Новая история стран Европы и Америки XVI–XIX века. Часть 1 - Коллектив авторов

Аналитическую интерпретацию механики предложил и французский ученый Жан Лерон Д’Аламбер (1717–1783), участник знаменитой «Энциклопедии». Он, наряду с Д. Дидро, был руководителем этого издания и редактировал в нем статьи по математике. В своем основном труде – «Трактате по динамике» – он выдвинул так называемый «принцип Д’Аламбера», главная идея которого заключалась в том, что любое динамическое равновесие системы можно описать, заменив приложенные к ней реальные силы на эквивалентные, не нарушив имеющегося соотношения. Д’Аламбер также внес большой вклад в развитие астрономии, выполнив расчеты прецессии равноденствий (движения точек равноденствия вдоль экватора) и нутации земной оси (колебаний указанной оси с периодом в 18 лет).

На особую высоту поднял механику французский ученый Жозеф Луи Лагранж (1736–1813), превративший ее в общую науку о движении тел. Основную задачу «аналитической механики» он видел в выведении общих формул, на основании которых можно было бы решать частные задачи. Результаты исследований Лагранжа в изучении движения небесных тел (Луны и Юпитера) были дважды удостоены премии Парижской Академии наук.

«Век Просвещения» ознаменовался необычным взлетом интереса к природе. Использование понятия «естественного» как ключевой философской категории дало дополнительный импульс научному анализу различных физических процессов. В частности, в XVIII в. началось интенсивное изучение тепловых явлений. Учеными-естествоиспытателями разных стран – Габлиэлем Даниэлем Фаренгейтом (1686–1736), Фершо де Реомюром (1683–1757), Андерсом Цельсием (1701–1744) – были предложены варианты температурных шкал, которые используются и сегодня. До середины XVIII в. понятия «температура» и «теплота» являлись практически синонимичными. Впервые различия между ними были проведены академиком Петербургской Академии наук Георгом Вильгельмом Рихманом (1711–1753) и английским ученым Джозефом Блэком (1728–1799), которые независимо друг от друга опытным путем доказали, что термометр не измеряет количество тепла. Первую же единицу измерения тепла (или «теплорода», как его тогда называли) ввел шведский академик И.К. Вильке (1732–1796). Эта единица соответствовала изменению температуры единицы веса воды на 1 градус по шкале Цельсия.

На основании исследований Вильке выдающимся французским ученым Антуаном Лораном Лавуазье (1743–1794) был сконструирован прибор для измерения количества тепла. Лавуазье же принадлежал ряд открытий, произведших подлинную революцию в химии. Вместо ряда разрозненных рецептов, в том числе и алхимических, Лавуазье разработал стройную теорию, объяснявшую суть химических явлений и позволявшую делать научные прогнозы. Лавуазье вел новую номенклатуру химических элементов, разделив их на три категории: кислот, оснований и солей. После открытия Дж. Пристли в 1774 г. кислорода Лавуазье выдвинул кислородную теорию горения, которая пришла на смену устаревшей «теории флогистона», ранее предложенной И. Бехером (1635–1682) и Г.Э. Шталем (1660–1734) и объяснявшей качество горения тех или иных веществ количеством содержащегося в них особого вещества – флогистона. Лавуазье установил, что процессы горения, гниения и дыхания являются результатом окисления. Он же исследовал химический состав воды и ряда других химических соединений. Наконец, именно Лавуазье сформулировал один из фундаментальных принципов естествознания – закон сохранения массы – и разработал современную номенклатуру химических элементов.

Важным направлением в развитии физики XVIII в. стало исследование природы электричества. Голландский естествоиспытатель Мушенброк (1692–1761) и немецкий каноник Юрген фон Клейст провели ряд опытов, в результате которых фактически был создан прообраз диэлектрического конденсатора – так называемая «лейденская банка», с которой долгое время работали многие ученые-физики. Семь лет своей жизни (с 1747 по 1754) изучению природы электричества посвятил американский просветитель Б. Франклин. Одним из результатов его научных занятий стало изобретение громоотвода. Г.В. Рихман, работая с т. н. «громовой машиной» собственной конструкции, сконструировал первый прибор для количественных измерений электрических величин – «электрический указатель» (электрометр). А опыты итальянских ученых Луиджи Гальвани (1737–1798) и Алессандро Вольта (1745–1827) привели к созданию в 1800 г. первого в истории источника постоянного тока – «вольтовых столбов», позднее названных в честь одного из своих создателей гальваническими элементами. Уже в конце XVIII в. было положено начало научной теории электричества. В 1785 г. Шаль Огюстен Кулон открыл закон взаимодействия электрических зарядов, а Леонард Эйлер и Симон Пуассон (1781–1840) разработали теорию потенциала и распространили ее на электрические и магнитные явления. Значительный шаг вперед в XVIII в. сделала биология.

Длительный период накопления эмпирических данных завершился созданием первой в истории искусственной классификации растений и животных. Шведский ученый-натуралист Карл Линней (1707–1778) в своем труде «Система природы» предложил разделить всех представителей флоры и фауны на классы, отряды, роды, виды и вариации. В животном мире он выделил 6 классов, а в растительном – 24. Ему же принадлежит и утвердившаяся в науке бинарная (двойная) система обозначения растений и животных. Именно в рамках этой системы современный человек получил название «Homo Sapiens» – «Человек разумный».

Линней проделал огромную и чрезвычайно полезную для дальнейшего развития биологии работу, которая, однако, не выходила за пределы метафизического метода мышления, поскольку в предложенной им классификации не было идеи развития. Шведский исследователь считал все живое божественным творением, не изменяющимся с течением времени. Еще один крупнейший биолог XVIII в. Ж. Бюффон (1707–1788) в 36-томной «Естественной истории» одним из первых в развернутой форме изложил концепцию трансформизма, которая говорила об ограниченной изменчивости видов под влиянием окружающей среды и о происхождении видов. Различные варианты этой концепции получили широкое распространение с середины XVIII в.

Таким образом, естественно-научные открытия «века Просвещения» фактически остановились на пороге диалектического понимания законов природы. Принципиальный прорыв в этом направлении был сделан во второй половине XVIII в. лишь в астрономии. Первым, кто попытался отказаться от идеи Божественного промысла в развитии Вселенной стал немецкий философ И. Кант. Он утверждал, что понять настоящее состояние природных систем возможно, лишь зная историю их эволюции.

Космогоническая теория происхождения и развития Вселенной Канта стала крупнейшим достижением в области астрономии со времен Коперника, противоречившим господствовавшим в науке механистическим представлениям о природе. Несмотря на утверждение Канта о том, что он опирался на классическую механику Ньютона, на самом деле в основу его концепции была положена идея развития и многообразия материи. В опубликованной Кантом в 1755 г. «Всеобщей естественной истории и теории неба», в которой в астрономию вводилось понятие «системы» для описания возникновения и движения небесных тел, мир представал живым и находящимся в состоянии постоянного изменения. Кант выдвинул т. н. небулярную теорию возникновения Солнечной системы (лат. «nebula» – «туман»), объяснявшую процесс ее зарождения действием сил притяжения, в результате которого когда-то из бесконечной и бесформенной туманной массы возникли скопления частиц. Из этих вечно движущихся сгустков материи впоследствии образовались звезды и планеты, движущиеся по кругу и одновременно вращающиеся вокруг собственной оси. Причем, Кант утверждал, что число существующих планет гораздо больше, чем было известно астрономам XVIII в.

Теоретическую основу классической астрономии XVIII столетия до возникновения кантовской космогонической концепции, составляло представление об объективном и не зависящем от человека существовании Вселенной, которая вечна во времени и бесконечна в пространстве. Считалось, что во Вселенной существует множество миров, подобных Солнечной системе и имеющих некую неизменную структуру, стабильность которой определяется постоянством сил всемирного тяготения. Со времен Канта в астрономии постепенно формируется новая фундаментальная методологическая установка о том, что Вселенная имеет свою историю, а ее современное состояние является результатом длительной эволюции. Однако, при этом сохранялось прежнее представление о постоянстве факторов, влияющих на развитие космических тел, например, притяжения и отталкивания, и о неизменности трехмерного пространства, трактуемого в рамках «евклидовой геометрии».

Для астрономии XVIII в. были характерны общенаучные гносеологические установки материалистического эмпиризма, с той лишь разницей, что критерием познания выступал не итог эксперимента, а результат наблюдения. Поскольку при проведении астрономических исследований отсутствовала свобода выбора обстоятельств наблюдения, то изначально принимались в расчет возможные поправки на плотность земной атмосферы, время его проведения и т. п. С помощью законов ньютоновской механики объяснялись все явления и процессы, происходящие на Земле и за ее пределами.