Ринат Нугаев - Максвелловская научная революция

• Название: Максвелловская научная революция
• Автор: Ринат Нугаев
• Жанр: Физика
• Год: 2014
• ISBN: 978-5-4475-3077-8

Описанная автором в предыдущих публикациях методологическая модель смены теорий применяется к максвелловской научной революции. Показано, что генезис максвелловской электродинамики может рассматриваться как закономерный результат согласования «старых» исследовательских программ, относившихся к домаксвелловской физике: электродинамики Ампера-Вебера, волновой теории света Юнга-Френеля и программы Фарадея. «Нейтральным языком», сконструированным Максвеллом для объективного сравнения выводов теорий из встретившихся программ и установления связей между ними, послужила механика сплошных сред с ее набором разнообразных аналоговых моделей – от трубок с несжимаемой жидкостью до молекулярных вихрей. Итогом взаимодействия встретившихся программ, ставшим возможным после создания этого «языка», явилось создание иерархии гибридных объектов – от т.н. «тока смещения» до обычных гибридных теоретических схем. Последовавшее, вслед за конструированием тока смещения, взаимопроникновение домаксвелловских исследовательских программ положило начало последовательному объединению теоретических схем оптики, электричества и магнетизма. Программа Максвелла превзошла программу Ампера-Вебера потому, что ассимилировала ряд положений ее твердого ядра, сочетав их с рядом идей Фарадея и оптики Юнга и Френеля. Утверждается, что ключевым звеном рассматриваемой таким образом максвелловской стратегии синтеза теорий оптики, электричества и магнетизма послужили идеи кантовской эпистемологии. Это позволило Максвеллу создать свою оригинальную методологию объединения, разработать и запустить собственную метапрограмму синтеза континентальной и британской исследовательских традиций рассмотрения электромагнитных явлений. Характер кантианской философии позволил выдвинуть в качестве объединяющего начала идею, носившую, в отличие от программы Ампера-Вебера, не «деревянный» онтологический, а гибкий, кантианский, антинатурфилософский, подчеркнуто эпистемологический характер. Для Максвелла последним «первокирпичиком» физической реальности был не эфир, из которого надо было тщательно конструировать как поля, так и заряды, и не непосредственное «действие на расстоянии». И это действие, и «несжимаемая жидкость», и «вихри в эфире» для него были лишь модельными представлениями, в лучшем случае способными лишь «навести» (inductio) на правильные математические соотношения. Генезис максвелловской электродинамики был гармонично встроен ее создателем в общий процесс деонтологизации, начавшийся в Новое время с отказа от аристотелевской онтологии. Творческое использование максвелловской методологии позволило Герману Гельмгольцу и его ученику – Генриху Герцу – прийти к такой версии теории Максвелла, которая послужила эвристическим ориентиром для открытия радиоволн.

---

Согласно Риду, юмовские умозаключения абсурдны потому, что они противоречат утверждениям о существовании как нашего тела, так и нашего сознания. Источник этого ошибочного вывода – юмовский тезис о том, что идеи – это «выцветшие впечатления ощущений». Ощущения – это не свойства материальных вещей, и тем более не сами вещи.

Отрицая юмовский скептицизм, Гамильтон колебался между релятивизмом Канта и реализмом Рида, и именно это обстоятельство и отметил Максвелл в качестве основного пункта своей собственной метафизической программы – «прочтение кантовской «Критики чистого разума» под углом согласования ее с сэром Уильямом Гамильтоном». Более подробное изложение основных пунктов этой программы дают две философские в своей основе работы Максвелла – эссе «Об аналогиях», прочитанное на заседании кембриджского «Клуба Апостолов» в 1856 г., после публикации самой фундаментальной в мировоззренческом и методологическом отношениях статьи Максвелла «О фарадеевских линиях сил» (1855—1856) и гораздо более поздняя статья «Гельмгольц».

Эпистемология Максвелла исходит из Канта, согласно которому «непонятно, каким образом созерцание присутствующей вещи позволяет мне познать, какова она сама по себе: не могут же ее свойства переселиться в мою способность представления» (Кант, [1783], 2006, С. 171).

На самом деле нам действительно даны вещи как вне нас находящиеся предметы наших чувств. Но о том, каковы они сами по себе, мы ничего не знаем, а «знаем только их явления, т.е. представления, которые они в нас производят, воздействуя на наши чувства» (там же, С. 177).

Опыт хотя и учит меня тому, что существует и как оно существует, никогда не научает тому, что это необходимо, должно быть так, а не иначе; опыт никогда не даст познания вещей самих по себе. Тем не менее мы «действительно обладаем чистым естествознанием», поскольку среди положений общей физики есть такие, которые обладают требуемой всеобщностью:

− субстанция сохраняется и постоянна;

− все, что происходит, всегда заранее определено некоторой причиной по постоянным законам и т.д.

Указанные основоположения относятся не прямо к явлениям и связи между ними, а к возможности опыта, для которого явления составляют только материю, а не форму. Явления как одни лишь созерцания, занимающие часть пространства и времени, подпадают под понятия величины, соединяющее их многообразие (содержание) синтетически a priori по правилам. Поскольку восприятие содержит, кроме созерцания, также и ощущение, между которым и нулем, т.е. полным его исчезновением, всегда имеет место переход путем уменьшения, то реальное в явлении должно иметь степень. Хотя ощущение как качество эмпирического созерцания никогда нельзя познать a priori, однако как величину восприятия его можно отличить по степени в возможном опыте от всякого другого однородного ощущения. Именно это делает возможным и определяет применение математики к природе.

Суть «коперниканской революции», которую только начал (но не завершил) в эпистемологии Кант, состоит в том, что мир повседневного, обычного опыта («жизненный мир», lebenswelt, как скажет впоследствии Э. Гуссерль), утрачивал право быть исходной точкой отсчета в истолковании чувственно-воспринимаемых вещей. У Канта мир привычного опыта заменяется галилеевской экспериментально-математической физикой, в основе которой лежит идеализация, абстрагирование от «жизненного мира». Поэтому истина уже не есть нечто непосредственное, себя являемое и раскрываемое, но результат постижения с помощью определенного метода.

С другой стороны, коль скоро истина постигается в опыте, и мы познаем не столько вещи сами по себе, сколько феномены, необходимо отказаться от допущения реализуемой возможности абсолютного знания. «Являемость вещей в опыте» заключает в себе истинно-сущностный характер (подробнее см.: Сергеев, 2006, С. 101). Феномены не есть просто сущностные явления, сквозь которые проглядывает так или иначе замутненная сущность; они есть прежде всего сущее в своем собственном состоянии. Феномены человеческого опыта заключают в себе всю полноту постигаемой достоверности.

Особое место в процессе познания занимают т.н. «аналогии опыта». Они, согласно Канту, в отличие от основоположений о применении математики к естествознанию, касаются не порождения созерцаний, а связи их существования в опыте, не синтетического единства в связи вещей самих по себе, но лишь восприятий. «…Познание по аналогии… не означает, как обычно понимают это слово, несовершенного сходства двух вещей, а означает совершенно сходство двух отношений между совершенно несходными вещами. Так, можно провести аналогию между правовым отношением человеческих поступков и механическим отношением движущих сил; я никогда не могу сделать что-то другому, не предоставив ему права сделать мне при тех же условиях то же самое, точно так же как ни одно тело не может действовать своей движущей силой на другое тело, не вызывая при этом его противодействия. Здесь право и движущая сила – вещи совершенно несходные, но их отношения совершенно сходны между собой» (Кант, [1783], 2006, С. 236—237).

Более детально, в «Критике чистого разума», рассматривая три аналогии опыта, которые суть не что иное, как принципы определения существований во времени согласно всем трем его модусам, Кант отмечает, что если понятие предшествует восприятию, то это означает лишь возможность его, и только восприятие, дающее материал для понятия, есть единственный признак действительности.

«Однако если вещь находится в связи с некоторыми восприятиями согласно принципам их эмпирического связывания (согласно аналогиям [опыта]), то существование ее можно познать также и до восприятия ее, стало быть, до некоторой степени a priori. В этом случае существование вещи все же связано с нашими восприятиями в возможном опыте, и мы можем дойти от своих действительных восприятий до вещи через ряд возможных восприятий, руководствуясь упомянутыми аналогиями [опыта]. Так, воспринимая притягиваемые железные опилки, мы познаем существование проникающей все тела магнитной материи, хотя непосредственное восприятие этого вещества для нас из-за устройства наших органов невозможно» (Кант [1887], С. 222).

Для нашего изложения важно то, что даже пример работы принципов аналогии в научном познании Кант приводит из области магнитных явлений, как бы прямо указывая дорогу Максвеллу.

Последний неоднократно подчеркивал, что вещи, которые мы можем измерить непосредственно – скажем, разнообразные механические силы, – являются лишь внешними проявлениями тех более глубоких процессов (скажем, напряженности электромагнитного поля), которые лежат за пределами достижимости нашей способности к созданию зрительных образов (Mahon, 2003). И главная философская статья Максвелла – эссе «Существуют ли действительные аналогии в природе?», написанное в 1856 г. – «вышла» из «Критики чистого разума». И не только это философское эссе. Влияние Канта ощущается и в конкретно-научных произведениях Максвелла. Так, в максвелловской книге «Материя и движение» (1876) утверждается, что «механические науки рассматривают движение материи просто как материи, и основаны на фундаментальных идеях силы и массы без какой-либо апелляции к экспериментальным измерениям» (цит. по Campbell&Garnett, 1882, p. 421).

Эссе «Существуют ли действительные аналогии в природе?» представляет собой перекличку с теми частями творчества Канта, которые посвящены аналогиям. Но это – не ученическое воспроизведение «Критики чистого разума» и разъясняющих ее основные положения «Пролегомен», а напряженный спор Максвелла с «Кантом в самом себе». Не случайно сам заголовок статьи сформулирован не в виде утверждения, а в виде вопроса: «Существуют ли действительные аналогии в природе?»

В самом деле, «должны ли мы заключить, что все различные области природы, в которых существуют аналогичные законы, действительно связаны друг с другом; или же, что подобное их соотношение – лишь кажимость, обязанная своим существованием необходимым условиям (курсив мой – РМН) человеческого разума?» – Максвелл не дает однозначного ответа на сформулированный в заголовке эссе вопрос, приводя аргументы как pro, так и contra – в полном соответствии с кантовскими антиномиями, которые, как известно, возникают при попытках разума выйти за пределы опыта.

Действительно, с одной стороны, «касательно пространства и времени, любой Вам скажет, что сейчас «твердо установлено и общепризнано, что они – лишь модификации состояний нашего сознания’. У нас нет никаких оснований полагать, на основании данной в нашем сознании смены обычных ощущений, что отличия в положениях, также как в порядках возникновения, существуют среди причин этих ощущений» (цит. по: Campbell & Garrett, 1882, p. 121).