к известию об этом открытии Галилея Кеплер отнесся скептически, а Галилей в свою очередь категорически не принял кеплеровские эллиптические орбиты. Впрочем, получив свой телескоп, Кеплер всё-таки подтвердил наблюдение спутников Юпитера, а вот Галилей остался при своём отрицании кеплеровской теории орбит.

Старания Галилея убедить католических богословов в приемлемости теории Коперника, которые он предпринимал с 1611 года, закончились неудачей. Определённую провокационную роль при этом сыграла деятельность Джордано Бруно, который, не будучи учёным в строгом смысле слова, использовал идеи Коперника в своей религиозно-философской оккультной доктрине и был казнён в 1600 году как еретик. В дошедшем до нас смертном приговоре по делу Бруно никак не упоминается ни гелиоцентрическая система, ни вообще наука, в вину ему ставилось отрицание основополагающих христианских догматов и проповедь магии. Однако, возможно, эта история вспомнилась экспертам инквизиции, когда в 1615 году Галилей призвал папскую власть сформулировать однозначное отношение к коперниканству. Принятое в 1616 году решение было отрицательным, коперниканство было официально определено как опасная ересь, и книга Коперника была внесена в «индекс запрещённых книг». Вновь разрешённой она стала через четыре года, когда из неё цензурой были изъяты указания на физическую реальность предлагаемой теории. Как чисто математическая модель теория Коперника возражений не вызывала.

Несмотря на официальный запрет теории Коперника, Галилей написал в защиту гелиоцентризма «Диалог о двух главнейших системах мира» (опубликовано в 1632 г.), и эта книга стала причиной инквизиционного процесса над ним. Судя по документам, научной дискуссии на процессе не было и обсуждались только два вопроса: сознательно ли Галилей нарушил запрет 1616 года и раскаивается ли он в содеянном. Будучи поставлен перед выбором: быть казнённым или официально отречься от своих утверждений, Галилей согласился покаяться. Слов «а всё-таки она вертится» он не произносил.

В промежутке между официальным запретом коперниканства и судом инквизиции Галилей много занимался также критикой аристотелевской физики. Одним из доводов против вращения Земли было, например, следующее соображение: если бы Земля, действительно, вращалась, то стрела, пущенная на запад, летела бы быстрее, чем стрела, пущенная на восток. Разбирая этот довод, Галилей формулирует принцип относительности и равноправие инерциальных систем отсчёта, что позже было выражено в первом законе Ньютона: покой и равномерное прямолинейное движение неразличимы изнутри (находясь в закрытой каюте корабля, невозможно различить стоит ли он на месте или движется, и если движется, то куда). Известны опыты Галилея с бросанием шаров различной массы с Пизанской башни, которые доказывали независимость ускорения свободного падения от массы тела. Однако Галилей и логически доказал это. Допустим, что лёгкое тело падает медленнее тяжёлого, тогда что произойдет при соединении этих тел, как будет падать их связка? С одной стороны, лёгкое тело должно тормозить, и скорость падения связки должна уменьшиться. Но с другой стороны, совокупная масса увеличивается, и скорость падения должна возрасти. Противоречие в логических следствиях говорит о том, что наше предположение было ложным.

Значимость опыта для научного исследования мира была особо подчёркнута Галилеем, при этом под опытом он понимает не только и не столько испытания, которые переносим мы, сколько, прежде всего, пытки, которым мы подвергаем природу. «Эксперимент это "испанский сапог", в который я зажимаю Природу, чтобы получить нужный ответ», – так образно выражал Галилей суть научного исследования, уподобляя его допросу под пыткой.

Далее: Классическая наука

Если Вы заметили какие-то погрешности в тексте, опечатки,

если Вас заинтересовала какая-то тема или конкретная статья, напишите пожалуйста.

Я буду благодарен Вам за отзыв по любым содержательным или техническим вопросам.

С уважением

Автор