Коперник та Кеплер
Скирбекк Гуннар & Гільє Нілс
Коперник та Кеплер
Під час обговорення виникнення експериментального математичного природознавства ми згадували класичну механіку. Однак науковим переворотом, який на той час найбільше вплинув на саморозуміння людини, був перехід астрономії від геоцентричної до геліоцентричної системи світу. Астрономія, строго кажучи, ґрунтується не на експерименті, а на систематичних спостереженнях та математичних моделях. Ми в змозі експериментувати з кулями та маятниками, але не з зірками та планетами!
Однак в астрономії також застосовується гіпотетико-дедуктивний метод і за допомогою понять йдеться про матеріальні тіла та їх рухи. Але її безпосередньою дослідною основою є спостереження, а чи не експеримент. У цьому буде корисно розглянути кілька різних поглядів досвід.
2) У науці досвід постає у формі систематичного спостереження. Грунтуючись на окремих поняттях, вчений спостерігає та реєструє певний тип явищ. Виходячи з поняття форми правління, ми спостерігаємо, наприклад, грецькі міста-держави та записуємо результат у формі, зрозумілій для тих, хто цікавиться цією ж темою (Арістотель). Або ми спостерігаємо анатомічні особливості рептилій та птахів на різних островах Галапагоського архіпелагу (Дарвін). Ми не просто «бачимо», ми «дивимось крізь певні поняття». Ми не прагнемо побачити все, але намагаємось розглянути певні особливості у межах обраного поля досліджень. Потім ми записуємо результат таким чином, щоб він був зрозумілим іншим і міг бути перевірений ними. Подібний вид досвіду може бути підданий інтерсуб'єктивному контролю. На основі такого досвіду ми можемо формулювати гіпотези, які можуть бути посилені абоослаблені новими спостереженнями. Інакше кажучи, у разі ми можемо проводити дослідження з допомогою гипотетико-дедуктивного методу.
3) У деяких випадках ми можемо впливати на умови проведення наукового досвіду. Наприклад, ми можемо займатися не спостереженням довільних об'єктів, що падають, але провести ряд випробувань, в яких певні об'єкти падають з обраної нами висоти. При цьому ми можемо провести нові випробування стільки разів, скільки нам потрібно. Тут для перевірки наших гіпотез нам не потрібно робити подорожі на віддалені острови. Ми можемо з'ясувати, які фактори ми хочемо мати постійними, а які змінюються. Так, ми можемо систематично змінювати вагу, об'єм падаючих тіл або висоту падіння одного і того ж тіла. Коротше кажучи, зараз ми можемо експериментувати в широкій області, починаючи від фізики і закінчуючи психологією. Що стосується астрономії, то в ній, звичайно, наші можливості експериментування обмежені вибором різних засобів спостереження, але ми не в змозі експериментувати з такими об'єктами, що вивчаються, як Сонце, Земля та інші небесні тіла.
Усі науки використовують досвід у сенсі систематичного спостереження (2), але лише деякі можуть експериментувати з досліджуваними об'єктами (3). Можна також сказати, що будь-яка наукова діяльність передбачає узгоджені дії вчених, що ґрунтуються на тому типі навчання, який має місце при формуванні та соціалізації людини (1). Навчання науці означає придбання знань як про деякі факти, а й у тому, як ці факти і знання про них. Все це передбачає володіння певними способами мислення та події.
На основі цих зауважень може бути прояснена битва навколо картини світу, що розгорнулася в астрономії XVI ст. Ці події добревідомі, тому нагадаємо лише головні.
Геліоцентрична система виявилася революційною не тільки для церкви та аристотелево-птолемеєвої традиції. Вона революціонізувала наш безпосередній життєвий досвід. Коперник дав нам можливість дистанціюватися від досвіду, в центрі якого ми знаходимося, і поглянути на світ із іншої позиції. Вчення Коперника зажадало здатності бачити світ і нас самих у новому ракурсі. Людина як суб'єкт мав подивитися на навколишній світ і саму себе з зовсім іншою, ніж раніше, точки зору.
Це рефлексивне дистанціювання і це «навернення» перспективи називається коперніканської революцією. Кант використовував ці обставини нового обгрунтування людського пізнання. Для інших ці обставини підривали віру у людський розум. Раніше люди представляли світ, виходячи із суб'єктивної перспективи, у центрі якої вони знаходяться. Зараз людині довелося відмовитися від цього хибного самозвеличення та дивитися на себе, як на піщинку у світобудові! Ця відмова разом з еволюційною теорією Дарвіна та вченням Фрейда про несвідоме дала справжню оцінку віри в людський розум. Подібні міркування стали свого роду зразком для критики традиційної довіри до людського розуму та ідеї привілейованого місця людини у всесвіті. (Звичайно, при цьому передбачається, що особа, яка виступає з подібною критикою, має вагомі підстави для такого песимізму. Але якщо вона дійсно володіє ними, то справи з розумом не так уже й погано!)
Отже, астрономічна теорія, що ґрунтується на систематичних спостереженнях та математичних моделях, поставила під сумнів освячений віками життєвий досвід. В результаті людина пережила кризу, яка призвела до перегляду її точки зору насамого себе. Маючи на увазі сказане вище про різні типи досвіду, відзначимо, що нові теорії, засновані на науковому експерименті (тип 2), перетворювали вплив на наш життєвий досвід (тип 1). Інакше кажучи, відбулося «навчання» погляду людини на себе.
Але це зміна погляду людини на себе було двоїстим. Воно як вело до свого роду зниження космічного рангу людини, а й придбання їм нового позитивного самосвідомості. Нова картина світу руйнувала уявлення про досконалість небесних сфер і про їхню якісну перевагу над населеною людиною частиною всесвіту. Понад те, прогрес, щойно здійснений у дослідженні всесвіту, містив можливість нового, позитивного саморозуміння. Саме тут знаходиться коріння земної та науково обґрунтованої віри в прогрес, якою характеризується Просвітництво та наступні епохи. У цій вірі, звичайно, багато претензій, але в ній безперечно відсутнє негативне уявлення людини про саму себе.
Як і багато видатних діячів початку Нового часу, Йоганн Кеплер (Johannes Kepler, 1571-1630) знаходився під впливом і нового і старого. Він спростовує уявлення, що небесні сфери є якісно відмінними від земного світу, і шукає механічне пояснення рухам планет. Однак для Кеплера математичні закони руху мали й метафізичний вимір. Ця суміш математики та метафізики вказує на його зв'язок зі старою традицією, що сходить до піфагорійців. Але загалом його інтерес до механічного пояснення всього у всесвіті, від високого до низького, допоміг закласти основи нових природничих наук.
За допомогою спостережень, зроблених Тихо Браге (Tycho Brahe, 1546-1601), Кеплер уточнив модель Коперника. Орбіти є неколо, якими з постійною швидкістю рухаються планети, а еліпсами, в центральному фокусі яких знаходиться Сонце. Планета рухається еліпсом зі змінною швидкістю, що залежить від відстані до Сонця. На цій основі Кеплер суттєво спростив модель Коперника та сформулював закони переміщення планет їх орбітами.
Звичайно, постало питання про те, яка з моделей краще відповідає дійсності. Чи не є геліоцентрична модель не тільки «економічнішою» (простішою), але також і істинною? Через війну конфлікт геліоцентризму із Церквою серйозно загострився. Пізніше, коли ньютонівська теорія всесвітнього тяжіння пояснила, чому планети рухаються еліптичними орбітами зі змінною швидкістю, аргументи на користь геліоцентричної системи світу значно посилилися. Моделі Коперника і Кеплера отримали, таким чином, вагоме підтвердження інших фундаментальних теорій природознавства.
Закони Кеплера кажуть:
1. Кожна планета рухається еліпсом, в одному з фокусів якого знаходиться Сонце.
2. Кожна планета рухається у площині, що проходить через центр Сонця, причому радіус-вектор, що з'єднує Сонце та планету, описує рівні площі у рівні проміжки часу.
3. Квадрати часів обігу планети навколо Сонця ставляться як куби середніх відстаней від Сонця [Див. Кеплера закони. - У кн. Фізичний енциклопедичний словник. М., 1983. - С. 280.]. (Середня відстань дорівнює половині головної осі еліпса.)